В чем заключается биологические причины сохранения жизни особей
В чем заключается биологические причины сохранения жизни особей
2007-2021 «Педагогическое сообщество Екатерины Пашковой — PEDSOVET.SU».
12+ Свидетельство о регистрации СМИ: Эл №ФС77-41726 от 20.08.2010 г. Выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций.
Адрес редакции: 603111, г. Нижний Новгород, ул. Раевского 15-45
Адрес учредителя: 603111, г. Нижний Новгород, ул. Раевского 15-45
Учредитель, главный редактор: Пашкова Екатерина Ивановна
Контакты: +7-920-0-777-397, info@pedsovet.su
Домен: https://pedsovet.su/
Копирование материалов сайта строго запрещено, регулярно отслеживается и преследуется по закону.
Отправляя материал на сайт, автор безвозмездно, без требования авторского вознаграждения, передает редакции права на использование материалов в коммерческих или некоммерческих целях, в частности, право на воспроизведение, публичный показ, перевод и переработку произведения, доведение до всеобщего сведения — в соотв. с ГК РФ. (ст. 1270 и др.). См. также Правила публикации конкретного типа материала. Мнение редакции может не совпадать с точкой зрения авторов.
Для подтверждения подлинности выданных сайтом документов сделайте запрос в редакцию.
Мы используем cookie.
Публикуя материалы на сайте (комментарии, статьи, разработки и др.), пользователи берут на себя всю ответственность за содержание материалов и разрешение любых спорных вопросов с третьми лицами.
При этом редакция сайта готова оказывать всяческую поддержку как в публикации, так и других вопросах.
Если вы обнаружили, что на нашем сайте незаконно используются материалы, сообщите администратору — материалы будут удалены. 
В чем заключается биологические причины сохранения жизни особей
Подробное решение параграф 1.3.2 по биологии для учащихся 11 класса, авторов Захаров В.Б., Мамонтов С.Г., Сонин Н.И., Захарова Е.Т. Углубленный уровень 2018
Вопросы и задания для повторения.
1. Что такое естественный отбор?
Основываясь на большом числе фактов. Дарвин обратился к анализу размножения организмов. Все организмы оставляют значительное, иногда очень многочисленное потомство. Одна особь сельди вымётывает в среднем около 40 тыс. икринок, осётр – 2 млн, лягушки – до 10 тыс. икринок. На одном растении мака ежегодно созревает до 30—40 тыс. семян. Даже медленно размножающиеся животные потенциально способны оставить огромное число потомков. Самки слонов приносят детёнышей в возрасте между 30 и 90 годами. За 60 лет они рождают в среднем 6 слонят. Расчёты показывают, что даже при такой низкой интенсивности размножения через 750 лет потомство одной пары слонов составило бы 19 млн особей. На основе этих и многих других примеров Дарвин приходит к выводу о том, что в природе любой вид животных и растений стремится к размножению в геометрической прогрессии. В то же время число взрослых особей каждого вида в ряду поколений остаётся относительно постоянным.
Каждая пара организмов даёт гораздо больше потомков, чем их доживает до взрослого состояния. Бо́льшая часть появившихся на свет организмов, следовательно, гибнет, не достигнув половой зрелости. Причины гибели разнообразны. Главным образом это ограниченность ресурсов.
2. Что такое борьба за существование? Каковы ее формы?
Этот термин должен пониматься в широком смысле, как любая зависимость организмов от всего комплекса условий окружающей его природы. Иначе говоря, борьба за существование – это совокупность многообразных и сложных взаимоотношений, существующих между организмами и условиями среды. Когда лев отнимает добычу у гиены, подразумевается борьба за пищу. Про растение на окраине пустыни можно сказать, что оно ведёт борьбу против засухи.
Дарвин выделил три основные формы борьбы за существование: внутривидовую, межвидовую и борьбу с неблагоприятными условиями среды.
3. Какая форма борьбы за существование является наиболее напряженной и почему?
Внутривидовая борьба. У особей одного вида потребности в пище, территории и других условиях существования одинаковы. Поэтому конкуренция между ними наиболее острая. Дарвин считал внутривидовую борьбу самой напряжённой. Например, птицы одного вида конкурируют из-за мест гнездования. Самцы многих видов млекопитающих и птиц в период размножения вступают друг с другом в борьбу за право обзавестись семьёй.
