Forma de conducere a selecției. Organismele care alcătuiesc orice populație sau specie, după cum știți, sunt foarte diverse. În ciuda acestui fapt, fiecare populație este caracterizată de o valoare medie a oricărei trăsături. Pentru trăsăturile cantitative, valoarea medie este definită ca media aritmetică, de exemplu, numărul mediu de urmași născuți, lungimea medie a aripilor, greutatea medie a corpului. Pentru a caracteriza o populație prin trăsături calitative, se determină frecvența (procent sau proporție) indivizilor cu o anumită trăsătură: de exemplu, frecvența fluturilor alb-negru sau frecvența animalelor cu corn și corn. Modificarea condițiilor de existență duce adesea la selecția indivizilor cu abateri de la valoarea medie a trăsăturii selectate. De exemplu, s-a constatat că lățimea cefalotoraxului la crabii care trăiesc în golful Plymouth (Anglia) a scăzut. Motivul pentru acest fenomen este legat de supraviețuirea mai bună a crabilor mici cu o lățime mică a cefalotoracelui în apă noroioasă. Acest lucru se datorează faptului că suspensia de cretă a înfundat fantele respiratorii largi ale crabilor mari, provocând astfel moartea acestora. Un exemplu izbitor care dovedește existența unei forme motrice a selecției naturale în natură este așa-numitul mecanism industrial. Multe specii de fluturi din zonele neindustrializate au corpuri și aripi de culoare deschisă. Dezvoltarea industriei, poluarea asociată a trunchiurilor de copaci și moartea lichenilor care trăiesc pe scoarța lor, au condus la o creștere bruscă a frecvenței de apariție a fluturilor negri (mecanistici). În vecinătatea unor orașe, fluturii negri au devenit predominanți în scurt timp, în timp ce relativ recent au lipsit cu desăvârșire acolo. Motivul creșterii frecvenței de apariție a fluturilor negri în zonele industriale este că pe trunchiurile de copaci întunecate, fluturii albi au devenit pradă ușoară pentru păsări, în timp ce fluturii negri, dimpotrivă, au devenit mai puțin vizibili. Există multe exemple care dovedesc existența unei forme conducătoare de selecție, dar esența lor este aceeași: selecția naturală modifică în continuare valoarea medie a unei trăsături sau modifică frecvența de apariție a indivizilor cu o trăsătură modificată, în timp ce populația se adaptează la condiţii noi. Forma motrice a selecției naturale duce la consolidarea unei noi norme de reacție a organismului, care corespunde condițiilor modificate. mediu inconjurator. Selecția se face întotdeauna pe fenotipuri, dar odată cu fenotipul sunt selectate și genotipurile care le determină. Trebuie subliniat că orice adaptare (adaptare) nu este niciodată absolută. Adaptarea este întotdeauna relativă datorită variabilității constante a organismelor și a condițiilor de mediu. Selecția indivizilor cu o valoare a trăsăturii care se abate de la valoarea trăsăturii stabilită anterior în populație se numește formă motrice a selecției.

Forma stabilizatoare de selectie. Adaptarea la anumite condiții de mediu nu înseamnă încetarea selecției într-o populație. Deoarece variabilitatea mutațională și combinativă este întotdeauna efectuată în orice populație, apar în mod constant indivizi cu semne care se abat semnificativ de la valoarea medie. În stabilizarea selecției, indivizii cu abateri semnificative de la valorile medii ale trăsăturilor tipice unei populații sau specii sunt eliminate. Marea asemănare a tuturor indivizilor observată în orice populație de animale sau plante este rezultatul acțiunii unei forme stabilizatoare a selecției naturale. Sunt cunoscute multe exemple de selecție stabilizatoare. În timpul unei furtuni, păsările cu aripi lungi și scurte sunt ucise în mod predominant, în timp ce păsările cu aripi medii au mai multe șanse de a supraviețui; Cea mai mare mortalitate a mamiferelor tinere se observă în familiile a căror dimensiune este mai mare și mai mică decât valoarea medie, deoarece aceasta afectează condițiile de hrănire și capacitatea de a se apăra de inamici. Forma stabilizatoare a selecției naturale a fost descoperită de academicianul I.I. Schmalhausen. Vorbind despre selecția naturală în ansamblu, nu trebuie să pierdem din vedere rolul ei creator. Prin acumularea de modificări ereditare benefice populației și speciilor și respingerea celor dăunătoare, selecția naturală creează treptat specii noi, mai perfecte și perfect adaptate mediului.

27. Adaptabilitatea organismelor la condițiile de mediu

Există o luptă constantă pentru existență, ca urmare, cei mai apți supraviețuiesc. Apariția unor noi adaptări are loc sub acțiunea forțelor motrice ale evoluției. Tipuri de corpuri de fixare: colorare protectoare (asemănarea culorii cu fundalul mediului; omizi verzi, culoarea iernii a unui iepure de câmp), camuflaj (forma corpului și culoarea animalelor se îmbină cu obiectele din jur; panta în partea de jos), mimetism (imitarea unor animale mai protejate). ; fluturi elicoizi ("viespe") ), colorare de avertizare și comportament amenințător (colorare strălucitoare, bine amintită; gărgăriță, agaric muscă). Orice fitness este relativ, pentru că. acționează și protejează în anumite condiții de mediu, cum ar fi o omidă verde. Două procese contribuie la apariția adaptărilor: divergenţă(divergența semnelor duce la apariția unor organe omoloage; o mână umană și o aripă de pasăre), convergenţă(convergența caracterelor în diferite grupuri neînrudite ca urmare a îndeplinirii acelorași funcții; delfin și înotătoare de rechin).

