Для чего естественный отбор
Факторы эволюции
Мутационный процесс
Большинство мутаций возникает спонтанно и вредит организму. Часть мутаций являются рецессивными, поэтому не проявляются и передаются многим поколениям, накапливаясь в генофонде популяции.
Популяционные волны
Особенно весомым фактором эволюции популяционные волны выступают в небольших популяциях. Их участие в эволюционном процессе основано на явлении дрейфа генов.
Такое повышение встречаемости аллелей возникает в результате близкородственных браков: проявляются редкие гены, которые часто приводят к заболеваниям.
Изоляция
Изоляцией называют невозможность или затруднение свободного скрещивания между особями одного вида. Вследствие этого, генофонды двух популяций становятся независимыми друг от друга. Внутри каждой популяции происходит генотипическая дифференцировка из-за их разобщенности.
Естественный отбор
Иногда безобидные животные, в результате приспособления к внешней среде, приобретают окраску тела, напоминающую окраску опасных хищных животных. Примером может послужить внешнее сходство мухи из семейства журчалок с осой.
Многие хорошо защищенные, ядовитые виды в ходе естественного отбора получили яркую, так называемую предупреждающую окраску. Эта окраска предупреждает хищников об опасности. Если хищник съест такое ядовитое животное, то рискует получить тяжелую интоксикацию и погибнуть.
Необходимо осознавать относительность приспособленности к окружающей среде. Она помогает выживать лишь при определенных условиях, и, если условия меняются, то окраска может оказаться вовсе не полезной, но даже и вредной. К примеру, при таянии снега заяц-беляк становится еще более заметен на голой земле.
Самая ожесточенная борьба. Происходит между особями, принадлежащими к одному виду. Благодаря внутривидовой борьбе происходит половой отбор: к размножению редко допускаются неприспособленные особи, род продолжают лучшие из лучших.
В изменяющихся условиях внешней среды выживают наиболее приспособленные особи. Примером такой борьбы являются сезонные миграции птиц, зимняя спячка у животных.
Формы естественного отбора
Открыт И.И. Шмальгаузеном. Стабилизирующий отбор приводит к сужению нормы реакции, устраняя отклонения от нее. В результате преимущество получают особи, обладающие средней степенью признака, который характерен для вида или популяции. Этот отбор действует при стабильных (неизменных) условиях среды.
Примером действия стабилизирующего отбора может послужить буря: во время бури чаще всего выживают птицы со средней длиной крыла, тогда как особи с слишком короткими, или слишком длинными крыльями погибают.
Движущий естественный отбор приводит к смещению нормы реакции, в результате чего изменяется среднее значение признака. Этот вид отбора действует при изменяющихся условиях среды.
Направлен на сохранение в популяции крайних значений признаков, не благоприятствует среднему промежуточному значению признака. В результате в популяции сохраняется более чем одно значение признака.
Типичным примером является появление в луговых сообществах раноцветущих и поздноцветущих растений. В результате летних покосов, особи со средним значением признака, у которых цветение приходит на середину лета, постепенно исчезают из популяции растений. Выживают и размножаются только те растения, у которых цветение происходит до или после покосов.
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Естественный отбор как любовь к жизни
Здравствуйте, уважаемые читатели блога KtoNaNovenkogo.ru. Ещё в школе на уроках биологии мы изучали различные теории происхождения животных и человека в частности.
Самой популярной и доказательной считается эволюция (что это?), описана Чарльзом Дарвином.
Но единственный ли это учёный, который занимался данной теорией? Главный механизм в ней – естественный отбор? Что это такое, и как происходит? Давайте разбираться.
Естественный отбор — это.
Естественный отбор – это процесс, в результате которого выживают и размножаются те особи конкретного вида, которые наиболее приспособлены к данным условиям проживания. А более слабые и не адаптированные – умирают. Это является основным движущим фактором эволюции.
Ещё давно учёные начали интересоваться развитием животных и людей. Но только в конце XIX столетия стали использовать эффективные и усовершенствованные методики.
Основная из них – это биометрия. Она позволяет установить различия между выжившими и погибшими существами при условиях, которые изменились со временем или другой территорий.
Дж.Холдейн, Ж.Ламарк, Р.Фишер, С.Райт, С.Четвериков – это фамилии тех людей, которые активно занимались наблюдением, систематизацией знаний, оформлением статистики на тему естественного отбора и генетики. После чего появилась возможность проводить эксперименты.
