ЕСТЕСТВЕНИЯТ ПОДБОР е резултат от борбата за съществуване; основава се на преференциалното оцеляване и оставяне на потомство от най-адаптираните индивиди от всеки вид и смъртта на по-малко адаптираните организми
INВ условията на постоянна промяна на околната среда естественият отбор елиминира неадаптираните форми и запазва наследствените отклонения, които съвпадат с посоката на променените условия на съществуване. Има или промяна в нормата на реакцията, или нейното разширяване (норма на реакциянаречена способност на тялото да реагира с адаптивни промени на действието на факторите на околната среда; нормата на реакцията е границите на модификационната променливост, контролирана от генотипа на даден организъм). Тази форма на селекция е открита от Чарлз Дарвин и е наречена шофиране .
Пример за това е изместването на оригиналната светла форма на пеперудата на брезовия молец с тъмна форма. В югоизточната част на Англия, в миналото, наред със светло оцветената форма на пеперудата, понякога са се срещали и тъмно оцветени. В селските райони светлото оцветяване на брезовата кора се оказва защитно, а тъмните, напротив, се открояват на светъл фон и стават лесна плячка за птиците. В индустриалните зони, поради замърсяването на околната среда с промишлени сажди, тъмните форми получават предимство и бързо изместват светлите. Така от 700 вида пеперуди в тази страна през последните 120 години 70 вида молци са променили светлия си цвят на тъмен. Същата картина се наблюдава и в други индустриални зони на Европа. Подобни примери включват появата на устойчиви на инсектициди насекоми, резистентни на антибиотици форми на микроорганизми, разпространение на устойчиви на отрови плъхове и др.
Откри местният учен И. И. Шмалгаузен стабилизиращ формаселекция, която действа при постоянни условия на съществуване. Тази форма на подбор е насочена към поддържане на съществуващата норма. В този случай постоянството на нормата на реакция се поддържа, докато околната среда остава стабилна, докато индивидите, които се отклоняват от средната норма, изчезват от популацията. Например, по време на снеговалеж и силен вятър врабчетата с къси и дълги крила загинаха, но индивиди със среден размер на крилата оцеляха. Или друг пример: стабилното постоянство на частите на цветето в сравнение с вегетативните органи на растението, тъй като пропорциите на цветето са адаптирани към размера на опрашващите насекоми (земна пчела не може да проникне в твърде тясна венче на цвете, хоботът на пеперудата не може да докосне твърде късите тичинки на цветя с дълга венче). В продължение на милиони години стабилизиращата селекция защитава видовете от значителни промени, но само докато условията на живот не се променят значително.
Също така се отличава разкъсване, илиразрушителен , селекция, работеща в разнообразна среда: избира се не само една черта, а няколко различни, всяка от които благоприятства оцеляването в тесни граници на обхвата на популацията. Поради това населението е разделено на няколко групи. Например, някои вълци в планината Китскил в САЩ изглеждат като леки хрътки и ловуват елени, докато други вълци в същата област, по-тежки, с къси крака, обикновено нападат стада овце. Разрушителната селекция действа в условията на рязка промяна на средата: формите с многопосочни промени оцеляват в периферията на популацията; те пораждат нова група, в която влиза в сила стабилизиращата селекция. Нито една от формите на подбор не се среща в природата в чист вид, тъй като факторите на околната среда се променят и действат заедно като цяло. Но в определени исторически периоди от време една от формите на подбор може да стане водеща.
Всички форми на естествен подбор представляват единен механизъм, който, действайки на статистическа основа като кибернетичен регулатор, поддържа баланса на популациите с условията на околната среда. Творческата роля на естествения подбор се състои не само в елиминирането на неадаптираните, но и в това, че той ръководи възникващите адаптации (резултат от мутации и рекомбинации), като „отбира“ в дълга поредица от поколения само онези от тях, които са най-добри. подходящи в дадените условия на съществуване, което води до появата на все повече и повече нови форми на живот.
Форми на естествен подбор (Т.А. Козлова, В.С. Кучменко. Биология в таблици. М., 2000 г.)
| Форми за избор, графично представяне | Характеристики на всяка форма на естествен подбор |
| ШОФИРАНЕ | В полза на индивиди с характерна стойност, която се отклонява от предварително установената стойност в популацията; води до консолидиране на нова норма на реакция на тялото, която съответства на променените условия на околната среда |
| II СТАБИЛИЗИРАНЕ | Насочени към запазване на средната стойност на признак, установен в популацията. Резултатът от стабилизиращата селекция е голямото сходство на всички индивиди от растения или животни, наблюдавани във всяка популация |
| РАЗРУШИТЕЛЕН ИЛИ РАЗРУШИТЕЛЕН | Благоприятства повече от една фенотипно оптимална черта и действа срещу междинни форми, което води както до появата на вътрешновидов полиморфизъм, така и до изолиране на популациите |
Свързани с лица, които имат отклонения в основните характеристики в сравнение със средната норма.
