В живой природе между организмами одного вида, происходит внутривидовая борьба, между организмами разных видов ─ межвидовая. А также о том, что все организмы постоянно борются с неблагоприятными условиями окружающей среды.
Борьба идёт за различные природные ресурсы необходимые для существования. Все перечисленные формы борьбы способствуют естественному отбору. Когда в результате конкуренции один вид вытесняет другой.
- Естественный отбор — это основной эволюционный процесс, в результате действия которого в популяции увеличивается число особей, с наиболее благоприятными признаками, а количество особей с неблагоприятными признаками уменьшается.
- Тем самым в результате естественного отбора происходит отсеивание видов, которые менее приспособлены к среде своего обитание и которые возможно не имеют каких-либо необходимых признаков для выживания в борьбе за существование.
- Так же благодаря естественному отбору виды с благоприятными признаками выдерживаю борьбу, размножаются и передают эти признаки следующему поколению.
- Различают формы отбора: стабилизирующий отбор и движущий отбор.
- Стабилизирующий отбор
- Теорию стабилизирующего отбора разработал выдающийся биолог-эволюционист академик Иван Иванович Шмальга́узен (1884— 1963).
- Иван Иванович Шмальгаузен
- Стабилизирующий отбор ─ это одна из форм естественного отбора, которая помогает сохранить в популяции оптимальные в данных условиях фенотипы (которые в дальнейшем становятся преобладающими) и действует против проявлений фенотипической изменчивости.
Возникшие мутации, которые способствуют выживанию закрепляются в поколении и меняют генофонды. Но возникают и такие мутации которые уменьшают вероятность выживания организма в конкретном месте его обитания.
Обычно они не закрепляются в популяции и никак не влияют на генофонд, потому как такие организмы обычно не доживают до половозрелого возраста и не дают потомство.
Отсеиванию особей с такими мутациями из популяции способствует стабилизирующий отбор, который поддерживает уже существующие фенотипы.
Например, водяной уж имеет защитную окраску чешуи, которая делает его незаметным в зарослях растительности. Но иногда в результате мутаций возникают особи с окраской, которая делает их заметными… в результате чего они поедаются хищными птицами.
Сохранение ужей, которые имеют защитную окраску и есть стабилизирующий отбор. Таким образом численность мутантов не растёт.
Известен и другой пример стабилизирующего отбора. В Нью-Йорке (США) после сильного урагана погибло большое число городских воробьёв. Орнитологи выяснили, что у погибших воробьёв крылья либо были значительно короче, либо значительно длиннее устоявшихся средних показателей. Выжившие воробьи имели крылья средней длины.
- Стабилизирующий отбор приводит к уничтожению крайних отклонений и стабилизирует среднюю норму выраженности признака.
- Так же стабилизирующий отбор наблюдается там, где условия внешней среды сохраняются постоянными длительное время, то есть стабильны.
- То есть в среде, которая не изменяется выживают особи со средним выражением признака, а отличающиеся от них мутанты погибают.
- Движущий отбор – вторая форма естественного отбора.
Он был описан Чарльзом Дарвином. Само название «движущий» говорит о том, что такой отбор определяет направление эволюции.
И если стабилизирующий отбор направлен на поддержание уже существующих фенотипов, то движущий отбор способствует изменениям фенотипов.
Действие движущего отбора может проявляется в ответ на изменение внешних условий.
Так, на острова Средиземного моря в конце третичного периода попали слоны. В условиях ограниченных ресурсов островных лесов преимущество имели особи с небольшими размерами.
Мутации карликовости подхватывались движущей формой отбора, а исходные аллели (то есть аллели, которые определяют нормальный для слонов размер), отсеивались вследствие гибели крупных особей.
В результате на островах Средиземноморья возникли карликовые слоны ростом до полутора метров (однако они были истреблены первыми охотниками, заселившими эти острова).
Рассмотрим так же действие движущего отбора на примере ночной бабочки ─ берёзовой пяденицы. Ещё её называют перечной пяденицей. В средней полосе России бабочка выводится из куколки обычно в начале июня. Взрослое насекомое ничего не ест и живёт даже для бабочки недолго, 5-6 дней.
Берёзовая пяденица представитель обширного семейства ночных бабочек-геометрид.
Геометридами (то есть землемерами) они называются потому, что их гусеницы ползают, подтаскивая заднюю половину тела к передней, подобно тому как человек отмеряет расставленными большим и указательным пальцами пядь — старую русскую меру длины. Потревоженная гусеница пяденицы приподнимается, вытягивается и застывает в таком положении, напоминая маленький сучок.
Обычно особь вида имеет светлую пёструю окраску, желтоватых, серых или бурых тонов. Защитная окраска пяденицы напоминает лишайник. Помогает ей маскироваться на фоне берёзовой коры.
Из-за окраски, беловатой со множеством мелких черных пятнышек и полосок. берёзовую пяденицу называют «ночной перечной бабочкой». И в самом деле, пятнышки на крыльях похожи на чёрный перец, рассыпанный на белой бумаге.
А в середине 19 века в Англии, и потом в центральной Европе стали появляться особи более темной окраски, сероватого тона с большим количеством сливающихся темных пятен.
С самого начала было ясно, что «потемнение» берёзовых пядениц связано с последствиями промышленной революции в Англии. В атмосферу выбрасывалось огромное количество сернистого газа. Это погубило лишайники в лесах, близких к промышленной зоне.
Дым оседал в виде сажи на стволах деревьев. И белые пяденицы стали заметными.