Вопросы и задания для обсуждения.
1. Вспомните материал предыдущих глав. Какие процессы, происходящие в природе, снижают интенсивность внутривидовой борьбы за существование? Каков биологический смысл этого явления?
Интенсивность внутривидовой борьбы за существование снижается при резком снижении численности, увеличения площади и количества еды.
2. В чём, по вашему мнению, заключаются биологические причины сохранения жизни особей, устранённых от размножения?
Инстинкт сохранения рода – минус. Инстинкт самосохранения – остается.
В чем заключаются, по вашему мнению, биологические причины сохранения жизни особей, устраненных от размножения?
В чем заключаются, по вашему мнению, биологические причины сохранения жизни особей, устраненных от размножения?
У них есть другие способы размножения, например «деление», возможно однополое размножение.
Напишите в чём заключается биологическая роль размножения какие различают типы размножения?
Напишите в чём заключается биологическая роль размножения какие различают типы размножения.
Поясніть, на прикладах значення біологічних знань у вашому житті?
Поясніть, на прикладах значення біологічних знань у вашому житті.
(Объясните на примерах значение биологических знаний в вашей жизни.
Что делает половое размножение биологически более прогрессивным, чем бесполое?
Что делает половое размножение биологически более прогрессивным, чем бесполое?
В каких случаях в процессе полового размножения участвует всего одна особь?
Каково, по вашему мнению, биологическое значение ступенчатого протекания процессов биологического окисления органических веществ в клетке?
Каково, по вашему мнению, биологическое значение ступенчатого протекания процессов биологического окисления органических веществ в клетке?
§18. Бесполое размножение?
§18. Бесполое размножение.
№91. Напишите, в чем заключается биологическая роль размножения.
Какие различают типы размножения?
№93. Охарактеризуйте формы бесполово размножения амебы и гидры.
№94. Что такое спора?
Чем она отличается от семени?
Как рахмножаются спорами?
В чём заключается сущность и биологического значения бесполого размножения?
В чём заключается сущность и биологического значения бесполого размножения?
Напишите в чём заключается биологическая роль размножения какие различают типы размножения?
Напишите в чём заключается биологическая роль размножения какие различают типы размножения.
В чём, по вашему мнению, заключается биологическое значение ненаследственной изменчивости?
В чём, по вашему мнению, заключается биологическое значение ненаследственной изменчивости?
В чем биологический смысл бесплодного размножения?
В чем биологический смысл бесплодного размножения?
Характерная черта размножения птиц — яйцекладка. Яйцеклетка птиц увеличивается и превращается в яйцо, которое отличается большим размером и содержит запас питательных веществ, необходимый для развития зародыша. Половые органы птиц расположены внутр..
Жизненный цикл аскариды человеческой 1. Яйцо в воде, почве. Попадают на пищевые продукты. 2. Личинка попадает в организм человека 3. Из кишечника, пробуравив его оболочку спец. Крючком, попадает в кровоток. 4. По кровотоку в печень, сердце. 5.
Общеизвестно, что курение вредит здоровью. Токсичные вещества от выкуренной сигареты разрушают клетки и ткани организма, как женщин, так и мужчин. В дыме табака содержится около 4000 химических элементов, ядовитых соединений, которые могут запустит..
У насекомоопыляемых растений яркий бутон, также сладкий запах, который можно почувствовать издалека.
8. Дети будут болеть и эти признаки будут проявляться через покаления. Т. к. У отца присутствуют гены дальтонизма и гипертонии доминирующие над здоровыми генами матерью.
В чём заключаются биологические причины сохранения жизни особей, устраненных от размножения?
В чём заключаются биологические причины сохранения жизни особей, устраненных от размножения?
Какие различают типы размножения.
В чём заключается биологическая роль размножения?
В чём заключается биологическая роль размножения.
Какие типы размножения различают?
Напишите в чем заключается биологическая роль размножения?
Напишите в чем заключается биологическая роль размножения.
Какие различают типы размножения?
В чём заключается биологическое значение соцветий?
В чём заключается биологическое значение соцветий.
Какие различают типы размножение.
В чём заключается биологическая роль размножения?
В чём заключается биологическая роль размножения.
Какие различают типы размножения?
В чём заключается биологическая роль минеральных солей?
В чём заключается биологическая роль минеральных солей?
В чём заключается биологическое значение вегетативного размножения?
В чём заключается биологическое значение вегетативного размножения?
Характерная черта размножения птиц — яйцекладка. Яйцеклетка птиц увеличивается и превращается в яйцо, которое отличается большим размером и содержит запас питательных веществ, необходимый для развития зародыша. Половые органы птиц расположены внутр..
Жизненный цикл аскариды человеческой 1. Яйцо в воде, почве. Попадают на пищевые продукты. 2. Личинка попадает в организм человека 3. Из кишечника, пробуравив его оболочку спец. Крючком, попадает в кровоток. 4. По кровотоку в печень, сердце. 5.
Общеизвестно, что курение вредит здоровью. Токсичные вещества от выкуренной сигареты разрушают клетки и ткани организма, как женщин, так и мужчин. В дыме табака содержится около 4000 химических элементов, ядовитых соединений, которые могут запустит..
У насекомоопыляемых растений яркий бутон, также сладкий запах, который можно почувствовать издалека.
8. Дети будут болеть и эти признаки будут проявляться через покаления. Т. к. У отца присутствуют гены дальтонизма и гипертонии доминирующие над здоровыми генами матерью.
Текст книги «Биология. Общая биология. Профильный уровень. 11 класс»
Автор книги: Николай Сонин
Жанр: Биология, Наука и Образование
Текущая страница: 3 (всего у книги 16 страниц) [доступный отрывок для чтения: 6 страниц]
Труд Дарвина явился одним из крупнейших достижений естествознания XIX в.
1. Для особей любого вида характерна всеобщая индивидуальная (наследственная) изменчивость.
2. Численность потомства в пределах каждого вида организмов очень велика, а пищевые ресурсы всегда ограничены.
Вопросы для повторения и задания
1. Что такое естественный отбор?
2. Что такое борьба за существование? Каковы ее формы?
3. Какая форма борьбы за существование является наиболее напряженной и почему?
Используя словарный запас рубрик «Терминология» и «Summary», переведите на английский язык пункты «Опорных точек».
Вопросы для обсуждения
Вспомните материал предыдущих глав. Какие процессы, происходящие в природе, снижают интенсивность внутривидовой борьбы за существование? Каков биологический смысл этого явления?
В чем заключаются, по вашему мнению, биологические причины сохранения жизни особей, устраненных от размножения?
В основе эволюционной теории Ч. Дарвина лежит представление о виде. Что же такое вид и насколько реально его существование в природе?
1.4.1. Вид. Критерии и структура
Видом называют совокупность особей, сходных по строению, имеющих общее происхождение, свободно скрещивающихся между собой и дающих плодовитое потомство. Все особи одного вида имеют одинаковый кариотип, сходное поведение и занимают определенный ареал (область распространения).
Одна из важных характеристик вида – его репродуктивная изоляция, т. е. существование механизмов, препятствующих притоку генов извне. Защищенность генофонда данного вида от притока генов других, в том числе близкородственных, видов достигается разными путями.
Сроки размножения у близких видов могут не совпадать. Если сроки одни и те же, то не совпадают места размножения. Например, самки одного вида лягушек мечут икру по берегам рек, другого вида – в лужах. При этом случайное осеменение икры самцами другого вида исключается. У многих видов животных наблюдается строгий ритуал поведения при спаривании. Если у одного из потенциальных партнеров для скрещивания ритуал поведения отклоняется от видового, спаривания не происходит. Если все же спаривание произойдет, сперматозоиды самца другого вида не смогут проникнуть в яйцеклетку, и яйца не оплодотворятся. Фактором изоляции также служат предпочитаемые источники пищи: особи кормятся в разных биотопах, и вероятность скрещивания между ними уменьшается. Но иногда (при межвидовом скрещивании) оплодотворение все же происходит. В этом случае образовавшиеся гибриды либо отличаются пониженной жизнеспособностью, либо оказываются бесплодными и не дают потомства. Известный пример – мул – гибрид лошади и осла. Будучи вполне жизнеспособным, мул бесплоден из-за нарушения мейоза: негомологичные хромосомы не конъюгируют. Перечисленные механизмы, предотвращающие обмен генами между видами, имеют неодинаковую эффективность, но в комплексе в природных условиях они создают непроницаемую генетическую изоляцию между видами. Следовательно, вид – реально существующая, генетически неделимая единица органического мира.
