Процесс сохранения особей с полезными для них признаками
Выделяют три формы естественного отбора: движущий, стабилизирующий и разрывающий (дизруптивный).
Движущий отбор — естественный отбор, который действует при направленном изменении условий внешней среды.
Особи с признаками, которые соответствуют изменяющейся среде, получают преимущества. При этом другие проявления признаков не сохраняются. В результате в популяции из поколения к поколению происходит сдвиг среднего значения признака в определённом направлении. Формируется новая средняя норма вместо существующей, переставшей соответствовать новым условиям.
Схема действия движущего отбора
В результате движущего отбора одни признаки исчезают, а другие формируются. Если отбор действует в одном направлении длительное время, то он может привести к превращению популяции в новый вид.
Примеры:
- изменение окраски у берёзовой пяденицы в промышленных районах (промышленный меланизм);
- редукция глаз у крота, пищеварительной системы у паразитических ленточных червей;
- увеличение длины корня у склерофитов;
- превращение передних конечностей в роющие у разных групп животных при освоении почвы как среды обитания;
- формирование у бактерий устойчивости к антибиотикам;
- снижение чувствительности паразитических грибов к ядохимикатам;
- изменение строения конечностей у предков лошади в связи с освоением открытых пространств.
Изменение конечностей у предков лошади
Стабилизирующий отбор — естественный отбор, действие которого направлено против особей, имеющих крайние отклонения от средней нормы, в пользу особей со средней выраженностью признака.
Действует в постоянных условиях среды.
Направлен на поддержание ранее сложившегося среднего признака или свойства. Сохраняет приспособленность вида, устраняя резкие отклонения выраженности признака от средней нормы, тем самым предохраняет сложившийся генотип от разрушающего действия мутационного процесса.
Схема действия стабилизирующего отбора
Отбор в пользу средних значений был обнаружен по множеству признаков.
Примеры:
- гибель во время сильной бури птиц, имеющих слишком короткие и слишком длинные крылья;
- более частая гибель при рождении или в первые недели жизни новорожденных млекопитающих с очень низким и очень высоким весом;
- сохранение в популяциях зайцев особей с оптимальной длиной конечностей;
- сохранение у растений, опыляющихся насекомыми, определённого строения цветка, соответствующего размерам насекомых;
- существование реликтовых видов организмов, сохранившихся в неизменном виде на протяжении миллионов лет (кистепёрая рыба латимерия, гинкго, гаттерия и др.).
Кистепёрая рыба латимерия
Дизруптивный (разрывающий) отбор — естественный отбор, при котором сохраняются крайние варианты признака, а убираются его средние значения.
Схема действия дизруптивного отбора
В результате может появиться несколько новых форм из одной исходной. Дизруптивный отбор способствует возникновению и поддержанию разнообразия популяций. Он приводит к дивергенции (расхождению признаков) и образованию нескольких видов из одного исходного.
Примеры:
- формирование на сенокосных лугах двух рас погремка — раннецветущей и позднецветущей;
- существование весенних и осенних форм и видов грибов из-за повторяющейся в середине лета засухи;
- возникновение разных подвидов и видов синиц в связи с пищевой специализацией;
- возникновение разных видов клевера.
Клевер средний
Клевер луговой
При искусственном отборе человек сохраняет особи с полезными признаками для размножения и устраняет все остальные. А как же этот процесс происходит в природе? В природе также постоянно происходит отбор. Для всех живых организмов характерна наследственная изменчивость, поэтому все они оставляют значительное потомство. Ч. Дарвин доказал, что у представителей диких видов животных и растений индивидуальная изменчивость представлена очень широко. Индивидуальная изменчивость может быть полезной, нейтральной и вредной для организма. Все ли особи оставляют потомство? Какие факторы способствуют сохранению полезных особей и устраняют остальных? Чтобы ответить на эти вопросы, Ч. Дарвин обратился к анализу размножения организмов.
