Общая биология

Фактор борьбы за существование учитывается и практической

деятельности человека. При посадке растений одного вида необходимо

соблюдать определенное расстояние между особями. При зарыблении

водоемов ценными породами рыб из него удаляют хищников и малоценные

породы. При выдаче лицензий на обстрел волков учитывают количество

особей и т. д.

Естественный отбор.

«Естественный отбор идет не через выбор наиболее приспособленных, а

через истребление форм наиболее приспособленных к условия жизненной

обстановки» - так пишет Ч. Дарвин в «Происхождении видов».

Естественный отбор основан на следующих посылках: а) особи любого вида

в результате изменчивости, биологически не равные к условиям среды;

одни из них в большей степени соответствуют условиям среды, другие в

меньшей степени; б) особи любого вида борются с неблагоприятными им

факторами среды и конкурируют между собой. В процессе этой борьбы и

конкуренции, «как правило, - через истребление неудовлетворительных» –

выживают наиболее приспособленные формы. Переживание наиболее

приспособленный связано с процессами дивергенции, в ходе которых, под

непрерывным воздействием естественного отбора, формируются новые

внутривидовые формы. Последние все более обособляются и служат

источником образования новых видов и их прогрессивного развития.

Естественный отбор – творит новые формы жизни, создает удивительную

приспособленность живых форм, обеспечивает процесс повышения

организации, многообразия жизни.

Отбор начинается на уровне , где наиболее высока конкуренция

между особями. Обратимся к классическому примеру, о котором писал сам

Ч. Дарвин. В березовом лесу преобладают бабочки со светлой окраской.

Это говорит о том, что бабочки со светлой окраской вытеснили бабочек с

темной и пестрой окраской. Этот процесс прошел под действием

естественного отбора на лучшую защитную окраску. При замене березы на

породы с темной окраской коры на данной территории бабочки со светлой

окраской начинают исчезать – их поедают птицы. Оставшаяся в

незначительном числе часть популяции с темной окраской начинает бурно

размножаться. Идет отбор особей которые имеют шанс выжить и дать

плодовитое потомство. В данном случае речь идет о межгрупповом

соревновании, т. е. отбор идет между уже существующими формами.

Естественному отбору подвергаются и отдельные особи. Любое

незначительное уклонение дающее преимущество особи в борьбе за

существование может подхватываться естественным отбором. В этом

заключается творческая роль отбора. Он действует всегда на фоне

подвижного материала, непрерывно меняющегося в процессах мутирования и

комбинирования.

Естественный отбор – главная движущая сила эволюции.

Типы (формы) естественного отбора.

Различают два основных отбора: стабилизирующий и направленный.

Стабилизирующий отбор происходит в тех случаях, когда

фенотипические признаки максимально соответствуют условиям среды и

конкуренция довольно слабая. Такой отбор действует во всей популяции,

уничтожая особей с крайними уклонениями. Например, существует некая

оптимальная длина крыльев для стрекозы определенных размеров с

определенным образом жизни в данной среде. Стабилизирующий отбор

действует благодаря дифференциальному размножению, будет уничтожать

тех стрекоз, у которых размах крыльев больше или меньше оптимального.

Стабилизирующий отбор не способствует эволюционному изменению, а

поддерживает фенотипическую стабильность популяции из поколения в

поколение.

Направленный (движущий) отбор. Эта форма отбора возникает в ответ

на постепенное изменение условий среды. Направленный отбор влияет на

диапазон фенотипов, существующих в данной популяции, и оказывает

селектвное давление, сдвигающее средний фенотип в ту или другую

сторону. После того, как новый фенотип придет в оптимальное

соответствие с новыми условиями среды, вступает в действие

стабилизирующий отбор.

Направленный отбор приводит к эволюционному изменению. Вот один из

примеров.

Открытие в сороковых годах антибиотиков создало сильное давление

отбора в пользу бактериальных штаммов, обладающих генетической

устойчивостью к антибиотикам. Бактерии очень сильно размножаются, в

результате случайной мутации может появится устойчивая клетка, потомки

которой будут процветать благодаря отсутствию конкуренции со стороны

других бактерий, уничтожаемых данным антибиотиком.

