З цього уроку ви дізнаєтеся, що таке природний обор, які його види. Як природний відбір впливає популяції живих організмів? У чому схожість та відмінність природного та штучного відбору? Що саме відбирається у процесі природного відбору та як відбувається цей процес? Ви познайомитеся зі стабілізуючим, рушійним та розривним (дизруптивним) відбором, з'ясуйте природу статевого відбору, відкритого Ч. Дарвіним. Можливо, цей урок допоможе вам у вашій боротьбі за існування. Ви дізнаєтесь, як впливає природний відбір на сучасну людину.

Тема: Еволюційне вчення

Урок: Види природного відбору

Природний відбір – це основна рушійна силаеволюції.

Уявлення про природний відбір сильно поглибилися завдяки сучасним уявленнямгенетики та праць вітчизняних учених І. І. Шмальгаузена та С. С. Четверикова (Рис. 1), а також багатьох їх зарубіжних колег.

Мал. 1.

Згідно з сучасними уявленнями про природний відбір, можна виділити три його форми.

Перша форма природного відбору – це рушійний відбір. Він виникає за зміни умов середовища проживання і призводить до зсуву середнього значення прояви ознаки у популяції під впливом чинників середовища (рис. 2). Нова ознакаабо його значення повинні краще підходити до умов, що змінилися, ніж старі.

Мал. 2. Схема впливу рушійного відбору на значення представленості ознаки у популяції

Наприклад, при похолоданні клімату відбувається відбір особин з більш теплою вовною.

Класичним прикладом рушійного відбору є еволюція забарвлення у березової п'ядениці. Забарвлення крил цього метелика імітує забарвлення покритих сірою корою дерев. Забруднення атмосфери, пов'язане з викидами заводів та фабрик, призвело до потемніння стовбурів дерев. Світлі метелики на темному тлі стали помітні для птахів. З середини XVII століття, у популяціях березової п'ядениці стали з'являтися темні мутантні форми метеликів. Частота цієї алелі швидко зростала, і вже до кінцю XIXстоліття деякі міські популяції березової п'ядениці майже повністю складалися з темних форм. У той час як у сільських популяціях, де рівень забруднення був нижчим, як і раніше, переважали світлі форми.

Зміна ознаки може відбуватися як у бік його посилення, і у бік ослаблення, до повної редукції. Так, наприклад, сталося зникнення зорових органів у кротів та інших риючих тварин, або редукція крил у птахів і комах, що не літають (див. рис. 3).

Мал. 3. Приклади тривалого впливу рушійного відбору: відсутність очей у крота (ліворуч) та крил у страуса (праворуч)

Другий вид відбору – це дизруптивний (розривний) відбір. І тут залишають потомство особини з кількома крайніми варіантами ознаки, а особини з середнім значенням ознаки елімінуються (Рис. 4).

Мал. 4. Схема впливу дизруптивного (розривного) відбору на представленість ознаки серед особин у популяції

Дарвін вважав, що дизруптивний відбір веде до дивергенції, т. е. до розбіжності ознак, і служить підтримки поліморфізму популяції. У ході дизруптивного відбору із загального світло-жовтого предка з'явилися дві форми метеликів: біла та жовта. Різне забарвлення призводить до різного нагрівання крил. Білим метеликам зручно літати опівдні, а жовтим – вранці. Світло-жовтим метеликам незручно літати і вдень, і вранці, тому відбір діє проти середнього значення ознаки.

Третя форма природного відбору – це стабілізуючий відбір. Він діє за сталості умов довкілля, шляхом вибракування особин зі значними відхиленнями ознаки (Рис. 5).

Мал. 5. Схема стабілізуючого відбору

Він спрямований на збереження та закріплення середнього значення ознаки. Наприклад, квіти рослин, які запилюються комахами, дуже консервативні, тобто їхня форма рідко змінюється. Це пов'язано з тим, що комахи-запилювачі не можуть проникнути у віночок квітки занадто глибокий або занадто вузький (див. відео).

Тому гени, які призводять до таких змін будови квітів, не передаються далі та витісняються з генофонду.

Завдяки стабілізуючому відбору донині збереглися т. зв. живі копалини.

До наших днів у незмінному вигляді дожили деякі види живих істот, що мільйони років тому були типовими представниками флори та фауни давно минулої епохи.

Наприклад, мечехвости (див. рис. 6), древні членистоногі, що жили півмільярда років тому, успішно існують і зараз завдяки стабілізаційному відбору. Цей вид майже вдвічі старший за вимерлих уже динозаврів.

Мал. 6.

Кістепера риба латимерія, предки якої були широко поширені в палеозойську еру, наочно показує, як могло відбуватися перетворення плавників риб на лапи майбутніх амфібій.

Стабілізуючий відбір припинив подальшу еволюцію її кінцівок у зв'язку з переходом цих риб до життя у глибинах океану (див. відео).

Список літератури

1. Кам'янський А. А., Криксунов Є. А., Пасічник В. В. Загальна біологія 10-11 клас Дрофа, 2005.

2. Бєляєв Д. К. Біологія 10-11 клас. Загальна біологія. Базовий рівень. - 11-те вид., стереотип. – К.: Просвітництво, 2012. – 304 с.

3. Біологія 11 клас. Загальна біологія. Профільний рівень/ В. Б. Захаров, С. Г. Мамонтов, Н. І. Сонін та ін - 5-е вид., стереотип. – Дрофа, 2010. – 388 с.

4. Агафонова І. Б., Захарова Є. Т., Сивоглазов В. І. Біологія 10-11 клас. Загальна біологія. Базовий рівень. - 6-те вид., Дод. – Дрофа, 2010. – 384 с.

Сніжинський Політехнічний Коледж

Доповідь з біології на тему:

"Природний відбір"

Виконала: студентка 1 курсу

Групи Ф-18Д

Якуніна Олена

Перевірила: Будалова І.Б.

м. Сніжинськ 2009

Природний відбір

а)Дестабілізуючий відбір

б) Підлоговий відбір

в) Груповий відбір

г) Спрямований відбір (рушійний)

д) Стабілізуючий відбір

е)Дизруптивний (розчленовуючий) відбір

Висновок

Список літератури

Природний відбір

Природний відбір– результат боротьби за існування; він ґрунтується на переважному виживанні та залишенні потомства з найбільш пристосованими особинами кожного виду та загибелі менш пристосованих організмів.

Мутаційний процес, коливання чисельності популяцій, ізоляція створюють генетичну неоднорідність усередині виду. Але їхня дія неспрямована. Еволюція - процес спрямований, пов'язаний з виробленням пристосувань, з прогресивним ускладненням будови і функцій тварин і рослин. Існує лише один спрямований еволюційний фактор – природний відбір.

Під вплив відбору можуть потрапити або певні особини, або цілі групи. В результаті групового відбору часто накопичуються ознаки і властивості, невигідні для окремої особини, але корисні для популяції і цілого виду (бджола, що ужалила, гине, але, нападаючи на ворога, вона зберігає сім'ю). У будь-якому випадку відбір зберігає найбільш пристосовані до середовища організми і діє в межах популяцій. Таким чином, саме популяції – поле дії відбору.

Під природним добором слід розуміти вибіркове (диференціальне) відтворення генотипів (чи генних комплексів). У процесі природного відбору важливі й не так виживання чи загибель особин, скільки їх диференціальне розмноження. Успіх у розмноженні різних особин може бути об'єктивним генетико-еволюційним критерієм природного добору. Біологічне значенняособини, яка дала потомство, визначається внеском її генотипу в генофонд популяції. Відбір із покоління до покоління за фенотипами веде до відбору генотипів, оскільки нащадкам передаються ознаки, а генні комплекси. Для еволюції мають значення як генотипи, а й фенотипи і фенотипова мінливість.