28. microevoluție- procesul de transformare a unei populatii sau populatii sub influenta factorilor evolutivi. Termenul Filipchenko (1927). Sub influența factorilor elementari asupra fondului genetic al unei populații, frecvențele genelor individuale se modifică. Acest lucru duce la un fenomen evolutiv elementar - o schimbare în compoziția genotipică și fenotipică a populației. Cu acțiune prelungită unidirecțională a selecției naturale, se observă diferențierea populațiilor.

vedere numit un set de indivizi care au o structură asemănătoare, au o origine comună, se încrucișează liber între ei și dau descendenți fertili. Toți indivizii aceleiași specii au același cariotip, comportament similar și ocupă o anumită zonă (zonă de distribuție). Una dintre caracteristicile importante ale unei specii este izolarea ei reproductivă, adică existența unor mecanisme care împiedică afluxul de gene din exterior. Protecția fondului genetic al unei anumite specii de afluxul de gene de la alte specii, inclusiv cele strâns înrudite, se realizează în moduri diferite. Momentul reproducerii la speciile strâns înrudite poate să nu coincidă. Dacă datele sunt aceleași, atunci locurile de reproducere nu se potrivesc. Multe specii de animale au un ritual strict de împerechere. Dacă unul dintre potențialii parteneri pentru trecerea ritualului de comportament se abate de la specie, împerecherea nu are loc. Sursele de hrană preferate servesc, de asemenea, ca factor de izolare: indivizii se hrănesc în diferite biotopi și scade probabilitatea de încrucișare între ei. Dar uneori (cu încrucișarea interspecifică) are loc fertilizarea. În acest caz, hibrizii rezultați fie sunt caracterizați printr-o viabilitate redusă, fie sunt infertili și nu produc descendenți. Un exemplu binecunoscut este catârul, un hibrid dintre un cal și un măgar. Mecanismele enumerate care împiedică schimbul de gene între specii nu sunt la fel de eficiente, ci în combinație în conditii naturale creează o izolare genetică impenetrabilă între specii. În consecință, o specie este o unitate cu adevărat existentă, indivizibilă genetic a lumii organice. Fiecare specie ocupă o gamă mai mult sau mai puțin extinsă (din latină zonă - zonă, spațiu). Existența anumitor limite de distribuție a unei specii nu înseamnă că toți indivizii se mișcă liber în cadrul intervalului. Indivizii oricărei specii sunt distribuite inegal în intervalul speciilor. Prin urmare, o specie este considerată ca o colecție de grupuri separate de organisme - populații. O populație este o colecție de indivizi ai unei anumite specii, care ocupă o anumită zonă a teritoriului din raza de acțiune a speciei, încrucișându-se liber între ei și izolați parțial sau complet de alte populații. În realitate, specia există sub formă de populații. Baza genetică a unei specii este reprezentată de grupurile de gene ale populațiilor. O populație este unitatea elementară a evoluției.

Deriva genetică este un proces automat automat, o modificare a frecvenței genelor dintr-o populație într-un număr de generații sub influența unor factori aleatori, ducând, de regulă, la o scădere a variabilității ereditare a populațiilor. Cel mai clar se manifestă cu o reducere bruscă a populației ca urmare a dezastrelor naturale (incendiu, inundații) a distribuției în masă a dăunătorilor. Sub influența derivei genelor se intensifică procesul de homozigozare a indivizilor, care crește odată cu scăderea dimensiunii populației. Acest lucru se datorează faptului că, în populațiile de dimensiuni limitate, frecvența încrucișărilor strâns legate crește și, ca urmare a fluctuațiilor aleatorii vizibile ale frecvențelor genelor individuale, unele alele sunt fixate, în timp ce altele se pierd. Unele forme homozigote care au eclozat în condiții noi de mediu se pot dovedi a fi valoroase din punct de vedere adaptiv. Ele vor fi culese prin selecție și pot fi distribuite pe scară largă odată cu creșterea ulterioară a populației. Fluctuațiile în numărul de organisme se numesc unde populației. Valurile de populație sunt unul dintre cauze comune deriva de gene. Fluctuațiile populației sunt deosebit de pronunțate la insecte, prădători și ierbivore.

Selecția într-o populație are loc datorită faptului că organismele care sunt mai bine adaptate la condițiile externe supraviețuiesc și se reproduc, în timp ce cele care sunt mai prost adaptate mor mai des și/sau lasă mai puțini descendenți. Rolul factorului de selecție este jucat de mediu. Selecția crește adaptabilitatea unei populații la condițiile de mediu. Odată cu creșterea populației, condițiile externe (de exemplu, hrana) devin un factor de descurajare, ceea ce duce la concurență în populație (la lupta pentru existență). Indivizii care au un avantaj în această competiție datorită fenotipului lor vor lăsa urmași și vor supraviețui. În ceea ce privește genele, selecția este procesul care determină ce alele vor fi transmise descendenților, oferindu-le un avantaj competitiv. Modificările frecvențelor alelelor pot duce la modificări evolutive, motivul principal pentru care este apariția alelelor mutante. O alela mutanta recesiva se poate raspandi in mod deosebit rapid intr-o populatie, fiind legata de orice alela dominanta care este importanta pentru viata organismului. Alelele mutante asociate cu mici modificări ale fenotipului se pot acumula și produce modificări evolutive.

Divergenţă- divergenţa semnelor organismelor în cursul evoluţiei. Conceptul de „D”. propus de C. Darwin pentru a explica apariția unei varietăți de soiuri de plante cultivate, rase de animale domestice și specii biologice în natură. Cu selecția artificială, D. în cadrul fiecărui grup de plante cultivate și animale domestice depinde de nevoile umane. Darwin a folosit principiul lui D. pentru a explica speciația în natură. Dacă o specie ocupă o suprafață vastă și se adaptează la diferite condiții ecologice, atunci apare D., care se exprimă prin apariția oricăror diferențe între populațiile inițial similare și se datorează inevitabil unei direcții ușor diferite a selecției naturale în diferite părți ale speciei. gamă. D. duce la apariția unor organisme care sunt diverse ca structură și funcție, ceea ce asigură o utilizare mai completă a condițiilor de mediu, întrucât, potrivit lui Darwin, cea mai mare „sumă de viață” se realizează cu cea mai mare diversitate de structură. D. este susţinut de lupta pentru existenţă; de obicei, chiar și formele puțin specializate au un avantaj selectiv, care contribuie la dispariția rapidă forme intermediareşi apariţia diferitelor forme de izolare. Principiul dihotomiei explică procesul de formare a grupurilor sistematice mai mari (supraspecifice) și apariția decalajelor între ele.

