Доказывал что популяции растений и животных размножаются в геометрической прогрессии
1.1 Идея Мальтуса. Геометрическая прогрессия размножения
Борьбу за существование Дарвин считал одним из главных движущих факторов эволюции. «Из войны природы, из голода и смерти непосредственно вытекает самый высокий результат… – образование высших животных» (Дарвин, 1991). В природе она выполняет ту же роль, что и человек при искусственном отборе, т. е. уничтожает все неугодные ей формы. Для того чтобы надлежащим образом справляться со своей задачей, борьба за существование должна носить крайне напряжённый характер. Необходимая напряжённость борьбы достигается в результате геометрической прогрессии размножения. Дарвин утверждал, что если бы не ограниченность пищевых ресурсов, хищничество, суровые климатические условия, то наша планета уже давным-давно столкнулась с проблемой перенаселения. «Нет ни одного исключения из правила, по которому любое органическое существо численно возрастает естественным путём с такой большой скоростью, что, не подвергайся оно истреблению, потомство одной пары очень скоро заняло бы всю землю. Считается, что из всех известных животных наименьшая воспроизводительная способность у слона», но и для них «по истечении 740—750 лет от одной пары получилось бы около 19 миллионов живых слонов» (Дарвин, 1991).
1.1.1 Чем в природе регулируется численность популяции? Идеи о геометрической прогрессии размножения и борьбе за существования, как мы уже отмечали, Дарвин заимствовал из демографического труда Мальтуса и перенёс их на биологические объекты.
Однако, к несчастью для Дарвина, теория Мальтуса к тому времени была отвергнута большинством учёных (Чайковский, 2006). Многочисленные факты свидетельствовали, что для организмов вовсе не характерно стремление размножаться в геометрической прогрессии, даже если для этого есть все условия. Было отмечено множество случаев, когда объём пищевых ресурсов во много раз превышает потребности всех нуждающихся в них на данной территории, и при этом никакой геометрической прогрессии не наблюдалось. В этой связи Данилевский приводил в пример аистов. Эти птицы вьют гнёзда обычно в труднодоступных местах, куда хищным млекопитающим практически невозможно добраться; питаются аисты кормом, который есть в изобилии во всех странах; уход за птенцами у них самый тщательный и нежный. А так как аисты хорошие летуны, то если и гибнут при перелёте, то в незначительном количестве. И при всём этом численность их относительно постоянна, поэтому нет даже повода для борьбы за существование ни по одной из перечисленных причин, не то что необходимости.
Замечание об аистах вполне относится и к крупным млекопитающим: слонам, носорогам и т. п. Также и большие акулы могли бы быть многочисленнее и по пространству, в котором они обитают, и по запасу корма, и по безопасности от нападения сильнейших врагов (Данилевский, 2015).
Можно привести множество случаев, писал Данилевский, когда природные сообщества принимали новых членов без какого-либо вреда для остального населения. Наглядным примером этого служит история заселения одичавшими лошадьми территории Ю. Америки. Сразу после открытия испанцами Америки на её территорию были завезены лошади из Европы. Часть привезённых животных убежала и одичала в степи, размножившись при этом до нескольких миллионов особей. Но для этого, говорит Данилевский, им вовсе не понадобилось вытеснять соответственное число диких травоядных животных, пасшихся в пампасах до захвата ими этих плодородных пастбищ. Не было у одичавших животных борьбы и с растениями, которую они поедали. В приведённой ситуации лошади никого не вытесняли (по крайней мере, в степени, соответственной их размножению), а размножились благодаря свободному запасу пространства природы, которого, по представлениям Дарвина, вообще быть не должно. Всё это указывало на то, что ни геометрическая прогрессия размножения, ни ожесточённая борьба за жизнь не имеют места в реальных природных сообществах, а если они и проявляются, то носят исключительный характер (Данилевский, 2015).
Справедливость этого замечания ранних критиков Дарвина сегодня подтверждена множеством наблюдений и научных экспериментов. Ещё в 30-х годах XX в. рядом учёных было показано, что препятствием к увеличению численности «до любых размеров» являются не только и не столько внешние факторы, сколько внутрипопуляционные регуляторные механизмы, которыми обладают все изученные ими животные – от насекомых до млекопитающих1 (Воейков, 1997; Шовен, 1965). Многочисленные эксперименты показали, что у животных размножение идёт нормально только до определённой плотности популяции. Если предоставить, например, мышам возможность свободно размножаться, снабжая их в изобилии пищей и питьём, то постепенно начнёт повышаться смертность молодых животных и в какой-то момент, всегда при одной и той же плотности популяции, размножение полностью прекращается. Одновременно с этим у мышей увеличиваются надпочечники. Если часть особей изъять, то мыши вновь начинают размножаться, а надпочечники уменьшаются.