Все организмы оставляют потомство и стремятся к размножению. В коробочке мака созревает до 2 900—3 тыс. и более семян. Если на одном растении мака вырастает 10 коробочек, то ежегодно попадают в почву 30 тыс. семян. Такой же пример можно привести и с животными. Одна особь осетра живет 50 лет и ежегодно мечет в среднем 3—6 млн. икринок. Одна комнатная муха за 5 дней откладывает 20 тыс. яиц. Одна хмелиная вошь за лето приносит потомство 13 раз, в каждом поколении откладывает в среднем 100 яиц. Черви-паразиты ежедневно откладывают около 10 тыс. яиц. Однако такой интенсивный рост численности бывает не всегда, только в благоприятных условиях. Чем больше погибает организмов, тем интенсивнее развитие, потому что активное развитие — это “орудие” сохранения вида. Только 10— 30% млекопитающих и птиц в природе выживает. Причины гибели разнообразны: действие неблагоприятных факторов среды, недостаток пищи, влаги, света, нападение врагов.
Сравнительная таблица особенностей искусственного и естественного отбора
| Искусственный отбор | Естественный отбор |
|
|
Выживание наиболее приспособленных к определенным условиям среды видов Ч. Дарвин назвал естественным отбором.
В природе идет непрерывная борьба за существование. Докажем это на примерах.
Когда лев отнимает добычу у гиен, то идет борьба за пищу; растение, растущее на краю пустыни, борется против засухи. Хищники — тигр, лев — поедают травоядных животных, отсутствие добычи обрекает их на голод. Травоядные животные, чтобы выжить, питаются растительностью, уничтожая ее. Растительностью питаются насекомые и голые слизни, сами являясь пищей для птиц. Мелкими птицами питаются хищники. Такие сложные взаимосвязи в природе Ч. Дарвин назвал “борьбой за существование”.
Борьба за существование — совокупность многообразных и сложных взаимоотношений между организмами и окружающей средой.
Виды борьбы за существование.
Ч. Дарвин выделил три формы борьбы за существование:
- межвидовая;
- внутривидовая;
- борьба с неблагоприятными условиями среды.
Межвидовая борьба — борьба особей разных видов. Это хищничество, паразитизм, конкуренция:
а) хищничество — и волки, и лисы охотятся на зайцев, поэтому между волком и зайцем, между лисой и зайцем идет борьба за существование. В то же время между волком и лисой существует борьба за пищу. Среди растений разных видов идет борьба за свет, влагу, пищу. Выживают те, которые пробивают почву, затем взрослое растение дает потомство;
б) паразитизм — первый пример: вьющиеся растения тропических лесов (лианы) (рис.17). Тонкие вьющиеся стебли лианы, удлиняясь с каждым годом, обвивают ствол дерева. Достигнув вершины дерева, лианы переходят на другое дерево. Так, в период роста лианы обвивают растущие деревья. Молодые лианы не причиняют особого вреда деревьям. Но с одревеснением стеблей лианы глубоко внедряются в дерево, тем самым лишая хозяина значительной части минерального питания и иссушая его;
Рис. 17. Лазающие лианы
второй пример: в 1918 г. европейский натуралист Ж. Арнольди нашел самые крупные на земном шаре тропические цветы раффлезий (диаметр — 1м, вес —14 кг) (рис. 18). Корень, стебель и листья цветка видоизменены в нити, и поэтому цветы располагаются под деревом. Питаясь соком дерева, они задерживают его рост. Цветок имеет запах тухлого мяса, привлекающий мух, жуков, других насекомых для опыления. Это удивительное растение, совершенно утратившее способность самостоятельно питаться, настоящий паразит по отношению к своему хозяину;
Рис. 18. Раффлезия Арнольди
третий пример: все, наверное, видели летом вдоль дорог, в огороде, на полях желтоватую повилику (рис. 19).
Рис. 19. Повилика на крапиве
Повилика обвивается вокруг стеблей диких и культурных растений, внедряясь в них присосками, и питается соками растений. Листья и корни у нее отсутствуют, тонкие (нитевидные) желтые стебли повилики, обвивая растение — хозяина, присасываются своими присосками (зубчиками). Когда присоски — органы питания — глубоко проникают в тело растения, их очень трудно отделить от него. Постепенно появляются розоватые и белые цветочки. Известно, что на одном растении повилики образуется до 4 ООО соцветий, 2 700 семян. Цветет в июне-июле. Быстрая всхожесть семян говорит о приспособленности к паразитическому образу жизни. Семена прорастают при температуре 20—30 С на третий день, а при 13—14°С — на девятый день.