Характеристики на селекцията
Всяко поколение се отървава от индивиди, които се различават от оптималния среден параметър за определени характеристики. Пример за стабилизираща селекция в дивата природа е свързан със запазването на състоянието на популацията. За пълноценно съществуване неговите представители се опитват да изберат максимални условия за адаптиране към определени условия.
Варианти в природата
Пример за стабилизиране на естествения подбор в природата е максималният принос към генофонда на новите поколения от най-плодородните индивиди. Но учените успяха да докажат чрез многобройни наблюдения на естествени популации на бозайници и птици, че в действителност ситуацията е малко по-различна. Ако в едно гнездо има голям брой пилета, е доста трудно да ги нахраните, така че те са много по-малки и по-слаби от тези, които растат в среден брой. Така изследователите успяха надеждно да установят примери за действието на стабилизиращата селекция и да потвърдят адаптивността за оцеляване при птици със средна степен на плодовитост.
Избор на средни стойности
При сравняване на птици с различен брой потомство се оказа, че има няколко черти, които характеризират примери за стабилизираща форма на селекция. Новородените бозайници с незначително тегло, както и с твърде голямо телесно тегло, най-често умират през 1-вата седмица от живота. Що се отнася до малките със средни параметри, те лесно издържаха първите седмици от съществуването си, развиха се и умряха в минимални количества.
Нека разгледаме друг пример за стабилизиращ подбор, свързан с птиците. Когато по време на експеримента беше решено да се анализира размерът на крилата на птици, загинали след силна буря, се оказа, че повечето от тях имат или твърде къси, или, напротив, много дълги крила. Този пример за стабилизираща селекция също показва по-добро оцеляване на индивиди със средни характеристики.
Причини за ниска годност
Като се има предвид този пример за действието на стабилизираща форма на естествен подбор, ще се опитаме да идентифицираме основните причини за ниската адаптивност на отделните индивиди към постоянни условия на съществуване. Защо е невъзможно да се пречисти определена популация от избягващи нежелани форми чрез естествен подбор? Причината е не само, че при раждането на ново потомство възникват различни мутации, но и поради факта, че често годните индивиди ще бъдат хетерозиготни генотипове. В процеса на кръстосване те произвеждат разделяне на потомството и възникват нови хомозиготни поколения, които имат значително намалена адаптивност към условията на оцеляване. Това явление се нарича балансиран полиморфизъм.
Примери за полиморфизъм
Основните примери за стабилизираща форма на естествен подбор (полиморфизъм) са сърповидно-клетъчната анемия. Това тежко кръвно заболяване се среща при хора, хомозиготни за хемоглобин с мутантни алели (HbS), което води до смърт в млада възраст. Повечето човешки популации имат ниска честота на този алел и той е свързан с определени мутации. Но учените успяха да установят връзка между наличието на този ген в човешкото тяло и наличието на малария в района. Резултатите от изследванията показват, че хетерозиготите от типа HbS са по-устойчиви на болести като малария, отколкото хомозиготите с нормален алел.
Механизъм на променливостта
Примерите за стабилизираща и движеща селекция имат специфичен механизъм за натрупване на признаци на променливост в естествените популации. За първи път такава отличителна черта на стабилизиращата селекция беше отбелязана от изключителния учен И. И. Шмалгаузен. Той успя да докаже, че дори при стабилни условия на съществуване естественият подбор не спира нито за минута, еволюцията продължава. Дори и с непроменен фенотип, популацията продължава да се развива. Разгледаният от него пример за действието на стабилизираща форма на селекция потвърждава постоянна промяна в генетичния състав. Благодарение на стабилизиращата селекция се създават генетични схеми, които осигуряват създаването на оптимални фенотипове от различни генотипове.
Целта на стабилизиращата форма на естествения подбор
Той е в състояние да защити формирания генотип от негативни ефекти. Пример за действието на стабилизираща форма на селекция е съществуването на такива древни видове като гинко и туатерия. Това е стабилизираща селекция, която е запазила до днес „живи вкаменелости“, живеещи в стабилни условия на околната среда:
- Hatteria, която има характеристиките на влечуги, съществували през мезозойската ера.