У процесі експресії ген може впливати багато ознак. Тож у сферу дії відбору можуть включатися як властивості, підвищують ймовірність залишення потомства, а й ознаки, які мають прямого відношення до відтворення. Вони відбираються опосередковано внаслідок кореляцій.

а)Дестабілізуючий відбір

Дестабілізуючий відбір- це руйнація кореляційних зв'язків в організмі за інтенсивного відбору в кожному конкретному напрямку. У приклад можна навести випадок, коли відбір, спрямований зменшення агресивності, призводить до дестабілізації циклу розмноження.

Стабілізуючий відбір звужує норму реакції. Однак у природі нерідкі випадки, коли екологічна ніша виду з часом може виявитися ширшою. У цьому випадку селективну перевагу отримують особини та популяції з більш широкою нормою реакції, що зберігають водночас те саме середнє значення ознаки. Ця форма природного відбору була вперше описана американським еволюціоністом Джорджем Г. Сімпсон під назвою відцентрового відбору. У результаті йде процес, обернений до стабілізуючого відбору: перевагу отримують мутації з ширшою нормою реакції.

Так, популяції озерних жаб, що у ставках з різнорідною освітленістю, з чергуванням ділянок, зарослих ряской, очеретом, рогозом, з «вікнами» відкритої води, характеризуються широким діапазоном мінливості забарвлення (підсумок дестабілізуючої форми природного відбору). Навпаки, у водоймах з однорідною освітленістю і забарвленням (ставки, зарослі ряскою, або відкриті ставки) діапазон мінливості фарбування жаб вузький (підсумок дії стабілізуючої форми природного відбору).

Таким чином, дестабілізуюча форма відбору їде до розширення норми реакції.

б) Підлоговий відбір

Підлоговий відбір- природний відбір усередині однієї статі, спрямований на вироблення ознак, що дають переважно можливість залишити найбільша кількістьнащадків.

У самців багатьох видів виявляються явно виражені вторинні статеві ознаки, які здається неадаптивними: хвіст павича, яскраве пір'я райських птахів і папуг, червоні гребені півнів, феєричні кольори тропічних рибок, пісні птахів і жаб, тощо. Багато з цих особливостей ускладнюють життя носіїв, роблять їх легко помітними для хижаків. Здавалося б, ці ознаки не дають жодних переваг їхнім носіям у боротьбі за існування, проте вони дуже широко поширені в природі. Яку роль у їх виникненні та розповсюдженні відіграв природний відбір?

Ми вже знаємо, що виживання організмів є важливим, але не єдиним компонентом природного відбору. Іншим найважливішим компонентом є привабливість для особин протилежної статі. Ч.Дарвін назвав це явище статевим відбором. Вперше він згадав цю форму відбору в «Походження видів», а потім детально проаналізував її в книзі «Походження людини та статевий відбір». Він вважав, що «ця форма відбору визначається не боротьбою за існування у відносинах органічних істот між собою або із зовнішніми умовами, але суперництвом між особинами однієї статі, зазвичай самцями, за володіння особинами іншої статі».

Статевий відбір - це природний відбір на успіх у розмноженні. Ознаки, які знижують життєздатність їх носіїв, можуть виникати і поширюватися, якщо переваги, які вони дають в успіху розмноження, значно вищі, ніж їхні недоліки для виживання. Самець, який живе недовго, але подобається самкам і тому виробляє багато нащадків, має набагато більшу сукупну пристосованість, ніж той, що живе довго, але залишає мало нащадків. У багатьох видів тварин переважна більшість самців зовсім не бере участь у розмноженні. У кожному поколінні між самцями виникає найжорстокіша конкуренція за самок. Ця конкуренція може бути прямою, і виявлятися у вигляді боротьби за території чи турнірних боїв. Вона може відбуватися і в непрямій формі та бути обумовленою вибором самок. У тих випадках, коли самки вибирають самців, конкуренція самців проявляється у демонстрації їх яскравого зовнішнього виглядуабо складної поведінки догляду. Самки вибирають тих самців, які їм найбільше подобаються. Як правило, це найяскравіші самці. Але чому самкам подобаються яскраві самці?

Мал. 7. Яскраве забарвлення птахів виникає в еволюції завдяки статевому добору.

Пристосованість самки залежить від того, наскільки об'єктивно вона здатна оцінити потенційну пристосованість майбутнього батька своїх дітей. Вона повинна вибрати такого самця, сини якого будуть мати високу пристосованість і привабливість для самок.

Було запропоновано дві основні гіпотези щодо механізмів статевого відбору.

Згідно з гіпотезою «привабливих синів» логіка вибору самок дещо інша. Якщо яскраві самці, з будь-яких причин, є привабливими для самок, то варто вибирати яскравого батька для своїх майбутніх синів, тому що його сини успадкують гени яскравого забарвлення і будуть привабливими для самок у наступному поколінні. Таким чином, виникає позитивний зворотний зв'язок, який призводить до того, що з покоління в покоління яскравість оперення самців дедалі більше посилюється. Процес іде за наростаючою доти, доки досягне межі життєздатності. Уявімо ситуацію, коли самки вибирають самців з довшим хвостом. Довгохвости виробляють більше нащадків, ніж самці з короткими та середніми хвостами. З покоління до покоління довжина хвоста збільшується, тому що самки вибирають самців не з певним розміром хвоста, але з більшим, ніж у середньому розміром. Зрештою хвіст досягає такої довжини, коли його шкода для життєздатності самця врівноважується його привабливістю в очах самок.

Пояснюючи ці гіпотези, ми намагалися зрозуміти логіку дії самок птахів. Може скластися враження, що ми надто багато від них очікуємо, що такі складні розрахунки пристосованості їм навряд чи доступні. Насправді, у виборі самців самки не більше і не менш логічні, ніж у всій іншій їх поведінці. Коли тварина відчуває спрагу, вона не міркує, що їй слід попити води, щоб відновити водно-сольовий баланс в організмі – вона йде на водопій, тому що відчуває спрагу. Коли робоча бджола жалить хижака, який напав на вулик, вона не обчислює, наскільки цією своєю самопожертвою вона підвищує сукупну пристосованість своїх сестер – вона дотримується інстинкту. Так само і самки, вибираючи яскравих самців, слідують своїм інстинктами – їм подобаються яскраві хвости. Усі, кому інстинкт підказував інше поведінка, вони залишили потомства. Таким чином, ми обговорювали не логіку самок, а логіку боротьби за існування та природного відбору – сліпого та автоматичного процесу, який, діючи постійно з покоління в покоління, сформував усе те дивовижне розмаїття форм, забарвлень та інстинктів, яке ми спостерігаємо у світі живої природи .

в) Груповий відбір

Груповий відбір часто називають груповим відбором, являє собою диференціальне розмноження різних локальних популяцій. В.Райт порівнює популяційні системи двох типів - велику безперервну популяцію та ряд дрібних напівізольованих колоній щодо теоретичної ефективності відбору. Передбачається, що загальна величина обох систем популяції однакова і організми вільно схрещуються між собою.

У великій безперервній популяції відбір щодо неефективний сенс підвищення частоти сприятливих, але рідкісних рецесивних мутацій. Крім того, будь-якій тенденції до підвищення частоти будь-якого сприятливого алелю в одній частині даної великої популяції протидіє схрещування із сусідніми субпопуляціями, в яких цей аллель рідкісний. Подібним чином сприятливі нові генні поєднання, яким вдалося утворитися в якій-небудь локальній частці даної популяції, розбиваються на частини і елімінуються в результаті схрещування з особинами сусідніх часток.

Всі ці проблеми значною мірою усуваються в популяційній системі, що за своєю структурою нагадує ряд окремих острівців. Тут відбір чи відбір разом із дрейфом генів може швидко й ефективно підвищити частоту будь-якого рідкісного сприятливого аллеля у однієї чи кількох дрібних колоніях. Нові сприятливі поєднання генів можуть легко закріпитися в одній або декількох дрібних колоніях. Ізоляція захищає генофонди цих колонії від «затоплення» в результаті міграції з інших, що не мають таких сприятливих генів колоній, і від схрещування з ними. До цього моменту в модель був включений лише індивідуальний відбір або для деяких колоній індивідуальний відбір у поєднанні з дрейфом генів.

