На каких биологических свойствах основан естественный и искусственный отбор
Искусственный отбор.
Для обоснования исторического принципа развития живой природы Дарвин глубоко изучил
многовековую практику земледелия и животноводства и пришел к выводу: многообразие
пород домашних животных и возделываемых сортов растений является результатомизменчивости,
наследственности и искусственного отбора.
Искусственный отбор осуществляется человеком и может быть двояким: сознательным
(методическим) – в соответствии с поставленной целью, какую намечает себе селекционер,
и бессознательным, когда человек не ставит перед собой Цели по выведению породы
или сорта с заранее заданными свойствами, а просто устраняет менее ценные особи
и оставляет на племя лучшие. Бессознательный отбор проводился человеком на протяжении
многих тысячелетий: даже дикари во время голода оставляли на племя более полезных
животных, а убивали менее ценных. В неблагоприятные периоды первобытный человек
в первую очередь употреблял нележкие плоды или более мелкие семена и в этом случае
также совершал отбор, но бессознательный. Во всех случаях такого отбора сохранились
наиболее продуктивные формы животных и более урожайные сорта растений, хотя человек
здесь выступал как слепой фактор отбора, каким может быть любой другой фактор среды.
.1
Многовековой практикой искусственного отбора были выведены многие ценные формы.
В частности, к середине XIX в. в сельскохозяйственной практике зарегистрировано
более 300 сортов пшеницы, в пустынях Северной Африки возделывалось 38 разновидностей
финиковой пальмы, в Полинезии – 24 формы хлебного дерева и столько же сортов банана,
в Китае – 63 сорта бамбука. Винограда насчитывалось около 1000 сортов, крыжовника
– более 300, около 400 пород крупного рогатого скота, 250 пород овец, 350 пород
собак, 150 пород голубей, много ценных пород кроликов, кур, уток и др. Сторонники
постоянства видов считали, что каждый такой сорт или порода ведет начало от своего
прямого предка. Однако Дарвин доказал, что источник многообразия пород животных
и сортов культурных растений – один или небольшое число диких предков, потомки которых
были преобразованы человеком в разных направлениях сообразно его хозяйственным целям,
вкусам и интересам. При этом селекционер использовал присущую отбираемым формам
наследственную изменчивость.
Дарвин выделял изменчивость определенную (теперь называется модификационной) и неопределенную.
При определенной, или групповой, изменчивости все или почти все потомство особей,
подвергавшихся действию одинаковых условий, изменяется в одном направлении; например,
при нехватке пищи животные теряют в массе, в холодном климате шерсть у млекопитающих
более густая 1 т. д. Неопределенная, или индивидуальная, изменчивость появляется
в бесконечно разнообразных, часто едва заметных, случайных, разнонаправленных отклонениях
отельных особей, живущих вместе, в пределах одного орта, одной породы, одного вида.
В настоящее время эту форму изменчивости называют генотипической. Изменчивость передается
потомству не только при половом размножении, но и при вегетативном: нередко у растения
вырастают побеги с новыми свойствами или развиваются почки, из которых формируются
плоды с новыми качествами (виноград, крыжовник) – результат мутации в соматической
клетке почки.
В явлениях изменчивости Дарвин открыл ряд важных закономерностей, а именно: при
изменении одного какого-либо органа или признака возможно изменение других. Например,
на участке прикрепления упражняемой мышцы к кости развивается гребень, у болотных
птиц шея удлиняется одновременно с удлинением конечностей, толщина волоса у овец
изменяется соответственно с увеличением толщины кожи. Такая изменчивость называется
соотносительной или коррелятивной. На основе коррелятивной изменчивости селекционер
может предсказать те или иные уклонения от первоначальной формы и проводить отбор
в желаемом направлении.
Естественный отбор в отличие от искусственного
осуществляется в самой природе и состоит в отборе в пределах вида наиболее приспособленных
особей к условиям конкретной среды. Дарвин открыл известную общность в механизме
искусственного и естественного отбора: при первой форме отбора в результаты воплощается
сознательная или неосознанная воля человека, при второй – господствуют законы природы.