Паразитизм среди животных — это также межвидовая борьба. Самка наездника откладывает свои яйца в тело взрослых тлей или гусеницы бабочки-капустницы. Личинки наездников развиваются за счет тканей гусеницы и тли. Когда личинки выходят из тела гусеницы или тли, последние погибают.
Межвидовая борьба — это отношения хищника и жертвы, травоядных животных и растений; насекомоядных и насекомых; борьба между культурными и сорными растениями; между различными деревьями в лесу; между различными растениями на лугу; антагонизм между микроорганизмами и т. д.
Естественный отбор. Борьба за существование. Межвидовая борьба. Борьба с неблагоприятными условиями среды. Хищничество. Паразитизм. Соперничество.
- Интенсивное развитие организмов — “орудие” сохранения вида.
- Борьба за существование — это совокупность многообразных и сложных взаимоотношений между организмами и окружающей средой.
- Межвидовая борьба — это борьба разных видов в условиях хищничества, паразитизма, конкуренции.
- Дайте определение естественного отбора.
- Приведите примеры паразитизма в межвидовой борьбе?
- В чем причина интенсивного размножения организмов? Как влияет на это процесс естественного отбора?
- Дайте определение межвидовой борьбы. Приведите пример паразитизма среди животных.
- В каких условиях возникает конкурентная борьба? Дайте определение борьбы за существование.
- Охарактеризуйте межвидовую борьбу на примере паразитизма среди растений.
- Какие примеры хищничества, помимо приведенных в учебнике, вы можете привести?
- Приведите примеры паразитизма.
- Какие растения-паразиты встречаются в вашей местности? На каких растениях они паразитируют?
- Приведите примеры паразитизма среди животных.
Сделайте гербарные экземпляры растений-паразитов, встречающихся в огороде, на полях, вдоль дорог, на участках. Уточните названия растений у преподавателя. Узнайте: это дикое или культурное растение? Дайте полное биологическое описание. Какой вред они наносят? Подготовьте доклад. На втором листе сделайте гербарий сорных растений и растений-паразитов, которые в дальнейшем будете использовать в качестве иллюстрационного материала.
Примечание: к следующей лабораторной работе по 10 зерен пшеницы и ячменя посейте в одну посуду. Их проростки нужны для примера межвидовой, борьбы.
Естественный отбор – главный, ведущий, направляющий фактор эволюции, лежащий в основе теории Ч.Дарвина. Все остальные факторы эволюции случайны, один лишь естественный отбор имеет направление (в сторону приспособления организмов к условиям среды).
Определение: избирательное выживание и размножение наиболее приспособленных организмов.
Творческая роль: выбирая полезные признаки, естественный отбор создает новые виды.
Причина: борьба за существование.
Материал: наследственная изменчивость
Эффективность: чем больше в популяции различных мутаций (чем выше гетерозиготность популяции), тем больше эффективность естественного отбора, быстрее идёт эволюция.
Формы:
- Стабилизирующий – действует в постоянных условиях, отбирает средние проявления признака, сохраняет признаки вида (кистепёрая рыба латимерия)
- Движущий – действует в изменяющихся условиях, отбирает крайние проявления признака (отклонения), приводит к изменению признаков (берёзовая пяденица)
- Половой – конкуренция за полового партнера.
- Разрывающий – выбирает две крайние формы.
Следствия естественного отбора:
- Эволюция (изменение, усложнение организмов)
- Возникновение новых видов (увеличение количества [многообразия] видов)
- Приспособленность организмов к условиям окружающей среды. Любая приспособленность относительна, т.е. приспосабливает организм только к одним определенным условиям.