Каждый вид занимает более или менее обширный ареал (от лат. area – область, пространство). Иногда он сравнительно невелик: для видов, обитающих в Байкале, он ограничивается этим озером. В других случаях ареал вида охватывает огромные территории. Так, черная ворона почти повсеместно распространена в Западной Европе. Восточная Европа и Западная Сибирь населены другим видом – серой вороной. Существование определенных границ распространения вида не означает, что все особи свободно перемещаются внутри ареала. Степень подвижности особей выражается расстоянием, на которое может перемещаться животное, т. е. радиусом индивидуальной активности. У растений этот радиус определяется расстоянием, на которое распространяется пыльца, семена или вегетативные части, способные дать начало новому растению.
Для виноградной улитки радиус активности составляет несколько десятков метров, для северного оленя – более ста километров, для ондатры – несколько сот метров. Вследствие ограниченности радиусов активности лесные полевки, обитающие в одном лесу, имеют немного шансов встретиться в период размножения с лесными полевками, населяющими соседний лес. Травяные лягушки, мечущие икру в одном озере, изолированы от лягушек другого озера, расположенного в нескольких километрах от первого. В обоих случаях изоляция неполная, поскольку отдельные полевки и лягушки могут мигрировать из одного местообитания в другое.
Особи любого вида распределены внутри видового ареала неравномерно. Участки территории с относительно высокой плотностью населения чередуются с участками, где численность вида низкая или особи данного вида совсем отсутствуют. Поэтому вид рассматривается как совокупность отдельных групп организмов – популяций.
Популяция – это совокупность особей данного вида, занимающих определенный участок территории внутри ареала вида, свободно скрещивающихся между собой и частично или полностью изолированных от других популяций. Реально вид существует в виде популяций. Генофонд вида представлен генофондами популяций. Популяция – это элементарная единица эволюции.
1. Вид представляет собой реально существующую элементарную единицу живой природы.
2. Основой существования вида как генетической единицы живой природы является его репродуктивная изоляция.
3. Подавляющее большинство видов живых организмов состоит из отдельных популяций.
4. Популяция, по современным представлениям, является элементарной эволюционной единицей.
Вопросы для повторения и задания
1. Дайте определение вида.
2. Расскажите, какие биологические механизмы препятствуют обмену генами между видами.
3. В чем причина бесплодности межвидовых гибридов?
4. Что такое ареал вида?
5. Что такое радиус индивидуальной активности организмов? Приведите примеры радиуса индивидуальной активности для растений и животных.
6. Что такое популяция? Дайте определение.
Используя словарный запас рубрик «Терминология» и «Summary», переведите на английский язык пункты «Опорных точек».
Благодаря изучению генетических процессов в популяции живых организмов эволюционная теория получила дальнейшее развитие. Большой вклад в популяционную генетику внес русский ученый С. С. Четвериков. Он обратил внимание на насыщенность природных популяций рецессивными мутациями, а также на колебания частоты генов в популяциях в зависимости от действия факторов внешней среды и обосновал положение о том, что эти два явления – ключ к пониманию процессов эволюции.
Действительно, мутационный процесс – постоянно действующий источник наследственной изменчивости. Гены мутируют с определенной частотой. Подсчитано, что в среднем одна гамета из 100 тыс. – 1 млн гамет несет вновь возникшую мутацию в определенном локусе. Поскольку одновременно мутируют многие гены, то 10–15 % гамет несут те или иные мутантные аллели. Поэтому природные популяции насыщены самыми разнообразными мутациями. Благодаря комбинативной изменчивости мутации могут широко распространяться в популяциях. Большинство организмов гетерозиготно по многим генам. Можно было бы предположить, что в результате полового размножения среди потомства будут постоянно выщепляться гомозиготные организмы, а доля гетерозигот должна неуклонно падать. Однако этого не происходит. Дело в том, что в подавляющем большинстве случаев гетерозиготные организмы оказываются лучше приспособленными к условиям существования, чем гомозиготные.
Вернемся к примеру с бабочкой березовой пяденицей.