В том и другом случае создаются новые формы, однако при искусственном отборе, несмотря
на то что изменчивость затрагивает все органы и свойства животных и растений, полученные
породы животных и сорта растений сохраняют признаки, полезные для человека, но не
для самих организмов. Напротив, естественный отборсохраняет особи, у которых изменения
полезны для их собственного существования в данных условиях.
В природе постоянно наблюдается определенная и неопределенная изменчивость. Ее интенсивность
здесь менее выражена, чем у домашних форм, так как изменение природной среды происходит
малозаметно и чрезвычайно медленно. Возникающая качественная неоднородность особей
внутри видов как бы выводит на эволюционную арену множество “претендентов”,
предоставляя естественному отбору браковать менее приспособленных к выживанию. Процесс
природной “выбраковки”, по Дарвину, осуществляется на основе изменчивости,
борьбы за существование и естественного отбора. Материал для естественного отбора
поставляет неопределенная (генотипическая) изменчивость организмов. Именно по этой
причине потомство любой пары диких (как, впрочем, и домашних) организмов оказывается
неоднородным. Если изменения полезны, это повышает шансы на выживание и продолжение
рода. Всякое вредное для организма изменение неукоснительно приведет к его уничтожению
или невозможности оставить потомство. Выживание или гибель особи – конечный итог
“борьбы за существование”, которую Дарвин понимал не в прямом, а в переносном
смысле. Он различалтри формы борьбы за существование:
а) внутривидовую – наиболее ожесточенную, так как особи одного вида нуждаются в
сходных источниках питания, которые к тому же ограничены, в сходных условиях для
размножения, одинаковых убежищах;
б) межвидовую – борьбу между особями разных видов (растения и их части поедаются
копытными, птицами, травоядные животные поедаются хищниками, болезнетворные бактерии
и паразиты поражают растительные и животные организмы);
в) борьбу живых организмов с факторами неживой природы – условиями внешней среды
при засухе, наводнениях, ранних заморозках, выпадении града гибнут многие мелкие
животные, птицы, черви, насекомые, травы.
В результате всех этих сложных взаимоотношений множество организмов погибает либо,
будучи ослабленными, не оставляет потомства. Выживают особи, обладающие хотя бы
минимальными полезными изменениями. Приспособительные признаки и свойства возникают
не сразу, они накапливаются естественным отбором из поколения в поколение, что приводит
к тому, что потомки отличаются от своих предков на видовом и более высоком систематическом
уровне.
Борьба за существование неизбежна в связи с существующим в природе интенсивным размножением.
Эта закономерность не знает исключений. Организмов всегда рождается больше, чем
способных дожить до взрослого состояния и оставить потомков. Подсчеты показывают:
если бы выживали все рождающиеся мыши, то в течение семи лет потомство одной пары
заняло бы всю сушу земного шара. Самка рыбы трески за один раз мечет до 10 млн.
икринок, одно растение пастушьей сумки дает 73 тыс. семян, белены – 446 500 и т.
п. Однако “геометрическая прогрессия размножения” никогда не осуществляется,
так как между организмами происходит борьба за пространство, пищу, убежище от врагов,
конкуренция при выборе полового партнера, борьба за выживание при колебаниях температуры,
влажности, освещения и т. п. В этой “схватке” большинство родившихся гибнет,
не оставляя потомства, и поэтому в природе численность особей каждого вида в среднем
остается постоянной.
Гибель большей части родившихся организмов происходит по разным /причинам: хищник
уничтожает травоядных животных, последние в свою очередь поедают тысячи луговых
растений, многие растения погибают от засухи или от мороза или уничтожаются насекомыми,
а сами насекомые поедаются насекомоядными птицами. Масса животных и растительных
организмов гибнет или ослабляется под влиянием паразитов и болезней.