Численность темно окрашенных пядениц в промышленных районах начала возрастать, а численность светлоокрашенных сократилось из-за поедания их птицами.
Учёные предположили, что изменения в составе пядениц произошли из-за естественного отбора, связанного с изменениями в окружающей среде.
Что бы подтвердить это предположение. Английский энтомолог проводил эксперименты. Часть бабочек со светлой и темной окраской сажали на деревья загрязнённого леса без лишайников. А в конце дня производили подсчёты. В результате эксперимента было обнаружено, что большинство светлоокрашенных бабочек было съедено птицами мухоловками и поползнями.
Тот же опыт проводили и в окрестностях города. Здесь быстрее выедались тёмноокрашенные особи…
Движущий отбор заключается в том, что при медленном изменении условий среды происходит сдвиг средней нормы в ту или иную сторону. Иными словами, при движущем отборе наблюдается отсев мутаций с одним значением признака, которые заменяются мутациями с другим средним значением признака.
Движущий отбор, таким образом, приводит к эволюционному изменению, оказывая на популяцию такое давление, которое способствует увеличению в ней частоты новых аллелей.
Так же благодаря действию движущего отбора, некоторые виды комаров стали невосприимчивы к инсектицидам.
У таких комаров обнаружили ген, кодирующий образование фермента, который блокирует действие яда. Таким образом выжившие особи дают начало новой популяции. Особи, которой практически не восприимчивы к яду.
- Таким образом инсектициды выступают в качестве фактора отбора, который способствует выживанию устойчивых к нему мутантных форм
- Увеличение дозы или применение более сильных препаратов вновь создаёт условия для действия движущего отбора, в результате которого образуются все более и более устойчивые популяции.
- Рассмотрим ещё один пример движущего отбора на примере эволюции стопы лошади.
Во второй геологической эпохе ─ эоцене стопа лошади имела четыре пальца.
В последней эпохе палеогенового периода – олигоцене, наблюдалось смещение косточек. В первой эпохе неогенового периода – миоцене, изменение стопы лошади продолжается. В эпохе четвертичного периода – плейстоцене, стопа лошади стала иметь один палец.
- Таким образом в результате эволюции у лошади остался один (средний палец на ноге).
- Такая эволюция стопы связана с переходом от жизни в лесах на тропической почве к жизни в открытых сухих степях.
Способность к быстрому бегу в степи имеет защитное значение и позволяет более эффективно находить водоёмы и кормовые угодья. Таким образом увеличение быстроты бега достигалось облегчением скелета ноги и постепенным уменьшением числа пальцев.
Действие движущего отбора проследить очень трудно, так как в большинстве случаев процесс отбора идёт очень медленно. И проявляется не всегда отчётливо.
Источник: https://videouroki.net/video/52-formy-estestvennogo-otbora.html
Виды естественного отбора. Видеоурок. Биология 11 Класс
Из этого урока вы узнаете, что такое естественный обор, каковы его виды.
Как естественный отбор влияет на популяции живых организмов? В чем сходство и отличие естественного и искусственного отбора? Что именно отбирается в процессе естественного отбора и как происходит этот процесс? Вы познакомитесь со стабилизирующим, движущим и разрывающим (дизруптивным) отбором, выясните природу полового отбора, открытого Ч. Дарвиным. Возможно, этот урок поможет вам в вашей личной борьбе за существование. Вы узнаете, как влияет естественный отбор на современного человека.
- Тема: Эволюционное учение
- Урок: Виды естественного отбора
- Естественный отбор – это основная движущая сила эволюции.
Представление о естественном отборе сильно углубились благодаря современным представлениям генетики и трудам отечественных ученых И. И. Шмальгаузена и С. С. Четверикова (Рис. 1), а также многих их зарубежных коллег.
Рис. 1.
Согласно современным представлениям о естественном отборе, можно выделить три его формы.
Первая форма естественного отбора – это движущий отбор. Он возникает при смене условий среды и приводит к сдвигу среднего значения проявления признака в популяции под действием факторов среды (рис. 2). Новый признак или его значение должны лучше подходить к изменившимся условиям, чем старые.
Рис. 2. Схема влияния движущего отбора на значение представленности признака в популяции
Например, при похолодании климата происходит отбор особей с более теплой шерстью.
Классическим примером движущего отбора является эволюция окраски у берёзовой пяденицы. Окраска крыльев этой бабочки имитирует окраску покрытых серой корой деревьев. Загрязнение атмосферы, связанное с выбросами заводов и фабрик, привело к потемнению стволов деревьев. Светлые бабочки на темном фоне стали легко заметны для птиц.
С середины XVII века, в популяциях березовой пяденицы стали появляться мутантные темные формы бабочек. Частота этой аллели быстро возрастала, и уже к концу XIX века некоторые городские популяции берёзовой пяденицы почти целиком состояли из темных форм.
В то время как в сельских популяциях, где уровень загрязнения был ниже, по-прежнему преобладали светлые формы.
Изменение признака может происходить как в сторону его усиления, так и в сторону ослабления, вплоть до полной редукции. Так, например, произошло исчезновение зрительных органов у кротов и прочих роющих животных, или редукция крыльев у нелетающих птиц и насекомых (см. Рис. 3).
Рис. 3. Примеры длительного воздействия движущего отбора: отсутствие глаз у крота (слева) и крыльев у страуса (справа)
Второй вид отбора – это дизруптивный (разрывающий) отбор. В этом случае оставляют потомство особи с несколькими крайними вариантами признака, а особи со средним значением признака элиминируются (Рис. 4).
