Эволюционное учение Ч.Дарвина

Определения и обозначения

Эволюционное учение Ч. Дарвина — представление об историческом развитии живой природы и механизмах изменения видов. Оно объясняет, почему организмы не остаются неизменными и как появляются приспособления. Для понимания эволюции важно проследить, какие особенности наследуются и почему они становятся распространёнными.

Наследственная изменчивость — возникновение различий между организмами, часть которых передаётся потомству. Она создаёт разнообразие, на которое может действовать отбор. Если особенность не наследуется, она не будет напрямую накапливаться в популяции от поколения к поколению.

Борьба за существование — совокупность отношений организмов друг с другом и с условиями среды при ограниченности ресурсов. Это не только прямое столкновение: к ней относятся конкуренция за пищу, воду, пространство и опасности, связанные с климатом. Понятие помогает объяснить, почему не все потомки доживают до размножения.

Естественный отбор — преимущественное выживание и размножение организмов с наследственными особенностями, полезными в конкретных условиях. Такие особенности чаще передаются следующим поколениям, поэтому их доля может увеличиваться. Отбор объясняет, как меняется популяция без заранее заданной цели.

Как это устроено

Дарвин сопоставлял разнообразие организмов в природе с результатами селекции — изменением домашних животных и культурных растений, которых разводил человек. Селекционеры выбирали особей с нужными наследственными признаками и получали потомство, в котором эти признаки встречались чаще. Это показывало, что виды могут изменяться, а наследственные различия имеют значение. Дарвин предположил, что в природе сходный результат достигается без участия селекционера: условия среды влияют на то, какие особи оставят потомство.

Наследственные различия появляются не потому, что организм заранее нуждается в них: в популяции существуют разные варианты признаков, и часть из них передаётся потомкам. При этом особи размножаются быстрее, чем могут увеличиваться доступные им ресурсы. Если бы все потомки выживали и размножались, численность популяций постоянно росла бы. Ограниченность пищи, воды, мест для жизни и других условий приводит к тому, что выживает и оставляет потомство лишь часть организмов.

Внутривидовая борьба происходит между особями одного вида, которым нужны сходные ресурсы, например пища или место для размножения. Межвидовая борьба возникает между организмами разных видов: они могут конкурировать, быть хищником и жертвой или паразитом и хозяином. Борьба с неблагоприятными условиями среды включает перенос холода, засухи, жары и других воздействий. Эти формы могут действовать одновременно и влиять на вероятность выживания.

Если наследственная особенность помогает в конкретной обстановке, её обладатели в среднем чаще доживают до размножения или оставляют больше потомства. Потомки могут унаследовать эту особенность, поэтому со временем она становится более распространённой. Так естественный отбор постепенно меняет состав популяции, а не отдельный организм за время его жизни. Преимущество признака зависит от условий: при их изменении полезность особенности тоже может измениться.

Разные группы одной популяции могут жить в неодинаковых условиях и постепенно накапливать разные наследственные изменения. Отбор поддерживает особенности, выгодные в каждой из этих обстановок, поэтому различия между группами со временем усиливаются. Если группы долго развиваются раздельно и между ними уменьшается скрещивание, расхождение может привести к образованию видов. Это постепенный процесс, а не мгновенное превращение одного организма в другой вид.

Факторы и результаты эволюции в учении Дарвина

Читайте таблицу как последовательность связанных причин и результатов: изменчивость даёт варианты, а избыток потомков при ограниченных ресурсах приводит к борьбе за существование. Отбор действует в этих условиях и меняет популяцию. Последние строки показывают возможные результаты длительного накопления изменений.

Разбор задач

Задача 1. У особей одного вида различаются окраска и длина шерсти. Определите, какие различия могут служить материалом для естественного отбора. Нужно установить, какие из этих признаков наследуются, а какие возникли только в течение жизни отдельной особи.

1. Сначала выясните, передаётся ли особенность от родителей потомкам. Окраска или длина шерсти могут различаться из-за наследственных особенностей.
2. Затем отделите наследственные различия от приобретённых. Например, изменение шерсти из-за болезни или повреждения не обязательно передаётся потомству.
3. Наконец, проверьте, влияет ли наследственная особенность на выживание и размножение в данной среде. Сам факт различия ещё не означает, что оно даёт преимущество.

Ответ: материалом отбора могут быть наследственные различия в окраске и длине шерсти, если они передаются потомству. Приобретённые в течение жизни изменения сами по себе не закрепляются естественным отбором.

