какие движущие силы эволюции выделил дарвин
Эволюция. Движущие силы. Факторы. Результаты
В чем главная заслуга Дарвина?
Дарвин определил наследственность и изменчивость как общие свойства всех живых существ.
Под наследственностью Дарвин понимал способность организмов сохранять в потомстве свои видовые, сортовые и индивидуальные особенности.
Под изменчивостью Дарвин понимал способность организмов приобретать новые признаки под влиянием условий окружающей среды.
При этом Дарвин разделял наследственную и ненаследственную (вспомним Ламарка) формы изменчивости.
Наследственная изменчивость по Дарвину обеспечивает появление у организмов принципиально новых признаков и передачу их последующим поколениям.
Основными движущими силами эволюции (наряду с наследственностью и изменчивостью) при выведении новых сортов культурных растений и пород домашних животных является искусственный отбор, осуществляемый человеком, а в природе — естественный отбор. Искусственный отбора определяется сознательной деятельностью человека. Выводя новые сорта растений или породы животных, человек сознательно отбирает особей с нужными для него (полезными) свойствами, осуществляет скрещивание, получает потомство и снова производит отбор по данным признакам. Улучшение сорта растений или породы животных и выведение новых сортов и пород путем искусственного отбора называется селекцией. Проиллюстрировать селекцию нагляднее всего на примере собак. Все собаки принадлежат даже не к одному виду, а к одному подвиду — подвид собаки вида волк рода волки семейства псовых. Оцените, какого разнообразия пород внутри одного подвида добились селекционеры!
ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ! Породы собак не являются научно определяемой биологической классификацией! Породы представляют собой группы собак, определяемые сообществами (клубами) любителей по интересам. Ученые-биологи никогда не оперируют термином «порода»
Несколько слов о птичках. Дарвин проявлял особый интерес к вопросу о происхождении голубей. Он доказал, что все существующие породы голубей произошли от одного дикого предка — скалистого или горного голубя.
Домашние породы голубей столь различны, что любой орнитолог, обнаружив их в дикой природе, счел бы их самостоятельными виды. Но Дарвин доказал общее происхождение всех пород и принадлежность их к одному виду на основании следующих фактов:
Естественный отбор определяется борьбой за существование. Дарвин выделял три формы борьбы за существование: внутривидовую (конкуренция между особями одного вида), межвидовую (взаимодействия особей разных видов) и взаимодействия организмов с неживой природой.
Природа «запаслива». В природных системах обычно рождается больше организмов, чем их может существовать. Многие организмы гибнут на стадии яйца, зародышей или семян, молодых растений, личинок или детенышей. Так, например, самка лягушки выметывает порядка 10 000 икринок в год, но большая часть икринок и головастиков поедается хищными рыбами, птицами и млекопитающими. Значительная часть головастиков погибает от недостатка пищи и болезней. В результате половозрелости достигают единичные особи, самые стойкие, самые приспособленные. Они дают потомство.
Естественный отбор — итог борьбы за существование.
Естественный отбор — выживание наиболее приспособленных.
В результате естественного отбора в генах накапливаются признаки, полезные для данного вида.
По формулировке Дарвина естественный отбор обеспечивает «сохранение полезных индивидуальных различий или изменений и уничтожение вредных».
Итак, наследственная изменчивость, борьба за существование и естественный отбор приводят к образованию новых видов.
Эволюция лошади хорошо прослеживается по ископаемым останкам. Небольшое, размером с собаку, лесное животное пропалеотерий, обладавшее пальцами вместо копыт, за 50 миллионов лет превратилось в крупного копытного обитателя степей.
Новый вид образуется за счет расхождения признаков (появления различий) у особей одного вида. На научном языке расхождение называется дивергенцией.
Достигнув определенного предела, расхождение между особями внутри вида приводят к возникновению подвида. Так, в свое время, внутри вида волк возник подвид собака. По мере углубления различий между организмами подвидов возникают два (или более) новых вида.
А теперь попробуйте ответить на такой вопрос — зачем природе нужен естественный отбор? Для того, чтобы сделать экологические системы более устойчивыми за счет многообразия видов? Или для чего-то еще? Пока будете думать, рассмотрите картинку.
Ответ можно было прочесть в подписи к рисунку: «в связи с приспособлением к различным условиям среды». Естественный отбор служит механизмом видовой приспособленности к определенным условиям окружающей среды.
Приспособление — вот девиз эволюции!
Эволюция отличается приспособительным характером.
Что такое эволюция? Развитие ради приспособления! Приспособление первично, а все остальное — вторично. Кто приспособился, тот выжил.
Мы говорили о движущих силах искусственного и естественного отборов. Пора перечислить движущие силы эволюции.
Движущие силы эволюции это:
А каково главное свойство эволюции? (Чтобы ответить на этот вопрос, вернитесь к рисунку на котором изображена «лестница» Ламарка).
Главное свойство эволюции — ее общая прогрессивная направленность, движение от простого к сложному. Сущность прогресса эволюции заключается в том, что среди видов, хорошо приспособленных к существующим условиям среды, появляются такие, которые обладают принципиально новыми и более совершенными типами строения. Образно говоря, идет развитие от хорошего к лучшему, в результате которого группы организмов сменяются другими, имеющими более высокий уровень организации.
Вот что такое эволюция.
Естественный отбор является не только движущей силой, но и фактором (условием) эволюции. Кроме него существует еще три основных фактора эволюции: мутационный процесс, популяционные волны и изоляция.
Мутационный процесс происходит постоянно. Мутацией (от латинского слова «мутацио» — «изменение») называется стойкое преобразование генотипа, происходящее под влиянием внешней или внутренней среды. Процесс возникновения мутаций получил название мутагенеза.
ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ! Мутацией называется стойкое преобразование генотипа, то есть такое, которое может быть передано по наследству
Постоянная мутационная изменчивость и различные комбинации при скрещиваниях дают новые сочетания генов в генофонде, что влечет за собой наследственные изменения в популяции. Мутации — материал для эволюции, а процесс возникновения мутаций (мутационный процесс) — поставщик этого материала.
Популяционные волны представляют собой периодические или не периодические колебания численности особей популяции. Причинами таких колебаний могут быть различные факторы окружающей среды, как абиотические, так и биотические. Влияние популяционных волн на эволюцию заключается в следующем. В результате неизбирательного (случайного) уничтожения особей, редкий до тех пор генотип может сделаться обычным и будет подхваченным естественным отбором.
Для ясности рассмотрим такой пример.
Жило у бабуси 10 пар гусей — 8 белых и 2 черных.128
Жили гуси у бабуси давно, размножались, съедались, шли на продажу, но белых всегда было в 4 раза больше черных. Пропорция соблюдалась.
6 белых гусей (3 пары) утащили лисы. Одна белая пара убежала. 2 белые пары гусей бабуся продала, а еще одну у нее выпросила соседка. Осталось у бабуси 2 пары черных гусей и одна — белых.
И стали с тех пор у бабуси черные гуси преобладать над белыми в соотношении 2 к 1.
Пример упрощенный донельзя, но наглядный. Он показывает, каким образом популяционные волны являются поставщиком эволюционного материала.
Классификация популяционных волн:
Изоляция, как фактор эволюции, представляет собой совокупность барьеров, препятствующих свободному скрещиванию. В зависимости от природы этих барьеров, различают два типа изоляции: пространственную и биологическую или репродуктивную.
Пространственная изоляция может существовать в двух видах: изоляция, обусловленная наличием естественных географических барьеров и изоляция, обусловленная расстоянием между популяциями (или отдельными особями).
Биологическая (репродуктивная) изоляция препятствует скрещиванию посредством биологических причин — осложнения спаривания, обусловленные особенностями поведения, наличие морфофизиологических различий в органах размножения, пониженная жизнеспособность гибридов и т.п. В биологической изоляции отдельно выделяют экологическую изоляцию, выражающуюся в экологическом разобщении популяций, которые живут на общей территории, но в различных местах обитания и поэтому друг с другом не встречаются. Также экологическая изоляция может выражаться в несовпадении у близких видов экологических условий размножения, приводящем к сдвигу его сроков во времени.
Значение изоляции в процессе эволюции состоит в том, что она закрепляет и усиливает начальные стадии генотипической дифференциации. Проще говоря, изоляция дает возможность генетическим изменениям распространиться в популяции до значимых пределов, до таких пределов, когда можно будет говорить о появлении и закреплении новых признаков. Кроме того, разделенные барьерами части популяции или вида попадают под различное влияние отбора.
ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ! Изоляция как эволюционный фактор не создает новых генотипов или внутривидовых форм. Значение ее в том, что она закрепляет и усиливает начальные стадии генотипической дифференциации
Любой последовательно осуществляемый процесс имеет свой результат.
Дарвин выделял несколько основных результатов эволюции.
Главным результатом эволюции является совершенствование приспособленности организмов к условиям обитания.
Эволюция целесообразна и целесообразность эта является следствием выживания наиболее приспособленных организмов. Те организмы (подвиды, виды и т.д.), которые не могут приспособиться — вымирают.
ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ! Главным результатом эволюции является не приспособление организмов к условиям обитания, а совершенствование приспособленности. Естественный отбор, как уже было сказано, служит механизмом видовой приспособленности к определенным условиям окружающей среды, а главным результатом эволюции является совершенствование приспособленности
Совершенствование приспособленности организмов к условиям обитания влечет за собой совершенствование их организации. Все с этим согласны? Да, конечно, ведь приспособленность не появляется «на пустом месте», для этого что-то в организме должно измениться к лучшему — стать совершеннее.
Характерный пример — совершенствование строения конечностей водных животных после начала освоения ими суши.
Вариантов повышения приспособленности организмов к условиям среды, обусловленной естественным отбором, существует великое множество.
Дополните этот перечень сами и заведите привычку при рассматривании животных (в зоопарке, на картинках или на видео) оценивать проявления их приспособленности к условиям окружающей среды.
Дарвин указывал на то, что приспособленность организмов к среде обитания носит относительный характер — при изменении условий среды полезные признаки могут оказаться бесполезными или вредными. Например, обитатель севера евразийского материка заяц-беляк имеет способность к сезонной смене окраски в маскировочных целях. Летом мех его имеет рыжевато-серый или серый цвет, делающий зайца малозаметным на фоне растительности, а зимой становится белым, что позволяет зайцу не выделяться на белом снежном фоне. Однако в случае аномально теплой зимы, когда снег не покрывает землю, белая зимняя окраска идет зайцу во вред — он становится хорошо заметным.
Другой пример — водные растения, способные поглощать воду всей поверхностью тела, не нуждаются в развитой корневой системе, поскольку поглощение воды всей поверхностью более эффективно. Однако же при пересыхании водоема слабые корни и большая площадь тела, активно испаряющего влагу, приводят водные растения к скорой гибели.
Вторым по значимости результатом эволюции является нарастание многообразия видов в природе, приводящее к повышению общего уровня организации жизни.
Как именно многообразие приводит к повышению общего уровня организации жизни?
Нарастание многообразия усложняет взаимоотношения между организмами. Высокоорганизованные формы организмов имеют преимущество перед остальными, в результате чего развитие живого мира осуществляется от низших форм к высшим, т.е. происходит морфофизиологический прогресс. Эволюция — прогрессивный процесс, несмотря на то, что отдельные виды могут приспосабливаться к условиям среды через упрощение своей организации. Например, у паразитов, обитающих в кишечнике человека или животных, ввиду наличия в окружающей среде большого количества легко усвояемой пищи, система пищеварения упрощена или совсем отсутствует (бычий цепень обходится без пищеварительной системы, всасывая питательные вещества из кишечника человека всей поверхностью тела).
Третий результат эволюции следует из второго — эволюция приводит к преобразованию биосферы нашей планеты в целом.
Движущие силы эволюции (по Дарвину):
Движущие силы эволюции (по Дарвину):
I. Борьба за существование, которая представляет собой сложные и многообразные отношения организмов между собой и с неживой природой. Различаются следующие формы борьбы за существование:
Дарвин отмечает обстоятельства, благоприятствующие естественному отбору:
Формы естественного отбора
| Форма отбора | Обусловленность | Роль |
| а) Половой | Активные взаимоотношения между противоположными полами | Облегчается встреча между полами, стимулируется половой цикл самки, ограничивается участие в размножении особей с наименее развитыми половыми признаками |
| б) Прямой (движущий), ведущий | Появление в популяциях особей, отличающихся по фено- и генотипам | Изменение генетической структуры и перестройка организации вида |
| в) Стабилизирующий | Доминирование организмов со средней нормой реакции в малоизменчивых условиях существования | |
| г) Дизруптивный | Выживание организмов с отклоняющейся от средней нормой реакции | Выживание в изменяющихся условиях и возможность соответствующего изменения организации вида |
А наши посетители сайта пользуется прекрасным интернет магазином бытовой техники. Здесь любую технику можно найти на любой вкус по приятным ценам.
Эволюция живой природы. Эволюционная теория. Движущие силы эволюции.
Эволюция живых систем
Эволюционное учение
Эволюционное учение (теория эволюции) — наука, изучающая историческое развитие жизни: причины, закономерности и механизмы. Различают микро- и макроэволюцию.