Convergenţă- semne în procesul de evoluție a grupurilor de organisme neînrudite, dobândirea lor a unei structuri similare ca urmare a existenței în condiții similare și a selecției naturale la fel de direcționate. Ca urmare a lui K., organele care îndeplinesc aceeași funcție în diferite organisme capătă o structură similară. De exemplu, la reptilele fosile înotătoare ale ihtiosaurilor și la delfinii de mamifere, forma corpului și a membrelor anterioare în procesul de evoluție a căpătat o asemănare convergentă cu forma corpului și a aripioarelor peștilor (vezi figura din articolul Analogie în biologie ). Asemănarea convergentă nu este niciodată profundă.

29. Direcţiile principale ale procesului evolutiv sunt progresul biologic şi regresia.

Progresul biologic înseamnă succesul unui anumit grup de organisme vii în lupta pentru existență, care este însoțit de o creștere a numărului de indivizi ai acestui grup, extinderea gamei sale și defalcarea în unități sistematice mai mici (ordine în familii, familii în genuri etc.). Toate aceste caracteristici sunt interconectate, deoarece o creștere a numărului necesită în mod necesar o extindere a gamei și, ca urmare a așezării de noi habitate, are loc idioadaptarea, ceea ce duce la formarea de noi subspecii, specii, genuri etc.

Regresia biologică, dimpotrivă, este declinul acestui grup de organisme vii din cauza faptului că nu s-a putut adapta la schimbările condițiilor de mediu sau a fost înlocuit de concurenți mai de succes. Regresia se caracterizează printr-o scădere a numărului de indivizi dintr-un grup dat, o îngustare a intervalului său și o scădere a unităților sale sistematice mai mici. Regresia poate duce în cele din urmă la dispariția completă a acestui grup.

Progresul se realizează prin aromorfoză, idioadaptare sau degenerare generală, care la rândul lor pot fi considerate și drept principalele direcții de evoluție.

Aromorfoza (progresul morfofiziologic) este transformarea evolutivă a structurii și funcțiilor corpului, care crește nivelul general de organizare a acestuia, dar nu are o valoare strict adaptativă la condițiile de mediu. Cele mai mari aromorfoze care au apărut în Precambrian au fost apariția fotosintezei, apariția organismelor pluricelulare și reproducerea sexuală.

Idioadaptarea este adaptarea particulară a organismelor la un anumit mod de viață în condiții specifice de mediu. Spre deosebire de aromorfoză, idioadaptarea nu afectează semnificativ nivelul general de organizare al unui grup biologic dat. Datorită formării diferitelor idioadaptări, animalele din specii strâns înrudite pot trăi într-o varietate de zone geografice Oh.

În unele cazuri, trecerea organismelor la condiții noi de existență, de obicei mai simple, este însoțită de o simplificare a structurii lor, adică. degenerare generală.

30. Istoria dezvoltării lumii organice

Doctrina selecției naturale a fost creată de C. Darwin și A. Wallace, care au considerat-o drept principala forță creatoare care dirijează procesul evolutiv și îi determină formele specifice.

Selecția naturală este un proces în care indivizii cu trăsături ereditare care sunt utile pentru anumite condiții supraviețuiesc și lasă urmași.

Evaluând selecția naturală din punctul de vedere al geneticii, putem concluziona că ea selectează în esență mutațiile pozitive și combinațiile genetice care apar în timpul reproducerii sexuale care îmbunătățesc supraviețuirea în populații și aruncă toate mutațiile și combinațiile negative care înrăutățesc supraviețuirea organismelor. Aceștia din urmă pur și simplu mor. Selecția naturală poate acționa și la nivelul reproducerii organismelor, atunci când indivizii slăbiți fie nu dau descendenți cu drepturi depline, fie nu lasă urmași deloc (de exemplu, masculii care au pierdut luptele de împerechere cu rivali mai puternici; plantele în condiții de deficiență de lumină sau de nutriție etc.) .

În același timp, nu sunt selectate sau aruncate doar anumite calități pozitive sau negative ale organismelor, ci și genotipurile întregi care poartă aceste trăsături (inclusiv multe alte trăsături care afectează cursul și viteza ulterioară a proceselor evolutive).

Forme ale selecției naturale

În prezent, există trei forme principale de selecție naturală, care sunt prezentate în manualele școlare de biologie generală.

Stabilizarea selecției naturale

Această formă de selecție naturală este caracteristică condițiilor stabile de existență care nu se schimbă mult timp. Prin urmare, în populații există o acumulare de adaptări și selecție a genotipurilor (și a fenotipurilor formate de acestea) care sunt adecvate condițiilor existente. Când populațiile ating un anumit set de adaptări care sunt optime și suficiente pentru supraviețuirea în condiții date, selecția stabilizatoare începe să acționeze, tăind variantele extreme de variabilitate și favorizând păstrarea unor trăsături conservatoare medii. Toate mutațiile și recombinările sexuale care conduc la o abatere de la această normă sunt eliminate prin selecția stabilizatoare.