Казалось бы, светлоокрашенных бабочек, гомозиготных по рецессивной аллели (аа), обитающих в лесу с темными стволами деревьев, быстро должны уничтожить враги, и единственной формой в данных условиях обитания должны стать темноокрашенные бабочки, гомозиготные по доминантной аллели (АА). Но на протяжении длительного времени в закопченных лесах Южной Англии постоянно встречаются светлые бабочки березовой пяденицы. Оказалось, что гусеницы, гомозиготные по доминантной аллели, плохо усваивают листья берез, покрытые гарью и копотью, а гетерозиготные гусеницы растут на этом корме гораздо лучше. Следовательно, большая биохимическая гибкость гетерозиготных организмов приводит к их лучшему выживанию, и отбор действует в пользу гетерозигот.
Таким образом, хотя большинство мутаций в данных конкретных условиях оказывается вредным и в гомозиготном состоянии мутации, как правило, снижают жизнеспособность особей, они сохраняются в популяциях благодаря отбору в пользу гетерозигот. Для понимания эволюционных преобразований важно помнить, что мутации, вредные в одних условиях, могут повышать жизнеспособность в других условиях среды. Помимо приведенных примеров можно указать на следующий. Мутация, обусловливающая недоразвитие или полное отсутствие крыльев у насекомых, безусловно вредна в обычных условиях, и бескрылые особи быстро вытесняются нормальными. Но на океанических островах и горных перевалах, где дуют сильные ветры, такие насекомые имеют преимущество перед особями с нормально развитыми крыльями.
Таким образом, мутационный процесс – источник резерва наследственной изменчивости популяций. Поддерживая высокую степень генетического разнообразия популяций, он создает основу для действия естественного отбора.
1. В реально существующих популяциях непрерывно протекает мутационный процесс, приводя к появлению новых вариантов генов и соответственно признаков.
2. Мутации являются постоянным источником наследственной изменчивости.
Вопросы для повторения и задания
1. Какие популяционно-генетические закономерности выявил русский биолог С. С. Четвериков?
2. Какова частота мутирования одного определенного гена в естественных условиях существования особей?
Используя словарный запас рубрик «Терминология» и «Summary», переведите на английский язык пункты «Опорных точек».
Анализируя процессы, протекающие в свободно скрещивающейся популяции, английский ученый К. Пирсон в 1904 г. установил существование закономерностей, описывающих ее генетическую структуру. Это обобщение, получившее название закона стабилизирующего скрещивания (закон Пирсона), может быть сформулировано так: в условиях свободного скрещивания при любом исходном соотношении численности гомозиготных и гетерозиготных родительских форм в результате первого оке скрещивания внутри популяции устанавливается состояние равновесия, если исходные частоты аллелей одинаковы у обоих полов.
Следовательно, какой бы ни была генотипическая структура популяции, т. е. вне зависимости от исходного состояния, уже в первом поколении, полученном от свободного скрещивания, устанавливается состояние популяционного равновесия, описываемое простой математической формулой.
Этот важный для популяционной генетики закон сформулировали в 1908 г. независимо друг от друга математик Г. Харди в Англии и врач В. Вайнберг в Германии. Согласно этому закону, частота гомозиготных и гетерозиготных организмов в условиях свободного скрещивания при отсутствии давления отбора и других факторов (мутации, миграция, дрейф генов и т. д.) остается постоянной, т. е. пребывает в состоянии равновесия. В простейшем виде закон описывается формулой:
где р – частота встречаемости гена А, q – частота встречаемости аллеля а в процентах.
Необходимо отметить, что закон Харди-Вайнберга, как и другие генетические закономерности, основывающиеся на менделевском принципе случайного комбинирования, математически точно выполняется при бесконечно большой численности популяции. На практике это означает, что популяции с численностью ниже некоторой минимальной величины не удовлетворяют требованиям закона Харди-Вайнберга.
Русский ученый С. С. Четвериков дал оценку свободного скрещивания, указав, что в нем самом заложен аппарат, стабилизирующий частоты генотипов в данной популяции. В результате свободного скрещивания происходит постоянное поддержание равновесия генотипических частот в популяции. Нарушение равновесия связано, как правило, с действием внешних сил и наблюдается только до тех пор, пока эти силы оказывают влияние. С. С. Четвериков полагал, что вид, как губка, впитывает в себя мутации часто в гетерозиготном состоянии, сам при этом оставаясь фенотипически однородным.
Если частоты генотипов в популяции значительно отличаются от рассчитанных по формуле Харди-Вайнберга, можно утверждать, что данная популяция не находится в состоянии популяционного равновесия и существуют причины, препятствующие этому. Остановимся на них подробнее.