Смысл дарвиновского представления о борьбе за существование и о выживании наиболее
приспособленных можно пояснить таким примером. Взрослая лягушка-бык откладывает
около 15 тыс. икринок в год, сохраняя эту интенсивность размножения в течение пяти
лет, следовательно, теоретически одна самка может произвести на свет 75 тыс. лягушек,
но в действительности из отложенных икринок доживают до взрослого состояния в среднем
две взрослые лягушки. Большая часть молоди, едва вылупившись, становится жертвой
рыб, птиц, змей, млекопитающих; часть из них гибнет от голода, часть – от болезней,
паразитов. Когда выжившие головастики превращаются в лягушек и выползают на сушу,
их там подстерегают хищные птицы. К тому времени, когда лягушки достигнут половой
зрелости, т. е. через 3-5 лет, число сохранившихся особей резко уменьшается. Но
можно не сомневаться в том, что выжившие лягушки – действительно отборные экземпляры.
Их выживание не было случайным, это было выживание наиболее приспособленных. Только
самые быстрые и ловкие головастики спаслись от хищников в воде; те, что плавали
медленнее, оказались добычей врагов. Смогли выжить лишь те особи, которые первыми
разыскали и схватили пищу (остальные погибли от голода), а также наиболее крепкие,
устойчивые к болезням. Наконец, сохранились только те экземпляры, которые первыми
спрятались, заметив надвигающуюся опасность, остальных уничтожили хищники.
В борьбе за существование не всегда выживают наиболее сильные и самые ловкие: черепаха
и медлительна, и неуклюжа, но прочный панцирь — надежная защита от хищников; многие
паразиты с упрощенным строением поселяются в организме животного или растения, к
которому они хорошо приспособлены. Параллельное существование как высших, так и
низших форм органической жизни получило логическое объяснение в теории Дарвина –
как результат действия естественного отбора, сохраняющего наиболее приспособленных:
не пренебрегая в ряде случаев примитивностью организации, природа достигает биологического
прогресса (чаще наблюдается усложнение организмов, гораздо реже – упрощение).
Таблица Формы отбора (Т.Л. Богданова. Биология. Задания и упражнения. Пособие для
поступающих в ВУЗы. М.,1991)
Источник
На изменение видового многообразия влияют действия естественного и искусственного отбора. Естественный отбор протекает в природе и может менять направление в зависимости от изменяющихся условий среды. Искусственный отбор направляется человеком.
Определение
Естественный отбор – движущая сила эволюции, благодаря которой формируются новые более приспособленные виды. Термин ввёл натуралист Чарльз Дарвин.
Причинами естественного отбора являются:
- неблагоприятные условия;
- межвидовая конкуренция;
- внутривидовая конкуренция.
Рис. 1. Различные виды воробьёв.
Искусственный отбор – выборка и закрепление в геноме особей определённых признаков, полезных для человека. Искусственный отбор лежит в основе селекции. Отбирая «рабочих» особей, человек самостоятельно производит еду, материалы, лекарства. Изначально, без знаний генетики и селекции, выведение новых пород, сортов, штаммов человеком носило спонтанный характер. Постепенно человек с помощью селекции и генной инженерии научился чётко достигать поставленных целей.
Примером искусственного отбора является вся сельскохозяйственная деятельность, естественного – возникновение белого медведя, устойчивых к пестицидам насекомых, поедающих нейлон бактерий. Человек благодаря селекции вывел линии молочных и мясных коров, собак, кукурузу, винные бактерии, высокопроизводительный хлопчатник.
Рис. 2. Сравнение дикой и окультуренной кукурузы.
Сравнение
Несмотря на особенности протекания процессов, между двумя видами отбора существуют определённые сходства:
- исходным материалом являются индивидуальные особенности организма и наследственная изменчивость;
- благоприятные, необходимые (человеку или самому организму) признаки закрепляются, передаются по наследству;
- особи с неблагоприятными признаками уничтожаются, отбраковываются либо человеком, либо в процессе эволюции.