Припустимо тепер, що середовище, де знаходиться дана популяційна система, змінилася, у результаті адаптивність колишніх генотипів знизилася. У новому середовищі нові сприятливі гени або поєднання генів, що закріпилися в деяких колоніях, мають високу потенційну адаптивну цінність для популяційної системи в цілому. Тепер є всі умови для того, щоб набув чинності груповий відбір. Менш пристосовані колонії поступово скорочуються і вимирають, а колонії, які пристосовані, розширюються і замінюють їх у всій області, займаної даної популяційної системою. Така популяційна система, що підрозділилася, набуває нового набору пристосувальних ознак в результаті індивідуального відбору в межах деяких колоній, за яким слідує диференціальне розмноження різних колоній. Поєднання групового та індивідуального відбору може призвести до результатів, які не можуть бути досягнуті за рахунок одного лише індивідуального відбору.

Встановлено, що груповий відбір – процес другого порядку, який доповнює головний процес індивідуального відбору. Будучи процесом другого порядку, груповий відбір повинен протікати повільно, мабуть, набагато повільніше, ніж індивідуальний добір. Оновлення популяцій потребує більше часу, ніж оновлення особин.

Концепція групового відбору зустріла широке визнання в деяких колах, але була відкинута іншими вченими. Вони стверджують, що різні можливі моделі індивідуального відбору здатні викликати всі ефекти групового відбору. Уейд провів ряд селекційних експериментів з борошняним хрущаком (Tribolium castaneum), щоб з'ясувати ефективність групового відбору, і виявив, що жуки реагували на відбір цього типу. Крім того, коли на будь-яку ознаку одночасно діють індивідуальний і груповий відбір і до того ж в тому самому напрямку, швидкість зміни цієї ознаки вища, ніж у випадку одного лише індивідуального відбору (Навіть помірна імміграція (6 і 12%) не перешкоджає диференціації популяцій, що викликається груповим добором.

Одна з особливостей органічного світу, яку важко пояснити з урахуванням індивідуального відбору, але можна як результат групового відбору, - це статеве розмноження. Хоча й були створені моделі, в яких статевому розмноженню сприяє індивідуальний відбір, проте вони є нереалістичними. Статеве розмноження - це той процес, який створює рекомбінаційну мінливість в популяціях, що схрещуються. Від статевого розмноження виграють не батьківські генотипи, що розпадаються у процесі рекомбінації, а населення майбутніх поколінь, у яких збільшується запас мінливості. Це передбачає участь як один з факторів селективного процесу на популяційному рівні.

г)

Мал. 1. Рухаюча форма природного відбору

Спрямований відбір (рушійний)було описано ще Ч.Дарвіном, а сучасне вчення про рушійний відбір розроблено Дж. Сімпсоном.

Суть цієї форми відбору полягає в тому, що він викликає прогресивну або спрямовану в один бік зміну генетичного складу популяцій, що проявляється у зрушенні середніх значень ознак, що відбираються в бік їх посилення або ослаблення. Він відбувається у випадках, коли населення перебуває у процесі пристосування до нового середовища чи коли відбувається поступове зміна середовища, а за нею і поступове зміна популяції.

При тривалому зміні довкілля перевагу у життєдіяльності і розмноженні може мати частину особин виду з деякими відхиленнями від середньої норми. Це призведе до зміни генетичної структури, виникнення еволюційно нових пристосувань та розбудови організації виду. Варіаційна крива зміщується у напрямку пристосування до нових умов існування.

Рис 2. Залежність частоти темних форм березової п'ядениці від ступеня забрудненості атмосфери

Світлозабарвлені форми були непомітні на стовбурах беріз, покритих лишайниками. З інтенсивним розвитком промисловості діоксид сірки, що утворюється при спалюванні вугілля, викликав загибель лишайників у промислових районах, і у результаті виявилася темна кора дерев. На темному фоні світлозабарвлені п'ядениці скльовувалися малиновками та дроздами, а виживали та успішно розмножувалися меланічні форми, які на темному тлі менш помітні. За останні 100 років у понад 80 видів метеликів з'явилися темні форми. Це відоме тепер під назвою індустріального (промислового) меланізму. Рухомий відбір призводить до появи нового виду.

Мал. 3. Індустріальний меланізм. Темні форми метеликів непомітні на темних стовбурах, а світлі на світлих.

Комахи, ящірки та низка інших мешканців трави мають зелене або буре забарвлення, мешканці пустелі – колір піску. Шерсть тварин, що у лісах, наприклад леопарда, розцвічена невеликими плямами, що нагадують сонячні відблиски, а тигра імітує забарвлення і тінь від стебел очерету чи очерету. Таке забарвлення отримало назву покровительської.

У хижаків вона закріпилася завдяки тому, що її власники непомітно могли підкрадатися до видобутку, а в організмів, що є здобиччю, - через те, що жертва залишалася менш помітною для хижаків. Як вона з'явилася? Численні мутації давали і дають велику різноманітність форм, що відрізняються забарвленням. У ряді випадків забарвлення тварини виявлялося близьким до фону довкілля, тобто. приховувала тварину, грала роль заступницької. Ті тварини, у яких заступницьке забарвлення було виражено слабко, залишалися без їжі чи самі ставали жертвою, які родичі, які мають кращим заступницьким забарвленням, виходили переможцями у міжвидовій боротьбі існування.

Спрямований відбір лежить в основі штучного відбору, при якому вибіркове схрещування особин, які мають бажані фенотипічні ознаки, підвищує частоту цих ознак у популяції. У ряді експериментів Фальконер вибирав із популяції шеститижневих мишей найважчих особин і давав їм спарюватись між собою. Те саме він проробляв з найлегшими мишами. Таке вибіркове схрещування за ознакою маси тіла призвело до створення двох популяцій, у одній з яких маса зростала, а інший – зменшувалася.

Після припинення селекції ні та, ні інша група не повернулася до первісної маси (приблизно 22 грами). Це показує, що штучний відбірза фенотиповими ознаками призвів до деякого генотипічного відбору та часткової втрати обома популяціями якихось алелей.

д) Стабілізуючий відбір

Мал. 4. Стабілізуюча форма природного відбору

Стабілізуючий відбіру відносно постійних умовах середовища природний відбір спрямований проти особин, ознаки яких відхиляються від середньої норми у той чи інший бік.

Стабілізуючий відбір зберігає стан популяції, що забезпечує її максимальну пристосованість у постійних умовах існування. У кожному поколінні віддаляються особини, що відхиляються від середнього оптимального значення за пристосувальними ознаками.

Однак спостереження над природними популяціями птахів та ссавців показують, що це не так. Чим більше пташенят або дитинчат у гнізді, тим важче їх вигодувати, тим кожен з них менший і слабший. В результаті найбільш пристосованими виявляються особини із середньою плідністю.

Відбір на користь середніх значень було виявлено за багатьма ознаками. У ссавців новонароджені з дуже низькою та дуже високою вагою чаші гинуть при народженні або в перші тижні життя, ніж новонароджені із середньою вагою. Облік розміру крил у птахів, що загинули після бурі, показав, що більшість із них мали надто маленькі або надто великі крила. І в цьому випадку найбільш пристосованими виявились середні особини.

У чому причина постійної появи малопристосованих форм у постійних умовах існування? Чому природний відбір не здатний раз і назавжди очистити популяцію від небажаних форм, що ухиляються? Причина не тільки і не стільки в постійному виникненні нових і нових мутацій. Причина в тому, що найчастіше найбільш пристосованими виявляються гетерозиготні генотипи. При схрещуванні вони постійно дають розщеплення і в їхньому потомстві з'являються гомозиготні нащадки зі зниженою пристосованістю. Це явище отримало назву збалансований поліморфізм.

