Борьба за существование и естественный отбор

                             Борьба за существование и  естественный отбор

 
В свете того, что известно сегодня о генах, хромосомах и механизмах наследственности, дарвиновские положения об эволюции можно переписать следующим образом:

- изменчивость  фенотипов влияет на выживание  и успешность размножения организмов; 
- изменчивость фенотипов наследуема, по крайней мере частично; 
- те признаки, благодаря которым успешность размножения организмов возрастает, с течением времени закрепляются в генофонде популяциии.

Почему эволюционные изменения популяций сопровождаются направленным изменением генофонда?

Нельзя ли представить себе ситуацию, когда появляющиеся в популяции новые, более приспособленные генотипы не вытесняют старые, а мирно сосуществуют вместе с ними?

 
Для ответа на этот вопрос вспомним, что всем живым существам присуща способность производить большее количество потомков, чем их может выжить в реальных условиях. Самка аскариды, например, откладывает 200 тысяч яиц в сутки, серая крыса приносит 5 пометов в год (в среднем по 8 крысят, достигающих половой зрелости к трехмесячному возрасту), а в одном плоде кукушкиных слезок не менее 186000 семян!

Несоответствие между численностью появляющихся в популяции особей и имеющимися в наличии жизненными ресурсами неизбежно приводит к борьбе за существование. Под выражением «борьба за существование» понимают не прямую схватку, а сложные и многообразные отношения организмов внутри одного вида, между разными видами и с неорганической природой. Наградой в такой борьбе являются жизнь и возможность ее продолжения в череде последующих поколений. Победителями же оказываются обладатели таких свойств, которые делают их более приспособленными к данным условиям существования.

Формы борьбы за существование.

Дарвин различал три формы борьбы за существование: внутривидовую, межвидовую и борьбу с неблагоприятными условиями неорганической природы. Наиболее напряженная из них — внутривидовая борьба. Яркий пример внутривидовой борьбы — состязание между одновозрастными деревьями хвойного леса. Самые высокие деревья своими широко раскинутыми кронами перехватывают основную массу солнечных лучей, а их мощная корневая система поглощает из почвы растворенные в воде минеральные вещества в ущерб более слабым соседям. Внутривидовая борьба особенно обостряется при повышении плотности популяции — например, при обилии птенцов у некоторых видов птиц (многие виды чаек, буревестники): более сильные выталкивают из гнезд слабых, обрекая их на гибель от хищников или голода.

Межвидовая борьба наблюдается между популяциями разных видов.

Она может проявляться в форме соревнования за одни и те же виды природных ресурсов или в форме одностороннего использования одного вида другим. Пример соревнования за сходные виды ресурсов дают взаимоотношения серой и черной крыс, борющихся за место в поселениях человека. Серая крыса, более сильная и агрессивная, со временем вытеснила черную, которая в настоящее время встречается лишь в лесных районах или в пустынях. В Австралии обыкновенная пчела, которую привезли из Европы, вытеснила маленькую туземную, не имеющую жала.

Пример борьбы другого рода — взаимоотношения между хищником и жертвой: птицами и насекомыми, рыбами и мелкими рачками, львами и антилопами и т. д. Лишь в этих случаях борьба за существование выражается в непосредственной схватке: хищники грызутся из-за добычи или хищник сражается с жертвой. Наглядным результатом таких отношений являются согласованные эволюционные изменения как хищника, так и жертвы: у хищника появляются изощренные средства нападения — клыки, когти, быстрые движения, подстерегающее поведение; у жертв — не менее изощренные формы защиты: разнообразные шипы и панцири, маскировочная окраска, выставление охраны и другие виды приспособительного поведения.

Третья форма борьбы за существование — борьба с неблагоприятными физическими условиями — также играет большую роль в эволюционных изменениях организмов.

Особенности строения некоторых растений, например стланников, растений-подушек, ясно указывают на жизнь в суровых условиях севера или высокогорий. Про растения в пустыне говорят, что они «борются с засухой». 
Абиотические факторы оказывают значительное влияние на эволюцию организмов не только сами по себе: их влияние может усиливать или ослаблять внутри- и межвидовые взаимоотношения. При недостатке территории, тепла или света внутривидовая борьба может обостряться или, наоборот, ослабевать при избытке необходимых для жизни ресурсов. В теплые годы при обильном развитии зоопланктона окунь активно поедает рачков, парящих в толще воды; в холодные, малопродуктивные годы нехватка пищи заставляет рыб переходить на питание собственной молодью.

