Особенности естественного отбора
Растения и животные удивительно хорошо приспособлены к своей среде. Их морфология, физиология и поведение во всех деталях соответствуют всем тем ситуациям, с которыми им приходится сталкиваться в этой среде. Такое тесное соответствие между организмом и его окружением не случайно. Только те члены популяции, которые хорошо приспособлены к среде, выживают и оставляют потомство.
Тем самым наследственные признаки, которые они передают своим потомкам, сохраняются в популяции. Плохо приспособленные особи не выживают и не оставляют потомства, а следовательно, их менее подходящие признаки элиминируются. Этот процесс, известный под названием естественного отбора, даёт возможность популяции реагировать на окружающие её условия на протяжении длительных периодов времени и медленно совершенствовать приспособления организмов в соответствии с требованиями, предъявляемыми к ним средой.
Растения и животные удивительно хорошо приспособлены к своей среде. Их морфология, физиология и поведение во всех деталях соответствуют всем тем ситуациям, с которыми им приходится сталкиваться в этой среде. Такое тесное соответствие между организмом и его окружением не случайно. Только те члены популяции, которые хорошо приспособлены к среде, выживают и оставляют потомство. Тем самым наследственные признаки, которые они передают своим потомкам, сохраняются в популяции. Плохо приспособленные особи не выживают и не оставляют потомства, а следовательно, их менее подходящие признаки элиминируются (элиминация – исключение, удаление). Этот процесс, известный под названием естественного отбора, даёт возможность популяции реагировать на состояние окружающей среды на протяжении длительных периодов времени и медленно совершенствовать приспособления организмов в соответствии с требованиями, предъявляемыми к ним средой.
Естественный отбор происходит потому, что особи, различающиеся по своим генетическим признакам, оставляют разное число потомков. На уровне популяции большее число потомков у одних особей приводит к увеличению частоты возникновения генетических признаков этих особей. Таким образом, естественный отбор может сохранить или усовершенствовать приспособления к данной среде или же изменить генетический состав популяции, если возникшее в среде изменение благоприятствует какому-либо новому признаку.
Естественный отбор можно охарактеризовать в общей форме и на конкретном примере [10] (табл. 8).
Таблица 8
Процесс естественного отбора среди кроликов по скорости бега
Общая характеристика | Пример |
Репродуктивный потенциал популяций очень велик, но | Кролики расплодились бы по всей Земле, но |
численность популяций обычно остаётся на постоянном уровне, потому, что | этого не непроисходит, потому что |
смертность в популяциях очень велика | многих из них уничтожают хищники |
В пределах популяции наблюдается индивидуальная изменчивость, ведущая к | Некоторые кролики бегают быстрее других |
дифференциальному выживанию особей | и спасаются от хищников |
Признаки особей наследуются их потомками | Их потомки тоже бегают быстрее и тоже лучше избегают хищников |
Состав популяций изменяется в результате элиминации неприспособленных особей | Популяции кроликов в целом бегают быстрее, чем их потомки |
Естественный отбор обусловлен тремя свойствами организмов и их взаимоотношениями со средой:
● генетической изменчивостью;
● наследованием признаков;
● влиянием внешней среды на выживание и размножение.
Таким образом, естественный отбор представляет собой дифференцированное выживание и размножение особей, отличающихся друг от друга детерминированными признаками. В каждом поколении удаляются особи, отклоняющиеся от среднего оптимального значения приспособительных признаков.
В основе естественного отбора лежит борьба за существование. Ч. Дарвин выделял три формы этой борьбы:
● внутривидовая борьба за существование — внутривидовая конкуренция;
● межвидовая борьба за существование — межвидовые взаимоотношения, проявляющиеся в форме, например, межвидовой конкуренции, паразитизма, хищничества;
● борьба с неблагоприятными условиями окружающей среды при взаимодействии с абиотическими факторами.
Генетическая изменчивость в пределах популяций и наследование признаков — генетические факты, очевидные всякому, кто обращал внимание не только на различия между людьми по внешности (чертам лица, цвету глаз и волос), но и на сходство по таким признакам, часто наблюдаемое между родственниками. Зависимость между генетическими признаками, с одной стороны, и выживанием и размножением — с другой, менее очевидна. Лишь спустя более чем полвека после того, как Чарлз Дарвин впервые описал механизм действия естественного отбора, удалось показать возникновение в природных популяциях эволюционных изменений под действием естественного отбора. Первое доказательство того, что изменение в среде может привести к отбору в популяции какого-либо нового признака, было получено в результате работ по биологической борьбе с насекомыми-вредителями.
Исследователи в области сельского хозяйства обнаружили, что цианистый водород можно использовать для борьбы с популяциями щитовок — вредителей цитрусовых плантаций. Однако к 1914 г. популяции щитовок в некоторых районах приобрели устойчивость к этому газу, и окуривание перестало оказывать действие. Проведённые в лабораториях эксперименты не только показали наследуемость этой устойчивости, но и обнаружили, что в районах, где никогда не производились окуривания, некоторые особи от природы устойчивы к цианиду. Эта устойчивость обусловлена мутацией — случайной ошибкой в генетическом коде, возникающей изредка у отдельных щитовок. В отсутствие окуривания цианидом мутация, вызывающая устойчивость к этому яду, бесполезна для организма и могла бы даже оказаться вредной, если бы она изменяла его нормальные функции. Однако окуривание в тех местах, где оно применялось, привело к выживанию особей, отбираемых по признаку устойчивости к цианиду, тогда как остальные особи погибали.
Естественный отбор всегда ведёт к увеличению средней приспособленности популяций к условиям обитания. Изменение внешних условий может приводить к изменению приспособленности отдельных генотипов. В ответ на эти изменения естественный отбор, используя огромный запас генетического разнообразия по множеству разных признаков, может приводить к существенным сдвигам в генетической структуре популяции. Если внешняя среда меняется постоянно в определённом направлении, то естественный отбор меняет генетическую структуру популяции таким образом, чтобы её приспособленность в этих меняющихся условиях оставалась максимальной. Такую форму естественного отбора называют движущим отбором. Движущий отбор приводит генетический состав популяций в соответствие с изменившимися условиями внешней среды, устремляя среднюю их приспособленность к максимуму. Движущий отбор обеспечивает также широкое распространение жизни в различных условиях окружающей среды.
Однако ошибочно думать, что в стабильных условиях существования естественный отбор прекращается. В таких условиях он продолжает действовать в форме стабилизирующего отбора.
Стабилизирующий отбор является механизмом накопления изменчивости в природных условиях. Даже в стабильных условиях популяция не перестаёт эволюционировать и изменять свой генетический состав. В частности, стабилизирующий отбор адаптирует популяции к сезонным изменениям, запуская циклы размножения, линьки, миграций и др. Исключая отклонения от нормы, стабилизирующий отбор обеспечивает устойчивое функционирование организмов в широком спектре привычных для данного вида колебаний условий окружающей среды.