Исследование популяций привело к выводу о мутациях. Именно они помогают приспособиться к изменчивым условиям. К дополнению к мутационным процессам важную роль играет свободное скрещивание.
Это обеспечивает обмен генов и рождение особей, которые отличаются друг от друга. Поэтому у каждого разные шансы на выживание в данной среде.
Несмотря на высказывания натуралистов, именно Ч.Дарвин оценил естественный отбор как главный аспект эволюции. Он рассматривал его на примере искусственного отбора, который проводят люди.
Дарвин сделал вывод, что в отличие от естественного, селекция (что это?) имеет цель.
Естественный и искусственный отбор
Искусственным отбором занимаются непосредственно люди, поэтому он значительно отличается от естественного, и не является формой биологической эволюции. Удовлетворяет потребность и цель человека, который им занимается.
Культурные растения и домашние животные приспособлены только к нуждам людей, а не к условиям окружающей среды. Поскольку постоянно находятся под наблюдением и заботой, то они совсем не сражаются и не соперничают за существование в природе. Поэтому такие виды исключены из естественной борьбы.
Когда человек перестаёт заботиться о сортах или породах, то они могут утратить свои важные качества, либо просто гибнут, поскольку не выдерживают конкуренцию. Хотя стоит заметить, что со временем, даже под присмотром, виды всё равно сами повышают жизнестойкость.
Поможет более наглядно увидеть разницу между искусственным и естественным отбором таблица:
| Особенность | Естественный отбор | Искусственный отбор |
|---|---|---|
| Темп эволюции | Тысячи-миллионы лет (медленно) | 8-20 лет на создание отдельного сорта (быстро) |
| Движущие силы | Борьба за существование | Вмешательство человека |
| Приспособленность | Приспособлены к условиям среды. Формы с менее полезными для этого признаками – вымирают. | Приспособлены к нуждам человека. Формы с менее полезными признаками для людей – убираются. |
| Результаты | Многообразие видов | Многообразие пород |
» alt=»»>
Главные факторы естественного отбора
Чтобы разобраться, в чём состоит действие естественного отбора, нужно рассмотреть пару несложных законов, по которым живут различные организмы.
Жизнеспособность одних организмов и вымирание других зависит от приспособленности к таким аспектам окружающей среды, как количество конкурентов вокруг, климат, наличие достаточного объёма воды и пищи.
Но ситуация склонна меняться. Поэтому те характеристики, которые в один момент были способны защитить и адаптировать (это как?), в другой – будут, наоборот, негативно влиять на выживаемость.
Один из самых красочных примеров в истории случился в период мезозоя. Тогда существовали и гигантские рептилии, и млекопитающие. Последних было очень мало и они занимали небольшую нишу в экологии. Поэтому и проиграли в конкуренции динозаврам.
Но после того как наступило глобальное похолодание, звероящеры резко вымерли. Поскольку не имели, как у млекопитающих (кто это?), механизмы терморегуляции – шерстяной покров, теплокровность. Теперь они выиграли бой.
Формы (виды) естественного отбора
Есть несколько форм естественного отбора, которые приводят к сбережению лучших признаков для жизнеспособности и дальнейшего развития:
Его суть заключается в том, что если есть признак со средним значением, то более приспособленными особями становятся те, у которых он отходит в одну из крайностей.
Например, были бабочки светло-серого цвета, которые хорошо справлялись с выживаемостью. Но условия окружающей среды изменились: пришло время промышленности и выбросов, который покрыли деревья и стены в тёмный цвет.
На таком городском фоне светло-серые насекомые стали заметными, и их быстро находили хищники. Если стали бы ещё белее, то это усугубило бы ситуацию. Поэтому со временем начало преобладать потомство чёрного оттенка.
При таком механизме, виды со средними признаками более жизнеспособны. Например, чтобы популяция выжила, нужен средний показатель плодовитости.
С высоким параметром появляется сложность в обеспечении достаточным количеством пищи и заботы каждому детёнышу. С низким – меньше шансов, что кто-то доживёт до половой зрелости.
Здесь ситуация складывается наоборот: средние показатели вымирают, а крайние по обе стороны – выживают.
К примеру, можно взять земляных улиток, и их окрас раковин, который отличается цветом и количеством полосок. Если особи обитают среди жёлтой травы, то моллюск имеет соответствующий оттенок. Если проживают среди почвы – раковина коричневая. Это спасает от пернатых хищников.
Такой механизм часто считают ошибкой эволюции. Важным признаком выступает привлекательность для особей противоположного пола, чтобы более успешно создать пару и размножаться.