У пятнистых оленей смертность начинает повышаться, как только плотность популяции превысит одно животное на 4000 м 2 ; это сопровождается гипертрофией надпочечников. Однако едва численность животных снижается до известного уровня, размер желёз начинает уменьшаться. Прежде чем наступает фаза повышенной смертности, рост молодняка замедляется на 40%. У полёвок при самом небольшом увеличении плотности популяции приостанавливается половое созревание молодых особей. Попадается множество неполовозрелых, но уже достаточно старых зверьков.
Интересно, что такие эксперименты над животными весьма опасны, поскольку могут привести к полному исчезновению популяции, т.к. к моменту достаточного снижения плотности населения оставшиеся особи оказываются слишком старыми, чтобы начать снова размножаться.
Но и это ещё не всё. Весьма большие проблемы возникают при попытке воспроизведения популяции от одной пары особей. Так, отдельно взятая пара мышей (самец и самка), помещённая в клетку, не может нормально размножаться, для этого требуется соединение нескольких пар. В противном случае одни самки не могут разродиться, у других беременность начинается, но зародыши вскоре рассасываются. Было также доказано, что для нормального функционирования органов размножения у самок необходимо присутствие самца даже при условии, что он отделён от самок решёткой, так что спаривание невозможно (это показано на многих животных: мышах, птицах и даже саранче).
Комментируя эти наблюдения, французский зоолог, профессор Р. Шовен пишет: «Существует какой-то регулирующий механизм, приводящий путём ряда гормональных взаимодействий к весьма значительному ослаблению или даже полному прекращению размножения… Это, по моему мнению, революционный взгляд; он превосходно доказан в огромном количестве работ… Но ведь этот факт свидетельствует против мальтузианской теории. Такого никак не могли вместить учёные головы в тридцатых годах. Вот она, „аллергия ко всему новому“, которая всегда так или иначе проявляется в науке, тормозя её поступательное движение» (Шовен, 1965).
1.1.2 К чему приводит геометрическая прогрессия размножения? Что касается случаев геометрической прогрессии, на которые ссылались Дарвин и Мальтус, то те популяции, которые идут по этому пути развития, быстро погибают2.
«В естественных сообществах животных и растений перенаселение встречается редко и уже в силу этого не может вести к конкуренции. При избыточном размножении, если оно и имеет место, развивается не конкуренция, а неизбирательная элиминация и катастрофический отбор, и они, естественно, ни к какой качественной дифференциации популяций не ведут. Локальные островки перенаселения – не поле для действия селективных сил, а следствие уже выявившегося преимущества расы или (что бывает гораздо чаще) просто сложной игры случайных причин. Дарвин воспринял идею Мальтуса слишком непосредственно, не подвергнув критическому анализу, и механически перенёс её с человеческого общества (может быть, даже точнее будет сказать, с английского капиталистического общества) на природу. Природа оказалась мудрее», – пишет В. Назаров (Назаров, 2011).
Данный текст является ознакомительным фрагментом.
Тема 5.2.1 Размножение организмов в геометрической прогрессии. Борьба за существование и ее виды
Искусственный отбор
Искусственный отбор, то есть сохранение особей с полезными признаками для размножения и устранения всех остальных, проводит человек, ставящий перед собой определённые задачи. Признаки, накапливаемые при искусственном отборе, полезны для человека, но не для животных. Дарвин высказал предположение, что в природе сходным путём накапливаются признаки, полезные только для организма и всего вида в целом, в результате чего образуются виды и разновидности. В этом случае требовалось установить наличие неопределённой индивидуальной изменчивости у диких животных и растений. Кроме того, требовалось доказать наличие в природе какого-то направляющего фактора, действующего аналогично воле человека в процессе искусственного отбора.Дарвин доказал, что у представителей диких видов животных и растений индивидуальная изменчивость наблюдается очень широко. Индивидуальные отклонения могут быть полезными, вредными и безразличными для организма. Все ли особи оставляют потомство? Если нет, то какие факторы сохраняют особые с полезными признаками и устраняют всех остальных?Анализ размножения показал, что все организмы оставляют значительное, иногда очень многочисленное потомство. Одна особь сельди вымётывает 40 тыс. икринок, осётр – 2 млн., на одном растении мака созревает 30-40 тыс. семян. Даже медленно размножающиеся животные потенциально способны оставить огромное число потомков. Самки слонов приносят детёнышей в возрасте 30-90 лет. За 60 лет они рождают 6 слонят Согласно расчётам, даже при такой низкой рождаемости, через 750 лет потомство одной пары составило бы 19 млн. особей. На основе этих и многих других примеров, Дарвин приходит к выводу, что в природе любой вид живых организмов стремится к размножению в геометрической прогрессии. В то же время число взрослых особей каждого вида остаётся относительно постоянным.Каждая пара организмов даёт гораздо больше потомков, чем их доживает до взрослого состояния. Большая часть появившихся на свет организмов гибнет, не достигнув половой зрелости. Причины гибели могут быть самыми разнообразными: недостаток питания, болезни, действие факторов среды, эпидемии. Отсюда следует второй вывод Дарвина: в природе происходит непрерывная борьба за существование. Это совокупность многообразных и сложных взаимоотношений, существующих между организмами и условиями среды. Борьба может протекать как между организмами и условиями среды, так и между организмами в целом.