1.4.4. Генетические процессы в популяциях
В разных популяциях одного вида частота мутантных генов неодинакова. Практически нет двух популяций с совершенно одинаковой частотой встречаемости мутантных признаков. Эти различия могут быть обусловлены тем, что популяции обитают в неодинаковых условиях внешней среды. Направленное изменение частоты генов в популяциях обусловлено действием естественного отбора. Но и близко расположенные, соседние популяции могут отличаться друг от друга столь же значительно, как и далеко расположенные. Это объясняется тем, что в популяциях ряд процессов приводит к ненаправленному случайному изменению частоты генов, или, другими словами, их генетической структуры.
Например, при миграции животных или растений на новом месте обитания поселяется незначительная часть исходной популяции. Генофонд вновь образованной популяции неизбежно меньше генофонда родительской популяции, и частота генов в ней будет значительно отличаться от частоты генов исходной популяции. Гены, до того редко встречающиеся, вследствие полового размножения быстро распространяются среди членов новой популяции. В то же время широко распространенные гены могут отсутствовать, если их не было в генотипе основателей новой популяции.
Другой пример. Природные катастрофы – лесные или степные пожары, наводнения и т. п. – вызывают массовую неизбирательную гибель живых организмов, особенно малоподвижных форм (растения, моллюски, рептилии, земноводные и др.). Особи, избежавшие гибели, остаются в живых благодаря чистой случайности. В популяции, пережившей катастрофическое понижение численности, частоты аллелей будут иными, чем в исходной популяции. Вслед за спадом численности начинается массовое размножение, начало которому дает оставшаяся немногочисленная группа. Генетический состав этой группы определит генетическую структуру всей популяции в период ее расцвета. При этом некоторые мутации могут совсем исчезнуть, а концентрация других может случайно резко повыситься.
В биоценозах часто наблюдаются периодические колебания численности популяций, связанные со взаимоотношениями типа «хищник – жертва». Усиленное размножение объектов охоты хищников на основе увеличения кормовых ресурсов приводит в свою очередь к усиленному размножению хищников. Увеличение же численности хищников вызывает массовое уничтожение их жертв. Недостаток кормовых ресурсов обусловливает сокращение численности хищников (рис. 1.6) и восстановление размеров популяций жертв. Эти колебания численности («волны численности») изменяют частоту генов в популяциях, в чем и состоит их эволюционное значение.
Рис. 1.6. Колебания численности особей в популяции хищников и жертв. Пунктирная линия: А – рысь, Б – волк, В – лисица; сплошная линия: заяц-беляк
К изменениям частоты генов в популяциях приводит также ограничение обмена генами между ними вследствие пространственной (географической) изоляции. Реки служат преградой для сухопутных видов, горы и возвышенности изолируют равнинные популяции. Каждая из изолированных популяций обладает специфическими особенностями, связанными с условиями жизни. Важное следствие изоляции – близкородственное скрещивание (инбридинг). Благодаря инбридингу рецессивные аллели, распространяясь в популяции, проявляются в гомозиготном состоянии, что снижает жизнеспособность организмов. В человеческих популяциях изоляты с высокой степенью инбридинга встречаются в горных районах, на островах. Сохранила еще значение изоляция отдельных групп населения по кастовым, религиозным, расовым и другим причинам.
Эволюционное значение различных форм изоляции состоит в том, что она закрепляет и усиливает генетические различия между популяциями, а также в том, что разделенные части популяции или вида подвергаются неодинаковому давлению отбора. Таким образом, изменения частоты генов, вызванные теми или иными факторами внешней среды, служат основой возникновения различий между популяциями и в дальнейшем обусловливают преобразование их в новые виды. Поэтому изменения популяций в ходе естественного отбора называют микроэволюцией.
1. В природе часто встречаются резкие колебания численности особей, связанные с массовой неизбирательной гибелью организмов.
2. Генотипы случайно сохранившихся особей определяют генофонд новой популяции в период ее расцвета.
Вопросы для повторения и задания
1. Сформулируйте закон Харди-Вайнберга.
2. Какие процессы приводят к изменению частоты встречаемости генов в популяциях?
3. Почему разные популяции одного вида отличаются по частоте генов?
4. Что такое микроэволюция?
Используя словарный запас рубрик «Терминология» и «Summary», переведите на английский язык пункты «Опорных точек».
Вопросы для обсуждения
Каково значение закона Харди-Вайнберга для оценки состояния природных популяций?