Искусственный отбор.

Искусственный отбор это метод выведения новых пород домашних

животных или сортов растений.

Человек с самых ранних времен своей цивилизации применяет

искусственный отбор при разведении растений и животных. Дарвин

пользовался данными по искусственному отбору, для объяснения механизма

естественного отбора. Основными факторами искусственного отбора

являются наследственность, изменчивость, действие человека,

стремящегося довести наследственные отклонения до абсурда и отбор.

Изменчивость, как свойство всех организмов изменяться, дает материал

для отбора – различного ряда уклонения. Человек заметив нужные ему

отклонения приступает к отбору. Искусственный отбор основан на

изоляции природных популяций или особей с нужными отклонениями и

избирательном скрещивании организмов, обладающими признаками

желательными для человека.

Отбор черефордской и абердии- ангусской пород крупного рогатого

скота велся на количество и качество мяса, чернзейской и джерсейской

пород – на молочность. Овцы чемпширской и суффальской пород быстро

созревают и дают хорошее мясо, но они менее выносливы и менее активны

в поисках пищи, чем, например, шотландские черномордные овцы. Эти

примеры, показывают, что в одной породе нельзя объединить все

признаки, необходимые для максимального экономического эффекта.

При искусственном отборе человек создает направленное селективное

действие, которое ведет к изменению частот аллелей и генотипов в

популяции. Это эволюционный механизм, приводящий к возникновению новых

пород, линий, сортов, рас и подвидов. Генофонды всех этих групп

изолированы, но они сохраняют основную генную и хромосомную структуру,

характерную для вида, к которому они все еще принадлежат. Создать

новый вид или восстановить вымерший не во власти человека!

Дарвин различал в пределах искусственного отбора методический или

систематический отбор и бессознательный отбор. При методическом отборе

селекционер ставил перед собой вполне определенную цель, произвести

новые породы, превосходящие все, что было в этом направлении создано.

Бессознательный отбор направлен на сохранение уже имеющихся качеств.

В современной селекции существует две формы искусственного отбора:

инбридинг и аутбридинг. Инбридинг основан на избирательном скрещивании

близкородственных особей с целью сохранения и распространения особенно

желательных признаков. Аутбридинг это скрещивание особей из

генетически различных популяций. Потомки от таких скрещиваний обычно

превосходят своих родителей.

Возникновение приспособлений. Относительный характер

приспособленности.

Результатом естественного отбора является возникновение признаков,

позволяющих организмам приспособится к условиям существования. Отсюда

и появилось представление о приспособительном характере эволюции. На

основе изучения возникновения приспособлений (адаптаций) возникло

целое направление в биологии – учение об адаптациях. Приспособительные

признаки или адаптации подразделяются на физиологические и

морфологические.

Физиологические адаптации. Обилие и большое значение для жизненной

стойкости организма малых физиологических мутаций способствуют тому,

что в популяциях начинается дифференцировка. Это понятно, если мутации

по своей природе являются биологическими изменениями, которые прежде

всего ведут к изменениям процессов внутриклеточного обмена веществ, и

только через это к морфологическим преобразованиям. Примерами могут

служить такие признаки организма, как стойкость по отношению к

известным температурам, способность накапливать питательные вещества,

общая активность и пр. Они легко дают смещение в обе стороны, и в

обоих случаях могут быть благоприятными. Изучая всхожесть семян

клевера красного при разных температурах показало, что наибольший %

всхожести семена дают при +12С, но часть семян прорастает только в

интервале +4-10С. Это способствует выживанию вида при низкой весенней

температуре.

Пигментация животных по своему развитию и изменчивости приближается

к физиологическим признакам. Большая или меньшая интенсивность окраски

может иметь защитные значения в соответствующих условиях общего фона и

освещения. Это уже морфологические приспособления.

В известных исследованиях Гаррисона был показан механизм самого

возникновения различий в окраске двух популяций бабочек, возникших из

одной сплошной популяции при разделении леса широкой просекой. В той

части леса, где сосна была замещена березой, естественный отбор

(преобладающее поедание птицами более темных особей) привел к

значительному посветлению популяции бабочек.

