§ 42–43. Естественный отбор — движущая сила эволюции

Вопрос 1. Чем, по вашему мнению, различаются взгляды собеседников? Какой проблеме будет посвящён урок?

Взгляды отличаются тем, что одни люди думают, что естественный отбор уже ничего не может изменять, а другие – что еще есть материал для изменчивости. Вопрос: Какова роль естественного отбора в эволюции?

Вопрос 2. Изложите основные положения теории Дарвина – Уоллеса. (§ 39)

1. Внутри каждого вида живых организмов существует широкий размах наследственной изменчивости по морфологическим и физиологическим критери-ям. Эта изменчивость может иметь качественный или количественный харак-тер, но она присутствует всегда.

2. Все живые организмы размножаются в геометрической прогрессии.

3. Жизненные ресурсы для любого вида живых организмов ограничены, и поэтому должна возникать борьба за существование и успех в размножении либо между организмами одного вида, либо между организмами разных видов, либо с условиями окружающей среды.

4. В условиях борьбы за существование выживают и оставляют потомство наиболее приспособленные особи, имеющие те отклонения, которые в данных условиях среды оказались полезными. В этом и состоит главная аргументация Дарвина против эволюционных теорий. Отклонения возникают случайно, они направлены в ответ на изменение окружающей среды, и лишь немногие из этих отклонений оказываются полезными. Потомки организмов, в которых эти от-клонения возникли, являются лучше приспособленными к условиям среды, чем организмы, их не имеющие. Выживание и преимущественное размножение наиболее для приспособленных организмов Дарвин назвал естественным отбором.

5. Естественный отбор отдельных изолированных разновидностей в разных условиях среды ведет к дивергенции (расхождению) признаков этих разновид-ностей и, в конечном итоге, приходит к видообразованию.

Как проводится искусственный отбор? (§ 40–41)

Селекционер ставит перед собой цель вывести новый сорт или породу с вполне определёнными качествами. Он сам контролирует подбор пар для производства следующего поколения. Проводя жёсткий отбор лишь по интересующим его признакам, он за короткое время добивается гипертрофированного развития этих признаков в ущерб всем остальным. Так и возникают новые сорта, штамма или породы.

Чем бессознательный отбор отличается от методического?

Бессознательный отбор – это вид искусственного отбора, который проводится человеком бессознательно, непредномеренно, изменяя породы домашних животных и сорта культурных растений. При этом человек сохраняет полезные для себя качества, как у животных, так и у растений. То есть человек не задумывается над тем, каково будет потомство этих отобранных особей, и не представляет себе конечных результатов отбора. Цель только одна – сохранить хорошие, нужные человеку признаки или качества. В результате этого отбора через много поколений появятся животные и растения, которые будут во много раз лучше своих предков. Таким образом, человек совершенно неумышленно, бессознательно способствует появлению новых пород животных и сортов растений.

Методический отбор – вид искусственного отбора, который сознательно проводится человеком для выведения пород домашних животных и сортов культурных растений с заданными качествами. Чем больше особей животных и растений подлежат отбору, что возможно в крупных хозяйствах, тем быстрее и легче идет выведение новой породы (сорта), так как больше вероятность выбрать экземпляры с желательными отклонениями (мутациями).

Таким образом главное отличие методического отбора в том, что он он проводится человеком сознательно – человек знает какие именно качества он отбирает у животных, растений.

Какова эволюционная роль наследственной изменчивости? (§ 39)

Наследственная изменчивость дает материал для эволюции. Наследственная изменчивость — это мутации, которые могут возникать в популяциях. Рецессивные мутации накапливаются, доминантные проявляются. Отбор, действуя в популяциях, отбраковывает особи с ненужными признаками, оставляя особей с полезными признаками. Результатом эволюционного процесса является приобретение приспособлений отдельными группами организмов может при определенных условиях привести к образованию новых видов.

Вопрос 3. Какая форма борьбы вызывает самоизреживание? Как связана конкуренция с естественным отбором?