Дарвин выделил три основные формы борьбы за существование:
в) борьбу с неблагоприятными условиями среды.
Межвидовая борьба
Происходит между особями разных видов. Волки – зайцы, лисы – зайцы, волки – лисы и многие другие. В этом случае при непосредственном или не прямом контакте одна особь физически уничтожает другую. Успех одного означает неуспех другого. Травоядные животные смогут выжить и оставить потомство, если они сумеют избежать хищников и будут обеспечены пищей. Но растительной пищей питаются многие организмы: что досталось одному, не достанется другому. Существование трав, в свою очередь, зависит не только от поедания их животными, но и от других условий – опыления, конкуренции с другими растениями. К межвидовой борьбе относятся и взаимоотношения организмов в форме паразитизма. Паразиты ослабляют организм хозяина, делают его менее конкурентоспособным.
Внутривидовая борьба
В приведённых примерах межвидовых взаимоотношений напряжённость борьбы между видами ослабляется тем, что, как правило, организм имеет не один, а несколько источников питания. У особей же одного вида потребности в пище, территории и других условиях существования одинаковы. Поэтому конкуренция между ними наиболее острая. Дарвин считал внутривидовую борьбу самой напряжённой. Например, птицы одного вида конкурируют из-за мест гнездования.
Борьба с неблагоприятными условиями внешней среды. Факторы внешней среды оказывают огромное влияние на выживаемость организмов. Много растений гибнет во время холодных, малоснежных зим. В сильные морозы увеличивается смертность и среди животных, обитающих в почве. Зимой, при недостатке кислорода в водоёмах гибнет рыба.
Все формы борьбы за существование сопровождаются истреблением огромного количества организмов или приводят к тому, что часть их не оставляет потомства.
Кто же выживает в этой постоянно происходящей борьбе за существование? Наблюдения показывают, что для растительных и животных организмов характерна всеобщая изменчивость признаков, свойств и бесконечное разнообразие их комбинаций. Даже в потомстве одной пары родителей нет совершенно одинаковых особей. В борьбе за существование выживают и оставляют потомство индивидуумы, обладающие таким комплексом признаков и свойств, который позволяет наиболее успешно конкурировать с другими. Таким образом, в природе происходят процессы избирательного уничтожения одних особей и преимущественного размножения других – явление, названное Дарвином естественным отбором или выживанием наиболее приспособленных. При изменении условий внешней среды, полезными для выживания могут оказаться какие-то иные, чем прежде, признаки. В результате меняется направление давления отбора, перестраивается генетическая структура вида. Благодаря размножению широко распространяются новые признаки, появляется новый вид.
Следовательно, виды изменяются в процессе приспособления к условиям внешней среды. Движущей силой изменения видов, то есть эволюции, является естественный отбор. Материалом для отбора служит наследственная (неопределённая, мутационная) изменчивость. Изменчивость, обусловленная прямым влиянием внешней среды на организмы (модификационная) не имеет значение для эволюции, поскольку по наследству не передаётся.
Возникновение новых видов Дарвин представлял себе, как длительный процесс накопления полезных индивидуальных изменений, увеличивающихся из поколение в поколение. Это происходит потому, что жизненные ресурсы всегда ограничены. Поэтому самая острая борьба происходит между наиболее сходными особями. Между различающимися в пределах одного вида особями одинаковых потребностей меньше, а конкуренция слабее. Поэтому несхожие особи имеют преимущества в оставлении потомства. С каждым поколением различия становятся всё более выраженными, а промежуточные формы вымирают. Так из одного вида образуются два или несколько. Явление расхождения признаков ведущее к видообразованию Дарвин назвал дивергенцией. Понятие дивергенции Дарвин иллюстрирует примером с четвероногими хищниками. Конкуренция привела к тому, что часть их перешла на питание падалью, другие переселились в новые места обитания – в воду, на деревья.