Еще можно почитать
Задания части 1
Выберите один, наиболее правильный вариант. Основу естественного отбора составляет
1) мутационный процесс
2) видообразование
3) биологический прогресс
4) относительная приспособленность
Выберите один, наиболее правильный вариант. Каковы последствия действия стабилизирующего отбора
1) сохранение старых видов
2) изменение нормы реакции
3) появление новых видов
4) сохранение особей с измененными признаками
Выберите один, наиболее правильный вариант. В процессе эволюции творческую роль играет
1) естественный отбор
2) искусственный отбор
3) модификационная изменчивость
4) мутационная изменчивость
Выберите один, наиболее правильный вариант. Исходным материалом для естественного отбора служит
1) борьба за существование
2) мутационная изменчивость
3) изменение среды обитания организмов
4) приспособленность организмов к среде обитания
Выберите один, наиболее правильный вариант. Исходным материалом для естественного отбора является
1) модификационная изменчивость
2) наследственная изменчивость
3) борьба особей за условия выживания
4) приспособленность популяций к среде обитания
Выберите один, наиболее правильный вариант. Эффективность естественного отбора снижается при
1) возникновении рецессивных мутаций
2) увеличении гомозиготных особей в популяции
3) изменении нормы реакции признака
4) увеличении числа видов в экосистеме
Выберите один, наиболее правильный вариант. В засушливых условиях в процессе эволюции сформировались растения с опушенными листьями благодаря действию
1) соотносительной изменчивости
2) модификационной изменчивости
3) естественного отбора
4) искусственного отбора
Выберите один, наиболее правильный вариант. Насекомые-вредители приобретают со временем устойчивость к ядохимикатам в результате
1) высокой плодовитости
2) модификационной изменчивости
3) сохранения мутаций естественным отбором
4) искусственного отбора
Выберите один, наиболее правильный вариант. Верны ли следующие суждения о формах естественного отбора? А) Возникновение устойчивости к ядохимикатам у насекомых – вредителей сельскохозяйственных растений – пример стабилизирующей формы естественного отбора. Б) Движущий отбор способствует увеличению числа особей вида со средним значением признака
1) верно только А
2) верно только Б
3) верны оба суждения
4) оба суждения неврены
ЕСТЕСТВЕННЫЙ ОТБОР
Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Укажите признаки, характеризующие естественный отбор как движущую силу эволюции
1) Источник эволюционного материала
2) Обеспечивает резерв наследственной изменчивости
3) Объектом является фенотип особи
4) Обеспечивает селекцию генотипов
5) Фактор направленного действия
6) Фактор случайного действия
ДВИЖУЩИЙ
1. Выберите три варианта. Какие признаки характеризуют движущий отбор?
1) действует при относительно постоянных условиях жизни
2) устраняет особей со средним значением признака
3) способствует размножению особей с измененным генотипом
4) сохраняет особей с отклонениями от средних значений признака
5) сохраняет особей с установившейся нормой реакции признака
6) способствует появлению мутаций в популяции
2. Выберите три признака, характеризующие движущую форму естественного отбора
1) обеспечивает появление нового вида
2) проявляется в меняющихся условиях среды
3) совершенствуется приспособленность особей к исходной среде
4) выбраковываются особи с отклонением от нормы
5) возрастает численность особей со средним значением признака
6) сохраняются особи с новыми признаками
СТАБИЛИЗИРУЮЩИЙ
1. Выберите три варианта. Стабилизирующая форма естественного отбора проявляется в
1) постоянных условиях среды
2) изменении средней нормы реакции
3) сохранении приспособленных особей в исходной среде обитания
4) выбраковывании особей с отклонениями от нормы
5) сохранении особей с мутациями
6) сохранении особей с новыми фенотипами
ДВИЖУЩИЙ – СТАБИЛИЗИРУЮЩИЙ ПРИЗНАКИ
1. Установите соответствие между характеристикой естественного отбора и его формой: 1) движущая, 2) стабилизирующая. Запишите цифры 1 и 2 в правильном порядке.
А) сохраняет среднее значение признака
Б) способствует приспособлению к изменившимся условиям среды
В) сохраняет особи с признаком, отклоняющимся от его среднего значения
Г) способствует увеличению многообразия организмов
Д) способствует сохранению видовых признаков
2. Сопоставьте характеристики и формы естественного отбора: 1) Движущий, 2) Стабилизирующий. Запишите цифры 1 и 2 в правильном порядке.
