Ночные бабочки собирают нектар со светлых цветков хорошо заметных ночью это доказательство

Обновлено: 18.09.2024

Кроме покровительственной окраски организмов в борьбе за существование есть много других вариантов приспособительного поведения, обеспечивающего выживаемость взрослых особей или молоди. К ним относится инстинктивное (осязательное) поведенческое приспособление. Например: запасание корма на неблагоприятный период года. Полевка, живущая в тайге, собирает остатки корней дуба, желуди, картофель, степной горошек (до 14 кг).
Живущая в пустынях Средней Азии большая песчанка в начале лета срезает траву и затаскивает в норы или оставляет на поверхности в виде стожков. Этот корм используется во второй половине лета, осенью и зимой. Речной бобр собирает остатки деревьев, веток возле своего жилища (объемом до 20 м:!). Запасы кормов делают и хищники. Норка и хорёк запасают мелких зверьков, лягушек и змей. Кедровка заполняет зоб семенами кедровых шишек и закапывает их под мхом или под старым пнем. Неиспользованные семена весной прорастают. Хомяк сначала тщательно убирает и закапывает орехи, семена трав, грибы (до 8 кг), затем использует корм весной.

Забота о потомстве. Среди животных сформированы различные приспособительные признаки, обеспечивающие защиту потомства от врагов. Например, многие рыбы, откладывающие икру между камнями, активно охраняют ее, кусая и отгоняя врагов. Американский сом прилепляет икру на брюхо и носит ее на себе во время развития. Самец окунеобразных галеихта вынашивает икру во рту или даже в желудке. В это время он ничего не ест. Вылупившиеся мальки при опасности прячутся в рот самки.
У членистоногих и низших позвоночных забота о потомках проявляется в обеспечении их пищей. Существуют одиночные осы ординера и аммофила. Они нападают на жуков, пауков, сверчков, богомолов, гусениц, бабочек, погружая жало точно в нервные узлы, обездвиживают их и откладывают на них яйца. Вылупляющиеся личинки питаются тканями этой гусеницы. Этот вид приспособленности называется инстинктивным.

Физиологическая адаптация. Приведенные выше примеры приспособленности обеспечивают успех в борьбе за существование только в том случае, когда они сочетаются с физиологической приспособленностью. Земноводные теряют большое количество воды через кожу. В период пониженной влажности охотятся только ночью, днем прячутся в норах грызунов.
Лягушки чаще всего откладывают икринки в лужу, личинки их развиваются очень быстро. Животные пустынных мест перед наступлением засухи накапливают много жира. При его окислении образуется вода. