Естественный отбор: какие формы и виды существуют, движущие механизмы их действия, примеры |

Движущий отбор

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.

Движущая сила эволюции: какие формы естественного отбора существуют

Эволюция это история победителей, а естественный отбор беспристрастный судья, решающий, кому жить, а кому погибать. Примеры естественного отбора повсюду: всё многообразие живых существ на нашей планете представляет собой продукт этого процесса, и человек не исключение. Впрочем, насчёт человека можно поспорить, ведь он давно уже привык по-хозяйски вмешиваться в те области, которые раньше были священными тайнами природы

Как действует естественный отбор
Принципы классификации естественного отбора
Положительный
Отрицательный
Движущий
Стабилизирующий
Дестабилизирующий
Дизруптивный (разрывающий)
Половой

Как действует естественный отбор

Этот безотказный механизм является основополагающим процессом эволюции. Его действие обеспечивает рост в популяции количества особей, которые обладают набором наиболее благоприятных признаков, обеспечивающих максимальную приспособленность к условиям жизни в окружающей среде, и в то же время уменьшению количества менее приспособленных особей.

Это интересно: вакуоль и её особенности.

Самим термином «естественный отбор» наука обязана Чарльзу Дарвину, который сравнивал данный процесс с искусственным отбором, то есть селекцией. Разница между этими двумя видами состоит лишь в том, кто выступает в качестве судьи при выборе тех или иных свойств организмов человек или среда обитания. Что касается рабочего материала, то в обоих случаях это небольшие наследственные мутации, которые накапливаются или, наоборот, искореняются в следующем поколении.

Это интересно: что такое атф-молекула, ее функции и роль в организме.

Теория, развитая Дарвином, была для своего времени невероятно смелой, революционной, даже скандальной. Зато сейчас естественный отбор не вызывает в научном мире сомнений, более того, его называют «самоочевидным» механизмом, так как его существование логически вытекает из трёх неоспоримых фактов:

Живые организмы производят заведомо больше потомства, чем способно выжить и размножаться дальше,
Абсолютно все организмы подвержены наследственной изменчивости,
Живые организмы, наделённые разными генетическими особенностями, выживают и размножаются с неравным успехом.

Это интересно: о единстве органического мира свидетельствуют какие факторы?

Всё это обусловливает жёсткую конкуренцию между всеми живыми организмами, которая и движет эволюцией. В природе эволюционный процесс, как правило, протекает медленно, и в нём можно выделить следующие этапы:

Изменчивость появление случайной мутации у отдельной особи,
Наследование передача этой мутации потомкам данной особи (в случае её успешного размножения),
Отбор определение степени полезности нового признака в условиях выживания,
Время в случае, если изменение оказалось полезным, распространение его среди потомков из поколения в поколение в геометрической прогрессии,
Адаптация закрепление мутации как признака, общего для популяции или всего вида, как вариант зарождение нового вида.

Это интересно: какая часть клетки является самой главной?

Принципы классификации естественного отбора

По направленности действия выделяют положительный и отрицательный (отсекающий) виды естественного отбора.

Положительный

Его действие направлено на закрепление и развитие полезных признаков и способствует увеличению в популяции количества особей, обладающих этими признаками. Таким образом, внутри конкретных видов положительный отбор работает на повышение их жизнеспособности, а в масштабе всей биосферы на постепенное усложнение строения живых организмов, что хорошо иллюстрирует вся история эволюционного процесса. Например, занявшая миллионы лет трансформация жабр у некоторых видов древних рыб в среднее ухо у земноводных сопровождала процесс выхода на сушу живых организмов в условиях сильнейших отливов и приливов.

Это интересно: как определить валентность по таблице Менделеева?

Отрицательный

В противоположность положительному, отсекающий отбор заставляет выбывать из популяции те особи, которые несут вредные признаки, способные значительно снизить жизнеспособность вида в существующих условиях среды. Этот механизм действует подобно фильтру, не пропускающему наиболее вредные аллели и не допускающему дальнейшего их развития.

Например, когда с развитием большого пальца на руке предки человека разумного научились складывать кисть в кулак и использовать его в драках друг против друга, особи с хрупкими черепами стали погибать от травм головы (о чём свидетельствуют археологические находки), уступая жизненное пространство особям с более крепкими черепами.

Это интересно: функции органоидов клетки, их строение.

Весьма распространена также классификация, исходящая из характера влияния отбора на изменчивость признака в популяции:

движущий,
стабилизирующий,
дестабилизирующий,
дизруптивный (разрывающий),
половой.

Движущий

Движущая форма естественного отбора отсеивает мутации с одним значением среднего признака, заменяя их мутациями с другим средним значением того же признака. В результате, например, можно проследить увеличение размеров животных от поколения к поколению так случилось с млекопитающими, которые получили наземное господство после гибели динозавров, в том числе и с предками человека. Другие формы жизни, наоборот, значительно уменьшились в размерах. Так, древние стрекозы в условиях повышенного содержания кислорода в атмосфере были гигантских по сравнению с современными размеров. То же самое касается и других насекомых.

Стабилизирующий

В противовес движущему, он стремится к сохранению существующих признаков и проявляется в случаях длительного сохранения условий среды. Примерами могут служить виды, дошедшие до нас с древности почти в неизменном виде: крокодилы, многие виды медуз, гигантские секвойи. Есть и такие виды, которые существуют, практически не изменяясь, миллионы лет: это древнейшее растение гинкго, прямой потомок первоящеров гаттерия, латимерия (кистепёрая рыба, которую многие учёные считают промежуточным звеном между рыбами и земноводными).

Стабилизирующий и движущий отборы действуют в связке и являются двумя сторонами одного процесса. Движущий стремится сохранять мутации, наиболее выигрышные в меняющихся условиях среды, а когда эти условия стабилизируются, процесс завершится созданием наилучшим образом адаптированной формы. Тут наступает очередь стабилизирующего отбора он сохраняет эти проверенные временем генотипы и не даёт размножаться отклоняющимся от общей нормы мутантным формам. Происходит сужение нормы реакции.

Дестабилизирующий

Часто происходит так, что экологическая ниша, занимаемая каким-то видом, расширяется. В таких случаях для выживаемости этого вида будет полезна более широкая норма реакции. В условиях неоднородности среды идёт процесс, противоположный стабилизирующему отбору: преимущество получают признаки с более широкой нормой реакции. Например, разнородная освещённость водоёма обусловливает широкую вариативность в окраске обитающих в нём лягушек, а в водоёмах, не отличающихся разнообразием цветовых пятен, все лягушки примерно одного цвета, способствующего их маскировке (результат стабилизирующего отбора).

Дизруптивный (разрывающий)

Существует немало популяций, отличающихся полиморфизмом — сосуществованием в пределах одного вида двух или даже нескольких форм по какому-либо признаку. Такое явление может быть вызвано разными причинами, как природного, так и антропогенного происхождения. Например, неблагоприятные для грибов засухи, выпадающие на середину лета, обусловили развитие их весенних и осенних видов, а сенокос, также приходящийся на это время в других местностях, привёл к тому, что внутри некоторых видов трав у одних особей семена созревают рано, а у других поздно, то есть до и после сенокоса.

Половой

Особняком стоит в этом ряду логически обоснованных процессов половой отбор. Суть его заключается в том, что представители одного вида (обычно это самцы) конкурируют между собой в борьбе за право продолжения рода. При этом часто у них развиваются те признаки, которые отрицательно влияют на их жиснеспособность. Классический пример павлин с его роскошным хвостом, не имеющим никакой практической пользы, более того, делающий его заметным для хищников и способный помешать передвижению. Единственная его функция привлечь самку, и он эту функцию с успехом выполняет. Есть две гипотезы, объясняющие механизм выбора самки:

Гипотеза хороших генов самка выбирает отца для будущего потомства, исходя из его способности выжить даже при таких затрудняющих существование вторичных половых признаках,
Гипотеза привлекательных сыновей самка стремится производить успешных потомков мужского пола, сохраняющих гены отца.

Половой отбор имеет огромное значение для эволюции, ведь главная цель для особей любого вида не выжить, а оставить потомство. Многие виды насекомых или рыб погибают сразу же, как только выполнят эту миссию без этого не было бы жизни на планете.

