Естественный отбор - основные формы, примеры, результаты

Механизм действия

Термин был введен Чарльзом Дарвином. Он сравнивал естественный отбор с искусственным, т. е. с селекцией. Согласно мнению ученого, разница между этим процессами простая: в первом случае все решает природа, во втором — человек. Рабочим материалом являются наследственные мутации, которые накапливаются или исчезают в следующих поколениях.

Взгляд Чарльза Дарвина на механизмы эволюции произвел революцию в научных кругах. В какой-то мере он был скандальным и смелым. В современном мире теорию считают обычной и само собой разумеющейся. Три неоспоримых факта существования естественного отбора:

• на свет появляется больше потомства, но не все могут выжить и размножиться;
• все живое подвержено наследственной изменчивости;
• организмы наделены разными особенностями.

Все это становится причинами для жестокой конкуренции, которая является движущей силой эволюции. Сам процесс протекает медленно, в нем ученые выделяют несколько этапов. Первый — это изменчивость, у отдельной особи появляется случайная мутация. Второй — наследование, особенность передается потомкам. Третьи — отбор, происходит определение, насколько полезно было изменение для выживания.

Четвертый — это время, для закрепления и распространения особенности требуется много лет. Пятый — это адаптация, мутация становится общим признаком для популяции или становится основой для появления нового вида.

Творческая роль отбора естественного заключается в том, что с изменением признаков в соответствии с условиями окружающей среды происходит создание новых видов. Именно этот процесс является направляющим фактором эволюции.

Все виды находятся во взаимоотношениях, что порождает борьбу за существование. Каждая особь стремится оставить после себя максимальное количество потомства. Из него выживут только самые приспособленные, так как кормовой базы не хватит на всех.

Принципы классификации

По направленности действия выделяют положительный и отрицательный (иногда называется отсекающим) виды естественного отбора. В первом случае процесс направлен на развитие полезных признаков и увеличение количества особей, которые владеют им. Механизм позволяет повышать жизнеспособность вида. Если рассматривать это в масштабах биосферы, то происходит постепенное усложнение строения живых организмов.

Подобная тенденция хорошо видна на примере эволюции. Некоторые виды древних рыб потратили миллионы лет на то, чтобы жабры трансформировались в среднее ухо. Когда это произошло, первые земноводные смогли выйти на сушу. Этому способствовали сильнейшие приливы и отливы.

Отрицательный отбор позволяет выводить из популяции особей с опасными и вредными признаками. Они значительно снижают уровень жизни и повышают уровень смертности. Механизм выступает определенным фильтром, который не пропускает плохие аллели и не дает им развиваться.

Благодаря развитию большого пальца, предки человека смогли сжимать кисть в кулак. В драках они могли использовать их для ударов, это давало возможность разбивать черепа. В итоге выжили только особи с крепкими черепами. Подобные скелеты с повреждениями были неоднократно обнаружены археологами. Эффективность отбора напрямую зависит от концентрации гена в популяции. Она понижается при увеличении количества гомозиготных особей.

Есть еще одна классификация, основой которой является характер влияния отбора на изменчивость признака в популяции. В ней выделяют движущий, стабилизирующий, дестабилизирующий, дизруптивный, половой.

Основные типы

Движущий отбор действует при направленном изменении условий внешней среды. В итоге отсеиваются особи с одним значением среднего признака, и с каждым поколением происходит небольшой сдвиг. В итоге привычная норма претерпевает изменения и появляется новое значение. Одни признаки исчезают, другие формируются.

Автором описания механизмов движущего отбора был не только Дарвин, но и ученый Уоллес. В качестве примера можно рассмотреть выработку у бактерий устойчивости к антибиотикам, снижение чувствительности паразитических грибков к ядохимикатам и изменение строения конечностей у предков лошадей.

Стабилизирующий отбор сохраняет существующие признаки. Он действует только при постоянном сохранении условий среды. По сути, это другая сторона движущего отбора, так как цель этого процесса — сохранить адаптированный вид. Он не дает размножаться особям с отклоняющимися мутациями.

Примеры стабилизирующего отбора — гигантская секвойя, растение гингко, крокодилы, некоторые виды медуз. Именно эта форма поддерживает постоянство вида.

Разрывающий (дизруптивный) отбор характеризуется поддерживанием крайних значений, средние при этом убираются из популяции. В результате из исходной формы появляются несколько новых — это позволяет поддерживать разнообразие популяции. Дивергенция (расхождение признаков) дает возможность сформироваться новым видам, например, клеверу.