Самоизреживание вызывает внутривидовая форма борьбы. Конкуренция между организмами рассматривалась Ч. Дарвином в «Происхождение видов» как следствие борьбы за жизнь между обитателями нашей планеты в каждый последующий период времени и ответственной за сам процесс естественного отбора и его ведущую роль. Т. е. конкуренция приводит к выживанию сильнейшего, тем самым проводит естественный отбор, который является движущей силой эволюции.

Вопрос 4. Как теория естественного отбора объясняет возникновение заботы о потомстве?

Забота о потомстве – это еще одно приспособление для выживания. Потенциал размножаемости зависит от условий развития потомства и в частности от форм заботы о потомстве. Если потомки размножающегося организма слабые с рождения и плохо размножаются, то генетический вклад и, соответственно, приспособленность этого организма будут низкими. Это ведет к возникновению заботы о потомстве, что повышает вероятность выживания потомков.

Вопрос 5. Какая форма генотипической изменчивости создаёт новые аллели генов?

При мутационной изменчивости возникают новые варианты (аллели) генов, причём мутации происходят сравнительно редко и внезапно.

Вопрос 6. Какая форма генотипической изменчивости создаёт новые сочетания аллелей генов?

Это комбинативная изменчивость, в основе которой лежит перекомбинация (перегруппировка) хромосом и их участков при половом размножении (в процессе мейоза и оплодотворения). Комбинативная изменчивость создает новые сочетания аллелей генов и обеспечивает как всё разнообразие, так и неповторимую генетическую индивидуальность каждого из них.

Вопрос 7. Чем объясняется различие выживаемости тёмных бабочек в двух районах?

Классическим примером действия движущего отбора в природе служит так называемый индустриальный меланизм. В районах, не подвергавшихся индустриализации, у бабочки березовый пяденицы белая окраска соответствует светлой березовой коре. Среди светлых бабочек на стволах берез встречались и темные, но они были хорошо заметны и склевывались птицами. Развитие промышленности привело к загрязнению воздуха, и белые березы покрылись слоем копоти. Теперь на темных стволах птицы гораздо легче замечали не темных, а типичных светлых бабочек. Постепенно в загрязненных районах частота встречаемости темных (мутантных) особей резко возросла и они стали преобладающим.

Вопрос 8. Что на рисунке обозначают стрелки?

Стрелки на рисунке обозначают направление действия естественного отбора.

Вопрос 9. Какая форма борьбы за существование играет наиболее важную роль в возникновении приспособлений и почему?

Все виды борьбы прямо или косвенно сводятся к внутривидовому соревнованию за место для своих потомков в будущей популяции.

Ч. Дарвин считал внутривидовую борьбу самым важным видом борьбы за существование. Именно она повышает вероятность выживания и размножения особей, приспособленных лучше, чем другие.

Вопрос 10. Как эволюционная теория Дарвина – Уоллеса объясняет приспособления живых организмов к экологическим факторам?

Накапливаются признаки, полезные для организма и вида в целом в данных условиях проживания, остальные организмы гибнут в неблагоприятных условиях среды.

Выживают и оставляют потомство только те особи, которые обладают комплексом признаков и свойств, позволяющим им наиболее успешно конкурировать с другими особями.

При изменении условий внешней среды полезными для выживания могут оказаться какие-то иные, чем прежде, признаки. В результате перестраивается структура вида, благодаря размножению широко распространяются новые признаки — появляется новый вид. Полезные признаки сохраняются и передаются последующим поколениям, так как в живой природе действует фактор наследственности, обеспечивающий устойчивость видов.

Вопрос 11. В каких формах проявляется естественный отбор?

Естественный отбор проявляется в следующих формах: движущая, стабилизирующая, дестабилизирующая, дизруптивная и половая.

Вопрос 12. В чём состоит творческая роль естественного отбора?

Творческая роль отбора заключается в управлении спектром изменчивости и в создании новых комбинаций признаков.

Вопрос 13. Что такое адаптация и как она связана с направленностью эволюции?

