Подтверждение естественного отбора

Можно ли получить экспериментальные подтверждения действия отбора?

Да. Кроме наблюдения естественного отбора в природе можно поставить и подтверждающие его действие эксперименты. Приведем два примера.

Первый опыт — по доказательству естественного отбора. На опушке леса разложили на досках насекомых 200 видов. Птицы склевали лишь тех, которые не имели предостерегающей окраски.

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

Борьба за существование

Что приводит к борьбе за существование?

К борьбе за существование приводит несоответствие между численностью появляющихся в популяции особей и имеющимися в наличии жизненными ресурсами.

Формы борьбы за существование

Какие формы борьбы за существование вы знаете?

Различают три формы борьбы за существование: внутривидовую, межвидовую и борьбу с неблагоприятными условиями неорганической природы.

Наиболее напряженная из них — внутривидовая борьба, которая особенно обостряется при повышении плотности популяций.

Межвидовая борьба наблюдается между популяциями разных видов. Она может проявляться в форме конкуренции за одни и те же виды природных ресурсов или в форме одностороннего использования одного вида другим — взаимоотношения между хищником и жертвой, паразитом и его хозяином.

Борьба с неблагоприятными физическими условиями также играет большую роль в эволюционных изменениях организмов. Абиотические факторы оказывают значительное влияние на эволюцию организмов не только сами по себе — их влияние может усиливать или ослаблять внутри- и межвидовые взаимоотношения.

Стабилизирующий отбор

Что такое стабилизирующий отбор? В каких условиях его действие проявляется наиболее заметно?

Стабилизирующий отбор — форма естественного отбора, направленная на

поддержание существующих фенотипов организмов. Его действие проявляется наиболее заметно там, где условия жизни остаются постоянными в течение длительного периода или остаются постоянными достаточно длительное время по сравнению с продолжительностью жизни отдельных поколений.

Движущий отбор

Что такое движущий отбор? Приведите примеры его действия. В каких условиях действует данная форма отбора?

Движущий отбор — форма естественного отбора, способствующая изменению фенотипов организмов. Данная форма отбора действует в направленно меняющихся условиях.

Действие естественного отбора можно проиллюстрировать на примере изменения восприимчивости всем известных рыжих тараканов к действию инсектицидов (ядов). Там, где используются инсектициды, большинство тараканов погибает, выживают единицы, но способные противостоять данному виду инсектицида. Они-то и дают начало новой популяции, особи которой практически невосприимчивы к этому яду.

Классический пример действия движущего отбора — изменение окраски крыльев пяденицы на темную при закопчении стволов деревьев в индустриальных районах Англии в XIX в.

Значение изолирующих механизмов

Что такое изолирующие механизмы? В чем значение изолирующих механизмов?

Изолирующие механизмы — это те, которые приводят к ограничению генного обмена между популяциями.

Появление изолирующих механизмов у особей одной популяции, связанные с приспособлением их к обитанию в неоднородных условиях среды одного ареала, приводит к образованию нового подвида и, как следствие, возможности появления нового вида.

Те же механизмы препятствуют скрещиванию между особями близких видов в тех случаях, когда они живут на одной территории.

Изолирующие механизмы

Какие виды изолирующих механизмов вам известны? Приведите примеры.

На Гавайских островах обитает два вида фруктовых мушек, которые внешне очень похожи. Оба вида живут в одних и тех же местах, питаясь соком одного и того же древесного растения. При этом один вид питается соком, стекающим по стволам и ветвям в верхних ярусах дерева, в то время как другой — лужицами сока на лесной подстилке. Скрещивания между этими видами никогда не происходит из-за их пространственной разобщенности.

Интересный пример поведенческой изоляции демонстрируют различные виды светлячков. Для каждого из обитающих вместе видов характерна определенная световая траектория и типы испускаемых световых сигналов. Траектории могут быть зигзагообразными, прямыми или в форме петли, а световые пульсации — короткими или длинными в виде устойчивых отблесков. При спаривании особи подбирают друг друга, строго ориентируясь на тип светового сигнала. Этот пример показывает, что изоляция между популяциями может закрепляться путем формирования определенных типов поведения — выработки рефлекторных реакций лишь на сигналы того или иного типа.

Цветочную пыльцу некоторых видов растений, например орхидей, разносят лишь определенные виды животных, чье инстинктивное поведение — залог того, что генный обмен будет происходить только среди особей своего вида.

У животных с наружным оплодотворением изолирующие механизмы срабатывают на молекулярном уровне. У морских звезд и некоторых видов моллюсков роль изолирующих факторов играют различия в строении специальных белковых молекул, которые связывают сперму и яйцеклетки. Находясь на поверхности яйцеклеток, эти молекулы реагируют лишь на сперматозоиды «своего» вида, что исключает возможность слияния половых продуктов разных видов. У животных с внутренним оплодотворением эту роль выполняют различия в строении половых органов.

Наконец, у многих животных период размножения начинается при строго определенных сочетаниях внешних факторов (например, температуры и освещенности). Эти факторы действуют на них как сигналы к началу спаривания. Разные виды реагируют на одни и те же факторы по-разному, благодаря этому сроки размножения у них не совпадают.

Изолирующие механизмы препятствуют развитию организма из зиготы, образовавшейся в результате слияния гамет самца и самки разных видов. Гибриды, возникшие таким образом, обычно быстро погибают или остаются бесплодными. Так, бесплодны гибриды зайца-беляка и зайца-русака, куницы и соболя, лошади и осла (мулы).

Стерильность межвидовых гибридов

Почему гибриды различных видов организмов стерильны?

У межвидовых гибридов срабатывают изолирующие механизмы. Обычно они связаны с тем, что в организме гибридов невозможен мейоз, вследствие чего не образуются половые клетки. Например, вследствие этого стерилен мул — гибрид лошади и осла.

Формы видообразования

Назовите основные формы видообразования. Приведите примеры географического видообразования.

В зависимости от того, в результате каких изолирующих механизмов — пространственных или иных — возникает вид, различают две формы видообразования: 1) аллопатрическое (географическое), когда виды возникают из пространственно разобщенных популяций; 2) симпатрическое, когда виды возникают на единой территории.

Пример географического видообразования — возникновение разных видов ландыша от исходного вида, обитавшего миллионы лет назад в широколиственных лесах Европы. Нашествие ледника разорвало единый ареал ландыша на несколько частей. Он сохранился на лесных территориях, избежавших оледенения: на Дальнем Востоке, юге Европы, в Закавказье. Когда ледник отступил, ландыш вновь распространился по Европе, образовав новый вид — более крупное растение с широким венчиком, а на Дальнем Востоке — вид с красными черешками и восковым налетом на листьях.

Такое видообразование происходит медленно, для его завершения в популяциях должны смениться сотни тысяч поколений. Эта форма видообразования предполагает, что физически разделенные популяции расходятся генетически, со временем они становятся полностью изолированными и отличными друг от друга вследствие естественного отбора.