Микроэволюция — эволюционные процессы на уровне популяций, приводящие к образованию новых видов.
Макроэволюция — эволюция надвидовых таксонов, в результате которой формируются более крупные систематические группы. В их основе лежат одинаковые принципы и механизмы.
Развитие эволюционных идей
Учение Дарвина сводится к следующему:
Факторы эволюции по Ч. Дарвину — это
Наследственность — способность организмов передавать из поколения в поколение свои признаки (особенности строения, развития, функции).
Изменчивость — способность организмов приобретать новые признаки.
Борьба за существование — весь комплекс взаимоотношений организмов с условиями окружающей среды: с неживой природой (абиотическими факторами) и с другими организмами (биотическими факторами). Борьба за существование не является «борьбой» в прямом смысле слова, фактически это стратегия выживания и способ существования организма. Различают внутривидовую борьбу, межвидовую борьбу и борьбу с неблагоприятными факторами окружающей среды. Внутривидовая борьба — борьба между особями одной популяции. Всегда идёт очень напряжённо, так как особи одного вида нуждаются в одних и тех же ресурсах. Межвидовая борьба — борьба между особями популяций разных видов. Идёт, когда виды конкурируют за одни и те же ресурсы либо когда они связаны отношениями типа «хищник – жертва». Борьба с неблагоприятными абиотическими факторами среды особенно проявляется при ухудшении условий среды; усиливает внутривидовую борьбу. В борьбе за существование выявляются наиболее приспособленные к данным условиям обитания особи. Борьба за существование ведёт к естественному отбору.
Естественный отбор — процесс, в результате которого выживают и оставляют после себя потомство преимущественно особи с полезными в данных условиях наследственными изменениями.
На основе дарвинизма перестроились все биологические и многие другие естественные науки.
В настоящее время наиболее общепризнанной является синтетическая теория эволюции (СТЭ). Сравнительная характеристика основных положений эволюционного учения Ч. Дарвина и СТЭ дана в таблице.
Сравнительная характеристика основных положений эволюционного учения Ч. Дарвина и синтетической теории эволюции (СТЭ)
| Признаки | Эволюционная теория Ч. Дарвина | Синтетическая теория эволюции (СТЭ) |
| Основные результаты эволюции | 1) Повышение приспособленности организмов к условиям среды; 2) повышение уровня организации живых существ; 3) увеличение многообразия организмов | |
| Единица эволюции | Вид | Популяция |
| Факторы эволюции | Наследственность, изменчивость, борьба за существование, естественный отбор | Мутационная и комбинативная изменчивость, популяционные волны и дрейф генов, изоляция, естественный отбор |
| Движущий фактор | Естественный отбор | |
| Трактовка термина естественный отбор | Выживание более приспособленных и гибель менее приспособленных форм | Избирательное воспроизводство генотипов |
| Формы естественного отбора | Движущий (и половой как его разновидность) | Движущий, стабилизирующий, дизруптивный |
Возникновение приспособлений. Каждое приспособление вырабатывается на основе наследственной изменчивости в процессе борьбы за существование и отбора в ряду поколений. Естественный отбор поддерживает только целесообразные приспособления, которые помогают организму выживать и оставлять потомство.
Приспособленность организмов к среде не абсолютна, а относительна, так как условия среды обитания могут изменяться. Доказательством этого служат многие факты. Например, рыбы прекрасно приспособлены к водной среде обитания, но все эти адаптации совершенно непригодны для других сред обитания. Ночные бабочки собирают нектар со светлых цветков, хорошо заметных ночью, но часто летят на огонь и гибнут.
Элементарные факторы эволюции — факторы, изменяющие частоту аллелей и генотипов в популяции (генетическую структуру популяции).
Выделяют несколько основных элементарных факторов эволюции:
• мутационный процесс;
• популяционные волны и дрейф генов;
• изоляция;
• естественный отбор.
Мутационная и комбинативная изменчивость.
Мутационный процесс приводит к возникновению новых аллелей (или генов) и их сочетаний в результате мутаций. В результате мутации возможен переход гена из одного аллельного состояния в другое (А→а) или изменение гена вообще (А→С). Мутационный процесс, в силу случайности мутаций, не обладает направленностью и без участия других факторов эволюции не может направлять изменение природной популяции. Он лишь поставляет элементарный эволюционный материал для естественного отбора. Рецессивные мутации в гетерозиготном состоянии составляют скрытый резерв изменчивости, который может быть использован естественным отбором при изменении условий существования.
