Взаимосвязь движущих сил эволюции
Дарвин считал основными движущими силами эволюционного процесса наследственную изменчивость, борьбу за существование и естественный отбор. Между ними существуют сложные взаимоотношения.
Наследственность характеризует способность живых организмов передавать потомству видовые признаки. Некоторые индивидуальные свойства также могут передаваться.
Изменчивость — непохожесть живых организмов друг на друга. Двух одинаковых живых организмов одного вида или клонов в природе не существует. Однояйцевые близнецы имеют малозаметные, но все же отличия.
Дарвин различал определенную (групповую) и неопределенную (индивидуальную) изменчивости. Первая разновидность возникает под действием конкретного фактора и проявляется почти одинаково у всех особей вида. Признаки могут отсутствовать у потомков, если вызвавшие их условия исчезают.
Неопределенная изменчивость — это те особенности, которые возникают у отдельной особи и передаются потомкам. Такие признаки могут не иметь приспособительного характера. Впоследствии, определенную изменчивость стали считать ненаследственной, а неопределенную — наследственной.
Дарвин выяснил роль избыточного репродуктивного потенциала — усиленного размножения живых организмов. Появляется гораздо больше потомков, чем это необходимо для сохранения численности популяции. Жизненные ресурсы ограничены, поэтому неизбежно возникает борьба за существование не только конкретной особи, но и за оставление потомства.
Наблюдается дивергенция — генетическая и фенотипическая непохожесть групп особей. Различия наблюдаются по отдельным признакам. Выживают и размножаются особи, случайно оказавшиеся более приспособленными к условиям существования.
Различия внешнего и внутреннего строения и функций, возникшие вследствие изменчивости организмов, служат материалом для эволюции. Сохраняются и передаются потомству те приспособления, которые обеспечивают выживание и воспроизводство. Происходит образование новых видов, осуществляется прогрессивная эволюция.
Взаимодействие между факторами эволюционного процесса носит глубокий и постоянный характер. Мутации возникают случайно, появившиеся изменения не носят направленный характер. Сами по себе они не обеспечивают приспособление живых организмов к условиям среды обитания.
Естественный отбор получил свое название за то, что «сортирует» случайно возникшие изменения. Однако, без соответствующего материала, поставляемого мутациями, эта сила не может проявиться.
Процесс аналогичен тому, что происходит при выведении новых сортов растений и пород животных. Человек отбирает организмы из уже существующих по нужным ему признакам — урожайности, декоративным свойствам, качеству плодов, цвету и длине шерсти, оперения (рис. 1). Сохранение происходит с помощью избирательного размножения, искусственного разведения.
Таким образом, мутационный процесс лежит в основе изменчивости; естественный отбор и поток генов производят «сортировку» возникающих изменений. Запускается процесс микроэволюции, вбирающий в себя два противоположных направления. Происходит создание генотипической изменчивости, однако сохраняются не все возникшие изменения.
Сложность существующего взаимодействия доказывает пример с заболеванием гемофилией у человека (пониженной свертываемостью крови). Опасное нарушение в условиях отсутствия медицинской помощи приводит к гибели людей, особенно в детском возрасте. При гемофилии любая рана, даже небольшие повреждения тканей сопровождаются сильным кровотечением.
Причина заболевания — рецессивная мутация гена Н (Xh), сцепленного с полом. Гемофилия у женщин встречаются очень редко. Рецессивный ген, кодирующий заболевание, не проявляется. Случаи получения девочкой таких генов от каждого из родителей малочисленны.
Сыновья носительниц гена Н (Xh) наследуют гемофилию. Вторая половая хромосома у мужчин — Y. Рецессивный ген проявляется в единственной хромосоме X. Если такие мужчины умирают до половой зрелости, то соответствующая аллель должна постепенно исчезнуть из популяции.
Однако, частота гемофилии со временем не снижается. Причина — предрасположенность к повторным мутациям в том же локусе. Например, королева Виктория передала заболевание крови трем поколениям отпрысков. Постоянная частота гемофилии является результатом равновесия между возникающими мутациями и действием естественного отбора.
Формы естественного отбора, виды борьбы за существование
Фенотип организма формируется вследствие взаимодействия его генотипа с внешней средой. Сущность процесса «сортировки» в природе отражает формула: «выживание и оставление потомства наиболее приспособленными особями + гибель менее приспособленных = естественный отбор». Сохранение в популяции определенных фенотипов, избирательная передача генов следующему поколению носит дифференцированный характер (неслучайный).
Различают несколько типов естественного отбора:
- стабилизирующий;
- движущий;
- разрывающий;
- половой.
При этом, скорость эволюционных преобразований во многом зависит от количества существующего генетического материала. Процесс происходит быстрее при большем разнообразии геномов, вариантов мутации в популяции.