Рис. 4. Схема влияния дизруптивного (разрывающего) отбора на представленность признака среди особей в популяции
Дарвин считал, что дизруптивный отбор ведет к дивергенции, т. е. к расхождению признаков, и служит для поддержания полиморфизма популяции.
В ходе дизруптивного отбора из общего светло-жёлтого предка появились две формы бабочек: белая и желтая. Разная окраска приводит к разному нагреву крыльев. Белым бабочкам удобно летать в полдень, а желтым – утром.
Светло-жёлтым бабочкам неудобно летать и днем, и утром, поэтому отбор действует как раз против среднего значения признака.
Третья форма естественного отбора – это стабилизирующий отбор. Он действует при постоянстве условий внешней среды, путем выбраковывания особей со значительными отклонениями признака (Рис. 5).
Рис. 5. Схема стабилизирующего отбора
Он направлен на сохранение и закрепление среднего значения признака. Например, цветы растений, которые опыляются насекомыми, очень консервативны, то есть их форма редко меняется. Это связано с тем, что насекомые-опылители не могут проникнуть в венчик цветка слишком глубокий, либо слишком узкий (см. видео).
Поэтому гены, которые приводят к таким изменениям строения цветов, не передаются дальше и вытесняются из генофонда.
Благодаря стабилизирующему отбору до наших дней сохранились т. н. живые ископаемые.
До наших дней в неизменном виде дожили некоторые виды живых существ, миллионы лет назад бывшие типичными представителями флоры и фауны давно минувшей эпохи.
Например, мечехвосты (см. Рис. 6), древние членистоногие, жившие полмиллиарда лет назад, успешно существуют и сейчас благодаря стабилизирующему отбору. Этот вид почти вдвое старше вымерших уже динозавров.
Рис. 6.
Кистеперая рыба латимерия, предки которой были широко распространены в палеозойскую эру, наглядно показывает, как могло происходить превращение плавников рыб в лапы будущих амфибий.
Стабилизирующий отбор прекратил дальнейшую эволюцию ее конечностей в связи с переходом этих рыб к жизни в глубинах океана (см. видео).
Голосеменное растение – гинкго (см. Рис. 7), широко распространенное в мезозойскую эру, имеет множество переходных признаков, например пластинчатые листья, характерные для древних покрытосеменных.
Рис. 7.
Существует ещё понятие половой отбор. Он не имеет отношения к приведенной классификации, и представляет собой борьбу самцов или самок за возможность оставить потомство. Т. е. это пример внутривидовой борьбы за существование.
Чаще всего, особь просто выбирает себе наиболее сильного и жизнеспособного партнера. Половая конкуренция приводит к возникновению сложных поведенческих механизмов: пению, демонстративному поведению, ухаживанию (см. видео). Нередко между самцами возникают драки, которые могут закончиться увечьем или смертью участников.
Характерные кошачьи вопли по ночам обычно сопровождают именно такие схватки конкурирующих самцов.
Половой отбор способствует половому диморфизму, т. е. различию во внешнем строении самцов и самок. Можно вспомнить, как отличаются петухи и куры, утки и селезни, самцы и самки оленей и моржей (см. видео).
В результате полового отбора, потомство оставляют наиболее сильные, жизнеспособные и здоровые особи. Остальные отстраняются от размножения, и их гены исчезают из генофонда популяции.
Домашнее задание:
1. Что такое естественный отбор? Почему он происходит?
2. Чем отличаются естественный и искусственный отбор?
3. Чем отличаются движущий и стабилизирующий отбор?
4. Что такое разрывающий отбор?
5. Куда направлен естественный отбор?
6. Что такое половой отбор?
7. Какие виды естественного отбора действуют в популяциях человека?
8. Приведите примеры влияния разных видов естественного отбора на популяции живых существ. Можно ли наблюдать действие естественного отбора в природе?
9. Какие эксперименты могут подтвердить или опровергнуть существование естественного отбора?
Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет
1. Laboratory of Protein Ptysics (Источник).
2. Xvatit.com (Источник).
3. Afonin-59-bio.narod.ru (Источник).
Список литературы
1. Каменский А. А., Криксунов Е. А., Пасечник В. В. Общая биология 10-11 класс Дрофа, 2005.
2. Беляев Д. К. Биология 10-11 класс. Общая биология. Базовый уровень. – 11-е изд., стереотип. – М.: Просвещение, 2012. – 304 с.
3. Биология 11 класс. Общая биология. Профильный уровень / В. Б. Захаров, С. Г. Мамонтов, Н. И. Сонин и др. – 5-е изд., стереотип. – Дрофа, 2010. – 388 с.
4. Агафонова И. Б., Захарова Е. Т., Сивоглазов В. И. Биология 10-11 класс. Общая биология. Базовый уровень. – 6-е изд., доп. – Дрофа, 2010. – 384 с.
Источник: https://interneturok.ru/lesson/biology/11-klass/bbiologicheskie-posledstviya-priobreteniya-prisposoblenijb/vidy-estestvennogo-otbora
Формы естественного отбора — урок. Биология, Общие биологические закономерности (9–11 класс)
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
Источник: https://www.yaklass.ru/p/biologia/obschie-biologicheskie-zakonomernosti/osnovy-evoliutcionnogo-ucheniia-246743/borba-za-sushchestvovanie-i-estestvennyi-otbor-249361/re-9730ca92-2347-4a8f-b1af-cf21d126236a
Формы и виды естественного отбора – движущий, стабилизирующий и дизруптивный
Естественный отбор благоприятствует выживанию и повышению численности в популяции особей, носителей одних генотипов в ущерб носителям других. Это способствует накоплению в популяции признаков, имеющих приспособительное значение.