Рис.5. Карта розподілу серповидно-клітинної анемії у малярійних районах. Квітами позначені малярійні райони. У заштрихованій ділянці виявляється висока частота серповидно-клітинної анемії

Найбільш широко відомим прикладом такого поліморфізму є серповидно-клітинна анемія. Це тяжке захворювання крові виникає у людей гомозиготних за мутантною алеєю гемоглобіну (Hb S) і призводить до їх загибелі ранньому віці. У більшості людських популяцій частота цього алею дуже низька і приблизно дорівнює частоті виникнення за рахунок мутацій. Однак він часто зустрічається в тих районах світу, де поширена малярія. Виявилося, що гетерозиготи Hb S мають більш високу стійкість до малярії, ніж гомозиготи по нормальному алею. Завдяки цьому в популяціях, що населяють малярійні райони, створюється і стабільно підтримується гетерозиготність по цьому летальному алею в гомозиготі.

Стабілізуючий відбір є механізмом накопичення мінливості у природних популяціях. Першим на цю особливість стабілізуючого відбору звернув увагу видатний учений Шмальгаузен І.І. Він показав, що у стабільних умовах існування не припиняється ні природний відбір, ні еволюція. Навіть залишаючись фенотипно постійною, населення не перестає еволюціонувати. Її генетичний склад постійно змінюється. Стабілізуючий відбір створює такі генетичні системи, які забезпечують формування подібних оптимальних фенотипів з урахуванням найрізноманітніших генотипів. Такі генетичні механізми, як домінування, епістаз, комплементарна дія генів, неповна пенетрантність та інші засоби приховування генетичної мінливості, зобов'язані своїм існуванням стабілізуючому відбору.

Стабілізуюча форма природного відбору оберігає генотип, що склався від руйнівного впливу мутаційного процесу, чим пояснюється, наприклад, існування таких древніх форм, як гаттерія, гінкго.

Завдяки стабілізуючому відбору до наших днів збереглися «живі копалини», які мешкають у відносно постійних умовах довкілля:

1. гаттерія, що носить риси плазунів мезозойської епохи;

2. латимерія, нащадок кистеперих риб, поширених у палеозойську епоху;

3. північноамериканський опоссум – сумчаста тварина, відома з крейдяного періоду;

Стабілізуюча форма відбору діє доти, доки зберігаються умови, що спричинили утворення тієї чи іншої ознаки чи властивості.

Тут важливо відзначити, що сталість умов не означає їхньої незмінності. Протягом року екологічні умови регулярно змінюються. Стабілізуючий відбір адаптує популяції до цих сезонних змін. До них приурочуються цикли розмноження, таким чином, щоб молодняк народжувався того сезону, коли ресурси їжі максимальні. Усі відхилення від цього оптимального, що відтворюється рік у рік циклу, усуваються стабілізуючим відбором. Нащадки, що народилися зарано, гинуть від безгодівлі, надто пізно – не встигають підготуватися до зими. Як тварини та рослини дізнаються про настання зими? За настанням заморозків? Ні, це не надто надійний покажчик. Короткочасні флуктуації температури можуть бути дуже оманливими. Якщо в якийсь рік потеплішало раніше, ніж звичайно, то це зовсім не означає, що прийшла весна. Ті, хто надто поспішно зреагують на цей ненадійний сигнал, ризикують залишитись без потомства. Краще дочекатися надійнішого знаку весни – збільшення світлового дня. У більшості видів тварин саме цей сигнал запускає механізми сезонних змін життєво важливих функцій: цикли розмноження, линяння, міграцій та ін. І.І. Шмальгаузен переконливо показав, що ці універсальні адаптації виникають у результаті стабілізуючого відбору.

Таким чином, стабілізуючий відбір, відкидаючи відхилення від норми, активно формує генетичні механізми, які забезпечують стабільний розвиток організмів та формування оптимальних фенотипів на базі різноманітних генотипів. Він забезпечує стійке функціонування організмів у широкому спектрі звичних для виду коливань зовнішніх умов.

е)Дизруптивний (розчленовуючий) відбір

Мал. 6. Дизруптивна форма природного відбору

Дизруптивний (розчленовуючий) відбірсприяє збереженню крайніх типів та елімінації проміжних. В результаті він призводить до збереження та посилення поліморфізму. Розриваючий відбір діє в різноманітних умовах середовища, що зустрічаються на одній території, та підтримує кілька фенотипно різних форм за рахунок особин із середньою нормою. Якщо умови середовища настільки змінилися, що переважна більшість виду втрачає пристосованість, то перевагу набувають особини з крайніми відхиленнями від середньої норми. Такі форми швидко розмножуються і основі однієї групи формується кілька нових.

Моделью дизруптивного відбору може бути ситуація виникнення карликових роз хижих риб у малокормовому водоймищі. Часто щурям-сьоголіткам не вистачає корми у вигляді мальків риб. У цьому випадку перевагу отримують найшвидше, які дуже швидко досягають розмірів, що дозволяють поїдати своїх побратимів. З іншого боку, у вигідному положенні виявляться примружені з максимальною затримкою швидкості зростання, так як дрібні розміри дозволяють їм тривалий час залишатися планктофагами. Подібна ситуація через стабілізуючий відбір може призвести до виникнення двох хижих риб.

Цікавий приклад наводить Дарвін щодо комах – мешканців невеликих океанічних островів. Вони чудово літають або зовсім позбавлені крил. Очевидно, комахи раптовими поривами вітру линули в море; збереглися лише ті, які могли або протистояти вітру, або зовсім не літали. Відбір у цьому напрямі призвів до того, що на острові Мадейра з 550 видів жуків 200 нелітаючих.

Ще один приклад: у лісах, де ґрунти коричневого кольору особини земляного равлика частіше мають коричневе та рожеве забарвлення раковин, на ділянках з грубою та жовтою травою переважає жовте забарвлення тощо.

Популяції, пристосовані до екологічно несхожим місцеперебуванням, можуть займати суміжні географічні області; наприклад, у прибережних областях Каліфорнії рослина Giliaachilleaefolia представлена двома расами. Одна раса - "сонячна" - росте на відкритих трав'янистих південних схилах, тоді як "тіньова" раса зустрічається в тінистих дубових лісах і гаях секвої. Ці раси різняться за величиною пелюсток – ознакою, детермінованою генетично.

Основний підсумок цього добору полягає у формуванні поліморфізму популяції, тобто. наявності кількох, що відрізняються за якоюсь ознакою груп або в ізоляції популяцій, що відрізняються за своїми властивостями, що може бути причиною дивергенції.

Висновок

Як та інші елементарні еволюційні чинники, природний відбір викликає зміни у співвідношенні алелей у генофондах популяцій. У еволюції природного добору належить творчу роль. Виключаючи з репродукції генотипи з малою пристосувальною цінністю, зберігаючи сприятливі генні комбінації різної гідності, він перетворює картину генотипної мінливості, що складається спочатку під впливом випадкових чинників, у біологічно доцільному напрямі.

Список літератури

1) Власова З.А. Біологія Довідник студента - Москва, 1997

2) Грін Н. Біологія - Москва, 2003

3) Камлюк Л.В. Біологія у питаннях та відповідях – Мінськ, 1994

4) Лемеза Н.А. Посібник з біології - Мінськ, 1998

Природний відбір та його форми

1. Які чинники довкілля можуть призводити до відбору організмів у природі?
2. Чи є взаємини між людиною та природою фактором відбору?

Вчення про природному відборі розроблено Ч. Дарвіном, який вважав сам добір результатом боротьби за існування, яке передумовою - спадкову мінливість організмів.