Рассмотренный инструмент эволюции можно охарактеризовать как бесконечный процесс движения к недостижимому идеалу, ведь среда почти всегда на шаг-другой опережает своих обитателей: то, что было достигнуто вчера, сегодня меняется, чтобы устареть уже завтра.

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

Главные факторы естественного отбора

Чтобы разобраться, в чём состоит действие естественного отбора, нужно рассмотреть пару несложных законов, по которым живут различные организмы.

На свет появляется больше потомков, чем потом могут выжить.
Пары, которые вступают в размножение и вынашивание – это самки и самцы, которые выжили и достигли половозрелого возраста. Из этого можно сделать вывод, что они обладают лучшими качествами и способностью к выживанию, чем остальные. Такие признаки и передаются детям, что делает их сильнее.
Потомки одних родителей имеют разный уровень приспособления к окружающей среде. Поскольку получают похожий набор генотипа (это как?), но склонны к личным изменениям и развитию в разных направлениях.

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:

форма и строение тела, которые отлично вписываются в условия проживания той, или иной популяции;
физиология и предусмотрительное поведение, которое позволяет пережить неблагоприятные ситуации в жизни;

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.

Формы естественного отбора и схемы: суть и основные формы отбора

Естественный отбор является направляющим эволюционным фактором, который предполагает выживание сильнейших и наиболее приспособленных видов живых организмов.

Естественный отбор также можно назвать процессом отбора генотипов особей, максимально приспособленных к определенным условиям внешней среды, и исключения наименее приспособленных к условиям среды особей.

Есть еще много определений естественного отбора, но все они так или иначе говорят о том, что этот процесс является фактором, который направляет процесс видообразования.

Приспособленные к определенным условиям обитания организмы способны оставить больше потомства, в сравнении с неприспособленными.

Также многие считают естественный отбор движущей силой эволюции. Только благодаря естественному отбору какая-либо форма приспособленности к определенным условиям среды становится возможной.

Возникновение естественного отбора — результат борьбы за существование.

Существует 2 аспекта естественного отбора:

Отбор на выживание или различное выживание особей, имеющих разные генотипы и фенотипы.
Репродуктивный отбор или половой отбор. В его основе лежит критерий возможности участия особей в процессе воспроизведения.

Эти два аспекта не всегда совпадают. К примеру, у стерильного гибрида наблюдается повышенная жизнеспособность.

Еще естественный отбор многие обозначают как направляющую силу эволюционного процесса. За счет его организмы могут приспосабливаться к постоянно меняющимся условиям окружающей среды. В каждом поколении организмов проводятся проверки вплоть до мельчайших деталей строения и физиологических аспектов собственного функционирования.

Эти проверки — и есть борьба за существование: организмы, выдерживающие такие проверки, порождают следующее поколение.

Есть несколько факторов, влияющих на эффективность естественного отбора:

интенсивность отбора. В этом случае важен учет доли доживающих до половой зрелости и участвующих в размножении особей. Меньшая доля говорит о более интенсивном протекании естественного отбора. Важно, что интенсивность отбора очень сильно варьируется, но при этом никогда не равна нулю;
изменчивость или количество аллелей внутри популяций. В случае одинаковости всех особей внутри одной популяции и интенсивной борьбы за существование шансы на выживание всех особей одинаковые. В этом случае генетический состав популяции остается неизменным на протяжении поколений.

Основные формы естественного отбора

Какие существуют формы естественного отбора?

Важная особенность естественного отбора — накапливание и совмещение полезных аллелей. Действие отбора происходит внутри каждого отдельного поколения и берет начало с популяции, которая сформировалась тем же естественным отбором.

Все, что приобретается в результате действия естественного отбора, накапливается и передается из одного поколения в другое. Интенсивность этой передачи напрямую влияет на силу действия естественного отбора.

К примеру, если приспособленность популяции определяется высотой растения, то отбор касается тех аллелей, по-другому работающих на этот признак. В частности, увеличивающие скорость роста и повышающие продуктивность использования солнечного света и прочих ресурсов.