А) действует против особей с крайними значениями признаков
Б) приводит к сужению нормы реакции
В) обычно действует в постоянных условиях
Г) происходит при освоении новых местообитаний
Д) изменяет средние значения признака в популяции
Е) может приводить к появлению новых видов
3. Установите соответствие между формами естественного отбора и их характеристиками: 1) движущий, 2) стабилизирующий. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) действует в изменяющихся условиях среды
Б) действует в постоянных условиях среды
В) направлен на сохранение ранее сложившегося среднего значения признака
Г) приводит к сдвигу среднего значения признака в популяции
Д) под его действием может происходить как усиление признака, так и ослабление
4. Установите соответствие между признаками и формами естественного отбора: 1) стабилизирующий, 2) движущий. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) формирует приспособления к новым условиям среды
Б) ведет к образованию новых видов
В) сохраняет среднюю норму признака
Г) выбраковывает особи с отклонениями от средней нормы признаков
Д) увеличивает гетерозиготность популяции
5. Установите соответствие между характеристиками и формами естественного отбора: 1) стабилизирующий, 2) движущий. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) проявление в постоянных условиях жизни
Б) гибель особей с новыми признаками
В) сохранение особей с новыми мутациями
Г) сохранение особей с ароморфным признаком
Д) увеличение числа особей с установившейся нормой реакции
ДВИЖУЩИЙ – СТАБИЛИЗИРУЮЩИЙ ПРИМЕРЫ
1. Установите соответствие между примерами и формами естественного отбора, которые этими примерами иллюстрируются: 1) движущий, 2) стабилизирующий. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) возрастание в промышленных районах числа тёмных бабочек по сравнению со светлыми
Б) возникновение у насекомых-вредителей устойчивости к ядохимикатам
В) сохранение до настоящего времени пресмыкающегося гаттерии, обитающего в Новой Зеландии
Г) уменьшение размеров головогруди у крабов, обитающих в мутной воде
Д) у млекопитающих смертность новорождённых со средним весом меньше, чем с очень низким или с очень высоким
Е) гибель крылатых предков и сохранение насекомых с редуцированными крыльями на островах с сильными ветрами
2. Установите соответствие между примерами естественного отбора и его формой: 1) движущий отбор, 2) стабилизирующий отбор. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) Появляются бактерии, устойчивые к антибиотикам.
Б) Сокращается число растений клёна с очень короткими и очень длинными крыльями семян.
В) На фоне закопчённых деревьев увеличивается количество тёмных бабочек.
Г) С похолоданием климата постепенно возникают животные с густым шёрстным покровом.
Д) Строение глаза приматов не изменяется тысячи лет.
ДВИЖУЩИЙ – РАЗРЫВАЮЩИЙ ПРИМЕРЫ
Установите соответствие между примерами и видами естественного отбора: 1) движущий, 2) разрывающий. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) длинная шея у жирафа
Б) белые и оранжевые крылья у бабочек-желтушек
В) различные формы клюва вьюрков
Г) наличие ранне- и позднецветущих форм погремка
Д) увеличение числа светлых бабочек в березовом лесу
Е) увеличение среднего роста человека из поколения в поколение
ДВИЖУЩИЙ – СТАБИЛИЗИРУЮЩИЙ – РАЗРЫВАЮЩИЙ ПРИЗНАКИ
Установите соответствие между характеристиками и формами естественного отбора: 1) движущий, 2) стабилизирующий, 3) дизруптивный. Запишите цифры 1-3 в порядке, соответствующем буквам.
А) отбор в пользу гетерозигот
Б) отбор особей с крайними отклонениями от среднего значения признака
В) постепенное преобразование старых и выработка новых значений признака
Г) отбор в пользу гомозигот
Д) отбор особей со средним значением признака
ДВИЖУЩИЙ – СТАБИЛИЗИРУЮЩИЙ – РАЗРЫВАЮЩИЙ ПРИМЕРЫ
Установите соответствие между результатами действия естественного отбора и его формами: 1) стабилизирующий, 2) движущий, 3) дизруптивный (разрывающий). Запишите цифры 1, 2 и 3 в правильном порядке.
А) Развитие устойчивости к антибиотикам у бактерий
Б) Существование быстро и медленно растущих хищных рыб в одном озере
В) Сходное строение органов зрения у хордовых животных
Г) Возникновение ласт у водоплавающих млекопитающих
Д) Отбор новорожденных млекопитающих со средним весом
Е) Сохранение фенотипов с крайними отклонениями внутри одной популяции
Проанализируйте таблицу «Формы естественного отбора». Для каждой буквы выберите соответствующее понятие, характеристику и пример из предложенного списка.
1) половой
2) движущий
3) групповой
4) сохранение организмов с двумя крайними отклонениями от среднего значения признака
5) возникновение нового признака
6) формирование устойчивости бактерий к антибиотикам
7) сохранение реликтового вида растения гингко двулопастного 8) возрастание числа гетерозиготных организмов
© Д.В.Поздняков, 2009-2020