В разных условиях среды естественный отбор имеет различный характер. Выделяют три основные формы естественного отбора:
- Движущий;
- стабилизирующий;
- дизруптивный.
Движущая форма (с примерами)
Проявление движущего отбора сказывается тогда, когда возникающие изменения в новой среде оказываются более полезными. Отбор будет направлен на их сохранение. Это повлечет за собой постепенные изменения фенотипа особей популяции, смену нормы реакции и изменение средней величины признака.
Классическим примером движущего отбора, может служить смена окраски ночных бабочек в окрестностях индустриальных городов Европы и Америки.
Если прежде типичной для них была светлая окраска, то по мере загрязнения стволов деревьев копотью и сажей светлые варианты, ставшие заметными на коре деревьев, в первую очередь поедались птицами и преимущество все больше приобретали темные варианты, именно их сохранял естественный отбор. Это и привело к изменению окраски.
С движущим отбором связана эволюция, появление новых приспособлений. В последние десятилетия у многих видов насекомых появились расы, устойчивые к инсектицидам (препаратам, ядовитым для насекомых).
Чувствительные к яду насекомые погибали, но у отдельных особей возникала новая мутация либо они и ранее имели нейтральный ген нечувствительности к каким-либо инсектицидам. В изменившихся условиях ген перестал быть нейтральным.
Движущий отбор сохранил носителей этого гена. Они стали родоначальниками новых рас.
Стабилизирующая форма (с примерами)
Стабилизирующий отбор проявляется в относительно постоянных условиях. Здесь отклонения от средней величины признака уже могут оказаться неблагоприятными и отметаются. В этих случаях отбор направлен на сохранение мутаций, ведущих к меньшей изменчивости признака.
Установлено, что представители популяции со средним проявлением признака устойчивее к экстремальной смене условий, так воробьи со средней длиной крыла легче переживают зиму, чем длинно- или короткокрылые. Также постоянная температура тела у гомойотермных животных – следствие стабилизирующего отбора.
У растений, опыляемых определенными видами насекомых, строение венчика цветка не может варьироваться, оно по форме и размерам соответствует величине и форме опылителей. Любые отклонения от «стандарта» сразу же отметаются отбором, так как они не оставляют потомства.
Стабилизирующий отбор встречается чаще всего, считается главным в развитии организмов, когда усовершенствование усредненных показателей ведет к эволюционному прогрессу.
При изменении условий существования движущий и стабилизирующий отбор могут сменять друг друга.
Дизруптивная форма (с примерами)
Дизруптивный отбор можно наблюдать, когда среди всех вариантов генотипа, нет преобладающего, что связано с разнородностью населяемой ими территории. При действии определенных факторов, способствуют выживанию одни признаки, при смене условий – другие.
Дизруптивный отбор направлен против тех представителей вида, которые обладают средними проявлениями признака, что ведет к появлению полиморфизма среди одной популяции.
Дизруптивную форму еще называют разрывающей, потому что популяция разделяется по действующему признаку на отдельные части.
Таким образом, дизруптивная форма отвечает за развитие крайних фенотипов и направлен против усредненных форм.
Пример дизруптивного отбора – окрас раковины виноградной улитки. Цвет раковины зависит от окружающих условий, в которые попадает улитка.
В лесной зоне, где поверхностный слой земли окрашен в коричневый цвет, живут улитки с коричневыми раковинами. В районе степей, где трава сухая и желтая, они имеют желтые раковины.
Отличие цвета раковин носит приспособительный характер, поскольку защищает улиток от поедания хищными птицами.
Таблица основных видов естественно отбора
| Действие | Имеет место при постепенно изменяющимся условиям обитания особи. | Условия жизни организма не изменяются длительное время. | При резкой смене условий жизни организма. |
| Направленность | Направлена на сохранение организмов с характеристиками, которые способствуют выживанию вида. | Поддержание однородности популяции, уничтожение крайних форм. | Действие направлено на выживание особей в разнородных условиях, путем проявления разных фенотипов. |
| Итог | Появление средней нормы, которая приходит на замену старой, не пригодной в новой среде. | Сохранение усреднённых показателей нормы. | Формирование нескольких средних норм, необходимых для выживания. |
Другие виды естественного отбора
Выше описаны главные формы отбора, есть также дополнительные:
- Дестабилизирующий;
- половой;
- групповой.
Дестабилизирующая форма по действию противоположна стабилизирующей, при этом норма реакции расширяется, но сохраняются и усредненные показатели.
Так лягушки, которые живут на болотах, в среде с разной освещенностью, значительно отличаются окрасом кожных покровов – это проявление дестабилизирующего отбора. Лягушки, населяющие территорию, полностью затененную или, наоборот, с хорошим доступом света имеют однородный окрас – это проявление стабилизирующего отбора.
Половая форма естественного отбора направлена на формирование вторичных половых признаков, которые помогают выбрать пару для скрещивания. Например, яркий окрас перьев и пение птиц, громкий голос, брачные танцы или выделение пахучих веществ для привлечения противоположной стати у насекомых и другое.
Групповая форма направлена на выживание популяции, а не отдельных особей. Гибель нескольких членов группы ради спасения вида будет оправдана.
Так, в стаде диких животных на генетическом уровне закладывается, что жизнь группы важнее собственной.