De exemplu, lungimea membrelor iepurilor ar trebui să le ofere o mișcare destul de rapidă și stabilă, permițându-le să scape de un prădător care urmărește. Dacă membrele sunt prea scurte, iepurii de câmp nu vor putea scăpa de prădători și vor deveni prada lor ușoară înainte de a avea timp să nască. Astfel, purtătorii de gene cu picioare scurte sunt îndepărtați din populațiile de iepuri de câmp. Dacă membrele sunt prea lungi, atunci alergarea iepurilor va deveni instabilă, se vor răsturna, iar prădătorii îi pot ajunge cu ușurință din urmă. Acest lucru va duce la îndepărtarea purtătorilor de gene cu picioare lungi din populațiile de iepuri. Doar indivizii cu lungimea optimă a membrelor și raportul lor optim cu dimensiunea corpului vor putea supraviețui și da descendenți. Aceasta este manifestarea selecției stabilizatoare. Sub presiunea sa, genotipurile care diferă de o normă medie și convenabilă în condițiile date sunt eliminate. La multe specii de animale are loc și formarea unei culori protectoare (mascare).

Același lucru este valabil și pentru forma și dimensiunea florilor, care ar trebui să asigure o polenizare stabilă de către insecte. Dacă florile au o corolă prea îngustă sau stamine și pistiluri scurte, atunci insectele nu vor putea ajunge la ele cu labele și proboscidele, iar florile vor fi nepolenizate și nu vor produce semințe. Astfel, există o formațiune dimensiuni optimeși forme de flori și inflorescențe.

Cu perioade foarte lungi de selecție stabilizatoare, pot apărea unele specii de organisme ale căror fenotipuri rămân practic neschimbate timp de multe milioane de ani, deși genotipurile lor, desigur, au suferit modificări în acest timp. Exemplele includ peștii celacant, rechinii, scorpionii și alte organisme.

selecția de conducere

Această formă de selecție este tipică pentru condițiile de mediu în schimbare, atunci când selecția direcționată are loc în direcția unui factor de schimbare. Deci, există o acumulare de mutații și o modificare a fenotipului asociat cu acest factor și care duce la o abatere de la norma medie. Un exemplu este melaninogeneza industrială, care s-a manifestat la fluturii moliei mesteacănului și a altor specii de lepidoptere, când, sub influența funinginei industriale, trunchiurile de mesteacăn s-au întunecat și fluturii de culoare albă (rezultatul selecției stabilizatoare) au devenit vizibili împotriva acestui lucru. fundal, ceea ce a dus la mâncarea lor rapidă de către păsări. Câștigătorii au fost mutanți întunecați care s-au reprodus cu succes în condiții noi și au devenit forma dominantă în populațiile de molii mesteacănului.

Deplasarea valorii medii a trăsăturii către factorul care acționează poate explica apariția speciilor și formelor iubitoare de căldură și frig, iubitoare de umiditate și rezistente la secetă, iubitoare de sare în diferiți reprezentanți ai lumii vii.

Acțiunea de selecție a motivelor a dus la numeroase cazuri de adaptări ale ciupercilor, bacteriilor și altor agenți patogeni ai bolilor umane, animale și plante la medicamente si diverse pesticide. Astfel, au apărut forme rezistente la aceste substanțe.

Odată cu selecția de conducere, de obicei nu există divergență (ramificare) trăsăturilor, iar unele trăsături și genotipuri care le poartă sunt ușor înlocuite de altele, fără a forma forme de tranziție sau de sustragere.

Selecție perturbatoare sau sfâșietoare

Cu această formă de selecție, variantele extreme de adaptări câștigă avantaje, iar trăsăturile intermediare care s-au dezvoltat în condiții de selecție stabilizatoare devin inadecvate în condiții noi, iar purtătorii lor dispar.

Sub influența selecției disruptive, se formează două sau mai multe forme de variabilitate, ducând adesea la polimorfism - existența a două sau mai multe forme fenotipice. Acest lucru poate fi facilitat de diversele condiții de habitat din aria de distribuție, ducând la apariția mai multor populații locale în cadrul speciei (așa-numitele ecotipuri).

De exemplu, cosirea constantă a plantelor a dus la apariția unui zdrăngănit mare de două populații în plantă, care se reproduc activ în iunie și august, deoarece cosirea regulată a provocat exterminarea populației medii din iulie.

Cu acțiune prelungită a selecției perturbatoare, poate avea loc formarea a două sau mai multe specii, care locuiesc pe același teritoriu, dar manifestă activitate în date diferite. De exemplu, secetele frecvente din mijlocul verii, nefavorabile pentru ciuperci, au dus la apariția speciilor și formelor de primăvară și toamnă.

Luptă pentru existență

Lupta pentru existență este principalul mecanism de funcționare al selecției naturale.

C. Darwin a atras atenția asupra faptului că în natură există întotdeauna două tendințe de dezvoltare opuse:

1. dorinţa de reproducere şi relocare nelimitată şi
2. suprapopularea, aglomerarea mare, influența altor populații și a condițiilor de viață, conducând inevitabil la apariția unei lupte pentru existență și limitând dezvoltarea speciilor și a populațiilor acestora.

Adică, specia tinde să ocupe toate habitatele posibile pentru existența ei. Dar realitatea se dovedește adesea a fi dură, în urma căreia numărul de specii și gamele lor sunt semnificativ limitate. Lupta pentru existență pe fondul mutagenezei mari și al variabilității combinative în timpul reproducerii sexuale este cea care duce la redistribuirea trăsăturilor, iar consecința sa directă este selecția naturală.

Există trei forme principale de luptă pentru existență.

Luptă între specii

Această formă, după cum sugerează și numele, se realizează la nivel interspecie. Mecanismele sale sunt relații biotice complexe care apar între specii:

Combinațiile acestor relații pot îmbunătăți sau înrăutăți condițiile de viață și ratele de reproducere ale populațiilor din natură.