Движущий, стабилизирующий и дизруптивный — вот какие формы естественного отбора существуют. Но некоторые ученые отдельно выделяют еще один тип — половой. Самцы соперничают в праве на размножение, у них часто появляются признаки, которые отрицательно влияют на выживаемость. Красивый хвост у павлина не несет практической пользы, лишь привлекает самок.

Существуют две гипотезы, которые объясняют этот механизм. Согласно первой, самка выбирает того, кто может выжить в тяжелых условиях. Вторая версия — стремление получить потомство от успешного отца.

Современный мир

Идея естественного отбора до сих пор вызывает множество споров в научной среде. Противники не считают теорию эволюции правдивой, так как неясно, каким образом зародилась жизнь на Земле. Креационисты тоже не поддерживают учение Чарльза Дарвина. Появление синтетической теории эволюции тоже вызывает немало споров.

Происхождение разных видов также подвергается критике. Ученые могут только строить теории о развитии тех или иных организмов. Селекция создана человеком и является противовесом природной эволюции.

В ЕГЭ по биологии и в контрольных работах можно встретить вопросы, которые затрагивают тему «Естественный отбор». Задания состоят из разных требований: где-то нужно составить таблицу-сравнение, указать формы и перечислить их отличия, написать сравнительную характеристику. Важно уметь приводить краткие примеры, называть последствия отбора и как они проявляются. Иногда нужно порассуждать на тему «почему существует отбор естественный», «борьба за выживание как двигатель эволюции» и т. п.

В тестах по биологии можно найти разные вопросы об отборе. Примерные задания:

• каков главный эффект естественного отбора;
• что служит исходным материалом для нее;
• какая форма позволяет преобразовать виды;
• что является источником генетического разнообразия;
• что лежит в основе теории Дарвина;
• отбирающий фактор и т. д.

Знание учения Дарвина позволяет иначе взглянуть на механизмы эволюции. Природа отбирает лучших представителей для дальнейшего развития. Ученые спорят о том, влияет ли этот механизм на человечество. Благодаря тому, что многие виды смогли изменяться, они выжили в ходе эволюции. Не всегда главное — размер и сила. Динозавры поражают гигантским ростом, но в итоге победили те животные, что были небольшими и умными. Прогнозировать, как будет развиваться эволюция, сложно.

Как отбор меняет популяцию: пример с жуками

Отбор не создаёт признак заново — он лишь выбирает из уже существующих вариантов.

Представим популяцию жуков, среди которых есть тёмные и светлые особи. Если вокруг тёмная кора деревьев, светлых жуков птицы замечают и съедают чаще. Тёмные выживают лучше и оставляют больше потомков. Через несколько поколений тёмных жуков в популяции становится заметно больше — просто потому, что они реже погибали до размножения.

Особи с неблагоприятными признаками не обязательно погибают сразу. Чаще они просто оставляют меньше потомства — болеют чаще, находят меньше пищи, реже привлекают партнёра. Со временем разница в числе потомков накапливается и меняет состав всей популяции.

Примеры естественного отбора в природе

Во всех этих случаях работает один и тот же принцип: у части особей есть признак, который даёт преимущество именно в данных условиях среды. В других условиях преимуществом мог бы стать совершенно другой признак — отбор не «улучшает вид вообще», а подстраивает популяцию под конкретную обстановку.

Частые ошибки при изучении темы

Главная ошибка — считать, что отбор «стремится» к чему-то, будто у природы есть цель сделать организм лучше.

На самом деле отбор не имеет намерений. Он просто фиксирует то, что уже сработало: выжили и размножились те, кому это удалось в конкретных условиях, а если условия изменятся — преимущество может получить совсем другой признак.

Ещё одна распространённая ошибка — путать отбор с изменчивостью. Изменчивость создаёт разнообразие признаков, а отбор только определяет, какие из этих признаков закрепятся в популяции. Без изменчивости отбору было бы просто не из чего выбирать.

Почему бесполезные на вид признаки могут сохраняться

Не каждый признак напрямую связан с выживанием — некоторые просто не мешают и не помогают, поэтому отбор их не отбраковывает.

Кроме того, признак мог быть полезен в прошлых условиях среды, а сейчас условия изменились, но признак ещё не успел исчезнуть — отбор действует не мгновенно, а на протяжении многих поколений.