Например, привлекательность часто выражается именно в очень яркой расцветке. Да, это поспособствует нахождению самки или самца. Но вместе с этим, такой внешний вид является и более заметным для хищников.
Борьба за существование
В зависимости от того, между кем происходит борьба за существование, выделяют ещё одну классификацию. Чтобы более понятно рассмотреть формы естественного отбора, таблица составлена с коротким описанием и примерами.
| Внутривидовой отбор | Межвидовой отбор | Борьба с неблагоприятными условиями |
|---|---|---|
| Приводит к сохранению популяции и вида за счёт гибели или неучастия в размножении наименее приспособленных особей данного вида. | Приводит к победе более жизнеспособной особи или популяции одного вида над менее приспособленной особью или популяцией другого вида. | Приводит к выживанию в изменившихся условиях неживой природы наиболее приспособленных особей, популяции и видов. |
| Борьба за добычу или территорию, за главенство в стае, обладание самкой. Каннибализм. | Вытеснение австралийской пчелой европейскую. Конкуренция между серыми и чёрными крысами. | Сильно развитая корневая система у растений в пустыне. Низкорослость ивы в условиях тундры. |
Приспособленность видов достигается такими факторами:
В мире такое изобилие разнообразия животных и растений, что человеческий глаз часто не может нарадоваться и перестать удивляться. А причиной возникновения таких вариантов послужило желание выжить и адаптироваться к условиям.
Удачи вам! До скорых встреч на страницах блога KtoNaNovenkogo.ru
Эта статья относится к рубрикам:
Комментарии и отзывы (3)
Хорошая статья. Спасибо! Творческих успехов.
Вот поэтому сорняки и плодятся на моих грядках, что прошли школу выживания и их совершенно не беспокоит собственная бесполезность для человека, они ведь миллионы лет борются за место под Солнцем.
Однако с происхождением человека не всё понятно, например, почему мы утратили волосяной покров, разве шерсть нам не нужна? С чего вдруг облысевшие особи стали более живучи в столь суровом климате?
Естественный отбор был актуален раньше, сейчас, с развитием медицины, технологий и толерантности, эти правила больше не действуют. Кроме того, не всегда выживали объективно сильнейшие или умнейшие особи. Очень многое зависит от среды обитания. Если она очень враждебная и жесткая, то личные качества конкретного индивида не имеют никакого значения.
Происходит ли в современной человеческой популяции естественный отбор?
Человек появился благодаря эволюции. Но продолжают ли люди эволюционировать, постепенно изменяясь так, что это остается незаметным? Эволюционист и генетик Джонатан Бичем (Jonathan Beauchamp) из Гарвардского университета положительно ответил на этот вопрос. Он выяснил, что по крайней мере американцы до сих пор испытывают воздействие естественного отбора.
Ученые давно задавались вопросом, происходит ли в современной человеческой популяции естественный отбор — один из основных двигателей эволюции. Напомним, что естественным отбором называют процесс увеличения числа живых организмов с полезными признаками и уменьшения тех, кто оказался не приспособлен к своей среде обитания. До недавних пор считалось, что эволюция человека прекратилась около 40-50 тысяч лет назад. На это ссылались креационисты, спрашивая у эволюционистов: если человек произошел от обезьяны, то почему он больше не эволюционирует? Им отвечали: естественный отбор просто-напросто утратил свою силу. Современная медицина позволяет выживать подавляющему большинству людей до детородного возраста и заводить детей.
Однако за последние десятилетия накоплены свидетельства того, что эволюция современного Homo sapiens продолжалась и в последние три тысячелетия. Такие адаптации, как толерантность к лактозе, устойчивость к малярии и адаптация к высокогорному климату, возникли у человечества сравнительно недавно. Кроме того, обнаружили, что индекс массы тела у европейцев также находится под давлением естественного отбора.
Исследователи старались выяснить, какие признаки способствуют тому, что человек становится репродуктивно успешным, то есть оставляет больше потомства. Может возникнуть вопрос: при чем тут репродуктивный успех, если речь идет о естественном отборе? Дело в том, что непосредственно естественный отбор почти невозможно выявить в популяции с низкой смертностью. Однако чем более приспособлена особь, тем больше потомства она способна оставить. Следовательно, по количеству родившихся детей можно косвенно судить о степени адаптации родителя — разумеется, с некоторыми ограничениями.