В чем причина гетерозиготности природных популяций?
Какова эволюционная роль мутаций?
Почему популяции в настоящее время считают элементарными эволюционными единицами?
Понятие о естественном отборе существенно расширилось и углубилось благодаря развитию генетики, трудам И. И. Шмальгаузена, С. С. Четверикова и других ученых.
Рассмотрим естественный отбор в свете современных представлений. Под действие отбора могут попасть как отдельные особи, так и целые популяции. В любом случае отбор сохраняет наиболее приспособленные к данным условиям существования организмы. Факторами естественного отбора служат условия внешней среды; в зависимости от этих условий отбор действует в разных направлениях и приводит к неодинаковым эволюционным результатам. Различают несколько форм естественного отбора.
Движущий отбор. Движущая форма естественного отбора способствует сдвигу среднего значения признака или свойства и приводит к появлению новой средней нормы вместо старой, переставшей соответствовать новым условиям. Движущая форма естественного отбора действует при изменении условий внешней среды.
Выше был рассмотрен пример с бабочкой березовой пяденицей. Распространение темноокрашенного мутанта этой бабочки – результат движущего отбора. Очень яркими примерами действия отбора в пользу признака, способствующего выживанию, может служить возникновение устойчивости животных к ядохимикатам. Например, среди серых крыс очень быстро распространилась устойчивость к яду, вызывающему кровотечение. Сейчас крысы без вреда для себя поедают приманки, отравленные таким ядом. К аналогичному результату привело использование ядохимикатов в сельском хозяйстве при борьбе с «вредными» насекомыми. После воздействия ядов выживают особи, случайно оказавшиеся устойчивыми к яду. Эти особи имеют преимущество в размножении, благодаря которому признак устойчивости распространяется и становится преобладающим среди особей данного вида.
Таким образом, ведущая роль в распространении новых признаков внутри данного вида при изменении условий внешней среды принадлежит движущей форме естественного отбора.
Изменение признака может происходить как в сторону его усиления, большей выраженности, так и в сторону ослабления вплоть до полного исчезновения. Примерами утраты признака, как результата действия движущего отбора, могут служить редукция глаз у кротов, ведущих подземный образ жизни, или у пещерных животных, утрата крыльев у некоторых видов птиц и насекомых, редукция корней и листьев у растений-паразитов, пищеварительной системы у ленточных червей и многие другие.
Роль естественного отбора не сводится к отсеву отдельных признаков, понижающих жизнеспособность или конкурентоспособность организмов. Отбор определяет направление эволюции, последовательно собирая, интегрируя многочисленные случайные уклонения. Следует помнить, что реально в природе отбор сохраняет не отдельные признаки, а целые фенотипы, т. е. весь комплекс признаков, а значит, определенные комбинации генов, присущие данному организму.
Отбор нередко сравнивают с деятельностью скульптора. Как скульптор из бесформенной глыбы мрамора создает произведение, поражающее гармоничностью всех его частей, так и отбор создает приспособления и виды, устраняя от размножения менее удачные особи или, другими словами, менее удачные комбинации генов. Поэтому говорят о творческой роли естественного отбора, поскольку результатом его действия являются новые виды организмов, новые формы жизни.
Стабилизирующий отбор. Другая форма естественного отбора – стабилизирующий отбор – действует в постоянных условиях среды. На значение этой формы отбора указал выдающийся российский ученый И. И. Шмальгаузен. Стабилизирующий отбор направлен на поддержание ранее сложившегося среднего признака или свойства: размеров тела или отдельных его частей у животных, размеров и формы цветка у растений, концентрацию гормонов или глюкозы в крови у позвоночных и т. д. Стабилизирующий отбор сохраняет приспособленность вида, устраняя резкие отклонения выраженности признака от средней нормы. Так, у насекомоопыляемых растений размеры и форма цветков очень устойчивы. Объясняется это тем, что цветки должны соответствовать строению и размерам тела насекомых-опылителей. Шмель не способен проникнуть в слишком узкий венчик цветка, хоботок бабочки не сможет коснуться слишком коротких тычинок у растений с очень длинным венчиком. В обоих случаях цветки, не вполне соответствующие строению опылителей, не образуют семян. Следовательно, гены, обусловившие отклонение от нормы, устраняются из генофонда вида. Стабилизирующая форма естественного отбора предохраняет сложившийся генотип от разрушающего действия мутационного процесса. В относительно постоянных условиях внешней среды наибольшей приспособленностью обладают особи со средней выраженностью признаков, а резкие отклонения от средней нормы устраняются. Благодаря стабилизирующему отбору до наших дней сохранились «живые ископаемые»: кистеперая рыба латимерия, предки которой были широко распространены в палеозойскую эру; представитель древних рептилий гаттерия, внешне похожая на крупную ящерицу, но не утратившая черты строения пресмыкающихся мезозойской эры; реликтовый таракан, мало изменившийся со времен каменноугольного периода; голосеменное растение гинкго, дающее представление о древних формах, вымерших в юрском периоде мезозойской эры (рис. 1.7). Изображенный на этом же рисунке североамериканский опоссум сохраняет облик, характерный для животных, живших десятки миллионов лет назад.