При приближении опасности животное будет издавать громкие звуки, чтобы предупредить сородичей, при этом оно погибнет, но спасет остальных.
Оцените, пожалуйста, статью. Мы старались:) Загрузка…
Источник: https://animals-world.ru/formy-estestvennogo-otbora/
Движущий отбор — это… Что такое Движущий отбор?
Механизм естественного отбора
Идею о том, что в живой природе действует механизм, подобный искусственному отбору, впервые высказали английские учёные Чарльз Дарвин и Альфред Уоллес.
Суть их идеи состоит в том, что для появления удачных созданий, природе вовсе не обязательно понимать и анализировать ситуацию, а можно действовать наугад.
Достаточно создавать широкий спектр разнообразных особей — и, в конечном счёте, выживут наиболее приспособленные.
- Сначала появляется особь с новыми, совершенно случайными, свойствами
- Потом она оказывается или не оказывается способной оставить потомство, в зависимости от этих свойств
- Наконец, если исход предыдущего этапа оказывается положительным, то она оставляет потомство и её потомки наследуют новоприобретённые свойства
В настоящее время, отчасти наивные взгляды самого Дарвина оказались частично переработаны. Так, Дарвин представлял, что изменения должны происходить очень плавно, а спектр изменчивости является непрерывным.
Сегодня, однако, механизмы естественного отбора объясняются при помощи генетики, которая вносит некоторое своеобразие в эту картину. Мутации в генах, которые работают на первом этапе описанного выше процесса, являются существенно дискретными.
Ясно, однако, что основная суть идеи Дарвина осталась без изменений.
Формы естественного отбора
Движущий отбор
Движущий отбор — форма естественного отбора, когда условия среды способствуют определённому направлению изменения какого-либо признака или группы признаков. При этом иные возможности изменения признака подвергаются отрицательному отбору.
В результате в популяции от 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).
Современным случаем движущего отбора является «индустриальный меланизм английских бабочек». «Индустриальный меланизм» представляет собой резкое повышение доли меланистических (имеющих тёмную окраску) особей в тех популяциях 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 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 определенном 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 котором действие направлено против особей, имеющих крайние отклонения от средней нормы, в пользу особей со средней выраженностью признака.
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 детенышей 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 новорожденные с очень низким и очень высоким весом чаще погибают при рождении или в первые недели жизни, чем новорожденные со средним весом.
Учет размера крыльев у птиц, погибших после бури, 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. 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 лугового 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 лишь 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.
Отсекающий отбор
Отсекающий отбор — форма естественного отбора. Его действие противоположно положительному отбору.
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.
Положительный отбор
Положительный отбор — форма естественного отбора. Его действие противоположно отсекающему отбору.
Положительный отбор увеличивает в популяции число особей, обладающих полезными признаками, повышающими жизнеспособность вида в целом.
С помощью положительного отбора и отсекающего отбора совершается изменение видов (а не только посредством уничтожения ненужных особей, тогда любое развитие должно остановиться, но этого не происходит).
Среди примеров положительного отбора: чучело археоптерикса можно использовать как планер, а чучело ласточки или чайки нельзя. Но первые птицы летали лучше археоптерикса.
Другой пример положительного отбора — появление хищников, превосходящих своими «умственными способностями» многих других теплокровных.
Или появление таких рептилий, как крокодилы, обладающих четырехкамерным сердцем и способных жить как на земле, так и в воде.
Палеонтолог Иван Ефремов утверждал, что человек прошел не только отбор на лучшую приспособленность к условиям окружающей среды, но и «отбор на социальность» — выживали те сообщества, члены которых лучше поддерживали друг друга. Это еще один из примеров положительного отбора.
Частные направления естественного отбора
- Выживание наиболее приспособленных к условиям обитания видов и популяций, например видов, обладающих жабрами в воде, поскольку приспособленность позволяет выигрывать борьбу за выживание.
- Выживание физически здоровых организмов.
- Выживание физически сильнейших организмов, поскольку физическая борьба за ресурсы является неотъемлемой частью жизни. Имеет значение во внутривидовой борьбе.
- Выживание наиболее сексуально успешных организмов, поскольку половое размножение является доминирующим способом размножения. В данном случае в дело вступает половой отбор.
Однако все эти случаи являются частными, а главным остаётся успешное сохранение во времени.
Поэтому иногда эти направления нарушаются ради следования главной цели.
Роль естественного отбора в эволюции
Ч. Дарвин полагал естественный отбор основополагающим фактором эволюции живого (селекционизм в биологии).
Накопление в конце XIX — начале XX века сведений по генетике, в частности обнаружение дискретного характера наследования фенотипических признаков, подтолкнуло многих исследователей к пересмотру указанного тезиса Дарвина: в качестве чрезвычайно важных факторов эволюции стали рассматриваться мутации генотипа (мутационизм Г. де Фриза, сальтационизм Р.
Гольдшмитда и др.). С другой стороны, открытие известных корреляций среди признаков родственных видов (закон гомологических рядов) Н. И. Вавилова привело к формулировке гипотез об эволюции на основе закономерностей, а не случайной изменчивости (номогенез Л. С. Берга, батмогенез Э. Д. Копа и др.). В 1920-1940-е г. г.
в эволюционной биологии интерес к селекционистским теориям возродился благодаря синтезу классической генетики и теории естественного отбора. Разработанная в результате этого синтетическая теория эволюции (СТЭ), часто называемая неодарвинизмом, опирается на количественный анализ частоты аллелей в популяциях, изменяющейся под влиянием естественного отбора.