Бичем стремился установить зависимость между относительным репродуктивным успехом (отношение показателя репродуктивного успеха человека к среднему репродуктивному успеху представителей того же пола) и генетическими вариантами (аллелями), ассоциированными с различными фенотипами. В своей работе он воспользовался данными долговременного исследования Health and Retirement Study, в котором около 20 тысяч взрослых американцев старше 50 лет каждые два года отвечают на вопросы, касающиеся здравоохранения, обеспеченности жильем, финансового состояния, трудовой занятости и инвалидности.
Показатели относительного репродуктивного успеха удобны тем, что их можно использовать для оценки темпов естественного отбора. Чем он интенсивнее, тем быстрее эволюционирует популяция.
Рассматривались такие признаки, как индекс массы тела (ИМТ), уровень образования, концентрация глюкозы в крови, рост, шизофрения, концентрация холестерина в плазме крови и возраст прихода первых месячных у женщин. Предыдущие исследования, направленные на полногеномный поиск ассоциаций, продемонстрировали, что все перечисленные показатели в большей или меньшей степени связаны с генетическими факторами. Речь шла преимущественно о людях 1931-1953 годов рождения, поскольку они уже вышли из репродуктивного возраста.
Результаты показали, что наиболее репродуктивны успешные женщины с высокой массой тела или низким ростом, а также наименее образованные представители обоих полов. Вероятность ошибки — 0,001 для всех случаев. Связь между этими фенотипами и генами была продемонстрирована в статье 2015 года, опубликованной в журнале Nature Genetics. Авторы статьи, американские и европейские ученые, проанализировали более двух тысяч исследований, в которых применялся близнецовый метод.
Также установлено, что бездетные люди отличались более высоким уровнем образования, чем те, у кого был хотя бы один ребенок. В целом именно образованность в конечном итоге оказалась признаком, четко связанным с репродуктивным успехом. Остальные фенотипические черты после статистических поправок не демонстрировали влияния на численность потомства, кроме возраста начала первых месячных, для которого эта связь остается вполне вероятной.
Следует отметить, что под образованностью понимается число лет, потраченных на образование. По оценкам ученого, естественный отбор способствует уменьшению времени учебы на полтора месяца за одно поколение.
Конечно, кажется очевидным, что на учебу тратятся годы, оптимальные для зачатия ребенка, поэтому гены здесь ни при чем. Однако не стоит забывать, что для уровня образования доказана наследуемость. Поэтому можно представить, что какие-то генетические факторы влияют на обучаемость людей, в результате чего они не тратят время на образование, а могут посвятить выигранные годы рождению детей и заботе о них. В результате рождается больше детей, которым передаются «гены низкой образованности».
Естественный отбор
Естественный отбор — процесс, посредством которого в популяции увеличивается число особей, обладающих максимальной приспособленностью (наиболее благоприятными признаками), в то время как количество особей с неблагоприятными признаками уменьшается. В свете современной синтетической теории эволюции естественный отбор рассматривается как главная причина развития адаптаций, видообразования и происхождения надвидовых таксонов. Естественный отбор — единственная известная причина адаптаций, но не единственная причина эволюции. К числу неадаптивных причин относятся генетический дрейф, поток генов и мутации.
Термин «Естественный отбор» популяризовал Чарльз Дарвин, сравнивая данный процесс с искусственным отбором, современной формой которого является селекция. Идея сравнения искусственного и естественного отбора состоит в том, что в природе так же происходит отбор наиболее «удачных», «лучших» организмов, но в роли «оценщика» полезности свойств в данном случае выступает не человек, а среда обитания. К тому же, материалом как для естественного, так и для искусственного отбора являются небольшие наследственные изменения, которые накапливаются из поколения в поколение.
Содержание
Механизм естественного отбора
В процессе естественного отбора закрепляются мутации, увеличивающие приспособленность организмов. Естественный отбор часто называют «самоочевидным» механизмом, поскольку он следует из таких простых фактов, как:
Естественный отбор для черт, которые могут изменяться в некотором диапазоне значений (например, размер организма), можно разделить на три типа [7] :
Формы естественного отбора
Существуют разные классификации форм отбора. Широко используется классификация, основанная на характере влияния форм отбора на изменчивость признака в популяции.
Движущий отбор
Движущий отбор — форма естественного отбора, которая действует при направленном изменении условий внешней среды. Описали Дарвин и Уоллес. В этом случае особи с признаками, которые отклоняются в определённую сторону от среднего значения, получают преимущества. При этом иные вариации признака (его отклонения в противоположную сторону от среднего значения) подвергаются отрицательному отбору. В результате в популяции из поколения к поколению происходит сдвиг средней величины признака в определённом направлении. При этом давление движущего отбора должно отвечать приспособительным возможностям популяции и скорости мутационных изменений (в ином случае давление среды может привести к вымиранию).