Генетична сутність природного відбору полягає у виборчому збереженні в популяціїпевних генотипів. Спадковий матеріал, що міститься в них, передається наступним поколінням. Таким чином, природний відбір можна визначити як вибіркове відтворення генотипів, які найкраще відповідають сформованим умовам життя населенню. У 9 класі ви ознайомилися з деякими прикладами дії природного відбору, які можна спостерігати в експерименті або в природі.

Розглянемо ще один досвід, що показує, як у ході природного відбору здійснюється зв'язок між фенотипами та генотипами у популяції. У природі існують деякі види плодових мушок, які знаходять улюблений корм або на вершинах дерев, або на поверхні ґрунтиале ніколи - посередині. Чи можна відбором вивести таких комах, які б літали або тільки вниз, або тільки вгору? На малюнку 73 зображено схему досвіду, що демонструє вплив відбору на генетичний склад популяцій. Плодових мушок поміщали в лабіринт, що складається з безлічі камер, у кожній з яких було влаштовано два виходи - вгору і вниз. У кожній із камер тварині слід було «вирішити», в якому напрямку рухатися. Мушки, що постійно рухалися вгору, опинялися нарешті у верхньому виході з лабіринту. Їх ретельно відбирали для подальшого змісту. Мушки, що рухалися донизу, опинялися в нижньому виході з лабіринту, їх також відбирали. Комах, що залишилися в камерах лабіринту, тобто таких, у яких не було певного напрямку руху, збирали та видаляли з досвіду. Верхніх і нижніх мушок утримували і розводили окремо один від одного. Поступово вдалося створити популяції, всі без винятку особи яких мали певний стереотип поведінки (рух вгору або вниз). Цей результат не був пов'язаний з появою будь-яких нових генів, все сталося тільки завдяки відбору, який впливав на мінливість фенотипів, що вже була в популяції (в даному випадку - мінливість характеру поведінки мушок). Таким чином, дія природного відбору призводить до того, що фенотипи починають впливати на генофонд популяцій. Що станеться, якщо зняти прес природного відбору? Для відповіді це питання експериментатори дозволили мушкам «верхнього» і «нижнього» ярусів розмножуватися разом. Незабаром у популяції відновився вихідний баланс алелів: частина особин рухалася вгору, частина вниз, інші демонстрували ніяких переваг щодо напрямку руху.

Природний відбір змінює склад генофонду, «прибираючи» з популяції особин, ознаки та якості яких дають переваг у боротьбі існування. В результаті відбору генетичний матеріал «передових» особин (тобто які мають властивості, що підвищують їх шанси в боротьбі за життя) починає дедалі більше впливати на генофонд всієї популяції.

У результаті природного добору породжуються дивовижні і різноманітні біологічні адаптації (пристосування) організмів до умов довкілля, у яких протікає життя популяції. Наприклад, загальні адаптації, до яких відносять пристосованість до плавання організмів, що живуть у водному середовищі, або пристосованість кінцівок хребетних тварин до наземного середовища та приватні адаптації:

пристосованість до бігу у коня, антилопи, страуса, копання у кротів, сліпих або лазіння по деревах (мавпи, дятли, пищухи та ін.). Прикладами адаптації є і забарвлення, що маскує, і мімікрія (імітація мирним виглядом зовнішнього виглядутварини, добре захищеної від нападу хижаків), і складні поведінкові інстинкти, та багато інших. ін (Рис. 74), Слід пам'ятати, що будь-яка адаптація відносна. Вигляд, добре пристосований до цих умов, може виявитися на межі вимирання, якщо умови змінилися або в середовищі з'явився новий хижак чи конкурент. Відомо, наприклад, що риби, добре захищені від хижаків шипами та колючками, частіше потрапляють у мережі рибалки, в яких вони заплутуються і утримуються саме через тверді вирости тіла. Недарма один із принципів (еволюційного вчення) в жартівливій формі звучить так: «Виживають найпристосованіші, але вони є найпристосованішими тільки доти, доки вони виживають».

Отже, змогу еволюційних змін у популяції завжди є. До певного часу вони проявляються лише у мінливості організмів. Щойно починає діяти відбір, населення відповідає цього пристосувальними змінами.

Раніше ви знайомилися з двома основними формами природного відбору: стабілізуючим та рушійним. Нагадаємо, що стабілізуючий відбір спрямований на підтримку вже існуючих фенотипів. Його дію можна проілюструвати малюнком 75. Ця форма відбору зазвичай діє там, де умови життя залишаються постійними протягом багато часу, наприклад у північних широтах чи океанському дні.

Друга форма природного відбору – рушійний; на противагу стабілізуючому ця форма відбору сприяє змінам організмів. Як правило, дія природного відбору стає помітною через великі проміжки часу. Хоча іноді рушійний відбір може виявлятися дуже швидко у відповідь на несподівані та сильні змінизовнішніх умов (рис. 76). Класичний приклад дії рушійного відбору дає вивчення перцевих п'яденок, що змінюють забарвлення під впливом викидів сажі та закопчення стовбурів дерев в індустріальних районах Англії в XIX ст. (Мал. 78).

Третьою формою природного відбору є дизруптивний або розривний. Розриваючий відбір призводить до виникнення в межах популяцій груп особин, що відрізняються за будь-якими ознаками (забарвленням, поведінкою, простором та ін.). Дизруптивний відбір сприяє підтримці в межах популяцій двох і більше фенотипів та прибирає проміжні форми (рис. 77). Відбувається своєрідний розрив популяції за певною ознакою. Таке явище отримало назву поліморфізм. Поліморфізм характерний для багатьох видів тварин та рослин. Наприклад, у нерки - лососевої риби Далекого Сходу, що проводить життя в морі, а що розмножується в невеликих прісних озерах, з'єднаних з морем річками, є так звана «житлова форма», представлена дрібними карликовими самцями, які ніколи не залишають озер. Серед деяких видів птахів (поморники, зозулі та ін) поширені колірні морфи. У двоточкового сонечка існує сезонний поліморфізм. З двох колірних форм «червоні» сонечка краще виживають взимку, а «чорні» - влітку. Виникнення поліморфізму, певне, багато чому визначається різнорідністю (сезонної чи просторової) умов життя популяції, що породжує відбір, що призводить до виникнення спеціалізованих (відповідних різнорідним умовам) форм не більше однієї популяції.

Творча роль природного добору.

Слід наголосити, що роль природного відбору зводиться не тільки до відсіву окремих нежиттєздатних організмів. Рухаюча форма природного відбору зберігає не окремі ознаки організму, а весь їхній комплекс, всі властиві організму комбінації генів. Природний відбір часто порівнюють із діяльністю скульптора. Як скульптор з безформної брили мармуру створює твір, що вражає гармонійністю всіх його частин, так відбір створює пристосування та види, забираючи з генофонду популяції, неефективні з погляду виживання генотипи. У цьому полягає творча роль природного відбору, оскільки результатом його дії є нові види організмів, нові форми життя.

Природний відбір. Біологічна адаптація. Форми природного відбору: стабілізуючий, рушійний, дизруптивний. Поліморфізм.

1. Що таке пристосованість? Чому вона має відносний характер?
2. Що таке відбір, що стабілізує? У яких умовах його дія проявляється найпомітніше?
3. Що таке рушійний відбір? Наведіть приклади його дії. У яких умовах діє ця форма відбору?
4. У чому полягає творча роль природного добору? Наведіть приклад, який доводить, що дія відбору не обмежується відсіванням окремих ознак, що знижують виживання організмів.