Lupta intraspecifică

Această formă de luptă pentru existență este asociată cu suprapopularea populațiilor, atunci când indivizii aceleiași specii concurează pentru un loc de locuit - pentru cuibărit, pentru lumină (în plante), umiditate, nutrienți, teritoriu pentru vânătoare sau pășunat (la animale), etc. Se manifestă, de exemplu, în lupte și lupte între animale și în umbrirea rivalilor datorită creșterii mai rapide a plantelor.

Aceeași formă de luptă pentru existență include și lupta pentru femele (turnee de căsătorie) la multe animale, când doar masculul cel mai puternic poate lăsa urmași, iar masculii slabi și inferiori sunt excluși de la reproducere și genele lor nu sunt transmise descendenților.

O parte a acestei forme de luptă este îngrijirea puilor, care există la multe animale și permite reducerea mortalității în rândul generației mai tinere.

Luptă împotriva factorilor de mediu abiotici

Această formă de luptă este cea mai acută în anii cu condiții meteorologice extreme - secete severe, inundații, înghețuri, incendii, grindină, erupții etc. În aceste condiții, doar cei mai puternici și mai rezistenți indivizi pot supraviețui și lăsa urmași.

Rolul selecției organismelor în evoluția lumii organice

Cel mai important factor în evoluție (împreună cu ereditatea, variabilitatea și alți factori) este selecția.

Evoluția poate fi împărțită condiționat în naturală și artificială. Evoluția naturală se numește evoluție, care are loc în natură sub influența factorilor naturali de mediu, excluzând influența directă directă a omului.

Evoluția artificială se numește evoluție realizată de om pentru a dezvolta astfel de forme de organisme care să-i satisfacă nevoile.

Selecția joacă un rol important atât în ​​evoluția naturală, cât și în cea artificială.

Selecția este fie supraviețuirea unor organisme mai adaptate unui anumit habitat, fie respingerea formelor care nu îndeplinesc anumite criterii.

În acest sens, există două forme de selecție - artificială și naturală.

Rolul creativ al selecției artificiale este că o persoană abordează în mod creativ creșterea unui soi de plante, a unei rase de animale, a unei tulpini de microorganisme, combinând diferite metode de selecție și selecție a organismelor pentru a forma astfel de trăsături care se potrivesc cel mai bine nevoilor umane.

Selecția naturală se numește supraviețuirea indivizilor care sunt cei mai adaptați la condițiile specifice de existență și capacitatea lor de a lăsa urmași cu drepturi depline în condițiile de existență date.

Ca rezultat al cercetării genetice, a devenit posibil să se distingă două tipuri de selecție naturală - stabilizarea și conducerea.

Stabilizarea este tipul de selecție naturală în care supraviețuiesc doar acei indivizi ale căror trăsături corespund strict condițiilor specifice de mediu date, iar organismele cu trăsături noi care au apărut ca urmare a mutațiilor mor sau nu produc descendenți cu drepturi depline.

De exemplu, o plantă este adaptată pentru polenizare de către această specie specială de insecte (are dimensiuni strict definite ale elementelor florale și structura lor). A avut loc o schimbare - mărimea cupei a crescut. Insecta pătrunde liber în interiorul florii, fără să atingă staminele, datorită cărora polenul nu cade pe corpul insectei, ceea ce împiedică posibilitatea polenizării florii următoare. Acest lucru va duce la faptul că această plantă nu va da descendenți și trăsătura rezultată nu va fi moștenită. Cu un caliciu foarte mic, polenizarea este în general imposibilă, deoarece insecta nu va putea pătrunde în floare.

Stabilizarea selecției face posibilă prelungirea perioadei istorice a existenței unei specii, deoarece nu permite ca trăsăturile speciei să se „bluce”.

Motivarea selecției este supraviețuirea acelor organisme care dezvoltă noi trăsături care le permit să supraviețuiască în noi condiții de mediu.

Un exemplu de selecție a motivelor este supraviețuirea fluturilor de culoare închisă împotriva trunchiurilor de mesteacăn cu funingine într-o populație de fluturi de culoare deschisă.

Rolul motorului selecției este posibilitatea apariției unor noi specii, care, alături de alți factori de evoluție, au făcut posibilă apariția diversității moderne a lumii organice.

Rolul creator al selecției naturale constă în faptul că prin diverse forme de luptă pentru existență, organismele au semne care le permit să se adapteze cât mai deplin la condițiile de mediu date. Aceste trăsături utile sunt fixate în organisme datorită supraviețuirii indivizilor cu astfel de trăsături și dispariției acelor indivizi care nu au trăsături utile.

De exemplu, renul este adaptat la viața din tundra polară. El poate supraviețui acolo și poate da descendenți fertili, dacă își poate obține hrana în mod normal. Mușchiul de ren (mușchi de ren, se referă la licheni) este hrana pentru căprioare. Se știe că iarna este lungă în tundra și hrana este ascunsă sub stratul de zăpadă, pe care căprioara trebuie să o distrugă. Acest lucru va deveni posibil doar dacă căprioara are picioare foarte puternice, echipate cu copite largi. Dacă doar unul dintre aceste semne este realizat, atunci cerbul nu va supraviețui. Astfel, în procesul de evoluție supraviețuiesc doar acei indivizi care au cele două trăsături descrise mai sus (aceasta este esența rolului creator al selecției naturale în raport cu renul).

Este important să înțelegem diferențele dintre selecția naturală și cea artificială. Sunt:

1. selecția artificială este efectuată de om, iar selecția naturală se realizează spontan în natură sub influența factorilor externi de mediu;
2. rezultatul selecției artificiale sunt noi rase de animale, soiuri de plante și tulpini de microorganisme cu trăsături utile activității economice umane, în timp ce selecția naturală produce noi (orice) organisme cu trăsături care le permit să supraviețuiască în condiții de mediu strict definite;
3. cu selecția artificială, trăsăturile care au apărut în organisme pot nu numai că nu sunt utile, ci pot fi dăunătoare unui anumit organism (dar sunt utile pentru activitatea umană); în selecția naturală, trăsăturile care au apărut sunt utile unui organism dat într-un mediu dat, specific al existenței sale, deoarece contribuie la o mai bună supraviețuire a acestuia în acest mediu;
4. selecția naturală a fost efectuată de la apariția organismelor pe Pământ, iar selecția artificială - numai din momentul domesticirii animalelor și de la apariția agriculturii (creșterea plantelor în condiții speciale).