Тем не менее, открытия последних десятилетий в различных областях научного знания — от молекулярной биологии с её теорией нейтральных мутаций М. Кимуры и палеонтологии с её теорией прерывистого равновесия С. Дж. Гоулда и Н.
Элдриджа (в которой вид понимается как относительно статическая фаза эволюционного процесса) до математики с её теорией бифуркаций и фазовых переходов — свидетельствуют о недостаточности классической СТЭ для адекватного описания всех аспектов биологической эволюции. Дискуссия о роли различных факторов в эволюции продолжается и сегодня, и эволюционная биология подошла к необходимости своего очередного, третьего синтеза.
Интересные факты
Дарвин долго не решался обнародовать свою теорию, т.к. видел проблему муравьёв, которую можно было объяснить только с позиций генетики.
См. также
- Селекция
- Эволюционное учение
Ссылки
Источник: https://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/889239
Формы естественного отбора. Биология 9 класс Мамонтов
Вопрос 1. Какие существуют формы естественного отбора?
В настоящее время выделяют несколько форм естественного отбора, главными из которых являются стабилизирующий, движущий и дизруптивный.
Вопрос 2. В каких условиях внешней среды действуют разные формы отбора?
Движущая форма естественного отбора действует при изменении условий внешней среды. стабилизирующий естественный отбор действует в постоянных, неизменных условиях окружающей среды. Дизруптивный отбор действует при резких изменениях существования организма.
Вопрос 3. Почему у микроорганизмов — вредителей сельского хозяйства и других организмов появляется устойчивость к ядохимикатам?
Ярким примером действия движущего отбора служит возникновение устойчивости животных к ядохимикатам. Этот отбор способствует сдвигу среднего значения признака или свойства и приводит к появлению новой формы вместо старой, переставшей соответствовать новым условиям.
Вопрос 4. Что такое половой отбор? Приведите примеры.
Половой отбор представляет собой конкуренцию самцов за возможность размножения. Этой цели служат пение, демонстративное поведение, ухаживание, а нередко и драки между самцами. Примером могут служить токование глухарей в период размножения, драки за самку.
Вопрос 5. Как вы считаете, почему из всех факторов эволюции движущей силой эволюции называют только естественный отбор?
Естественный отбор — это основной эволюционный процесс. В результате его действия в популяции увеличивается число особей, обладающих максимальной приспособленностью, в то время как особи с неблагоприятными признаками уменьшаются.
Только естественный отбор сохраняет особей с определёнными полезными для конкретных условий среды изменениями, придаёт изменениям определённую направленность.
Вопрос 6. Подготовьте сообщение или презентацию на тему «Живые ископаемые».
Что общего между гинкго, целакантом, мечехвостом и наутилусом? Оказывается, все они принадлежат к группам животных и растений, обитающим на Земле вот уже многие миллионы лет.
Все они претерпели очень мало изменений за эти бесконечно долгие геологические эпохи, и у всех у них есть своеобразные черты, кажущиеся примитивными в сравнении с большинством современных групп растений и животных.
И наконец, у всех у них крайне мало ныне живущих родственников. Все они — живые ископаемые.
В 1938 г., 23 декабря, молодую хранительницу одного из южноафриканских музеев Маржори Куртней-Латимер срочно вызвали на пляж — взглянуть на некую странного вида и весьма скверного нрава рыбу, только что пойманную местными рыбаками.
Это оказалась крупная рыбина длиной метра полтора, однако первое, что поразило Маржори, была ее окраска — синевато-бледно-лиловая с серебристыми отметинами. Ничего подобного ей в жизни видеть не приходилось. Но как доставить рыбину в музей? Было Рождество, и местный таксист наотрез отказывался везти в своей машине «эту вонючку».
В конце концов угроза вызвать другое такси возымела-таки свое действие, но перенести рыбу даже на короткое расстояние оказалось непросто: она весила целых 58 кг. В Южной Африке Рождество приходится на летнее время, а холодильники тогда были еще большой редкостью. Не удивительно, что рыба начала с угрожающей скоростью разлагаться.
Маржори отослала срочное письмо с рисунком загадочной рыбы известному ихтиологу, профессору Джеймсу Леонарду Бриерли Смиту, который жил за 400 км от нее в Грейамстауне. Однако профессор получил письмо и рисунок лишь 3 января 1939 г. Бриерли Смит недоуменно разглядывал рисунок. Он определенно уже видел нечто подобное…
Но где и когда? И вдруг ученого озарило: он смотрел на пришельца из далекого прошлого, на нечто такое, что прежде попадалось ему лишь на иллюстрациях к книгам о давно исчезнувших животных! Короче, перед ним было изображение существа, считавшегося вымершим почти 100 млн лет назад.
Догадка профессора полностью подтвердилась в феврале, когда он наконец-то добрался до рыбы. Телеграфные агентства разнесли по всему миру сенсационную новость: «НАЙДЕНО НЕДОСТАЮЩЕЕ ЗВЕНО!»
Разыскивается целакант!
Если уж в руки ученых попал один целакант, значит, должны быть и другие. Начались лихорадочные поиски новых сведений о целакантах и, главное, новых экземпляров. Нашедшему было обещано солидное вознаграждение. Плакаты и листовки с изображением целаканта рассылались по всей Южной и Восточной Африке. Но больше целакаптов не попадалось.
Смит был в недоумении. Если целаканты в самом деле обитали у побережья Южной Африки, то рыбаки должны бы были вылавливать и другие экземпляры.