Есть 3 основных вида естественного отбора:

Движущая форма естественного отбора.
Стабилизирующая форма естественного отбора.
Дизруптивная форма естественного отбора.

Подробнее остановимся на естественном отборе и видах.

Особенности движущей формы отбора

Движущий отбор — одна из основных форм естественного отбора, которая предполагает выживание особей с признаками, имеющими отклонения от среднего значения. Этот вид естественного отбора характерен для изменчивых условий окружающей среды. Как результат — происходит сдвиг среднего значения признака в определенном направлении, который передается из поколения в поколение.

Также происходит формирование средней нормы вместо существующей (той, которая перестала соответствовать новым условиям).

Пример движущей формы отбора — редукция глаз у крота или увеличение длины корня растений. Есть еще множество примеров естественного отбора такой формы.

Стабилизирующий отбор

Еще одна форма естественного отбора — стабилизирующая. В случае стабилизирующего отбора происходит вымирание особей с крайними отклонениями от среднего значения. Этот тип отбора характерен для условий среды, отличающихся постоянством. Благодаря стабилизирующему отбору происходит сохранение приспособленности вида и защита генотипа от разрушающего воздействия различных мутаций.

Примеры естественного отбора этого типа — гибель птиц во время бури, а также сохранение неизменности видов живых организмов длительное время (латимерия).

Специфика дизруптивного отбора

Если говорить кратко о дизруптивной форме естественного отбора, то это о сохранении крайних вариантов развития признака и устранение из генотипа средних значений. Как результат — одна форма дает сразу несколько исходных. Благодаря дизруптивному отбору поддерживается разнообразие генотипа популяций и возникает сразу несколько видов из одного исходного.

Примеры дизруптивного вида отбора в биологии — формирование раннецветущего и позднецветущего погремика на территории одного сенокосного луга.

Дизруптивный отбор имеет одну важную особенность: он выделяет значения признаков, являющихся нетипичными для большинства представителей популяции определенного вида.

Естественный отбор — это своеобразный вектор эволюционного процесса, благодаря которому образуются новые виды в течение продолжительных эволюционных периодов. За счет естественного отбора живые организмы максимально распространяются и расширяют ареал своего обитания.

В ходе эволюции возникли растения, получившие способность обходиться без солнечного света и расти в неплодородных почвах. Именно благодаря естественному отбору в древние времена водные организмы смогли выйти на сушу, а сухопутные — освоить воду.

Кроме того, естественный отбор способствовал развитию человеческого интеллекта и, соответственно, совершению различных научных открытий.

Естественный отбор крайне важен. Он обеспечивает самосохранение «живой массы» в ее непрекращающемся противостоянии с неживой природой.

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

Половой отбор – это естественный отбор на успех в размножении. Выживание организмов является важным, но не единственным компонентом естественного отбора. Другим важнейшим компонентом является привлекательность для особей противоположного пола. Дарвин назвал это явление половым отбором. «Эта форма отбора определяется не борьбой за существование в отношениях органических существ между собою или с внешними условиями, но соперничеством между особями одного пола, обычно самцами, за обладание особями другого пола». Признаки, которые снижают жизнеспособность их носителей, могут возникать и распространяться, если преимущества, которые они дают в успехе размножения, значительно выше, чем их недостатки для выживания. Было предложено две основные гипотезы о механизмах полового отбора. Согласно гипотезе «хороших генов» самка «рассуждает» следующим образом: «Если этот самец, несмотря на его яркое оперение и длинный хвост, каким-то образом умудрился не погибнуть в лапах хищника и дожить до половой зрелости, то, следовательно, он обладает хорошими генами, которые позволили ему это сделать. Значит, его стоит выбрать в качестве отца для своих детей: он передаст им свои хорошие гены». Выбирая ярких самцов, самки выбирают хорошие гены для своих потомков. Согласно гипотезе «привлекательных сыновей» логика выбора самок несколько иная. Если яркие самцы, по каким бы то ни было причинам, являются привлекательными для самок, то стоит выбирать яркого отца для своих будущих сыновей, потому что его сыновья унаследуют гены яркой окраски и будут привлекательными для самок в следующем поколении. Таким образом, возникает положительная обратная связь, которая приводит к тому, что из поколения в поколение яркость оперения самцов все более и более усиливается. Процесс идет по нарастающей до тех пор, пока не достигнет предела жизнеспособности. В выборе самцов самки не более и не менее логичны, чем во всем остальном их поведении. Когда животное чувствует жажду, оно не рассуждает, что ему следует попить воды, для того чтобы восстановить водно-солевой баланс в организме — оно идет на водопой, потому что чувствует жажду. Точно так же и самки, выбирая ярких самцов, следуют своим инстинктами — им нравятся яркие хвосты. Все те, кому инстинкт подсказывал иное поведение, все они не оставили потомства. Таким образом, мы обсуждали не логику самок, а логику борьбы за существование и естественного отбора — слепого и автоматического процесса, который, действуя постоянно из поколения в поколение, сформировал все то удивительное разнообразие форм, окрасок и инстинктов, которое мы наблюдаем в мире живой природы.