Deci, selecția este cea mai importantă forță motrice a evoluției și se realizează prin lupta pentru existență (cea din urmă se referă la selecția naturală).

În 1859, omul de știință englez Charles Darwin și-a publicat lucrarea fundamentală „Originea speciilor prin selecție naturală”. Această carte a fost prima care a formulat teoria modernă a evoluției. Forța sa motrice este selecția naturală, care, la rândul ei, este împărțită în mai multe tipuri, inclusiv exemple ale acestei ipoteze date în Originea speciilor, au demonstrat clar cum funcționează mecanismul de dezvoltare a vieții pe pământ.

Esența selecției motive

Principiul conducerii selecției este că indivizii care au primit unele diferențe față de norma generală adoptată de specie se află într-o poziție privilegiată și în cele din urmă câștigă lupta pentru supraviețuire. Acesta este un proces lung și dificil. Variabilitatea intraspecifică afectează toate structurile și organele din fiecare specie. Se referă atât la caracteristici cantitative (prezența sau absența variației), cât și la caracteristici calitative (dimensionale, numărabile).

Istoria dezvoltării mamiferelor oferă cercetătorilor numeroase exemple ale formei motrice de selecție. Caracteristicile lor cele mai variabile sunt numărul de fire de păr pe unitate de suprafață, masa diferitelor organe și numărul de globule roșii din sânge. Pe parcursul evoluției, dimensiunea creierului uman a crescut. Un număr mare de variații constă în caracteristicile de atașare a diferiților mușchi, structura arborelui bronșic al plămânilor și forma ficatului.

Specii îndoielnice

O multitudine de forme intermediare de specii au dat naștere selecției motive. Darwin însuși a citat exemple ale acestui grup. Acesta este cocoșul roșu britanic, descendent din specia norvegiană, insecte Madeira, păsări Toate pot fi descrise ca „specii dubioase”. Care sunt principalele lor caracteristici? Acestea sunt forme care sunt semnificativ similare cu o specie, dar sunt atât de asemănătoare cu alte forme sau sunt strâns interconectate cu acestea prin pași intermediari, încât biologii nu le recunosc ca specii independente.

Astfel de ființe vii sunt verigi în evoluție. Speciile discutabile apar de fapt altele noi. Ei nu sunt încă atât de bine separați de strămoșii lor, dar au început deja procesul de separare. Acestea sunt exemple de selecție a motivelor la animale. Ele rezultă din lupta pentru viață. Oricât de ușoare ar fi schimbările accidentale ale speciei, dacă sunt utile în vreun fel, ele vor fi fără îndoială păstrate și moștenite de posteritate.

Selecția de conducere aviară

Lupta pentru existență este în primul rând o luptă pentru hrană. Dacă o specie nu reușește să-și asigure poziția în lanțul trofic, este obligat să dispară. Exemple de conducere se văd clar în apetitul animalelor.

Luați în considerare mai multe tipuri de păsări. într-o zi mănâncă o masă de insecte echivalentă cu masa propriului său corp și aduce hrană puilor săi de sute de ori pe zi, apucând 5-6 omizi într-o porție. Muscărul zdrobit hrănește urmașii cu un kilogram de gândaci și viermi în două săptămâni. Un kinglet poate mânca până la 10 milioane de insecte pe an într-un an. Kestrel american trebuie să prindă până la 300 de șoareci și zeci de păsări mici. Mâncarea livrată de grauri puilor lor poate umple trei căsuțe pentru păsări.

Fiecare dintre aceste cazuri este un exemplu de formă motrice a selecției naturale la locul de muncă. Modificările la nivelul stomacului, intestinelor și ciocului au schimbat treptat păsările. Unii dintre ei au devenit mai rezistenți și mai prolifici, alții au devenit mari prădători, alții s-au stins, au rămas fără hrană și s-au transformat în hrană pentru vecinii lor.

specie dominantă

Diversitatea este generată atunci când un animal sau o plantă este distribuită pe scară largă în întreaga lume. Darwin a numit și aceste specii dominante. Ei sunt cei mai adesea distinși prin selecția motivului. Un exemplu - trăind în diferite regiuni ale Eurasiei Formează mai multe forme geografice, înlocuindu-se constant. Vulpile care trăiesc în nord sunt mult mai mari decât vulpile care trăiesc în sud, în zona stepelor și semi-deșertului. Cei mai mici dintre ei trăiesc în Asia Centrală și mai ales în Afganistan.

Gama largă a lumii vulpi este rezultatul evoluției prin selecția motivului. Exemplul este evident: în nord, animalele trebuie să fie mai rezistente decât în ​​sud. Acest lucru este, de asemenea, legat de condiții climatice, și cu vecini periculoși. În timpul migrației vulpilor spre sud, fiecare nouă generație a devenit mai mică ca urmare a micilor schimbări naturale. Indivizii noi au devenit mai adaptați la stepe și deșerturi și au continuat să cucerească teritorii necunoscute.

Selecția de conducere și aprovizionarea cu alimente

Toate exemplele de selecție naturală motivațională arată că, în fiecare caz individual, natura menține un echilibru biologic. Chiar dacă o nouă specie câștigă un avantaj și devine dominantă, există întotdeauna o limită a dominației sale. Acest principiu se manifestă și în cazul în care o persoană încearcă să se amestece în procesele naturale.

