Сергей Титов - Естествознание. Базовый уровень. 11 класс

Дарвин выделял три вида борьбы за существование. Первая – это внутривидовая борьба, т. е. конкуренция между особями одного вида. Дарвин считал её самой напряжённой, поскольку эти особи занимают одну и ту же экологическую нишу и имеют одинаковые потребности, а следовательно, между ними существует постоянная конкуренция: за пищу, убежище, полового партнёра и пр. Второй вид борьбы за существование – межвидовая борьба. Это может быть отношение хищник – жертва или конкуренция между видами с частично пересекающимися экологическими нишами. Третьим видом является борьба с неблагоприятными условиями окружающей среды – возможность или стремление попасть в условия с оптимальной освещённостью, влажностью, содержанием минеральных веществ и пр. В результате борьбы за существование и происходит естественный отбор наиболее приспособленных к данным условиям представителей вида. Например, в результате борьбы волков и оленей выживут самые быстроногие волки, которые смогут догнать и съесть оленя, и самые быстроногие олени, которые смогут избежать нападений волков и успеть оставить потомство.

Причиной эволюционного прогресса Дарвин считал индивидуальную наследственную изменчивость организмов [16]. Если у какого-либо животного или растения произойдёт изменение некоторого признака, дающее ему преимущества в борьбе за существование, то этот организм имеет больше шансов дожить до половой зрелости и оставить потомство. Это потомство получит признак по наследству и, в свою очередь, будет иметь преимущества в борьбе за существование. Популяция таких особей с полезным изменённым признаком будет разрастаться и может в конце концов дать начало новому виду, существенно отличающемуся от вида-предка.

По мере развития биологии и особенно появления таких наук, как генетика и экология, учение Дарвина стало развиваться и видоизменяться. Генетика внесла заметные уточнения в представления Дарвина и его первых последователей о механизмах наследственности. Вместо неопределённого понятия «изменчивость», ответственной за которую считали неопределённую субстанцию организма, иногда даже кровь, появилось понятие мутации. Его ввёл в науку в 1901 г. голландский ботаник Гуго де Фриз. Мутации – небольшие изменения в хромосомах или отдельных генах – чаще всего бывают вредными или безразличными, но иногда могут возникать и полезные мутации. Если мутации рецессивные, то они могут долго «путешествовать» по генофонду популяции, передаваясь из поколения в поколение, до тех пор пока условия не изменятся настолько, что определяемый мутацией признак станет полезным. Тогда обладатели двух копий мутированного гена, у которых проявится оказавшийся полезным признак, получат преимущество в борьбе за существование и, размножаясь, увеличат в генофонде частоту этих новых полезных аллелей.

Существенный вклад в теорию эволюции внесли и экологические исследования. Если во времена Дарвина в качестве единицы эволюции рассматривали отдельную особь, то сейчас такой единицей считают популяцию. Продолжительность жизни каждого организма слишком мала в масштабах эволюции, и к тому же изменить свою наследственность в течение жизни организм не может. Популяция же существует в течение очень продолжительного времени и в течение этого времени сохраняет и проявляет самые разные мутации.

Теория, объединяющая в своей основе учение Дарвина о естественном отборе с достижениями XX в. в области генетики и экологии, получила название синтетической теории эволюции (СТЭ) и позволила объяснить многие эволюционные процессы, особенно процессы микроэволюции.

1. В чём состоит цель работы селекционера?

2. Что лежит в основе борьбы за существование? Назовите виды борьбы за существование. Приведите примеры разных видов борьбы за существование в природе.

3. Какие изменения внесли в дарвинизм достижения генетики и экологии?

1. Сравните искусственный и естественный отбор. В чём их сходство и различия? Выберите критерии, составьте и заполните таблицу «Сравнительная характеристика искусственного и естественного отбора».

2. Организуйте и проведите дискуссию на тему «Может ли эволюция идти на уровне одной особи?».

Микроэволюцией называют изменения, происходящие в популяциях и приводящие к образованию нового подвида или вида. Материалом для микроэволюции, согласно СТЭ, служит наследственная изменчивость. Изменения в геноме имеют случайный и ненаправленный характер. Они могут быть результатом комбинативной или мутационной изменчивости. Следствием этих изменений может стать появление новых свойств и признаков. Если новые признаки окажутся полезными, то их обладатели получат преимущество в борьбе за существование, следовательно, их потомство будет становиться всё более и более многочисленным. В конце концов признак может распространиться на всю популяцию. Например, если в какой-то области климат станет более холодным, то этот факт никак не повлияет на гены, определяющие длину и густоту шерсти обитающих там животных. Но если у кого– нибудь из них случайно произойдёт мутация, вызывающая увеличение теплоизоляции организма, то потомки счастливого обладателя этой мутации будут побеждать в борьбе за существование своих менее удачливых собратьев. А вот признаки, являющиеся результатом модификационной изменчивости, которые изначально имеют приспособительный характер, не наследуются [17]и в эволюционном процессе участия не принимают.

Строго говоря, для изменения структуры и общего фенотипа популяции можно обойтись и без новых мутаций. Отбор часто даёт преимущества тем признакам, которые уже существовали, но при прежних условиях были бесполезными.

Рис. 143. Формы естественного отбора

Мы рассмотрим три формы отбора, которые выделял русский биолог-эволюционист Иван Иванович Шмальгаузен (1884–1963). Первый из них действует тогда, когда условия, в которых обитает популяция, не изменяются. Такой отбор называют стабилизирующим (рис. 143, А). Предположим, что речь идёт всё о той же густоте шерсти. При определённом климате наиболее предпочтительной будет определённая густота, поэтому именно она будет свойственна большинству животных.

Это изображено на графике, где по оси абсцисс отложена густота шерсти, а по оси ординат – доля членов популяции, которые именно такой густотой обладают. Видно, что для большинства животных характерна средняя частота, хотя имеются отклонения от этого значения как в меньшую, так и в большую сторону. Почему животные с такими отклонениями составляют меньшинство? Потому, что им либо слишком холодно, либо слишком жарко, и они оказываются неудачниками в борьбе за существование. Они не могут выживать и оставлять потомство в достаточном количестве. Поэтому такой отбор и называют стабилизирующим – он сужает область, в пределах которой может изменяться некий признак, и удерживает среднее значение признака на постоянном уровне.