Описание различий представлено в таблице сравнения искусственного и естественного отбора.
Признаки отбора | Сравнительная характеристика | |
Естественный отбор | Искусственный отбор | |
Объект | Популяция | Отдельная особь или группа |
Место | Естественные экосистемы | Фермы, селекционные станции, питомники |
Продолжительность | Непрерывно, на протяжении нескольких тысячелетий | Несколько лет, в среднем – 10 лет для получения новой породы или нового сорта |
Фактор | Условия и влияние среды | Действия человека |
Критерий | Приспособленность популяции | Получение полезных для человека признаков |
Формы | – Движущий отбор – направлен в сторону лучшей приспособленности популяции к изменившимся условиям среды; – стабилизирующий отбор – сохранение полезных признаков в относительно постоянных условиях; – дизруптивный отбор – закрепление в популяции противоположных вариантов одного признака | – Бессознательный отбор – закрепление в популяции лучших признаков случайно, без определённой цели; – методический отбор – целенаправленные действия человека по сохранению в популяции определённого признака |
Результат | Появление новых видов | Получение новых пород, сортов, штаммов |
Рис. 3. Графики форм естественного отбора.
Значение
Несмотря на разность подходов, не следует противопоставлять виды отбора. Искусственный отбор неразрывно связан с естественным, т.к. изначально человек использовал для отбора диких особей, сформировавшихся в естественных условиях. В то же время природа может самостоятельно воздействовать на уже выведенные человеком породы и сорта.
ТОП-4 статьикоторые читают вместе с этой
Действие искусственного или естественного отбора влияет на изменение биологического разнообразия и совершенствование существующих видов. Кроме того, человек может выращивать в искусственных условиях более производительных особей, мало завися от факторов внешней среды.
В большинстве случае выведенные человеком особи не способны к самостоятельной жизни в дикой природе.
Что мы узнали?
Из урока узнали о сходствах и различиях искусственного и естественного отбора. За искусственный отбор отвечает человек, культивируя полезный для себя признак особи. Благодаря искусственному отбору человек получает пищу, лекарства, ткань и т.д. Естественный отбор происходит без участия человека в процессе эволюции на протяжении тысяч лет. В основе обоих видов отбора лежит наследственная изменчивость.
Тест по теме
Оценка доклада
Средняя оценка: 4.2. Всего получено оценок: 377.
Источник
admin
23.07.2010
Искусственный отбор.
Проанализировав огромный материал по культурным формам животных и растений, Дарвин пришел к выводу, что их многообразие происходит от единичных родоначальных форм. Он доказал, что породы и сорта отличаются по признакам, отражающим различные интересы человека: все они — результат разнонаправленной естественной изменчивости и искусственного отбора, проводимого человеком.
Например, все породы кур произошли от дикой банкивской курицы, ныне живущей в Индии. В соответствии с интересами человека селекция кур велась в нескольких направлениях, в результате чего были созданы группы пород, имеющие разные признаки и продуктивность: яйценоские, мясные, общепользовательные, декоративные и бойцовские (54).
Дарвин различал две формы искусственного отбора.
Бессознательный отбор применялся на первых этапах одомашнивания растений и животных. На протяжении тысячелетий человек вел его стихийно, отбирая, сохраняя и накапливая из поколения в поколение интересовавшие его признаки, часто не представляя конечных результатов. Так были созданы многие сорта растений и породы животных, значительно отличавшиеся от своих диких предков.
Методический отбор человек стал вести с конца XVIII в., создавая новые породы животных и сорта растений по заранее намеченному плану. Сознательно подбирая для скрещивания исходные пары, он получал разнообразный материал для отбора и из поколения в поколение отбирал особи с наиболее удачным, нужным ему сочетанием признаков.
Так, Дарвин, вопреки господствовавшему в науке мнению о неизменяемости видов, доказал, что, ведя целенаправленный отбор, можно изменять виды. Учение об искусственном отборе стало теоретической основой селекции и привело Дарвина к мысли о наличии аналогичного процесса в природе.