Причиной дивергенции могут стать и неодинаковые условия среды в разных районах, территории занимаемой видом. Например, две группы особей одного вида вследствие этого будут накапливать различные изменения. Возникает дивергенция. Через определённое число поколений такие группы становятся разновидностями, а затем – новыми видами.
Важно отметить, что для выживания имеет значение не какой-либо признак, а комплекс признаков. Один и тот же признак в зависимости от окружающих условий может способствовать выживанию или напротив, привлекать внимание врагов.
Мутации и половой процесс создают генетическую неоднородность внутри вида. Их действие ненаправленно. Эволюция же – процесс направленный, связанный с выработкой приспособлений по мере прогрессивного усложнения строения и функции животных и растений. Существует лишь один направленный эволюционный фактор – естественный отбор. Под действие отбора могут попасть отдельные особи, либо целые группы. В любом случае отбор сохраняет наиболее приспособленные к данной среде организмы. Нередко отбор сохраняет признаки и свойства, невыгодные для отдельной особи, но полезные для группы особей и вида в целом. Факторами отбора служат условия внешней среды. В зависимости от этих условий, отбор действует в разных направлениях и приводит к неодинаковым эволюционным результатам. В настоящее время различают несколько форм естественного отбора.
Движущий отбор
Этот отбор способствует сдвигу среднего значения признака или свойства и приводит к появлению новой формы вместо старой, переставшей соответствовать новым условиям. Движущая форма естественного отбора действует при изменении условий внешней среды. Ярким примером действия отбора в пользу признака, способствующего выживанию, может служить возникновение устойчивого иммунитета к ядохимикатам. Таким образом, ведущая роль в распространении новых признаков внутри данного вида при изменении условий внешней среды принадлежит движущей форме естественного отбора.
Изменение признака может происходить как в сторону его усиления, большей выраженности, так и в сторону ослабления, вплоть до полного исчезновения. Примером может служить редукция глаз у кротов, утрата крыльев у некоторых видов птиц.
Отбор создаёт приспособления и виды, устраняя от размножения менее удачные особи. Поэтому говорят о творческой роли естественного отбора, поскольку результатом его действия являются новые виды организмов, новые формы жизни.
Стабилизирующий отбор
Действует в постоянных условиях среды. Он направлен на поддержание ранее сложившегося среднего признака или свойства: размеров тела, отдельных его частей, формы цветка и т.д. Стабилизирующий отбор сохраняет приспособленность вида, устраняя резкие отклонения выраженности признака от средней нормы. Так у насекомоопыляемых растений размеры и форма цветков очень устойчивы, это объясняется тем, что цветки должны соответствовать строению и размерам тела насекомых-опылителей.
Стабилизирующая форма естественного отбора предохраняет сложившийся генотип от разрушающего действия мутационного процесса. В относительно постоянных условиях среды наибольшей приспособленностью обладают особи со средней выраженностью признаков, а резкие отклонения от средней нормы устраняются. Благодаря стабилизирующему отбору до нас дошли «живые ископаемые» – кистеперая рыба латимерия, рептилия гаттерия. Это представители палеозойской и мезозойской эр, не утратившие своего строения.
Половой отбор
Раздельнополые животные различаются по строению органов размножения. Нередко различие полов распространяется на внешние признаки, поведение. Это яркий наряд самцов птиц, клыки у моржей и т.д. Многочисленные примеры внешних различий в строении полов называются половым диморфизмом и обусловлены их ролью в половом отборе. Половой отбор представляет конкуренцию самцов за возможность размножения. Этой цели служат пение, демонстративное поведение, ухаживание.
У птиц, разбивка на пары, сопровождается токованием и брачными играми. Всё это происходит в определённое время года и суток. Нередко токование сопровождается жестокими драками самцов. Иногда яркий брачный наряд у самцов появляется только в период размножения. Это яркая окраска самцов лосося. Самки, наоборот, имеют скромную окраску, что связано с заботами о потомстве.
Половой диморфизм и половой отбор распространены в животном мире достаточно широко (включая человека). Эту форму следует рассматривать, как частный случай внутривидового естественного отбора.
Дарвин показал, что принцип естественного отбора объясняет возникновение всех без исключения основных характеристик органического мира: от признаков, свойственных крупным систематическим группам живых организмов, до мелких приспособлений. Теорией Дарвина завершились длительные поиски естествоиспытателей, которые пытались найти объяснение многим чертам сходства, наблюдаемым у организмов, относящихся к разным видам. Дарвин объяснил это сходство родством и показал, как идёт образование новых видов, как происходит эволюция.