În 1911, 25 de reni au fost aduși pe insula Pribilof, lângă Alaska. Au prins bine rădăcini în noul loc - în 1938 erau deja două mii. Au fost prea mulți indivizi, din cauza cărora aprovizionarea cu alimente a fost subminată și întreaga populație s-a stins treptat. În 1950, pe insulă au rămas doar 8 căprioare. Caracterizarea selecției motivelor și exemplele arată că dacă o specie este de asemenea condiții bune, se înmulțește în masă, distruge hrana de care are nevoie și în cele din urmă moare singură.

O situație similară s-a dezvoltat și pe Platoul Keibab din Arizona, unde oamenii, încercând să restabilească numărul de căprioare cu coadă neagră, au împușcat toți coioții și pumele și au interzis vânătoarea. Depășirea densității admisibile a populației a fost punctul de plecare pentru dispariția populației.

Aleatoritatea mutațiilor

Mecanismul de selecție a motivelor funcționează haotic. Darwin nu putea înțelege cum sunt reglementate schimbările care apar în noile generații de organisme vii. Oamenii de știință din secolul al XX-lea au ajuns la concluzia că la animale și plante apar noi trăsături ca urmare a mutațiilor aleatorii. Ele pot apărea imperceptibil și pot dispărea imperceptibil, dar dacă astfel de schimbări se dovedesc a fi benefice pentru individ, ele sunt păstrate și moștenite de urmași.

Europenii care au descoperit Australia au adus pe continent o albină obișnuită, care a exterminat rapid albinele native, care aveau o înțepătură mai mică. Acest caz este artificial. A fost cauzată de activitatea umană. Dar tocmai pe același principiu funcționează selecția naturală a motivelor.

Lupta intraspecifică

Lupta pentru supraviețuire este întotdeauna încăpățânată, dar lupta pentru viață între indivizi și varietăți din aceeași specie este de două ori încăpățânată. Există o asemănare în obiceiuri și în structura corpului.

În Scoția, în secolul al XIX-lea, a avut loc o confruntare între două specii de sturzi - o creștere a numărului de sturzi de vâscă a dus la dispariția sturzilor cântece. Un exemplu de acțiune a unei forme motrice a selecției naturale este faptul că în Rusia gândacii prusaci din Asia și-au înlocuit peste tot rudele mai mari.

Luptă între specii

Exemple de selecție a motivelor la plante pot fi luate în considerare și în contextul luptei interspecifice. Cunoscută de toată lumea, păpădia are smocuri smocuri. Ele poartă semințe și sunt strâns legate de populația densă a zonelor în care este prezentă această plantă. O astfel de structură ajută nu numai să supraviețuiască, ci și să se înmulțească în număr mare. Semințele de pe fluturași sunt capabile să se răspândească departe prin aer și să cadă pe un sol care nu a fost încă ocupat de nimeni.

Expansiune

La prima vedere, furnizarea de hrană în semințele multor plante nu are nimic de-a face cu alte plante. Cu toate acestea, de fapt, ele au o valoare fundamental importantă. Constă în ritmul de creștere a răsadurilor, forțați să lupte cu vegetația străină din jurul lor. În primele etape ale existenței, lăstarii tineri de mazăre sau fasole se dezvoltă rapid. În cursul propriei evoluții, semințele lor au început să primească o cantitate mare de hrană, ceea ce i-a ajutat să ocupe o nișă semnificativă în lumea organică. Speciile concurente de mazăre și fasole care nu au primit acest avantaj au pierdut lupta interspecifică și au dispărut de pe fața pământului.

Exemplul de mai sus arată un model important. Atunci când un animal sau o plantă intră într-o țară nouă și se găsește printre concurenți necunoscuți anterior, condițiile sale de viață se schimbă foarte mult, chiar dacă clima rămâne aceeași. Pentru a obține un punct de sprijin pe un nou teritoriu, o specie trebuie să se abată în mod necesar în dezvoltarea sa de la strămoșii săi.

Lentoarea selecției

Selecția de conducere funcționează la fiecare oră și zilnic. Păstrează și adună modificări utile, îmbunătățind astfel ființa organică, în funcție de condițiile de viață ale acesteia. Selecția este lentă și imperceptibilă pentru ochiul uman, dar în același timp necruțătoare. Evoluția nu poate fi văzută de-a lungul mai multor generații. Pentru a face acest lucru, oamenii de știință trebuie să studieze epoci și perioade geologice întregi care durează mii și milioane de ani.

Selecția poate funcționa în detrimentul semnelor, s-ar părea, complet nesemnificative. De exemplu, insectele care mănâncă frunze sunt verzi, în timp ce copacii care mănâncă scoarță sunt gri pestriți. Dacă culoarea se schimbă, aceste creaturi vor deveni vizibile și vulnerabile la prădători. În mod similar, pentru o turmă de oi albe, prezența mieilor chiar și cu o mică pată neagră este dezastruoasă.

Corelație și potrivire

Ele se schimbă nu numai ca urmare a mutațiilor aleatoare, ci și în funcție de principiul corelației. Care este esența lui? Când o parte a corpului se schimbă, va duce în mod necesar la schimbări în alte părți. Adesea, astfel de întorsături evolutive au cele mai neașteptate proprietăți.

Funcția principală a schimbării este adaptarea. Ele pot apărea cel mai mult diferite etape viaţă. De exemplu, puii de strut dezvoltă umflături cornoase caracteristice pe partea superioară a ciocului, care se mai numesc și dinți de pui. În primele zile după ecloziune din ou, acestea se dizolvă și dispar. Singurul lor scop este să ajute puiul să spargă coaja. Aceasta este așa-numita adaptare embrionară. Acesta permite speciei să-și crească rata natalității și să lupte mai eficient pentru supraviețuire. Datorită unor astfel de caracteristici aparent nesemnificative, funcțiile de selecție a motivelor.