- Целакант, който е потомък на познатите от палеозойската ера.
- Северноамериканският опосум е торбесто животно, което съществува от периода Креда.
- Гинко е голосеменно растение, подобно на дървесните форми, които са изчезнали през юрския период.
Тази стабилизираща форма на естествен подбор действа до момента, в който съществуват условията, при които се е формирал определен признак или свойство.
Екологично влияние върху изменчивостта
Постоянните условия не са непременно постоянни за дълъг период от време. Поради постоянните промени в условията на околната среда, адаптирането става чрез стабилизиращ подбор на определени индивиди към тях. Циклите на възпроизвеждане се променят, така че малките, които се появяват, се развиват през период от време, когато има достатъчно хранителни ресурси за поддържане на живота. Ако потомците се родят по-рано или по-късно от очакваното, те се елиминират чрез стабилизираща селекция. Как растенията и животните „знаят“, че зимата идва? Краткосрочните спадове на температурата са много измамни. Освен това всяка година се наблюдава изместване на границите на лятото и зимата. Животните, които реагират бързо на сигнали, могат да останат без потомство. Ето защо много птици и бозайници разчитат на продължителността на светлата част на деня. Именно този сигнал за много животински видове е стимулът за стартиране на важни функции: линеене, миграция и размножаване. I. I. Shmalhausen успя да докаже връзката между универсалната адаптация и стабилизиращата селекция.
Варианти на отклонение от нормата
Стабилизиращият подбор напълно отхвърля всички отклонения от установената норма и насърчава формирането на генетични механизми, които осигуряват пълно развитие и формиране на идеални фенотипове на базата на различни генотипове. Резултатът ще бъде пълното функциониране на организмите дори при колебания във външната среда.
Ученията на А. Уолъс и Чарлз Дарвин
Теорията за естествения подбор е създадена като основна творческа сила, която ръководи процеса на еволюцията и определя нейните форми. Естественият подбор започва да се счита за процес, чрез който само онези индивиди, които притежават наследствени характеристики, полезни за конкретни условия на живот, оцеляват и имат потомство. Когато се оценява естественият подбор от генетична гледна точка, може да се заключи, че той е важен за селекцията на положителни мутации и генетични комбинации. Те могат да се появят поради сексуално размножаване и тъй като популацията продължава да съществува, те могат да се подобрят чрез унищожаване на отрицателни комбинации и мутации.
Тези организми, които имат нискокачествени гени, не могат да оцелеят при определени условия и умират. Естественият подбор е в състояние да „работи“ въз основа на възпроизводството на живи организми, ако отслабените индивиди не са готови за пълноценно потомство или изобщо не оставят потомство. В този случай не само се извършва селекция и унищожаване на определени отрицателни качества на живия организъм, но и генотипове, които носят такива характеристики, се унищожават напълно.
За формите на естествения подбор
В момента е обичайно да се разграничават следните форми на такъв подбор; те се обсъждат в учебниците по биология в училищата.
- Стабилизиране на естествения подбор.
- Избор на шофиране.
- Разрушителен подбор.
Движещият подбор е характерен за променящите се природни условия, при които се появява фактор, станал мутационен. Например промишлената меланиногенеза, характерна за пеперудите, е свързана с потъмняване на брезовите стволове поради промишлени сажди. Тъй като насекомите станаха видими на фона на „новите“ дървета, те бързо бяха унищожени от птици. Тъмните мутантни пеперуди оцеляват, раждат потомство и следователно постепенно тъмните мутантни пеперуди стават доминираща форма за тази популация.
Благодарение на изместването на средната стойност към съществуващия фактор се обяснява появата на студенолюбиви и топлолюбиви животни и растения. Движещата селекция е довела до адаптирането на бактерии, гъбички и други патогени на човешки и животински болести към различни пестициди и лекарства. Движещият подбор обяснява намаляването на очите при обитателите на пещерите и къртиците, както и загубата на крила при някои птици. При тази опция за подбор не се получава разклоняване на признаци, в резултат на което генотипите носители постепенно се заменят с други, без да се образуват девиантни и преходни форми.
Прекъснатият подбор позволява да се получат екстремни видове адаптации, докато всички междинни форми изчезват. Благодарение на разрушителната селекция се формират две или повече форми на изменчивост, които водят до полиморфизъм. Именно борбата за съществуване е важният фактор, който е основният механизъм на всеки естествен подбор. Конкуренцията, хищничеството и аменсализмът се считат за трите основни вида борба за съществуване.