Адаптация – это совокупность морфологических, физиологических, поведенческих и других наследуемых особенностей вида, обеспечивающих возможность его существования в определённой среде.

В теории эволюции Чарльза Дарвина было предложено научное объяснение адаптационного процесса на основе естественного отбора.

Дарвин рассматривал приспособление (адаптацию) лишь в качестве средства для выживания. Согласно дарвинизму, эволюция представляет собой процесс адаптации организмов к условиям окружающей среды, причем приспособленность организмов является результатом эволюции. Адаптации видов в рамках одного биоценоза зачастую тесно связаны друг с другом (одним из наиболее поразительных примеров межвидовой коадаптации является жёсткая привязка строения органов некоторых видов цветковых растений и насекомых друг к другу с целью опыления и питания). Если адаптационный процесс у какого-либо вида не находится в равновесном состоянии, то эволюционировать может весь биоценоз (иногда — с негативными последствиями) даже в стабильных условиях окружающей среды.

Вопрос 14. В чём биологический смысл полового диморфизма (скромных нарядов у самок и ярких – у самцов)? При каких условиях борьбы за существование такого рода приспособления формируются в ущерб выживаемости отдельных особей?

Половой диморфизм — явление общебиологическое, широко распространенное среди раздельнополых форм животных и растений.

Часто половой деморфизм связывают с процессом брачного периода. Что позволяет самцам найти самку, для будущего потомства. К примеру, у павлинов проявляется действие стабилизирующего отбора по признаку окраски и длинны хвоста. Особи со слишком длинным и ярким хвостом могут легче привлекать хищников, а со слишком коротким хвостов не выдержат конкуренции и не обзаведутся потомством и погибают.

В некоторых случаях половой диморфизм проявляется в развитии таких признаков, которые явно вредны для их обладателей и снижают их жизнеспособность. Таковы, например, украшения и яркая окраска самцов у многих птиц, длинные хвостовые перья самца райской птицы, птицы-лиры, мешающие полету. Громкие крики и пение, резкие запахи самцов или самок также могут привлечь внимание хищников и ставят их в опасное положение.

Такого рода приспособления формируются в ущерб выживаемости отдельных особей при межвидовой борьбе и внутривидовой борьбе.

Вопрос 15. Как объяснить способность кошек втягивать когти, если известно, что почти все они – подстерегающие хищники?

Кошки умеют втягивать когти в подушечки лап, становясь на время мягкими и пушистыми. Делают это они отнюдь не из-за желания понравиться человеку, а потому что охотятся из засады и лишний шум им ни к чему, ведь на мягких лапках так удобно бесшумно подкрадываться.

Вопрос 16. Как объяснить отсутствие способности втягивать когти у псовых, если известно, что большинство из них – загонные хищники? Как охотится гепард, если известно, что он не имеет втяжных когтей?

Собачьи, к которым относятся такие хищники как волки, шакалы, охотятся стаей. Для них не имеет значения, сколько шума они производят. Они гонят добычу, а не подстерегают. Причем по пересеченной местности. А добыча бегает быстро. Надо от нее не отстать. Когти у них выполняют роль шипов, для лучшей сцепки с поверхностью, а значит, для большей скорости.

Малыши гепарда могут втягивать когти, как котята, только до 10 - 15 недель, позже когти становятся почти неподвижными, и поэтому пясть больше напоминает собачью. Взрослые гепарды не умеют втягивать когти в подушечки. Это свойство, кажущееся на первый взгляд таким странным, не кошачьим, между тем помогает ему охотиться. Благодаря когтям гепард умеет быстро менять направление своего движения. Гепард тем и отличается от всех собратьев, что настигает добычу, а не подстерегает ее. Он худощавый, у него маленькие круглые уши, невтягивающиеся когти на лапах, которыми он при беге упирается в землю, длинный тяжелый хвост, помогающий резко поворачивать на бегу, а глаза отлично видят днем и плохо ночью. Гепард — самое быстрое наземное животное, его скорость на короткое время может достигать 110 км/ч. При таких скоростях просто необходимо иметь хорошее сцепление с землей, поэтому эти кошки утратили способность втягивать когти. Они у них не острые, а очень мощные и крепкие, в отличие от всех остальных, и скорее напоминают собачьи или волчьи.