Această formă de selecție a fost descoperită de C. Darwin și a fost numită cea conducătoare. Stabilizarea selecției contribuie la menținerea unei trăsături medii, stabilite anterior, într-o populație. Ce anume este selectat în procesul de selecție naturală și cum are loc acest proces? Care sunt asemănările și diferențele dintre selecția naturală și cea artificială?

Răspunsul la această întrebare este dat de doctrina stabilizatoare a selecției, dezvoltată de evoluționistul rus I.I. Schmalhausen. Selecția de stabilizare are loc atunci când condițiile de mediu rămân destul de constante pentru o lungă perioadă de timp. Sunt cunoscute multe exemple de selecție stabilizatoare. Deci, după ninsori și vânturi puternice America de Nord Au fost găsite 136 de vrăbii uimite, pe jumătate moarte, 72 dintre ele au supraviețuit și 64 au murit.

Ca urmare a acțiunii formei stabilizatoare de selecție, mutațiile cu o viteză largă de reacție sunt înlocuite cu mutații cu aceeași valoare medie, dar cu o viteză de reacție mai îngustă.

Conceptul central al conceptului de selecție naturală este fitnessul organismelor

Selecțiile de stabilizare și de conducere sunt interdependente și reprezintă două părți ale aceluiași proces. Termenul de „selecție naturală” a fost popularizat de Charles Darwin, comparând acest proces cu selecția artificială, a cărei formă modernă este selecția. În plus, materialul atât pentru selecția naturală, cât și pentru cea artificială sunt mici modificări ereditare care se acumulează din generație în generație. Astfel de condiții creează competiție între organisme pentru supraviețuire și reproducere și sunt condițiile minime necesare pentru evoluție prin selecție naturală.

Supraviețuirea organismelor este o componentă importantă, dar nu singura, a selecției naturale.

Și invers, pentru alelele mai puțin benefice sau dăunătoare, ponderea lor în populații va scădea, adică selecția va acționa împotriva acestor alele. Trăsăturile care au evoluat prin selecția sexuală sunt deosebit de evidente la masculii anumitor specii de animale.

Mai mult, selecția poate acționa simultan la diferite niveluri. Selecția la niveluri deasupra individului, cum ar fi selecția de grup, poate duce la cooperare (vezi Evoluția#Cooperarea). Selecția motrice este o formă de selecție naturală care operează sub o schimbare direcționată a condițiilor de mediu. Descris de Darwin și Wallace. În același timp, alte variații ale trăsăturii (abaterile sale în sens opus față de valoarea medie) sunt supuse selecției negative.

În acest caz, presiunea de selecție a conducerii trebuie să corespundă capacităților adaptative ale populației și ratei schimbărilor mutaționale (în caz contrar, presiunea mediului poate duce la dispariție). Un exemplu de acțiune de selecție a motivelor este „melanismul industrial” la insecte.

8. Dați exemple de influență a diferitelor tipuri de selecție naturală asupra populațiilor de ființe vii

Selecția stabilizatoare este o formă de selecție naturală în care acțiunea sa este îndreptată împotriva indivizilor cu abateri extreme de la norma medie în favoarea indivizilor cu o severitate medie a unei trăsături. Conceptul de stabilizare a selecției a fost introdus în știință și analizat de I. I. Shmalgauzen. S-a găsit selecția în favoarea mediilor pentru o varietate de trăsături. Darwin a descris operațiunea selecției perturbatoare, crezând că aceasta stă la baza divergenței, deși nu a putut oferi dovezi pentru existența acesteia în natură.

Putem da următorul exemplu de stabilizare a selecției

Una dintre posibilele situații din natură în care intervine selecția perturbatoare este atunci când o populație polimorfă ocupă un habitat eterogen. Selecția perturbatoare a fost efectuată artificial în experimente cu Drosophila. Selecția a fost efectuată în funcție de numărul de setae, lăsând doar indivizi cu mici și cantitate mare peri. Într-un număr de alte experimente (cu plante), încrucișarea intensivă a fost împiedicată actiune eficienta selecție disruptivă.

O altă componentă importantă este atractivitatea pentru membrii de sex opus. Darwin a numit acest fenomen selecție sexuală. Două ipoteze despre mecanismele selecției sexuale sunt comune. De asemenea, indivizii cu rearanjamente cromozomiale și un set de cromozomi care perturbă brusc funcționarea normală a aparatului genetic pot fi supuși selecției de tăiere. Darwin a presupus că selecția ar putea fi aplicată nu numai organismului individual, ci și familiei.

Într-un mediu relativ neschimbat, indivizii tipici cu o expresie medie a unei trăsături, bine adaptate acesteia, au un avantaj, iar mutanții care diferă de ei mor. Selecția de conducere constă în faptul că, odată cu o schimbare lentă a condițiilor de mediu într-o nouă direcție, norma medie se schimbă constant într-o direcție sau alta.

În cursul selecției perturbatoare, două forme de fluturi au apărut dintr-un strămoș comun galben deschis: alb și galben

Un exemplu clasic de schimbare evolutivă în funcție de tipul de selecție a motivului este apariția fluturilor de culoare închisă sub influența poluării chimice a atmosferei (melanism industrial). Un model de selecție perturbatoare poate fi situația apariției unor rase pitice de pești răpitori într-un corp de apă cu puțină hrană.

Deoarece selecția se bazează pe fenotipuri, indivizii unui grup dat trebuie să difere unul de celălalt, adică grupul trebuie să fie de calitate diferită. Fenotipuri diferite în aceleași condiții pot fi furnizate de genotipuri diferite. Timp de milioane de ani, selecția stabilizatoare protejează speciile de schimbări semnificative, dar numai atâta timp cât condițiile de viață nu se schimbă semnificativ.

În prezent, există mai multe forme de selecție naturală, dintre care principalele sunt stabilizatoare, în mișcare sau dirijate și perturbatoare. Veți învăța cum selecția naturală afectează omul modern. Au fost descrise multe exemple de acțiune de stabilizare a selecției în natură.