Еще Ч. Дарвин обратил внимание на тот факт, что насекомые островов

либо хорошие летуны, либо имеют редуцированные крылья. Такое явление

как редукция органов, потерявших свое значение нетрудно объяснить, т.

к. большинство мутаций связано именно с явлением недоразвития.

Анализ адаптаций показал, что они позволяют выжить организмам

только в определенных условиях. Это можно понять даже проанализировав

приведенные нами примеры. При вырубке берез светлые бабочки становятся

легкой добычей птиц. Те же птицы появившиеся под островами уничтожают

насекомых с редуцированными крыльями. Уже эти факты говорят, что

приспособленность не абсолютна, а относительна.

Доказательства эволюции органического мира.

Дарвинизм стал давно общепризнанным учением. Именно с низших

дарвиновских представлений можно объяснить все исторические

преобразования органического мира на Земле.

В конце 19 века, когда число сторонников эволюционного учения Ч.

Дарвина было меньше, чем противников, последователи Ч. Дарвина начали

сбор доказательств существования эволюции органического мира.

Работы в этом направлении велись в областях палеонтологии,

сравнительной морфологии, сравнительной анатомии, эмбриологии,

биогеографии, биохимии и др.

1. Палеонтологические находки как доказательства эволюции.

За период существования научной биологии накопились многочисленные

палеонтологические находки вымерших растений и животных. Особенно

ценными эти находки стали тогда, когда ученые научились определять

возраст отложений в которых они были найдены. Удавалось не только

восстановить облик ископаемых организмов, но и указать время, когда

они обитали на нашей планете. Так были найдены остатки семенных

папоротников, которые были промежуточной формой между папоротниками

и семенными растениями. Был обнаружен стегоцефал – промежуточная

форма между рыбами и земноводными. Из пермских отложений известен

зверозубый ящер являющийся промежуточной формой между рептилиями и

млекопитающими. Таких примеров можно привести еще значительное

количество.

2. Сравнительно-морфологические и эмбриологические доказательства

эволюции.

Сравнительно-морфологические доказательства базируются на понятиях:

аналогии и гомологии органов, на понятии рудименты и атавизмы.

Особенно ценными в процессе доказательства эволюции являются

гомология, рудименты и атавизмы.

В качестве примера гомологичных органов можно назвать передние

конечности позвоночных; лапы лягушки, ящерицы, крылья птицы, ласты

водных млекопитающих, лапы крота, руки человека. Все они имеют

единый план строения и составляют эволюционно-морфологический род.

К таким явным доказательствам эволюции можно отнести наличие в роде

человеческом «хвостатых людей» и людей волосяной покров которых

охватывает всю поверхность тела.

Одним из основных доказательств эволюции считаются сведения о

эмбриональном развитии организмов, что способствовало появлению

нового направления в биологии – эволюционной биологии. В пользу

эволюции говорит уже то, что все многоклеточные животные имеют в

своем эмбриональном развитии зародышевые листки, из которых разными

путями формируются разные органы. Эмбрион в своем развитии как бы

«вспоминает» стадии, которые прошли его предки.

3. Доказательства эволюции из области экологии и географии.

Покровительственная окраска, возникновение симбиотических и

паразитических форм можно объяснить только с позиций дарвинизма.

Черви-паразиты произошли от червей сапрофитов, которые попав в

кишечник хозяина приспособились к существованию в новых условиях,

которые привели к изменению не только облика, но и функциональных

особенностей. Своеобразие животного мира Австралии можно объяснить

утерей связи этого острова с другими материками еще в Мезозойскую

эру.

4. Биохимические доказательства эволюции.

Ярким доказательством эволюции является наличие единого

наследственного материала – ДНК и способность разных групп

организмов «включать» в процессе жизни разные участки генома!

Главные направления эволюционного процесса.

Процесс эволюции идет непрерывно под знаком приспособления

организмов к окружающей среде.

Основными направлениями эволюционного процесса следует считать

биологический прогресс, биологическую стабилизацию, биологический

регресс.