Кам'янський А. А., Криксунов Є. В., Пасічник В. В. Біологія 10 клас
Надіслано читачами з інтернет-сайту

Зміст уроку конспект уроку та опорний каркас презентація уроку акселеративні методи та інтерактивні технології закриті вправи (тільки для використання вчителями) оцінювання Практика завдання та вправи, самоперевірка практикуми, лабораторні, кейси, рівень складності завдань: звичайний, високий, олімпіадний домашнє завдання Ілюстрації ілюстрації: відеокліпи, аудіо, фотографії, графіки, таблиці, коміксі, мультимедіа реферати фішки для допитливих шпаргалки гумор, казки Доповнення зовнішнє незалежне тестування (ВНТ) підручники основні та додаткові тематичні свята, слогани статті національні особливостісловник термінів інші Тільки для вчителів

Рухомий відбір.Природний відбір завжди веде до підвищення середньої пристосованості популяцій. Зміна зовнішніх умов може спричинити зміну пристосованості окремих генотипів. У відповідь ці зміни, природний відбір, використовуючи величезний запас генетичного розмаїття по безлічі різних ознак, веде до значних зрушень у генетичної структурі популяції. Якщо зовнішнє середовище змінюється постійно у певному напрямку, то природний відбір змінює генетичну структуру популяції таким чином, щоб її пристосованість у цих умовах змінювалась максимальною. У цьому змінюються частоти окремих алелей у популяції. Змінюється і середні значення пристосувальних ознак у популяціях. Серед поколінь простежується їх поступове зміщення у певному напрямі. Таку форму відбору називають рушійним відбором.

Класичним прикладом рушійного відбору є еволюція забарвлення у березової п'яниці. Забарвлення крил цього метелика імітує забарвлення покритої лишайниками кори дерев, на яких вона проводить світлий час доби. Очевидно, таке заступницьке забарвлення сформувалося за багато поколінь попередньої еволюції. Проте з початком індустріальної революції в Англії цей пристрій почав втрачати своє значення. Забруднення атмосфери призвело до масової загибелі лишайників та потемніння стволів дерев. Світлі метелики на темному тлі стали помітні для птахів. Починаючи з середини XIX століття, у популяціях березової п'ядениці стали з'являтися мутантні темні (меланістичні) форми метеликів. Частота їх швидко зростала. До кінця XIX століття деякі міські популяції березової п'ядениці майже повністю складалися з темних форм, тоді як у сільських популяціях, як і раніше, переважали світлі форми. Це явище було названо індустріальним меланізмом.Вчені виявили, що у забруднених районах птахи частіше поїдають світлі форми, а в чистих – темні. Введення обмежень на забруднення атмосфери в 1950-х роках призвело до того, що природний відбір знову змінив напрямок, і частота чорних форм у міських популяціях почала знижуватися. В наш час вони майже такі ж рідкісні, як і до початку індустріальної революції.

Рухаючий відбір наводить генетичний склад популяцій у відповідність змін у довкіллі так, щоб середня пристосованість популяцій була максимальною. На острові Тринідад рибки гуппі мешкають у різних водоймах. Безліч тих, що мешкають у пониззі річок і в ставках гине в зубах хижих риб. У верхів'ях життя для гуппі набагато спокійніше – там мало хижаків. Ці відмінності у зовнішніх умовах призвели до того, що «верхові» та «низові» гуппі еволюціонували у різних напрямках. «Низові», що знаходяться під постійною загрозою винищення, починають розмножуватися в більш ранньому віці і виробляють безліч дрібних мальків. Шанс на виживання кожного дуже невеликий, але їх дуже багато і деякі з них встигають розмножитися. «Верхові» досягають статевої зрілості пізніше, їх плодючість нижча, але нащадки більші. Коли дослідники переносили «низових» гуппі в незаселені водоймища у верхів'ях річок, вони спостерігали поступову зміну типу розвитку рибок. Через 11 років після переміщення вони стали значно більшими, вступали в розмноження пізніше і виробляли меншу кількість, але більших нащадків.

Швидкість зміни частот алелів у популяції та середніх значень ознакпри дії відбору залежить не тільки від інтенсивності відбору, а й від генетичної структури ознак, якими йде обор. Відбір проти рецесивних мутацій виявляється значно менш ефективним, ніж домінантних. У гетерозиготі рецесивний аллель не проявляється у фенотипі і тому вислизає від відбору. Використовуючи рівняння Харді-Вейнберга, можна оцінити швидкість зміни частоти рецесивного алелю в популяції в залежності від інтенсивності відбору та початкового співвідношення частот. Чим нижча частота алелю, тим повільніше відбувається його елімінація. Щоб знизити частоту рецесивної літали від 0,1 до 0,05 потрібно всього 10 поколінь; 100 поколінь – щоб зменшити її від 0,01 до 0,005 та 1000 поколінь – від 0,001 до 0,0005.

Рухаюча форма природного відбору грає вирішальну роль у пристосуванні живих організмів до зовнішніх умов, що змінюються в часі. Вона ж забезпечує широке поширення життя, його проникнення у всі можливі екологічні ніші. Помилково думати, проте, що у стабільних умовах існування природний відбір припиняється. У таких умовах він продовжує діяти у формі стабілізуючого відбору.

Стабілізуючий відбір.Стабілізуючий відбір зберігає стан популяції, що забезпечує її максимальну пристосованість у постійних умовах існування. У кожному поколінні віддаляються особини, що відхиляються від середнього оптимального значення за пристосувальними ознаками.

Описано безліч прикладів дії стабілізуючого відбору у природі. Наприклад, на перший погляд здається, що найбільший внесок у генофонд наступного покоління мають робити особини з максимальною плідністю. Однак спостереження над природними популяціями птахів та ссавців показують, що це не так. Чим більше пташенят або дитинчат у гнізді, тим важче їх вигодувати, тим кожен з них менший і слабший. В результаті найбільш пристосованими виявляються особини із середньою плідністю.

У чому причина постійної появи малопристосованих форм у постійних умовах існування? Чому природний відбір не здатний раз і назавжди очистити популяцію від небажаних форм, що ухиляються? Причина не тільки і не стільки в постійному виникненні нових і нових мутацій. Причина в тому, що найчастіше найбільш пристосованими виявляються гетерозиготні генотипи. При схрещуванні вони постійно дають розщеплення і в їхньому потомстві з'являються гомозиготні нащадки зі зниженою пристосованістю. Це явище отримало назву збалансований поліморфізм.

Найбільш широко відомим прикладом такого поліморфізму є серповидно-клітинна анемія. Це тяжке захворювання крові виникає у людей гомозиготних за мутантним алелем гемоглобіну. Hb S) і призводить до їхньої загибелі в ранньому віці. У більшості людських популяцій частота цього алелі дуже низька і приблизно дорівнює частоті його виникнення за рахунок мутацій. Однак він часто зустрічається в тих районах світу, де поширена малярія. Виявилося, що гетерозиготи з Hb Sмають більш високу стійкість до малярії, ніж гомозиготи за нормальним алелем. Завдяки цьому в популяціях, що населяють малярійні райони, створюється і стабільно підтримується гетерозиготність за цим летальним алелелю в гомозиготі.

Стабілізуючий відбір є механізмом накопичення мінливості у природних популяціях. Першим на цю особливість стабілізуючого відбору звернув увагу видатний учений Шмальгаузен І.І. Він показав, що у стабільних умовах існування не припиняється ні природний відбір, ні еволюція. Навіть залишаючись фенотипно постійною, населення не перестає еволюціонувати. Її генетичний склад постійно змінюється. Стабілізуючий відбір створює такі генетичні системи, які забезпечують формування подібних оптимальних фенотипів з урахуванням найрізноманітніших генотипів. Такі генетичні механізми як домінування, епістаз, комплементарна дія генів, неповна пенетрантністьта інші засоби приховування генетичної мінливості завдячують своїм існуванням стабілізуючому добору.