Вопрос 17. Почему увеличение числа случаев движущего отбора в природе в последнее время должно вызывать озабоченность людей?

В изменившихся условиях жизни происходит смена преобладающего фенотипа или фенотипов в популяции. Причем, такая смена происходит довольно быстро. Это можно было наблюдать на примере изменения окраски берёзовой пяденицы.

Увеличение числа случаев движущего отбора в природе в последнее время должно вызывать озабоченность людей, потому что именно деятельность человека является фактором, меняющим естественный ход эволюции. Загрязнение атмосферы, воды, земли, изменение условий существования живых организмов способствует закреплению новых норм взамен старой, пришедшей в несоответствие с условиями.

Вопрос 18. Возьмите любое приспособление, описанное в разделе экологии, и постарайтесь объяснить его происхождение.

Изменение поверхности листа кукушкина льна. Смысл изменения поверхности листа в, тем самым имеющаяся вода в мхе задержится на более длительное время для осуществления жизнедеятельности организма. А при избытке влаги процесс транспирации идет со всего листа, чтобы отдать окружающей среде лишнюю воду из растения.

Как появилось это приспособление? В результате наследственной изменчивости у растения в одноклеточной части листа появилась возможность заворачиваться. Эти способность позволила растению уменьшить испарение с листа, чем это было ранее. В течение времени естественный отбор сохранял те растения, у которых новый признак проявлялся сильнее.

Вопрос 19. Почему синтетическая теория эволюции имеет такое название?

Синтетическая теория эволюции (СТЭ) — современная эволюционная теория, которая является синтезом различных дисциплин, прежде всего, генетики и дарвинизма. СТЭ также опирается на палеонтологию, систематику, молекулярную биологию и другие. Поэтому и синтетическая.

Вопрос 20. Поищите в Интернете другие формы естественного отбора, которые выделяют учёные, в чём состоят их особенности.

Учёные выделяют, помимо движущего и стабилизирующего, еще и дизруптивный отбор. Дизруптивный (разрывающий) отбор осуществляется в тех случаях, когда две или более генетически различные формы обладают преимуществом в разных условиях, например, в разные сезоны года. Дизруптивный отбор благоприятствует более, чем одному фенотипу и направлен против промежуточных форм. Он как бы разрывает популяцию по данному признаку на несколько групп, встречающихся на одной территории, и может при участии изоляции привести к разделению популяции на две и более.

Примером дизруитивного отбора может быть ситуация возникновения карликовых рас хищных рыб в малокормном водоеме. Часто щурятам-сеголеткам не хватает корма в виде мальков рыб. В этом случае преимущество получают самые быстрорастущие особи, которые за очень короткое время достигают размеров, позволяющих поедать своих собратьев. С другой стороны, в выгодном положении окажутся щурята с максимальной задержкой скорости роста, так как мелкие размеры дают им возможность длительное время питаться мелкими планктонными рачками. Подобная ситуация путем стабилизирующего отбора может привести к возникновению двух рас рыб.

Другой пример – образование двух рас у погремка лугового на сенокосных лугах. В нормальных условиях сроки цветения и созревания семян у этого растения покрывают всё лето. Но на сенокосных лугах семена дают преимущественно те растения, которые успевают отцвести и созреть либо до периода покоса, либо цветут в конце лета, после покоса. В результате образуются две расы погремка — ранне- и позднецветущая.

Еще один пример, в прибрежных областях Калифорнии растение Gilia achilleaefolia представлено двумя расами. Одна раса – «солнечная» – растет на открытых травянистых южных склонах, тогда как «теневая» раса встречается в тенистых дубовых лесах и рощах секвойи. Эти расы различаются по величине лепестков – признаку, детерминированному генетически.

Вопрос 21. МОИ БИОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Значение приспособленности видов к среде обитания