38. Физиологическая адаптация: понятие, как возникает и что лежит в ее основе.

Биологическая адаптация (от лат. adaptatio — приспособление) — приспособление организма к условиям существования. «[Жизнь] — постоянное приспособление … к условиям существования», — утверждал выдающийся русский физиолог И. М. Иманалиева. — Организм без внешней среды, поддерживающей его существование, невозможен; поэтому в научное определение организма должна входить и среда, влияющая на него”. При этом: «…Каждый организм представляет собой динамическое сочетание устойчивости и изменчивости, в котором изменчивость служит его приспособительным реакциям и, следовательно, защите его наследственно закрепленных констант» [1] . Организм даже в предельно короткие промежутки времени изменчив в связи с динамикой его функциональных состояний и с гомеоретической изменчивостью его «гомеостатических констант» (К. Уоддингтон, 1964, 1970). И исключительно системный подход должен лежать в основе современных знаний о механизмах и сущности процесса адаптации: «…Человек есть … система …, как и всякая другая в природе, подчиняющаяся неизбежным и единым для всей природы законам …» (И. П. Павлов, 1951).

Движущая сила эволюции: какие формы естественного отбора существуют

Эволюция — это история победителей, а естественный отбор — беспристрастный судья, решающий, кому жить, а кому погибать. Примеры естественного отбора повсюду: всё многообразие живых существ на нашей планете представляет собой продукт этого процесса, и человек — не исключение. Впрочем, насчёт человека можно поспорить, ведь он давно уже привык по-хозяйски вмешиваться в те области, которые раньше были священными тайнами природы

Как действует естественный отбор

Этот безотказный механизм является основополагающим процессом эволюции. Его действие обеспечивает рост в популяции количества особей, которые обладают набором наиболее благоприятных признаков, обеспечивающих максимальную приспособленность к условиям жизни в окружающей среде, и в то же время — уменьшению количества менее приспособленных особей.

Самим термином «естественный отбор» наука обязана Чарльзу Дарвину, который сравнивал данный процесс с искусственным отбором, то есть селекцией. Разница между этими двумя видами состоит лишь в том, кто выступает в качестве судьи при выборе тех или иных свойств организмов — человек или среда обитания. Что касается «рабочего материала», то в обоих случаях это небольшие наследственные мутации, которые накапливаются или, наоборот, искореняются в следующем поколении.

Это интересно: что такое атф-молекула, ее функции и роль в организме.

Живые организмы производят заведомо больше потомства, чем способно выжить и размножаться дальше;
Абсолютно все организмы подвержены наследственной изменчивости;
Живые организмы, наделённые разными генетическими особенностями, выживают и размножаются с неравным успехом.

Изменчивость — появление случайной мутации у отдельной особи;
Наследование — передача этой мутации потомкам данной особи (в случае её успешного размножения);
Отбор — определение степени полезности нового признака в условиях выживания;
Время — в случае, если изменение оказалось полезным, распространение его среди потомков из поколения в поколение в геометрической прогрессии;
Адаптация — закрепление мутации как признака, общего для популяции или всего вида, как вариант — зарождение нового вида.