Четкие определения этих явлений были даны А. Н. Северцовым.

Биологический прогресс означает возрастание приспособленности

организма к окружающей его среде, ведущей к увеличению численности и

более широкому распространению данного вида в пространстве. Примером

биологического прогресса можно назвать эволюцию дыхательной системы от

жаберного дыхания к легочному. Именно этот процесс привел к завоеванию

животными суши и воздушного пространства.

Биологическая стабилизация по А. Н. Северцову, означает

поддержание приспособленности организма на известном уровне. Организм

изменяется соответственно изменениям окружающей среды. Численность его

не возрастает, но и не снижается.

У растений при снижении среднегодовой температуры увеличивается

количество кроющих волосков эпидермы. Это явление позволяет выжить

всем особям, но преимущества между другими видами не наблюдается, т.

к. они проявляют такую же реакцию.

Биологический регресс означает снижение приспособленности

организма. Организм отстает от изменений во внешней среде, и в

особенности от темпов эволюции и распространение экологически близких

форм. Численность вида уменьшается, и вид идет на встречу вымиранию.

Но следует отметить, что решительное преобладание регрессивных

процессов при переходе к более простым условиям существования вовсе не

исключает явления прогресса. Даже у паразитов при исключительной

глубине их регресса, происходит прогрессивное развитие средств

прикрепления, полового аппарата, кожного питания. По пути чистого

биологического регресса идут пожалуй только реликты, Не успевающие

приспособится к существующим условиям среды и поэтому попадающие в

различные «Красные книги».

Наибольшее значение в эволюции имеет биологический прогресс,

поэтому в биологии большое внимание уделяется изучению биологического

прогресса.

Основными направлениями биологического прогресса считаются

ароморфозы и идеоадаптации, среди других направлений биологического

прогресса можно назвать и общую дегенерацию.

Ароморфозы – приспособительные изменения, при которых происходит

расширение жизненных условий связанного с усложнением организации и

повышением жизнедеятельности. Классическим примером ароморфозов

следует считать усовершенствование легких у птиц и млекопитающих,

полное разделение артериальной и венозной крови в сердце птиц и

млекопитающих, разделение функций у пластид высших растений.

Идеоадаптации – направления в эволюции, при которых одни

приспособления заменяются другими, биологически им равноценные.

Идеоадаптации в отличии от ароморфозов имеют частный характер.

Примером идеоадаптаций является эволюция ротового аппарата насекомых,

который формировался в угоду среде обитания и коэволюции.

Общая дегенерация – приспособительные изменения взрослых потомков,

при которых общая энергия жизнедеятельности понижается. Относится к

направлениям биологического прогресса потому, что редукция одних

органов, происходящих при дегенерации сопровождается компенсаторным

развитием иных органов. Так у пещерных и подземных животных редукция

органов зрения сопровождается компенсаторным развитием иных органов

чувств.

Происхождение человека.

В антропологии существует несколько точек зрения на то, когда

обособилась ветвь человеческая. Согласно одной из гипотез около 10

миллионов лет назад обезьянолюди разделились на три вида. Один вид –

прагориллы – ушли в горные леса, где довольствовались вегетарианской

пищей. Другой вид – прашимпанзе – выбрал групповой образ жизни.

Главной пищей ему служили обезьяны мелких видов. Третий вид –

прачеловек – предпочел охоту в богатой жизнью саванне. Это и была

ветвь, которая привела к человеку современному.

Согласно современной гипотезе, выдвинутой Тимом Вайтоном,

антропологом из Калифорнийского университета в Беркли, только пять

миллионов лет назад, разделились ветви прачеловека и обезьяны. Тиман

Вайт считает, что Австралопитек рамидус появившийся в это время в

зависимости от обстоятельств двигался либо на четырех, либо на двух

конечностях. И вероятно прошли сотни тысяч лет, прежде чем на смену

смешанному движению пришло прямохождение.

Около трех миллионов лет назад ветвь человека дала две линии

развития. Одна из них дала целую плеяду прямоходящих видов

австралопитеков, другая привела к возникновению нового рода,

получившего название хомо.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6