Задача 2. Растения одного вида растут на участке с ограниченным количеством воды. Объясните, какие формы борьбы за существование проявляются и как отбор может изменить популяцию. Важно связать дефицит ресурса с различиями между растениями и их успехом.

1. При нехватке воды растения одного вида конкурируют за один и тот же ресурс. Это внутривидовая борьба за существование.
2. Засуха — неблагоприятное условие среды, поэтому одновременно проявляется борьба с условиями среды. Если на участке есть растения других видов, возможна и межвидовая конкуренция за воду.
3. Если некоторые наследственные особенности помогают экономнее использовать воду или переживать засуху, их обладатели могут чаще выжить и дать потомство. При наследовании этих особенностей их доля в популяции постепенно возрастёт.

Ответ: проявляются конкуренция между растениями и противостояние засухе; при наличии других видов возможна межвидовая борьба. Отбор может увеличить долю наследственных вариантов, полезных при недостатке воды.

Задача 3. После применения инсектицида в популяции насекомых увеличилась доля устойчивых особей. Объясните изменение с позиций учения Дарвина и почему инсектицид не создал устойчивость у каждой особи. Разделите причину появления различий и действие отбора.

1. До обработки в популяции могли существовать наследственные различия, в том числе устойчивость к веществу. Они возникли не как ответ на намерение человека уничтожить насекомых.
2. Инсектицид стал фактором среды: чувствительные особи чаще погибли, а устойчивые чаще выжили. Уцелевшие могли оставить потомство и передать ему наследственную устойчивость.
3. В результате доля устойчивых особей увеличилась. Это изменение состава популяции, а не превращение каждой особи в устойчивую.

Ответ: инсектицид отобрал уже существовавшие наследственные варианты устойчивости. Он не создал этот признак целенаправленно у каждой особи.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что отдельный организм эволюционирует за свою жизнь. Так думают, потому что изменения заметны у отдельных особей. Однако эволюционные изменения — это сдвиги в составе популяции, накапливающиеся в нескольких поколениях. Проверь себя вопросом: изменились ли наследственные варианты у потомков популяции?

Ошибка: представлять естественный отбор как сознательный выбор природы. Слова «отбор» и «выгодный признак» могут создавать впечатление заранее поставленной цели. На деле условия среды лишь приводят к неодинаковому выживанию и размножению организмов. Проверь себя: объясняешь ли ты преимущество конкретными условиями, а не намерением природы?

Ошибка: смешивать наследственные и приобретённые изменения. Некоторые особенности появляются в течение жизни, поэтому их легко принять за материал эволюции. Но отбор может менять частоту признаков в популяции только тогда, когда различия передаются потомкам. Проверь себя: сохраняется ли особенность у потомства без повторного воздействия, вызвавшего её?

Ошибка: сводить борьбу за существование к прямой схватке. Такой образ заметен в примерах с хищниками и добычей, но он не охватывает конкуренцию и влияние среды. Борьба включает, например, нехватку воды и необходимость переносить холод. Проверь себя: учёл ли ты ограниченность ресурсов и условия жизни, даже если организмы не сталкиваются напрямую?

Связь с другими темами

Для понимания темы нужны знания о признаках живых организмов, размножении и передаче наследственных признаков потомству. Они помогают разобраться, почему отбор связан с потомками и поколениями, а не только с отдельными организмами. Без представления о наследовании нельзя объяснить накопление изменений в популяции.

Тема опирается на знания об изменчивости и селекции. При искусственном отборе человек выбирает организмы с нужными наследственными особенностями, а при естественном преимущество определяется условиями среды. Сопоставление этих процессов помогает понять, как Дарвин пришёл к идее изменяемости видов.

Понятия естественного отбора и приспособленности понадобятся при изучении популяционной генетики, микроэволюции и происхождения видов. В этих темах рассматривают изменения популяций и механизмы, которые влияют на них. Они позволяют подробнее объяснить процессы, описанные Дарвином.

Что запомнить

• Дарвин объяснял эволюцию изменяемостью видов и действием естественного отбора.
• Материал для отбора — наследственная изменчивость организмов.
• Организмы производят больше потомков, чем может выжить и оставить потомство.
• Борьба за существование возникает из-за ограниченности ресурсов и влияния среды.
• Естественный отбор — преимущественное выживание и размножение особей с полезными в данных условиях наследственными особенностями.
• Приспособления формируются постепенно и относительны: они полезны лишь в определённых условиях.
• Эволюционные изменения происходят в популяциях на протяжении поколений.