Тут важливо відзначити, що сталість умов не означає їхньої незмінності. Протягом року екологічні умови регулярно змінюються. Стабілізуючий відбір адаптує популяції до цих сезонних змін. До них приурочуються цикли розмноження, таким чином, щоб молодняк народжувався того сезону, коли ресурси їжі максимальні. Усі відхилення від цього оптимального, що відтворюється рік у рік циклу, усуваються стабілізуючим відбором. Нащадки, що народилися надто рано, гинуть від безгодівлі, надто пізно – не встигають підготуватися до зими. Як тварини та рослини дізнаються про настання зими? За настанням заморозків? Ні, це не надто надійний покажчик. Короткочасні флуктуації температури можуть бути дуже оманливими. Якщо в якийсь рік потеплішало раніше, ніж звичайно, то це зовсім не означає, що прийшла весна. Ті, хто надто поспішно зреагують на цей ненадійний сигнал, ризикують залишитись без потомства. Краще дочекатися більш надійного знаку весни – збільшення світлового дня. У більшості видів тварин саме цей сигнал запускає механізми сезонних змін життєво важливих функцій: цикли розмноження, линяння, міграцій та ін. І.І. Шмальгаузен переконливо показав, що ці універсальні адаптації виникають у результаті стабілізуючого відбору.

Дизруптивний відбір.При стабілізуючому відборі перевагу мають особини з середнім проявом ознак, при рушійному - одна з крайніх форм. Теоретично мислима ще одна форма відбору - дизруптивний або розривний відбір, коли перевагу набувають обидві крайні форми.

Дія дизруптивного відбору пояснюють утворення сезонних рас у деяких бур'янів. Було показано, що терміни цвітіння та дозрівання насіння в одного з видів таких рослин - брязкальце лучного-розтягнуті майже на все літо, причому більша частина рослин цвіте і плодоносить у середині літа. Однак на сіножаті отримують переваги ті рослини, які встигають відцвісти і дати насіння до косовиці, і ті, які дають насіння в кінці літа, після косовиці. В результаті утворюються дві раси брязкальце - ранньо-і пізньоквітуча.

У певних ситуаціях дизруптивний відбір за ознаками, пов'язаними особливостями екології (часом розмноження, перевагою різних видівкорми, різних місць проживання) може призводити до утворення екологічно відокремлених рас всередині виду і потім до видоутворення.

Підлоговий відбір.У самців багатьох видів виявляються явно виражені вторинні статеві ознаки, які здається неадаптивними: хвіст павича, яскраве пір'я райських птахів і папуг, червоні гребені півнів, феєричні кольори тропічних рибок, пісні птахів і жаб, тощо. Багато з цих особливостей ускладнюють життя носіїв, роблять їх легко помітними для хижаків. Здавалося б, ці ознаки не дають жодних переваг їхнім носіям у боротьбі за існування, проте вони дуже широко поширені в природі. Яку роль у їх виникненні та розповсюдженні відіграв природний відбір?

Ми вже знаємо, що виживання організмів є важливим, але не єдиним компонентом природного відбору. Іншим найважливішим компонентом є привабливість для особин протилежної статі. Ч.Дарвін назвав це явище статевим відбором. Вперше він згадав цю форму відбору в «Походження видів», а потім детально проаналізував її в книзі «Походження людини та статевий відбір». Він вважав, що «ця форма відбору визначається не боротьбою за існування у відносинах органічних істот між собою або із зовнішніми умовами, але суперництвом між особинами однієї статі, зазвичай самцями, за володіння особинами іншої статі».

Підлоговий відбір – це природний відбір на успіх у розмноженні. Ознаки, які знижують життєздатність їх носіїв, можуть виникати і поширюватися, якщо переваги, які вони дають в успіху розмноження, значно вищі, ніж їхні недоліки для виживання. Самець, який живе недовго, але подобається самкам і тому виробляє багато нащадків, має набагато більшу сукупну пристосованість, ніж той, що живе довго, але залишає мало нащадків. У багатьох видів тварин переважна більшість самців зовсім не бере участь у розмноженні. У кожному поколінні між самцями виникає найжорстокіша конкуренція за самок. Ця конкуренція може бути прямою, і виявлятися у вигляді боротьби за території чи турнірних боїв (рис. XI.15.2). Вона може відбуватися і в непрямій формі та бути обумовленою вибором самок. У випадках, коли самки вибирають самців, конкуренція самців проявляється у демонстрації їх яскравого зовнішнього вигляду чи складного поведінки залицяння. Самки вибирають тих самців, які їм найбільше подобаються. Як правило, це найяскравіші самці. Але чому самкам подобаються яскраві самці?

Було запропоновано дві основні гіпотези щодо механізмів статевого відбору.

Пояснюючи ці гіпотези, ми намагалися зрозуміти логіку дії самок птахів. Може скластися враження, що ми надто багато від них очікуємо, що такі складні розрахунки пристосованості їм навряд чи доступні. Насправді, у виборі самців самки не більше і не менш логічні, ніж у всій іншій їх поведінці. Коли тварина відчуває спрагу, вона не міркує, що їй слід попити води, щоб відновити водно-сольовий баланс в організмі - вона йде на водопій, тому що відчуває спрагу. Коли робоча бджола жалить хижака, що напав на вулик, вона не обчислює, наскільки цією своєю самопожертвою вона підвищує сукупну пристосованість своїх сестер - вона слідує інстинкту. Так само і самки, вибираючи яскравих самців, слідують своїм інстинктами - їм подобаються яскраві хвости. Усі, кому інстинкт підказував інше поведінка, вони залишили потомства. Таким чином, ми обговорювали не логіку самок, а логіку боротьби за існування та природного відбору - сліпого та автоматичного процесу, який, діючи постійно з покоління в покоління, сформував усе те дивовижне розмаїття форм, забарвлень та інстинктів, яке ми спостерігаємо у світі живої природи .

Природний відбір- Результат боротьби за існування; він ґрунтується на переважному виживанні та залишенні потомства з найбільш пристосованими особинами кожного виду та загибелі менш пристосованих організмів.

Мутаційний процес, коливання чисельності популяцій, ізоляція створюють генетичну неоднорідність усередині виду. Але їхня дія неспрямована. Еволюція ж - процес спрямований, пов'язаний з виробленням пристосувань, з прогресивним ускладненням будови та функцій тварин та рослин. Існує лише один спрямований еволюційний фактор – природний відбір.

Під природним добором слід розуміти вибіркове (диференціальне) відтворення генотипів (чи генних комплексів). У процесі природного відбору важливі й не так виживання чи загибель особин, скільки їх диференціальне розмноження. Успіх у розмноженні різних особин може бути об'єктивним генетико-еволюційним критерієм природного добору. Біологічне значення особини, яка дала потомство, визначається внеском її генотипу до генофонду популяції. Відбір із покоління до покоління за фенотипами веде до відбору генотипів, оскільки нащадкам передаються ознаки, а генні комплекси. Для еволюції мають значення як генотипи, а й фенотипи і фенотипова мінливість.

а)Дестабілізуючий відбір

Таким чином, форма дестабілізації відбору веде до розширення норми реакції.

б) Підлоговий відбір

Підлоговий відбір- природний відбір усередині однієї статі, спрямований на вироблення ознак, що дають переважно можливість залишити найбільшу кількість нащадків.

Статевий відбір - це природний відбір на успіх у розмноженні. Ознаки, які знижують життєздатність їх носіїв, можуть виникати і поширюватися, якщо переваги, які вони дають в успіху розмноження, значно вищі, ніж їхні недоліки для виживання. Самець, який живе недовго, але подобається самкам і тому виробляє багато нащадків, має набагато більшу сукупну пристосованість, ніж той, що живе довго, але залишає мало нащадків. У багатьох видів тварин переважна більшість самців зовсім не бере участь у розмноженні. У кожному поколінні між самцями виникає найжорстокіша конкуренція за самок. Ця конкуренція може бути прямою, і виявлятися у вигляді боротьби за території чи турнірних боїв. Вона може відбуватися і в непрямій формі та бути обумовленою вибором самок. У випадках, коли самки вибирають самців, конкуренція самців проявляється у демонстрації їх яскравого зовнішнього вигляду чи складного поведінки залицяння. Самки вибирають тих самців, які їм найбільше подобаються. Як правило, це найяскравіші самці. Але чому самкам подобаються яскраві самці?