Борьба за существование.
Дарвин установил способность большинства видов к неограниченному размножению, позволяющему особям одного вида в относительно короткий срок заселить весь земной шар. Однако в природе этого не наблюдается, потому что подавляющее большинство зародышей и молодых особей погибает в борьбе за существование. Под этим термином он подразумевал сложные связи между различными организмами и условиями среды в биогеоценозах. Дарвин выделял различные формы борьбы за существование.
Внутривидовая борьба за существование отражает конкуренцию между особями одного вида.
Она носит сложный, наиболее острый характер, так как особям одного вида и в особенности одной популяции для жизни и оставления потомства требуются одинаковые условия. Поэтому между самцами популяции происходит соперничество из-за самки, между хищниками — состязание за добычу. Чрезмерное увеличение численности популяции обостряет борьбу за пищу, поэтому некоторые рыбы питаются молодью своего вида, а синицы иногда затаптывают в подстилку птенцов. У многих животных в процессе эволюции выработались приспособления, помогающие им избежать конкуренции с другими особями своего вида. Например, самцы бобров, медведей метят границы своего участка. Наряду с этим в целях сохранения своего вида у многих животных в процессе эволюции выработались приспособления жить стадами (олени, обезьяны и др.), совместно заботиться о молодняке своей популяции (зайцы, пчелы, пингвины и др.).
Межвидовая борьба за существование — это состязание за выживание между особями разных видов. Она носит сложный характер и проявляется в следующем:
- особи двух видов, живущие в одинаковых экологических условиях, конкурируют за условия существования (в посевах культурных растений сорняки отнимают у них влагу и питательные вещества);
- особи одного вида физически уничтожают особей другого вида (хищники пожирают свою жертву);
- один вид без ущерба и пользы для себя способствует процветанию другого вида (овцы, рогатый скот на своей шерсти распространяют плоды и семена растений);
- два вида взаимно поддерживают друг друга (насекомые и птицы опыляют цветки, злаковые и бобовые растения способствуют произрастанию друг друга в травосмесях).
Борьба с неблагоприятными условиями среды особенно наглядно проявляется в районах с избыточной влажностью, сухостью, жарой, холодом или другими неблагоприятными факторами. В процессе эволюции у организмов выработался ряд приспособлений, позволяющих выжить и оставить потомство наиболее приспособленным к суровым условиям. Например, на обдуваемых ветром островах растения стелются по земле.
Эти биологические закономерности человек использует в своей практической деятельности. Он устанавливает оптимальные площади питания и густоту стояния в посевах культурных растений, создает севообороты с учетом биологических особенностей и специфики возделывания различных культур, удаляет хищных рыб из водоемов при искусственном рыборазведении, вывозит ульи с пчелами на посевы насекомоопыляемых растений, использует антибиотики для борьбы с инфекционными болезнями, организует биологическую борьбу с вредителями сельскохозяйственных культур и т. д.
Естественный отбор.
Сопоставив способность всех организмов к неограниченному размножению и разнонаправленной наследственной изменчивости, Дарвин пришел к выводу, что выживают и оставляют потомство особи, отличающиеся более полезными для данного вида свойствами, т. е. в определенных условиях местности происходит естественный отбор.
Естественным отбором называют процесс, происходящий в природе, в результате которого выживают и оставляют потомство в конкретных условиях среды особи с полезными для данного вида признаками и свойствами. Материалом для естественного отбора служат индивидуальные наследственные изменения (мутации и комбинации, возникающие в популяциях). Они могут быть полезными, безразличными и вредными для вида. Полезным для вида будет всякое изменение, повышающее возможность выживания и оставления более многочисленного потомства.
Творческая роль естественного отбора заключается в том, что в процессе эволюции он сохраняет и накапливает из разнонаправленных мутаций наиболее соответствующие условиям среды и полезные для вида. Естественный отбор является главной движущей силой эволюции органического мира. Различают две формы естественного отбора.