С общетеоретической точки зрения главное в учении Дарвина – это идея развития живой природы, противостоящая представлению о застывшем, не изменяющемся мире. Учение Дарвина служит естественно-научной основой для материалистического объяснения целесообразности строения живых организмов, происхождения и многообразия видов.
1. Искусственный отбор и его последствия для живых организмов.
2. Естественный отбор и его роль в формировании видов живых организмов.
3. Борьба за существование – инструмент естественного отбора.
4. Межвидовая борьба.
5. Внутривидовая борьба.
6. Борьба с внешними условиями.
7. Роль дивергенции в видообразовании.
8. Виды естественного отбора.
9. Роль учения Дарвина в формировании материалистического мировоззрения.
Известно, что большинство организмов размножается в геометрической прогрессии?
Известно, что большинство организмов размножается в геометрической прогрессии.
Насекомые, рыбы и земноводные откладывают сотни тысяч яиц.
Почему большинство потомков не доживает до репродуктивного возраста.
Приведите как можно больше причин.
2)Внутривидовая и межвидовая конкуренция
Строение органов размножения земноводных и пресмыкающихся существенно не отличается?
Строение органов размножения земноводных и пресмыкающихся существенно не отличается.
Дайте обоснование этому факту.
Строение органов размножения земноводных и пресмыкающихся существенно не отличается?
Строение органов размножения земноводных и пресмыкающихся существенно не отличается.
Однако земноводные, как правило, откладывают тысячи яиц, во много раз больше, чем пресмыкающиеся.
Дайте обоснование этому факту.
1) отчего зависит будущего потомка?
1) отчего зависит будущего потомка?
2)какой пол гомогаметен у человека большинства позвоночных многих насекомых и двудольных растений?
3) причины заболеваний спецепленных с полом?
1. Почему организмы большинства из известных нам видов живут в природе группами?
1. Почему организмы большинства из известных нам видов живут в природе группами?
Помогииии, буду благодарна?
Помогииии, буду благодарна.
Почему размножение большинства земноводных, как и рыб, возможно только в воде?
Почему земноводные откладывают больше яиц чем пресмыкающиеся?
Почему земноводные откладывают больше яиц чем пресмыкающиеся.
Птицы откладывают яйца, насекомые также размножаются путём откладки яиц?
Птицы откладывают яйца, насекомые также размножаются путём откладки яиц.
Какие сходства и какие отличия в поведении, связанном с размножением, можно найти у этих двух совершенно разных групп организмов?
Почему у большинства ездовых птиц число яиц клатки меньше чем у выводковых?
Почему у большинства ездовых птиц число яиц клатки меньше чем у выводковых?
1. В какое время и где происходит размножение большинства земноводных?
1. В какое время и где происходит размножение большинства земноводных?
2. Почему размножение большинства земноводных, как и рыб, возможно только в воде?
3. Чем по внешнему и внутреннему строению личинки земноводных схожи с рыбами?
4. Какие изменения происходят с личинками земноводных по мере их развития?
5. От каких животных могли произойти земноводные?
6. Каково значение земноводных в природе и жизни человека?
7. почему следует бережно относится к земноводным?
Ответьте пожалуйста мне лень.
Ответ : Объяснение : Функцию кишечника выполняет полость. Прикрепляется к субстрату при помощи подошва. На передней части тела расположено ротовое отверстие окруженное щупальцами.
Главным доказательством того, что различные типы клеток произошли от единых потомков является тот факт, что они имеют довольно схожую в общих чертах структуру. Клеточная мембрана, отделяющая клетку от внешней среды, наследственный материал, служащий..
Существовали две точки зрения на эволюцию мозгагоминид. Одни исследователи считали главным показателем развития размеры мозга, его объем. Другие авторы придавали большее значение структурным качественным преобразованиям коры. Сторонники первой точ..
Рост, деление, отмирание.
Лимнологический институт СО РАН — один из институтов Иркутского научного центра Сибирского Отделения Академии Наук. Расположен в Иркутске. В 1916 году создана Байкальская комиссия Академии наук под председательством академика Н. В. Насонова. В ко..
1. Установил универсальность, реальность видов и выделил их главный признак (свободное скрещивание особей одного вида). 2. Ввел основные единицы систематики : вид, род, семейство, отряд, класс. 3. Описал около 10 тыс. Видов растений и около 4, 5 т..
Растения обогащают воздух кислородом, необходимым для дыхания почти всех живых существ, и поглощают из воздуха углекислый газ. Леса, луга, болота и пустыни населяют разнообразные представители живого мира. Растения служат пищей растительноядным жив..