- Вступление
- Историческая справка
- Движущая форма естественного отбора
- Стабилизирующая форма естественного отбора
- Дизруптивная форма естественного отбора
- Обобщение
- Знать определение формы естественного отбора
- Знать формы борьбы за существование
- Уметь привести примеры форм отбора
- Уметь видеть связь между причиной и следствием
- Чем отличается естественный отбор от всех других факторов эволюции?
Вступление
Естественный отбор – основная движущая сила эволюции. Характеризуется как избирательное воспроизведение генотипов, которые в конкретных условиях жизни популяции носят приспособительный характер. Результат отбора – приспособление к условиям среды в данный момент времени. Благодаря процессам накопления благоприятных мутаций существует всё многообразие видов.
Любой вид живых организмов, когда-либо существовавших на Земле, формировался под действием естественного отбора. В зависимости от направленности, эффективности т особенностей условий обитания организмов формы естественного отбора могут быть различными (рис. 1).
Рис. 1. Формы естественного отбора
Историческая справка
Рис. 2. И. И. Шмальгаузен
Ч. Дарвин, описывал эволюционные законы на примере одной формы естественного отбора – движущего отбора.
Большой вклад в изучение другой формы отбора внес русский ученый И. И. Шмальгаузен. Стабилизирующий отбор описан в книге «Факторы эволюции», опубликованной в 1946 г. на русском языке и тремя годами позже — на английском.
Естественный отбор, по Шмальгаузену, осуществляется в двух формах — ведущей (движущей) и стабилизирующей.
«Обе формы естественного отбора действуют всегда совместно, так как, с одной стороны, внешняя среда постепенно, неуклонно меняется и, следовательно, могут быть обнаружены ведущая роль отбора и наследственное изменение нормы, но, с другой стороны, это — процесс медленный, и стабилизирующий отбор всегда и непрерывно ведет к развитию регуляторных механизмов, охраняющих эту медленно меняющуюся норму от нарушающих ее внешних влияний» (Шмальгаузен, 1968).
Движущая форма естественного отбора
Эта форма отбора возникает в ответ на постепенные изменения условий среды. Особи с признаками, которые отклоняются в определенную сторону от среднего значения, получают преимущества. При этом другие вариации признака отсеиваются. В результате из поколения в поколение происходит сдвиг средней величины признака в определенном направлении.
Примеры:
- Изменение окраски у берёзовой пяденицы в промышленных районах;
- Редукция глаз у крота;
- Редукция пищеварительной системы у паразитических червей;
- Формирование у бактерий устойчивости к антибиотикам;
- Изменение строения конечностей у предков лошади в связи с освоением открытых пространств.
Пример 1
Рис. 3. Индустриальный меланизм березовой пяденицы
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.
До промышленной революции в Англии популяция бабочек пяденец представляла собой совокупность светлоокрашенных особей. Таким образом насекомые прятались от хищников, внешне сливаясь со стволами берез. Темноокрашенные особи были хорошо заметны и уничтожались птицами и другими хищниками.
В XX в. 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. Отбор стал действовать в пользу отклонений от средней нормы признака, который повышал выживаемость организмов.
Рис. 4. Изменение признака (окраска) при движущей форме отбора
Отбор стал действовать в пользу отклонений от средней нормы признака, который повышал выживаемость организмов.
Теперь 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 происходит при постепенном изменении условий среды (рис. 4). В результате выживают и размножаются особи с другим крайним проявлением признака.
Движущий отбор – естественный отбор, который действует при направленном изменении среды.
Давление отбора – явление конкуренции организмов из-за совокупности факторов среды и численности популяции.
Средняя норма признаков – средние значения изменчивости признаков.
Стабилизирующая форма естественного отбора
Происходит, когда фенотипические признаки соответствуют относительно постоянным условиям окружающей среды. При этом конкуренция достаточно слабая, погибают особи с крайними отклонениями признаков.
Примеры действия стабилизирующего отбора:
- Сохранение строения венчика цветков, которые опыляются конкретными насекомыми;
- Сохранение в популяциях зайцев особей с оптимальной длинной конечностей;
- Существование реликтовых видов организмов (рис. 5);
- Гибель птиц во время урагана, имеющих слишком короткие и слишком длинные крылья.
Рис. 5. Реликтовые виды животных
Рис. 6. Размер ушей зайца-русака
Пример 2
Уши для зайца являются важным органом регуляции теплоотдачи. От их размера зависит количество теплового излучения. Большинство особей популяции имеют среднее значение признака. Короткоухие зайцы погибают от перегревания, длинноухие – от переохлаждения.
Стабилизирующий отбор – естественный отбор, действие которого направлено против особей, имеющих крайние отклонения от средней нормы, в пользу особей со средней выраженностью признака.
Рис. 7. Дизруптивный отбор
Дизруптивная форма естественного отбора
Дизруптивная или разрывающая форма отбора обеспечивает приспособленность разных групп одной популяции в резко изменившихся условиях окружающей среды. При этой форме отбора отбраковываются организмы, имеющие средний признак. Выживают особи, у которых будут крайние проявления данного признака (рис. 7).
Рис. 8. Схема образования двух видов погремка: 3 – раннецветущий, 4 - позднецветущий
Примеры:
- Существование весенних и осенних форм и видов грибов из-за повторяющейся летом засухи;
- При частых сильных ветрах на океанических островах сохраняются насекомые либо с хорошо развитыми крыльями, либо крылья не развиваются вообще;
- Появление на сенокосных лугах двух рас погремка – раннецветущей и позднецветущей (рис.8).
Рис. 9. Полиморфизм божьих коровок
Разрывающая форма отбора приводит к полиморфизму – появлению нескольких форм, отличающихся по определенному признаку. Так происходит формирование многих вариантов окраски внутри определенной популяции лягушки или у насекомых божьих коровок (рис. 9).
Дизруптивный отбор – отбор, в результате которого несколько новых форм признака вблизи прежних крайних значений вместо среднего значения.
Полиморфизм признака – способность признака приобретать многообразные формы.
Сравнительная характеристика форм отбора:
|
Форма отбора
|
Движущий
|
Стабилизирующий
|
Дизруптивный
|
|
Условия, при которых действует
|
Постепенно изменяющиеся условия среды
|
Относительно постоянные условия среды
|
При резких изменениях существования популяции
|
|
Направленность
|
В пользу особей, имеющих отклонения от среднего значения признака
|
Против особей с крайними признаками
|
Против особей со средними значениями признака
|
|
Результат
|
Возникновение новой средней формы признака
|
Сохранение и поддержание средней нормы признака
|
Появление новых двух средних норм
|
Рис. 10. Формы отбора на графиках
Контрольные вопросы:
- В каких условиях среды действует каждая форма отбора?
- Почему при неправильном приеме антибиотиков у бактерий-патогенов появляется устойчивость к химическим веществам этих препаратов?
- Под какими номерами приведены примеры стабилизирующего отбора?
1)Исчезновение глаз у крота;
2)Изменение вредителей под воздействием ядохимикатов;
3)Кистеперая рыба латимерия;
4)У большинства зайцев в популяции средний размер ушей;
5)Устойчивость серых крыс к яду;
6)Оптимальная длина крыльев у большинства хищных птиц в популяции.
2. движущий отбор
3. 46