Движущий отбор описал Дарвин, показав, что в изменившихся условиях среды большую возможность выжить и оставить потомство имеют особи, генотипы которых обеспечивают формирование новых, наиболее отвечающих этим условиям признаков. Движущий отбор приводит к образованию новых популяций, а затем видов. Например, в Плимутской бухте (Англия) вследствие постоянного засорения воды органическими остатками на смену прежней популяции краба пришла новая, способная существовать в таких условиях.
Стабилизирующий отбор фиксирует, закрепляет полезные признаки и формы в относительно постоянных условиях среды. Мутации, отклоняющиеся от установившейся оптимальной нормы, в таких условиях, как правило, оказываются менее жизнеспособны и уничтожаются отбором. Эту форму отбора описал советский ученый Иван Иванович Шмальгаузен (1884—1943). Реальность стабилизирующего отбора подтверждается существованием относительно стабильных в определенных условиях возделывания сортов растений и пород животных, а также длительным существованием древних форм (кистеперые рыбы, пресмыкающиеся и др.). Его действие можно наблюдать, например, в замкнутом водоеме (пруд, озеро). В нем при относительно постоянных условиях размножаются особи, признаки которых наиболее соответствуют установившемуся биологическому равновесию. Возникающие отклонения от установившейся нормы нежелательны и отметаются отбором.
Относительная приспособленность (целесообразность).
Дарвин считал, что все приспособления организмов к окружающей среде возникли в результате естественного отбора за счет выживания и оставления потомства особями, наиболее приспособленными к данной среде. В процессе эволюции у организмов выработалось множество разнообразных относительных приспособлений к окружающей среде (цв. табл. XI).
Покровительственная окраска делает организмы менее заметными на фоне окружающей местности. Многие животные, обитающие в траве (богомолы, кузнечики и др.), окрашены в зеленый цвет, а на снежных равнинах Крайнего Севера — в белый (белые медведи, белые куропатки и др.).
Маскировка — приспособления, при которых форма тела и окраска животных сливаются с окружающими предметами. Например, в тропических лесах многие змеи неразличимы среди лиан; лохматый морской конек похож на водоросль, в которой прячется; насекомых, живущих на коре деревьев, издали можно принять за лишайники (жуки, усачи, пауки, бабочки).
Предостерегающая (угрожающая) окраска выделяет из окружающей среды яркими пятнами или полосами ядовитых, жалящих животных (змеи, осы, шмели).
Мимикрия — сходство в окраске, форме тела безопасных животных с ядовитыми и опасными. Отдельные виды мух, не имеющие жала, похожи на жалящих шмелей и ос; неядовитые змеи — на ядовитых. Это результат гомологичных (одинаковых) мутаций у разных видов, которые помогают выжить незащищенным животным.
У растений также известно много различных приспособлений, позволяющих произрастать во влажных или засушливых местах, обеспечивающих опыление цветков определенными видами насекомых или птиц, способствующих распространению плодов ветром, птицами и животными, препятствующих самоопылению (более длинный пестик и короткие тычинки, разное время созревания тычинок и пестиков) и т.д.
У всех растений и животных в результате естественного отбора сформировались приспособления к жизни в определенной среде, но характер их различен. Например, дельфин плавает при помощи хвостового плавника, а пингвин — видоизмененных крыльев.
Большая плодовитость — приспособленность организмов, подвергающихся значительному уничтожению (тля, черви-паразиты, мелкие рыбы, сорные растения и др.), к сохранению вида. Однако все эти приспособления имеют относительный характер и помогают организму выжить только в тех условиях, в которых они возникли. При изменении условий приспособление перестает быть полезным. Например, зеленые богомолы не видны на зеленой траве, но на побуревшей они хорошо заметны и уничтожаются птицами. Игольчатый покров ежа защищает его от уничтожения многими хищниками, но не спасает от филина, который разрывает жертву на части и заглатывает куски вместе с иглами.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Просмотров:
3 169
Источник