Комбинативная изменчивость возникает в результате образования у потомков новых комбинаций уже существующих генов, унаследованных от родителей. Источниками комбинативной изменчивости являются перекрёст хромосом (рекомбинация), случайное расхождение гомологичных хромосом в мейозе, случайное сочетание гамет при оплодотворении.
Популяционные волны и дрейф генов.
Популяционные волны (волны жизни) — периодические и непериодические колебания численности популяции как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения. Причинами популяционных волн могут быть периодические изменения экологических факторов среды (сезонные колебания температуры, влажности и т. д.), непериодические изменения (природные катастрофы), заселение видом новых территорий (сопровождается резкой вспышкой численности).
В качестве эволюционного фактора популяционные волны выступают в малочисленных популяциях, где возможно проявление дрейфа генов. Дрейф генов — случайное ненаправленное изменение частот аллелей и генотипов в популяциях. В малых популяциях действие случайных процессов приводит к заметным последствиям. Если популяция мала по численности, то в результате случайных событий некоторые особи независимо от своей генетической конституции могут оставить или не оставить потомство, вследствие этого частоты некоторых аллелей могут резко меняться за одно или несколько поколений. Так, при резком сокращении численности популяции (например, вследствие сезонных колебаний, сокращения кормовых ресурсов, пожара и т. д.) среди оставшихся в живых немногочисленных особей могут быть редкие генотипы. Если в дальнейшем численность восстановится за счёт этих особей, то это приведёт к случайному изменению частот аллелей в генофонде популяции. Таким образом, популяционные волны являются поставщиком эволюционного материала.
Изоляция обусловлена возникновением разнообразных факторов, препятствующих свободному скрещиванию. Между образовавшимися популяциями прекращается обмен генетической информацией, в результате чего начальные различия генофондов этих популяций увеличиваются и закрепляются. Изолированные популяции могут подвергаться различным эволюционным изменениям, постепенно превращаться в разные виды.
Различают пространственную и биологическую изоляцию. Пространственная (географическая) изоляция связана с географическими препятствиями (водные преграды, горы, пустыни и др.), а для малоподвижных популяций и просто с большими расстояниями. Биологическая изоляция обусловлена невозможностью спаривания и оплодотворения (в связи с изменением сроков размножения, строения или других факторов, препятствующих скрещиванию), гибелью зигот (вследствие биохимических различий гамет), стерильностью потомства (в результате нарушения конъюгации хромосом при гаметогенезе).
Эволюционное значение изоляции состоит в том, что она закрепляет и усиливает генетические различия между популяциями.
Естественный отбор. Изменения частот генов и генотипов, вызванные рассмотренными выше факторами эволюции, носят случайный, ненаправленный характер. Направляющим фактором эволюции является естественный отбор.
Естественный отбор — процесс, в результате которого выживают и оставляют после себя потомство преимущественно особи с полезными для популяции свойствами.
Отбор действует в популяциях, его объектами являются фенотипы отдельных особей. Однако отбор по фенотипам является отбором генотипов, так как потомкам передаются не признаки, а гены. В результате в популяции происходит увеличение относительного числа особей, обладающих определённым свойством или качеством. Таким образом, естественный отбор — это процесс дифференциального (выборочного) воспроизводства генотипов.
Действию отбора подвергаются не только свойства, повышающие вероятность оставления потомства, но и признаки, которые не имеют прямого отношения к воспроизводству. В ряде случаев отбор может быть направлен на создание взаимоприспособлений видов друг к другу (цветки растений и посещающие их насекомые). Также могут создаваться признаки, вредные для отдельной особи, но обеспечивающие выживание вида в целом (ужалившая пчела гибнет, но, нападая на врага, она сохраняет семью). В целом отбор играет творческую роль в природе, поскольку из ненаправленных наследственных изменений закрепляются те, которые могут привести к образованию новых групп особей, более совершенных в данных условиях существования.
Различают три основные формы естественного отбора: стабилизирующий, движущий и разрывающий (дизруптивный) (табл.).
Формы естественного отбора
Краткая история эволюции органического мира
Возраст Земли около 4,6 млрд лет. Жизнь на Земле возникла в океане более 3,5 млрд лет назад.
Краткая история развития органического мира представлена в таблице. Филогенез основных групп организмов отражен на рисунке.
Историю развития жизни на Земле изучают по ископаемым останкам организмов или следам их жизнедеятельности. Они встречаются в горных породах разного возраста.
Геохронологическая шкала истории Земли разделена на эры и периоды.