1) Сравнете задвижващите и стабилизиращите форми на подбор, идентифицирайте приликите и разликите 2) Обяснете механизма на задвижващите и стабилизиращите формиселекция.3) Каква роля според вас играят движещите и стабилизиращите форми на селекция в еволюцията????
МОМЧЕТА, ПОМОГНЕТЕ МНОГО СПЕШНО МОЛЯ! ПОНЕ НЕЩО ОТ ТОВА!1. Сред предложените термини идентифицирайте нечетния и обосновете отговора: мутации, наследственост, борба за съществуване, променливост, рекомбинация, естествен подбор.
2. Обяснете факта, че слонът има хобот от гледна точка на ученията на Дарвин и синтетичната теория на еволюцията.
3. обяснете факта, че носорогът има рог от гледна точка на учението на Дарвин и синтетичната теория на еволюцията.
4. Френският учен Ламарк през 19 век предлага хипотеза, според която един или друг орган при животните може да бъде модифициран чрез „упражняване“ му, след което тези промени се предават по наследство. Обяснете факта, че китът има перки от гледна точка на учението на а) Ламарк; б) Дарвин
5. Френският учен Ламарк през 19-ти век предлага хипотеза, според която един или друг орган при животните може да бъде модифициран чрез „упражняване“ му, след което тези промени се предават по наследство. Обяснете факта, че мравоядът има дълъг език от гледна точка на учението на а) Ламарк; б) Дарвин
6. При обикновената европейска къртица очите са намалени и не функционират, но някои видове къртици, живеещи в планините, имат зрение. Как може да се обясни това?
7. Сравнете естествения и изкуствения подбор, като използвате различни критерии, идентифицирайки приликите и разликите.
8. При някои бозайници (кенгуру, джербоа) предните крайници напълно са загубили функцията на органите за движение. Могат ли тези случаи да се разглеждат като аналогия на формирането на изправена стойка при хората?
1. Съвкупността от индивиди от един и същи вид, живеещи в определено пространство, свободно кръстосващи се и произвеждащи потомство, егенетична система.
2. Какво определение дава Чарлз Дарвин на наследствената изменчивост?
3. Съвременно наименование на индивидуалната изменчивост (недефинирана).
4. Прародителят на кучето според дефиницията на Чарлз Дарвин.
5. Какъв вид изкуствен подбор е несъзнателният подбор?
6. Борбата за съществуване между видовете.
7. Борбата за местообитание между птици от един и същи вид преди размножаване.
8. Как се нарича борбата между индивиди от един и същи вид за храна, пространство, светлина, влага?
9. Орган на кактус, който изпълнява фотосинтетична функция.
10. Организъм, който изпада в летен зимен сън в резултат на приспособяване към условията на средата, за да поддържа жизнените си функции.
11. Какво се образува в резултат на естествения подбор?
12. Появата на определени характеристики в организмите за съществуване в условията на околната среда.
13. Какво оцветяване се отнася до адаптивността на организмите, които живеят на открито и могат да бъдат достъпни за врагове?
14. Към какъв вид фитнес принадлежи яркият, привлекателен цвят на организмите?
15. Към какъв вид фитнес принадлежи сходството на формата на морско конче и риба с водорасли?
16. Какъв тип адаптация включва съхранение на храна за зимата и грижа за потомството?
17. Критерий, показващ сходството на външни и вътрешни характеристики на индивиди от един и същи вид.
18. Критерий, който определя местообитанието на всеки вид.
19. Видов критерий, показващ некръстосването на индивиди от различни видове.
20. Критерий, който определя разликата в поведението на организмите.
21. Резултат от микроеволюцията.
Тази форма на подбор е открита от Чарлз Дарвин и се нарича шофиране. Стабилизиращата селекция допринася за поддържането на средна, предварително установена черта в популацията. Какво точно се избира в процеса на естествен подбор и как протича този процес? Какви са приликите и разликите между естествения и изкуствения подбор?
Отговор на този въпрос дава учението за стабилизиращия подбор, разработено от руския еволюционист И.И. Шмалхаузен. Стабилизиращ подбор се наблюдава, ако условията на околната среда остават сравнително постоянни за дълго време. Има много примери за стабилизиращ подбор. Така след снеговалеж и силни ветрове в Северна Америка бяха намерени 136 зашеметени, полумъртви домашни врабчета, 72 от тях оцеляха и 64 умряха.