Примером действия движущего отбора является «индустриальный меланизм» у насекомых. «Индустриальный меланизм» представляет собой резкое повышение доли меланистических (имеющих тёмную окраску) особей в тех популяциях насекомых (например, бабочек), которые обитают в промышленных районах. Из-за промышленного воздействия стволы деревьев значительно потемнели, а также погибли светлые лишайники, из-за чего светлые бабочки стали лучше видны для птиц, а тёмные — хуже. В XX веке в ряде районов доля тёмноокрашенных бабочек в некоторых хорошо изученных популяциях березовой пяденицы в Англии достигла 95 %, в то время как впервые тёмная бабочка (morfa carbonaria) была отловлена в 1848 году.
Движущий отбор осуществляется при изменении окружающей среды или приспособлении к новым условиям при расширении ареала. Он сохраняет наследственные изменения в определённом направлении, перемещая соответственно и норму реакции. Например, при освоении почвы как среды обитания у различных неродственных групп животных конечности превратились в роющие.
Стабилизирующий отбор
Стабилизирующий отбор — форма естественного отбора, при которой его действие направлено против особей, имеющих крайние отклонения от средней нормы, в пользу особей со средней выраженностью признака. Понятие стабилизирующего отбора ввел в науку и проанализировал И. И. Шмальгаузен.
Описано множество примеров действия стабилизующего отбора в природе. Например, на первый взгляд кажется, что наибольший вклад в генофонд следующего поколения должны вносить особи с максимальной плодовитостью. Однако наблюдения над природными популяциями птиц и млекопитающих показывают, что это не так. Чем больше птенцов или детёнышей в гнезде, тем труднее их выкормить, тем каждый из них меньше и слабее. В результате наиболее приспособленными оказываются особи со средней плодовитостью.
Отбор в пользу средних значений был обнаружен по множеству признаков. У млекопитающих новорождённые с очень низким и очень высоким весом чаще погибают при рождении или в первые недели жизни, чем новорождённые со средним весом. Учёт размера крыльев у воробьёв, погибших после бури в 50-х годах под Ленинградом, показал, что большинство из них имели слишком маленькие или слишком большие крылья. И в этом случае наиболее приспособленными оказались средние особи.
Дизруптивный отбор
Дизруптивный (разрывающий) отбор — форма естественного отбора, при котором условия благоприятствуют двум или нескольким крайним вариантам (направлениям) изменчивости, но не благоприятствуют промежуточному, среднему состоянию признака. В результате может появиться несколько новых форм из одной исходной. Дарвин описывал действие дизруптивного отбора, считая, что он лежит в основе дивергенции, хотя и не мог привести доказательств его существования в природе. Дизруптивный отбор способствует возникновению и поддержанию полиморфизма популяций, а в некоторых случаях может служить причиной видообразования.
Одна из возможных в природе ситуаций, в которой вступает в действие дизруптивный отбор, — когда полиморфная популяция занимает неоднородное местообитание. При этом разные формы приспосабливаются к различным экологическим нишам или субнишам.
Примером дизруптивного отбора является образование двух рас у погремка большого 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.
Дизруптивный отбор осуществлялся искусственно в экспериментах с дрозофилами. Отбор проводился по числу щетинок, оставлялись только особи с малым и большим количеством щетинок. В результате примерно с 30-го поколения две линии разошлись очень сильно, несмотря на то, что мухи продолжали скрещиваться между собой, осуществляя обмен генами. В ряде других экспериментов (с растениями) интенсивное скрещивание препятствовало эффективному действию дизруптивного отбора.
Половой отбор
Положительный и отрицательный отбор
Существует две формы естественного отбора: Положительный и Отсекающий (отрицательный) отбор.
Положительный отбор увеличивает в популяции число особей, обладающих полезными признаками, повышающими жизнеспособность вида в целом.
Отсекающий отбор выбраковывает из популяции подавляющее большинство особей, несущих признаки, резко снижающие жизнеспособность при данных условиях среды. С помощью отсекающего отбора из популяции удаляются сильно вредные аллели. Также отсекающему отбору могут подвергаться особи с хромосомными перестройками и набором хромосом, резко нарушающими нормальную работу генетического аппарата.
Роль естественного отбора в эволюции
