"Биология. Введение в общую биологию и экологию", Каменский А.А., Крискунов Е.А., Пасечник В.В.
Эволюционное учение Чарльза Дарвина объясняет, как виды изменяются в течение поколений и почему организмы приспосабливаются к условиям среды. Его главная идея — естественный отбор: особи с полезными наследственными особенностями чаще выживают и оставляют потомство. Различия между организмами, избыточное размножение и ограниченность ресурсов приводят к неодинаковому успеху размножения. Так признаки постепенно накапливаются в популяциях, а многообразие живой природы получает научное объяснение.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Эволюция — историческое развитие живой природы. Это значит, что организмы и виды меняются не за одну жизнь отдельной особи, а в течение многих поколений. Понятие помогает объяснить происхождение разнообразия живых существ и сходство между ними.
Искусственный отбор — сохранение человеком организмов с нужными ему наследственными признаками и их размножение. Например, человек оставляет для получения потомства животных с желаемыми качествами. Так можно выводить породы и сорта, а понятие показывает, как наследственные различия становятся заметнее в поколениях.
Борьба за существование — совокупность отношений организмов между собой и с условиями среды, влияющих на их выживание и размножение. Это не только прямые столкновения: сюда относятся конкуренция за пищу и зависимость от климата. Понятие объясняет, почему при ограниченных ресурсах не все особи оставляют потомство.
Естественный отбор — преимущественное выживание и размножение организмов с наследственными особенностями, повышающими их приспособленность. Среда не выбирает осознанно: просто одни варианты признаков помогают оставить больше потомков, чем другие. Со временем такие признаки могут чаще встречаться в популяции.
До появления учения Дарвина складывались его научные и общественные предпосылки. Естествоиспытатели накапливали знания о сходстве и различиях организмов, а геологи показывали, что поверхность Земли менялась на протяжении огромных промежутков времени. Это поддерживало мысль о том, что живая природа тоже могла изменяться постепенно. Практика селекции давала наглядные примеры того, как признаки меняются при размножении организмов.
Во время кругосветного путешествия на корабле «Бигль» Дарвин изучал растения, животных, ископаемые остатки и условия их обитания. Он замечал, что организмы из разных мест могут быть похожи, но имеют особенности, связанные со средой. Такое соответствие было трудно объяснить представлением о полной неизменности видов. Сопоставление наблюдений навело Дарвина на мысль, что виды меняются и приспосабливаются в ходе длительной истории.
Селекционеры получали породы домашних животных и сорта растений, выбирая особей с нужными наследственными различиями. Например, потомство от выбранных родителей могло чаще обладать признаками, на которые обращал внимание человек. Дарвин понял, что небольшие различия способны накапливаться, если носителей признака снова и снова оставляют для размножения. Так искусственный отбор помог ему показать возможность изменения организмов в поколениях.
Организмы производят много потомков, но пищи, места и других ресурсов обычно недостаточно для выживания всех. Поэтому возникает борьба за существование: особи конкурируют друг с другом и сталкиваются с влиянием условий среды. При этом организмы различаются, и некоторые различия наследуются. Если особенность помогает в данных условиях, её носители в среднем имеют больше шансов выжить и оставить потомство.
Естественный отбор постепенно увеличивает долю успешных наследственных вариантов, а не создаёт признаки по заранее заданной цели. Если условия меняются или группы организмов оказываются в разных условиях, в них могут накапливаться разные особенности; так происходит расхождение признаков. Приспособления складываются не сразу, а в ряду поколений. В 1859 году Дарвин изложил свою теорию в книге «Происхождение видов», а его идеи стали основой научного объяснения эволюции и приспособленности организмов.
| Критерий | Искусственный отбор | Естественный отбор |
|---|---|---|
| Кто или что определяет сохранение признаков | Человек | Условия среды |
| Какие признаки сохраняются | Нужные человеку | Повышающие успех выживания и размножения в данных условиях |
| Роль наследственной изменчивости | Даёт различия, из которых человек выбирает | Даёт различия, на которых действует отбор |
| Результат для организмов | Породы и сорта с желаемыми признаками | Приспособленность популяций и изменение частоты признаков |
Сравнивайте отборы сначала по тому, что определяет сохранение признаков, а затем — по результату. В обоих случаях необходимы наследственные различия, но «выбирающий фактор» разный. Это помогает не путать целенаправленную работу селекционера с действием условий среды.
Задача 1. Почему выведение пород домашних животных и сортов растений помогло Дарвину обосновать возможность изменения организмов? Нужно связать действия селекционера с наследованием признаков. Важно также объяснить, почему результат становится заметным не мгновенно, а после отбора в поколениях.
У особей одного вида есть различия, в том числе наследственные. Часть этих особенностей может передаваться потомству.
Человек выбирает для размножения особей с подходящими признаками. Их потомки чаще наследуют выбранные особенности.
Если такой выбор повторяется из поколения в поколение, признаки накапливаются и порода или сорт изменяются. Это показывает, что состав организмов может меняться благодаря отбору.