В резултат на действието на стабилизираща форма на селекция мутациите с широка норма на реакция се заменят с мутации със същата средна стойност, но по-тясна норма на реакция.
Централната концепция на концепцията за естествения подбор е годността на организмите
Стабилизиращият и управляващият избор са взаимосвързани и представляват две страни на един и същи процес. Терминът „естествен подбор“ е популяризиран от Чарлз Дарвин, сравнявайки процеса с изкуствения подбор, чиято съвременна форма е селективното развъждане. Освен това материалът както за естествения, така и за изкуствения подбор са малки наследствени изменения, които се натрупват от поколение на поколение. Такива условия създават конкуренция между организмите за оцеляване и размножаване и са минимално необходимите условия за еволюция чрез естествен подбор.
Оцеляването на организмите е важен, но не единственият компонент на естествения подбор
И обратното, за по-малко полезни или вредни алели техният дял в популациите ще намалее, тоест селекцията ще действа срещу тези алели. Чертите, които са еволюирали чрез полов подбор, са особено забележими при мъжете на някои животински видове.
Освен това селекцията може да действа едновременно на различни нива. Подборът на нива над индивида, като групов подбор, може да доведе до сътрудничество (вижте Еволюция#Сътрудничество). Движещият подбор е форма на естествен подбор, който действа при насочени промени в условията на околната среда. Описан от Дарвин и Уолъс. В този случай други вариации на признака (отклоненията му в обратна посока от средната стойност) са обект на отрицателна селекция.
В този случай натискът на движещата селекция трябва да съответства на адаптивните способности на популацията и скоростта на мутационни промени (в противен случай натискът от околната среда може да доведе до изчезване). Пример за действието на стимулиране на селекцията е „индустриалният меланизъм“ при насекомите.
8. Дайте примери за влиянието на различните видове естествен подбор върху популациите на живите същества
Стабилизиращият подбор е форма на естествен подбор, при която действието му е насочено срещу индивиди с екстремни отклонения от средната норма, в полза на индивиди със средно изразен признак. Концепцията за стабилизираща селекция е въведена в науката и анализирана от I. I. Shmalgauzen. Селекция към средната стойност е открита за различни признаци. Дарвин описва действието на разрушителния подбор, вярвайки, че той е в основата на дивергенцията, въпреки че не може да предостави доказателства за съществуването му в природата.
Може да се даде следният пример за стабилизиращ подбор:
Една от възможните ситуации в природата, при които разрушителната селекция влиза в действие, е когато полиморфна популация заема хетерогенно местообитание. Разрушителната селекция е извършена изкуствено в експерименти с Drosophila. Селекцията е извършена според броя на четините, задържани са само индивиди с малък и голям брой четина. В редица други експерименти (с растения) интензивното кръстосване възпрепятства ефективното действие на разрушителната селекция.
Друг важен компонент е привлекателността за представителите на противоположния пол. Дарвин нарича това явление полов подбор. Често срещани са две хипотези за механизмите на половия подбор. Също така индивиди с хромозомни пренареждания и набор от хромозоми, които рязко нарушават нормалното функциониране на генетичния апарат, могат да бъдат подложени на режеща селекция. Дарвин допуска, че селекцията може да се прилага не само към отделен организъм, но и към семейство.
В сравнително непроменена среда типичните, добре адаптирани индивиди със средна проява на признака имат предимство, а мутантите, които се различават от тях, умират. Движещият избор се крие във факта, че с бавна промяна на условията на околната среда в нова посока, средната норма постоянно се измества в една или друга посока.
По време на разрушителната селекция се появиха две форми на пеперуди от общ светложълт прародител: бяла и жълта
Класически пример за еволюционна промяна в зависимост от вида на селекция е появата на тъмно оцветени пеперуди под въздействието на химическо замърсяване на атмосферата (индустриален меланизъм). Модел на разрушителна селекция може да бъде ситуацията на появата на хищни риби джуджета в хранително тяло с малко храна.
Тъй като селекцията се основава на фенотипове, индивидите от дадена група трябва да се различават един от друг, тоест групата трябва да има различни качества. Различни фенотипове при едни и същи условия могат да бъдат осигурени от различни генотипове. В продължение на милиони години стабилизиращата селекция защитава видовете от значителни промени, но само докато условията на живот не се променят значително.
Понастоящем има няколко форми на естествен подбор, основните от които са стабилизиращ, движещ или насочен и разрушителен. Ще научите как естественият подбор влияе на съвременния човек. Описани са много примери за действието на стабилизиращия подбор в природата.
Зареждане...