Естественный отбор.

Отбор в природе происходит в ходе борьбы за существование. Эти понятия неразрывно связаны.

С другой стороны, естественный отбор происходит лишь тогда, когда особи в популяции различаются эффективностью размножения, т. е. способностью выжить и оставить после себя потомство. Таким образом, естественный отбор также тесно связан и с изменчивостью организмов.

Естественный отбор влияет на состав популяции: «убирая» из нее менее приспособленные генотипы и индивидуумы, он делает ее более приспособленной к условиям внешней среды. Индивидуумы, обладающие передовыми свойствами, начинают оказывать все большее и большее влияние на генетический состав следующих поколений.

Так, чисто белый цвет меха арктического зайца на фоне снега делает его почти незаметным для лисы, песца или другого хищника (рис. 72). Подобная окраска помогает зверьку выжить и размножиться. Аллели генов, контролирующих цвет меха и определяющих его белый цвет, повышают приспособленность популяции в целом, поэтому их доля в генофонде должна возрастать.

 
Естественный отбор можно наблюдать в природе, но можно получить и его экспериментальные доказательства. 
На опушке леса разложили на досках насекомых 200 видов. Птицы склевали лишь тех, которые не имели предостерегающей окраски.

А вот опыты по искусственной мимикрии (от греч, mimikos — подражательный). Птицы охотно поедали личинок жука мучного хрущака, окрашенных безвкусной краской кармином. Часть таких личинок покрыли смесью краски с хинином или другим неприятным на вкус веществом. Натолкнувшись на этих личинок, птицы переставали клевать всех окрашенных хрущаков.

Действие естественного отбора приводит к тому, что фенотипы начинают оказывать влияние на генофонд популяций. В подтверждение рассмотрим пример. В природе существуют виды плодовых мушек, которые находят излюбленный корм либо на вершинах деревьев, либо на поверхности почвы, но никогда — посередине. Может ли естественный отбор отобрать лишь таких насекомых, которые летали бы либо вниз, либо вверх? Ученые поставили интересный опыт, который демонстрирует влияние отбора на генетический состав популяций и позволяет проверить предположение о генетическом контроле поведенческих инстинктов.

Плодовых мушек помещали в лабиринт, состоящий из множества камер (рис. 73), в каждой из которых было устроено по два выхода — вверх и вниз. Пройдя одну камеру, насекомое оказывалось в следующей, где также надо было «решить», в каком направлении двигаться. Каждая мушка могла 14 раз «принять решение» относительно движения: вверх или вниз. Движение в обратном направлении было блокировано специальными клапанами. Мушки, постоянно двигавшиеся вверх, оказывались в конце концов в верхнем выходе из лабиринта.

Их тщательно отбирали для последующего содержания. Мушки, двигавшиеся вниз, оказывались в нижнем выходе из лабиринта, их также отбирали. Насекомых, оставшихся в камерах лабиринта, т. е. таких, у которых не было определенного стереотипа движения, собирали и удаляли из опыта. «Верхних» и «нижних» мушек содержали и разводили отдельно друг от друга. Постепенно удалось создать популяции, все особи которых (почти без исключения) имели определенный стереотип поведения движение вверх или вниз). Этот результат не был связан с появлением каких-либо «новых» генов, все произошло только благодаря естественному отбору, который воздействовал на уже имевшуюся в популяции изменчивость фенотипов (в данном случае — изменчивость характера поведения мушек).

 
Что же будет, если снять пресс естественного отбора? Для ответа на этот вопрос экспериментаторы позволили мушкам верхнего» и «нижнего» ярусов размножаться вместе. Вскоре в популяции восстановился исходный баланс аллелей: часть особей двигалась вверх, часть вниз, остальные не демонстрировали никаких предпочтений в отношении направления движения.

Этот опыт показывает, что возможности для эволюционных изменений в популяции всегда присутствуют. До поры ни проявляются лишь в изменчивости организмов. Как только начинает действовать отбор, популяция отвечает на это адаптивными изменениями.

Реферат

На тему:

Борьба за существование и естественный отбор