Мал. 7.

Було запропоновано дві основні гіпотези щодо механізмів статевого відбору.

Пояснюючи ці гіпотези, ми намагалися зрозуміти логіку дії самок птахів. Може скластися враження, що ми надто багато від них очікуємо, що такі складні розрахунки пристосованості їм навряд чи доступні. Насправді, у виборі самців самки не більше і не менш логічні, ніж у всій іншій їх поведінці. Коли тварина відчуває спрагу, вона не міркує, що їй слід попити води, щоб відновити водно-сольовий баланс в організмі - вона йде на водопій, тому що відчуває спрагу. Коли робоча бджола жалить хижака, що напав на вулик, вона не обчислює, наскільки цією своєю самопожертвою вона підвищує сукупну пристосованість своїх сестер - вона слідує інстинкту. Так само і самки, вибираючи яскравих самців, слідують своїм інстинктами - їм подобаються яскраві хвости. Усі, кому інстинкт підказував інше поведінка, вони залишили потомства. Таким чином, ми обговорювали не логіку самок, а логіку боротьби за існування та природного відбору - сліпого та автоматичного процесу, який, діючи постійно з покоління в покоління, сформував усе те дивовижне розмаїття форм, забарвлень та інстинктів, яке ми спостерігаємо у світі живої природи .

в) Груповий відбір

Груповий відбір часто називають груповим відбором, являє собою диференціальне розмноження різних локальних популяцій. В. Райт порівнює популяційні системи двох типів - велику безперервну популяцію та ряд дрібних напівізольованих колоній - щодо теоретичної ефективності відбору. Передбачається, що загальна величина обох систем популяції однакова і організми вільно схрещуються між собою.

Встановлено, що груповий добір - процес другого порядку, що доповнює головний процес індивідуального добору. Будучи процесом другого порядку, груповий відбір повинен протікати повільно, мабуть, набагато повільніше, ніж індивідуальний добір. Оновлення популяцій потребує більше часу, ніж оновлення особин.

Одна з особливостей органічного світу, яку важко пояснити на основі індивідуального відбору, але можна розглядати як результат групового відбору, - статеве розмноження. Хоча й були створені моделі, в яких статевому розмноженню сприяє індивідуальний відбір, проте вони є нереалістичними. Статеве розмноження - це той процес, який створює рекомбінаційну мінливість в популяціях, що схрещуються. Від статевого розмноження виграють не батьківські генотипи, що розпадаються у процесі рекомбінації, а населення майбутніх поколінь, у яких збільшується запас мінливості. Це передбачає участь як один з факторів селективного процесу на популяційному рівні.

г) Спрямований відбір (рушійний)

Мал. 1.

Спрямований відбір (рушійний) було описано ще Ч.Дарвіном, а сучасне вчення про рушійний відбір розроблено Дж. Сімпсоном.

Рис. Залежність частоти темних форм березової п'ядениці від ступеня забрудненості атмосфери

Мал. 3.

Комахи, ящірки та ряд інших мешканців трави мають зелене або буре забарвлення, мешканці пустелі – колір піску. Шерсть тварин, що у лісах, наприклад леопарда, розцвічена невеликими плямами, що нагадують сонячні відблиски, а тигра імітує забарвлення і тінь від стебел очерету чи очерету. Таке забарвлення отримало назву покровительської.

Спрямований відбір лежить в основі штучного відбору, при якому вибіркове схрещування особин, які мають бажані фенотипічні ознаки, підвищує частоту цих ознак у популяції. У ряді експериментів Фальконер вибирав із популяції шеститижневих мишей найважчих особин і давав їм спарюватись між собою. Те саме він проробляв з найлегшими мишами. Таке вибіркове схрещування за ознакою маси тіла призвело до створення двох популяцій, в одній з яких маса зростала, а в іншій – зменшувалася.

Після припинення селекції ні та, ні інша група не повернулася до первісної маси (приблизно 22 грами). Це свідчить, що штучний відбір за фенотиповими ознаками призвів до деякого генотипного відбору і часткову втрату обома популяціями якихось алелей.

д) Стабілізуючий відбір

Мал. 4.

Рис.5.

Найбільш широко відомим прикладом такого поліморфізму є серповидно-клітинна анемія. Це тяжке захворювання крові виникає у людей гомозиготних за мутантною алеєю гемоглобіну (Hb S) і призводить до їхньої загибелі в ранньому віці. У більшості людських популяцій частота цього алею дуже низька і приблизно дорівнює частоті виникнення за рахунок мутацій. Однак він часто зустрічається в тих районах світу, де поширена малярія. Виявилося, що гетерозиготи Hb S мають більш високу стійкість до малярії, ніж гомозиготи по нормальному алею. Завдяки цьому в популяціях, що населяють малярійні райони, створюється і стабільно підтримується гетерозиготність по цьому летальному алею в гомозиготі.

гаттерію, що носить риси плазунів мезозойської ери;

латимерія, нащадок кистеперих риб, поширених у палеозойську епоху;

північноамериканський опоссум - сумчаста тварина, відома з крейдяного періоду;

Тут важливо відзначити, що сталість умов не означає їхньої незмінності. Протягом року екологічні умови регулярно змінюються. Стабілізуючий відбір адаптує популяції до цих сезонних змін. До них приурочуються цикли розмноження, таким чином, щоб молодняк народжувався того сезону, коли ресурси їжі максимальні. Усі відхилення від цього оптимального, що відтворюється рік у рік циклу, усуваються стабілізуючим відбором. Нащадки, що народилися надто рано, гинуть від безгодівлі, надто пізно – не встигають підготуватися до зими. Як тварини та рослини дізнаються про настання зими? За настанням заморозків? Ні, це не надто надійний покажчик. Короткочасні флуктуації температури можуть бути дуже оманливими. Якщо в якийсь рік потеплішало раніше, ніж звичайно, то це зовсім не означає, що прийшла весна. Ті, хто надто поспішно зреагують на цей ненадійний сигнал, ризикують залишитись без потомства. Краще дочекатися більш надійного знаку весни – збільшення світлового дня. У більшості видів тварин саме цей сигнал запускає механізми сезонних змін життєво важливих функцій: цикли розмноження, линяння, міграцій та ін. І.І. Шмальгаузен переконливо показав, що ці універсальні адаптації виникають у результаті стабілізуючого відбору.

е)Дизруптивний (розчленовуючий) відбір

Мал. 6.

Популяції, пристосовані до екологічно несхожим місцеперебуванням, можуть займати суміжні географічні області; наприклад, у прибережних областях Каліфорнії рослина Gilia achilleaefolia представлена двома расами. Одна раса – «сонячна» – росте на відкритих трав'янистих південних схилах, тоді як «тіньова» раса зустрічається в тінистих дубових лісах та гаях секвої. Ці раси різняться за величиною пелюсток - ознакою, детермінованою генетично.

Висновок

Як та інші елементарні еволюційні чинники, природний відбір викликає зміни у співвідношенні алелей у генофондах популяцій. У еволюції природного добору належить творчу роль. Виключаючи з репродукції генотипи з малою пристосувальною цінністю, зберігаючи сприятливі генні комбінації різної гідності, він перетворює картину генотипної мінливості, що складається спочатку під впливом випадкових чинників, біологічно доцільному напрямку.

Список літератури

Власова З.А. Біологія Довідник студента - Москва, 1997

Грін Н. Біологія - Москва, 2003

Камлюк Л.В. Біологія у питаннях та відповідях - Мінськ, 1994

Лемеза Н.А. Посібник з біології - Мінськ, 1998

Презентація з астрономії на тему "будівля та еволюція зірок" Презентація побудови сонця та зірок

Вивчення основних закономірностей перетворення частоти