Ответ: селекция показала Дарвину, что наследственная изменчивость и отбор могут постепенно менять организмы. При искусственном отборе направление задаёт человек.
Задача 2. В популяции жуков есть наследственные различия в окраске, а птицы чаще замечают жуков на светлой почве. Нужно определить, у каких особей больше шансов оставить потомство. Причина — не намерение жуков измениться, а неодинаковая заметность для хищника.
На светлой почве птицам легче обнаружить более заметных жуков. Такие особи чаще становятся добычей.
Менее заметные жуки имеют больше шансов выжить и дожить до размножения. Если окраска наследуется, они могут передать её потомству.
При повторении этой ситуации в нескольких поколениях незаметная окраска может встречаться чаще. Это результат естественного отбора под действием среды.
Ответ: вероятнее оставят больше потомства жуки, которых птицам труднее заметить. Их преимущество связано с наследственной окраской и условиями обитания.
Задача 3. В популяции ресурсов недостаточно для выживания всех особей. Объясните, как это может изменить частоту наследственных признаков за несколько поколений. Начать нужно с различий между особями, а затем проследить влияние среды на размножение.
Популяция производит много потомков, и среди них есть наследственные различия. Ресурсов не хватает, поэтому возникает борьба за существование.
Особенности, полезные в данных условиях, могут повысить шанс выжить и размножиться. Их носители в среднем оставляют больше потомков, чем другие особи.
Потомки наследуют часть этих особенностей. За несколько поколений частота соответствующих признаков может возрасти — это действие естественного отбора.
Ответ: изменчивость создаёт различия, ограниченность ресурсов приводит к борьбе, а неодинаковый успех размножения обеспечивает отбор. В результате наследственные признаки успешных особей могут стать более распространёнными.
Ошибка: считать, что отдельный организм целенаправленно меняется ради приспособления. Такое представление возникает, когда результат эволюции принимают за сознательное действие самой особи. Проверь себя вопросом: меняется ли наследственный признак у конкретного организма или меняется частота вариантов в популяции за поколения? Для учения Дарвина верен второй вариант.
Ошибка: путать естественный отбор с искусственным. Их смешивают, потому что в обоих случаях одни признаки сохраняются чаще других. Проверь, кто определяет успех: человек, выбирающий родителей для размножения, или условия среды, влияющие на выживание и потомство. Это и есть главное различие.
Ошибка: сводить борьбу за существование только к прямым столкновениям. Такое понимание кажется естественным из-за слова «борьба», но оно слишком узкое. Вспомни конкуренцию за пищу и место, а также влияние холода, засухи и других условий. Если организм зависит от среды или ограниченного ресурса, это тоже относится к борьбе за существование.
Ошибка: думать, что естественный отбор создаёт нужные наследственные изменения. Так можно решить, если представить, будто среда «заказывает» организму полезный признак. Проверь порядок рассуждения: сначала существуют наследственные различия, затем условия влияют на успех их носителей. Отбор сохраняет и распространяет уже имеющиеся варианты.
Чтобы понять идеи Дарвина, нужно знать, что организмы размножаются, наследуют признаки и различаются между собой. Наследственность и изменчивость позже подробно изучаются в генетике и помогают разбираться в механизмах эволюции. Естественный отбор связывает эти понятия с тем, как формируется приспособленность организмов к среде. Эти знания понадобятся при изучении видообразования и причин разнообразия живой природы.
Какие наблюдения привели Дарвина к мысли об изменяемости видов?
Во время путешествия на корабле «Бигль» Дарвин сравнивал организмы из разных мест и замечал их сходство и различия. Особенности животных и растений нередко соответствовали условиям их обитания, а ископаемые отличались от современных видов. Эти наблюдения заставили его предположить, что виды меняются со временем.
Чем естественный отбор отличается от искусственного?
При искусственном отборе человек выбирает организмы с нужными ему наследственными признаками и использует их для размножения. При естественном отборе успех выживания и размножения определяется условиями среды. В обоих случаях важна наследственная изменчивость, но причины сохранения признаков разные.
Почему избыточное размножение приводит к борьбе за существование?
Организмы обычно производят больше потомков, чем может выжить при имеющихся ресурсах. Пища, территория и другие необходимые условия ограничены, поэтому особи конкурируют или зависят от воздействия среды. В результате не все оставляют потомство.
Откуда берутся наследственные различия между особями?
Они возникают благодаря наследственной изменчивости: потомки не полностью одинаковы друг с другом и с родителями. Часть различий передаётся следующим поколениям. Естественный отбор действует на уже существующие наследственные особенности, а не создаёт их по необходимости.
Может ли естественный отбор изменить отдельный организм за его жизнь?
Нет, естественный отбор не превращает отдельную особь в более приспособленную в течение её жизни. Он влияет на то, какие особи чаще выживают и размножаются. Если особенность наследственная, её доля в популяции может измениться за несколько поколений.
Развитие эволюционного учения Ч.Дарвина