Принципы классификации естественного отбора

По направленности действия выделяют положительный и отрицательный (отсекающий) виды естественного отбора.

Положительный

Его действие направлено на закрепление и развитие полезных признаков и способствует увеличению в популяции количества особей, обладающих этими признаками. Таким образом, внутри конкретных видов положительный отбор работает на повышение их жизнеспособности, а в масштабе всей биосферы — на постепенное усложнение строения живых организмов, что хорошо иллюстрирует вся история эволюционного процесса. Например, занявшая миллионы лет трансформация жабр у некоторых видов древних рыб в среднее ухо у земноводных сопровождала процесс «выхода на сушу» живых организмов в условиях сильнейших отливов и приливов.

Отрицательный

движущий;
стабилизирующий;
дестабилизирующий;
дизруптивный (разрывающий);
половой.

Движущий

Движущая форма естественного отбора отсеивает мутации с одним значением среднего признака, заменяя их мутациями с другим средним значением того же признака. В результате, например, можно проследить увеличение размеров животных от поколения к поколению — так случилось с млекопитающими, которые получили наземное господство после гибели динозавров, в том числе и с предками человека. Другие формы жизни, наоборот, значительно уменьшились в размерах. Так, древние стрекозы в условиях повышенного содержания кислорода в атмосфере были гигантских по сравнению с современными размеров. То же самое касается и других насекомых.

Стабилизирующий

В противовес движущему, он стремится к сохранению существующих признаков и проявляется в случаях длительного сохранения условий среды. Примерами могут служить виды, дошедшие до нас с древности почти в неизменном виде: крокодилы, многие виды медуз, гигантские секвойи. Есть и такие виды, которые существуют, практически не изменяясь, миллионы лет: это древнейшее растение гинкго, прямой потомок первоящеров гаттерия, латимерия (кистепёрая рыба, которую многие учёные считают «промежуточным звеном» между рыбами и земноводными).

Стабилизирующий и движущий отборы действуют в связке и являются двумя сторонами одного процесса. Движущий стремится сохранять мутации, наиболее выигрышные в меняющихся условиях среды, а когда эти условия стабилизируются, процесс завершится созданием наилучшим образом адаптированной формы. Тут наступает очередь стабилизирующего отбора — он сохраняет эти проверенные временем генотипы и не даёт размножаться отклоняющимся от общей нормы мутантным формам. Происходит сужение нормы реакции.

Дестабилизирующий

Дизруптивный (разрывающий)

Существует немало популяций, отличающихся полиморфизмом — сосуществованием в пределах одного вида двух или даже нескольких форм по какому-либо признаку. Такое явление может быть вызвано разными причинами, как природного, так и антропогенного происхождения. Например, неблагоприятные для грибов засухи, выпадающие на середину лета, обусловили развитие их весенних и осенних видов, а сенокос, также приходящийся на это время в других местностях, привёл к тому, что внутри некоторых видов трав у одних особей семена созревают рано, а у других — поздно, то есть до и после сенокоса.

Половой

Особняком стоит в этом ряду логически обоснованных процессов половой отбор. Суть его заключается в том, что представители одного вида (обычно это самцы) конкурируют между собой в борьбе за право продолжения рода. При этом часто у них развиваются те признаки, которые отрицательно влияют на их жиснеспособность. Классический пример — павлин с его роскошным хвостом, не имеющим никакой практической пользы, более того, делающий его заметным для хищников и способный помешать передвижению. Единственная его функция — привлечь самку, и он эту функцию с успехом выполняет. Есть две гипотезы, объясняющие механизм выбора самки:

Гипотеза «хороших генов» — самка выбирает отца для будущего потомства, исходя из его способности выжить даже при таких затрудняющих существование вторичных половых признаках;
Гипотеза привлекательных сыновей — самка стремится производить успешных потомков мужского пола, сохраняющих гены отца.

Половой отбор имеет огромное значение для эволюции, ведь главная цель для особей любого вида — не выжить, а оставить потомство. Многие виды насекомых или рыб погибают сразу же, как только выполнят эту миссию — без этого не было бы жизни на планете.