Может, этот целакант отклонился от привычного маршрута? Или же места его обитания находились далеко отсюда? Профессор внимательно изучил карту океанических течений и обнаружил, что от берегов Восточной Африки к югу устремляются сильные подводные течения. Возможно, целаканты живут севернее и искать их нужно в другом месте.
Внимание Смита привлекла группа островов между Мадагаскаром и Африканским материком. Их называют Коморскими. Любопытно, что второй целакант, подобно первому, объявился опять-таки на Рождество. Да, был канун Рождества, и с момента находки первого живого целаканта прошло ровно 14 лет.
А Бриерли Смит находился от вожделенной добычи в тысячах километров. В полном отчаянии он обратился за помощью к премьер-министру Южно-Африканского Союза Даниэлю Малану, и тот согла сился предоставить в его распоряжение правительственный самолет для перевозки нелаканта.
«Золотая жила» для рыбаков
Вскоре в морях стали вылавливать все новых и новых целакаитов. Теперь они пользовались огромным спросом у местных рыбаков. Музеи предлагали за них большие деньги, а вскоре их как редкую диковинку стали продавать и частным лицам. Больше того, кое-кто даже утверждал, что из целакантов можно приготовлять любовный напиток.
Ученые установили, что целаканты обитают на значительной глубине-от 183 до 610 м. Они встречаются только в тех местах, где пресная вода, содержащаяся в толще
горных пород, просачивается через подводные пещеры в океан крайне специфическая среда обитания. Это означает, что ареал (область распространения данного вида животных) иелакантов может быть очень невелик, а стало быть, их популяция, скорее всего, довольно-таки немногочисленна.
По злой иронии судьбы, сам факт открытия живых целакантов может оказаться для них роковым. Ведь целаканты размножаются крайне медленно. Самка производит громадные яйца — величиной с грейпфрут — и носит их в себе до тех пор, пока детеныши не вылупятся.
Это значит, что общее количество яиц у самок целакантов сравнительно невелико, и их потомство немногочисленно.
Даже если шансы выжить у вылупившихся из яиц миниатюрных целакантиков окажутся неплохими, столь медленное размножение делает их вид в целом крайне уязвимым, и усиленная охота за целакантами может привести к тому, что их всех выловят.
Старина четвероног
Целаканты принадлежат к очень древней группе кистеперых рыб, или саркоптери-гий. Парные грудные и тазовые плавники (то есть плавники, расположенные сразу за глазами и на брюхе) целаканта растут на концах особых выступов, похожих на недоразвитые ноги. Хвостовой плавник состоит из трех частей, из них средняя крепится к короткой ножке.
Главное отличие целакантов от прочих рыб как раз и заключается в их плавниках. Ученым удалось заснять целакантов в естественных условиях и увидеть, как они плавают и добывают корм.
Выяснилось, что целаканты используют парные плавники так же, как современные тритоны, ящерицы и собаки — ноги при ходьбе: сперва одна пара ног, расположенных по диагонали, делает шаг, затем вторая пара. Вся разница лишь в том, что целакант пользуется своими конечностями не для ходьбы по земле, а для плавания.
Он как бы загребает ими, когда охотится на рыб или на головоногих моллюсков. Иногда целакант плавает даже задом наперед или кверху брюхом.
Вот так плавает живой целакант. Обратите внимание, что один из передних плавников направлен вперед, а другой- назад.
Целаканты используют свои мясистые плавники примерно так же, как четвероногие животные — свои ноги, то есть так же двигают ими вперед-назад, только их конечности играют роль гребных весел.
Существует теория, согласно которой все четвероногие позвоночные- земноводные, рептилии и млекопитающие — произошли от прямых предков современных целакантов.
Недостающее звено или эволюционный тупик?
Никто толком не может сказать, какое место занимает целакант на шкале эволюции.
Некоторые палеонтологи полагают, что он — близкий родственник предков первых земноводных, своего рода недостающее звено между рыбами и земноводными.
Другие считают его представителем тупиковой ветви эволюционного процесса, которая принадлежит к особой древней группе, почти целиком вымершей в давнюю геологическую эпоху.
В девонский период истории Земли, 400 млн лет назад, целаканты были широко распространены. Они жили и в пресноводных озерах, и в открытом океане. До сих пор для нас в прошлой и настоящей жизни целаканта много неясного и загадочного.
Почему почти все целаканты вымерли? И почему немногие из них уцелели именно у побережья Коморских островов? Что такого особенного было в этом месте? Согласитесь, будет очень жаль, если целаканты, просуществовав на Земле 400 млн лет, бесследно исчезнут из-за причуд богатых туристов и непомерных аппетитов некоторых музеев.
Лес араукарий. Эти древние хвойные деревья впервые появились на Земле в триасовый период.
Сегодня они произрастают в Южной Америке, Австралии и на Новой Гвинее; такое их распространение говорит о том, что в свое время их предки обитали на древнем сверхматерике Гондвана.
Эти ранние семеноносные растения вырабатывали свои семена на внутренней стороне древесных чешуйчатых листьев, образовавших хвойные шишки (врезка на рисунке).
Растения из прошлого
Самое большое живое существо на Земле — гигантское мамонтовое дерево, или секвойя-дендрон, — произрастало на нашей планете еще в эпоху динозавров.
Возможно, когда-то стада длинношеих динозавров — зауроподов паслись посреди рощ из мамонтовых деревьев, отдаленные потомки которых ныне — самые высокие деревья на Земле.