Рис. 1.7. Примеры реликтовых форм: А – гаттерия, Б – латимерия, В – опоссум, Г – гинкго
Половой отбор. Раздельнополые животные различаются по строению органов размножения. Однако нередко различие полов распространяется и на внешние признаки, поведение. Можно вспомнить яркий наряд из перьев у петуха, крупный гребень, шпоры на ногах, громкое пение. Очень красивы самцы фазанов по сравнению с гораздо более скромными курочками. Клыки верхних челюстей – бивни – особенно сильно разрастаются у самцов моржей. Многочисленные примеры внешних различий в строении полов носят название полового диморфизма и обусловлены их ролью в половом отборе. Половой отбор представляет собой конкуренцию самцов за возможность размножения. Этой цели служат пение, демонстративное поведение, ухаживание. Часто между самцами возникают драки (рис. 1.8). У птиц разбивка на пары в период размножения сопровождается брачными играми, или токованием. Токование выражается в том, что птица принимает характерное положение тела, в особых движениях, в развертывании и раздувании оперения, в издавании своеобразных звуков. Например, тетерева на токах собираются по нескольку десятков на лесных полянах еще ночью. Разгар тока приходится на раннее утро. Между самцами возникают жестокие драки, а самки в это время сидят на опушках поляны или в кустах. В результате полового отбора потомство оставляют наиболее активные, здоровые и сильные самцы, остальные отстраняются от размножения и их генотипы исчезают из генофонда вида.
Рис. 1.8. Токующие тетерева
Рис. 1.9. Половой диморфизм в строении приматов: А – самец носача, Б – самка носача
Иногда яркий брачный наряд появляется у животных только на период размножения. Самцы остромордой лягушки приобретают в воде красивую ярко-голубую окраску. Яркая окраска самцов и их демонстративное поведение демаскируют их перед хищниками и увеличивают вероятность гибели. Однако это выгодно для вида в целом, так как самки остаются в большей безопасности в период выведения потомства. Связь между неброским внешним видом самок у птиц и заботой о потомстве хорошо видна на примере кулика-плавунчика, обитателя наших северных широт. У этих птиц яйца высиживает только самец. Самка же имеет гораздо более яркую окраску.
Половой диморфизм и половой отбор распространены в животном мире достаточно широко вплоть до приматов (рис. 1.9). Эту форму отбора следует рассматривать как частный случай внутривидового естественного отбора.
1. Естественный отбор представляет собой единственный фактор, направленно изменяющий частоту генов в популяциях.
2. При изменении условий существования движущая форма естественного отбора вызывает дивергенцию, которая может в дальнейшем привести к появлению новых видов.
Вопросы для повторения и задания
1. Какие существуют формы естественного отбора?
2. В каких условиях внешней среды действует каждая форма естественного отбора?
3. В чем заключается причина появления у микроорганизмов, вредителей сельского хозяйства и других организмов устойчивости к ядохимикатам?
4. Что такое половой отбор?
Используя словарный запас рубрик «Терминология» и «Summary», переведите на английский язык пункты «Опорных точек».
Вопросы для обсуждения
Как вы считаете, что является главной движущей силой процесса расхождения по признаку формы клюва у дарвиновых вьюрков?
Может ли один и тот же фактор среды в различных местах обитания быть причиной движущего и стабилизирующего отбора? Поясните ответ примерами.
Данное произведение размещено по согласованию с ООО «ЛитРес» (20% исходного текста). Если размещение книги нарушает чьи-либо права, то сообщите об этом.