Движущий отбор
Вид быстро приспосабливается в быстро изменяющихся условиях. Классический пример движущего отбора — потемнение крыльев бабочки-пяденицы в Англии, при загрязнении стволов деревьев сажей из-за выбросов промышленных предприятий, вследствие индустриальной революции. Птицы легко обнаруживали светлоокрашенных насекомых на фоне закопченных стволов. В популяции появились и стали преобладающими формами пяденицы с темными крыльями.
Действие движущего отбора не приводит к полному исчезновению исходной формы. Так, в Англии были предприняты меры по охране атмосферного воздуха от выбросов. Ситуация с загрязнением природы изменилась в лучшую сторону. В популяции бабочек наблюдается возвращение исходной светлой окраски крыльев.
Стабилизирующий
Тип отбора, при котором поддерживаются средние проявления каких-либо признаков в постоянных условиях. Действие стабилизирующего отбора ярко проявляется, если признаки являются оптимальными в неизменяющейся внешней среде. Например, сохранение у теплокровных животных относительно постоянной температуры тела.
Облик кистеперой рыбы латимерии почти не изменился с доисторических времен. «Живое ископаемое» обитает в глубоководных пещерах, где температура, прозрачность, состав воды не изменяются веками.
Разрывающий или дизруптивный
Отбор сохраняет две крайние формы одного и того же признака. Одна популяция «разрывается» на две, почти не взаимодействующие, половины. Это может произойти в том случае, если между частями одной популяции возникает непреодолимая преграда. Например, река меняет русло, разделяя популяцию растения. Со временем, на противоположных берегах возникают подвиды, затем два разных вида луговых трав.
Половой
Особая форма естественного отбора происходит по признакам, не имеющим прямого приспособительного значения. Ветвистые рога, красивые длинные перья и другие внешние особенности могут способствовать успеху в размножении, так как делают особь привлекательнее для противоположного пола. Половой отбор влияет на развитие и проявление репродуктивных функций. От последних зависят изменения морфофизиологические особенностей и поведения.
Разные типы естественного отбора в «чистом» виде не существуют. В природе происходит комбинирование, преобладание того или другого по мере изменения среды обитания. Наиболее частая последовательность: действие движущего отбора сменяется стабилизирующим. Так оптимизируется существование вида в новых условиях.
Различают индивидуальный и групповой отбор. Действие первого приводит к устранению от участия в размножении менее приспособленных индивидов. Групповой направлен на лучшее сохранение признака, который полезен не одной особи, а всей группе. Давление этой разновидности отбора может привести к вымиранию целой популяции, вида или более крупных систематических групп организмов.
К результатам естественного отбора относят следующие явления и процессы:
- Приспособленность организмов к среде обитания.
- Увеличение числа биологических видов, родов в природе.
- Изменение, усложнение организмов.
Борьба за существование
Сложное взаимодействие существует между особями одного и разных видов, между организмами и абиотическими факторами. Все богатство взаимосвязей между организмами можно условно разделить на две группы — конкуренция и взаимопомощь.
Борьба за существование — взаимоотношения, определяющие успех или неудачу определенной особи в выживании и оставлении потомства. Одна из ведущих причин этого процесса — рождение избыточного числа организмов по отношению к доступным ресурсам питания, воды, мест обитания. Справедливо и то, что высокая рождаемость в популяциях обусловлена тем, что не все особи выживают в конкретных условиях и могут оставить плодовитое потомство.
Внутривидовая борьба за существование
- Возникает конкуренция между организмами, относящимися к одному биологическому подвиду и виду. Особи соперничают между собой из-за нехватки половых партнеров, убежищ, в целом территориальных ресурсов, пищи. Результат — выживание наиболее приспособленных особей.
- Более острая внутривидовая борьба разворачиваются в растущих популяциях, при стремительном увеличении численности. Соперничество может быть прямым (за корм, места размножения) и косвенным (по устойчивости к неблагоприятным факторам среды, паразитам, хищникам).
Межвидовая борьба за существование
- Характерна для разных видов, которым требуются одна и та же пища, территория, сходные условия обитания. Межвидовая борьба обостряется при ухудшении природных факторов, вследствие климатических изменений, сокращения территории из-за распашки, затопления, других искусственных и естественных причин.
Дарвин еще выделял в качестве одного из видов борьбы за существование взаимодействие организмов со средой. Внешние факторы могут приводить к расцвету группы организмов или к гибели большого количества особей. Например, значительная часть зимующих насекомых погибает, если весной после оттепелей возвращаются морозы.
Источник изображения:
Рис. 1 — de-ussr.ru
Смотри также:
- Вид, его критерии
- Развитие эволюционных идей. Значение эволюционной теории Ч. Дарвина
- Синтетическая теория эволюции. Элементарные факторы эволюции. Исследования С.С. Четверикова. Роль эволюционной теории в формировании современной естественнонаучной картины мира
Как вы считаете, материал был полезен?