Одна из разновидностей мамонтовых деревьев была известна только в ископаемом виде вплоть до 1948 г., когда в Центральном Китае обнаружили живые экземпляры.
У так называемого «папоротникового дерева», или гинкго, еще более древняя история. Похожие деревья в изобилии произрастали еще в пермский период, около 280 млн лет назад. В наши дни на Земле сохранился лишь один вид гинкговых деревьев.
Его «примитивные» веерообразные листья, жилки па которых образуют причудливый узор в виде ряда Y-образных веточек, практически одинаковы с ископаемыми листьями из триасовых горных пород, чей возраст оценивается в 200 млн лет.
Из-за их съедобных семян гинкго столетиями культивировались в Китае и Японии.
Еще один пример живых ископаемых — деревья рода араукария. Окаменевшую древесину со схожей структурой обнаружили в палеозойских горных породах.
Первые «загрязнители»
Самые древние живые ископаемые на Земле обитают в заливе Шарк у побережья Австралии. Там на мелководье растут странные слоистые холмики высотой до 1,5 м, зачастую обнажающиеся при отливе.
Они — продукт жизнедеятельности синезеленых водорослей, чьи переплетенные волокна удерживают осадочный материал и каким-то образом выделяют из воды известняк.
Подобные холмики — их называют строматолиты — состоят из слоев водорослей и цементирующей их осадочной породы.
Подобные структуры были широко распространены по всему земному шару еще в докембрийскую эпоху. Собственно говоря, ископаемые останки почти точно таких же строматолитов обнаружили в горных породах возрастом аж в 3 млрд лет. Древние строматолиты вызвали поистине революционные изменения на Земле, обогатив ее атмосферу кислородом (путем фотосинтеза, см. с. 52).
Судя по всему, это было равносильно сильнейшему «загрязнению» окружающей среды для многих живых организмов того времени, приспособившихся к жизни в бескислородной среде.
Тем не менее в дальнейшем развились новые жизненные формы, сумевшие с помощью кислородной «подпитки» перейти к новому, куда более энергичному образу жизни, что придало мощнейшее ускорение эволюционному процессу.
Большинство строматолитов вымерло примерно 80 млн лет назад. Возможно, их численность резко сократилась в результате оледенений или каких-либо других климатических изменений, а может, их в больших количествах поедали ранние многоклеточные животные.
В наши дни строма-толиты встречаются лишь в немногих местах на Земле. Одно из них — залив Шарк. Это чрезвычайно специфичное место. Там очень жарко и при этом выпадает крайне мало осадков, а вода практически неподвижна.
Из-за сильного испарения на поверхности залива вода в нем сделалась такой соленой, что в ней не могут жить брюхоно-гие моллюски и прочие хищники, обычно кишащие на мелководье.
Очевидно, прежде в мире также существовали подобные укромные места, свободные от всяких хищников, и это позволило строматолитам выжить на нашей планете в течение нескольких миллиардов лет.
Последние из аммонитов
У побережья острова Вануату, расположенного в Тихом океане, в одну из тихих лунных ночей вам может посчастливиться увидеть бледные спиралевидные раковины, болтающиеся в воде примерно в метре от поверхности. Из-под этих раковин в темную толщу воды всматриваются большие глаза.
Перед их взором когда-то нескончаемой вереницей проносились странные и жуткие создания — ихтиозавры, плезиозавры, панцирные рыбы. Они появлялись и исчезали без следа, а вот наутилусы, обладатели этих глаз, пережили их всех.
В целом животные глубоководные, наутилусы по каким-то им одним ведомым причинам временами поднимаются на поверхность в этом самом месте и охотятся здесь на омаров и прочих ракообразных, хватая их своими щупальцами, напоминающими осьминожьи.
Глядя на их охоту, поневоле представляешь себе, что сидишь на берегу доисторического моря за 200 млн лет до собственного рождения.
Строго говоря, наутилусы не аммониты. Они близкие родственники аммонитов, чьи ископаемые останки впервые появляются в отложениях ордовикского периода. Науке известны свыше 3000 ископаемых видов наутилусов, однако до наших дней дожили всего лишь шесть из них.
Каким-то образом им удалось пережить грандиозную катастрофу, стершую с лица Земли в конце мелового периода их родственников — аммонитов, а также динозавров и многих других животных.
Возможно, наутилусы уцелели потому, что жили на больших глубинах: последствия
мерли примерно 345 млн. лет назад. Ученым эти небольшие животные были известны многие годы. Однако в 1992 г. был открыт новый вид цефалодисков, очень похожий на граптолитов.
Эти малютки размещаются в собственных «чашечках», образующих жизненные сообщества с другими такими же «чашечками». Каждый цефалодиск днем прячется в своей чашечке, а по ночам выбирается наружу по выступам на чашечке, чтобы добыть себе пищу.
Похожие выступы обнаружены у многих ископаемых граптолитов.
Самец и самка наутилусов вместе закусывают.
Наутилусы — морские хищники, родственные спрутам и осьминогам. Их раковины разделены на отдельные камеры. Некоторые камеры наполнены газом, что помогает животным удерживаться на плаву.
Когда наутилус желает подняться или опуститься, он регулирует содержание газа внутри своей раковины.
В ордовикский период океаны Земли буквально кишели наутилусами, однако впоследствии их численность начала сокращаться, и к настоящему времени большинство из них вымерло.
Источник: https://resheba.me/gdz/biologija/9-klass/mamontov/34
Загрузка...
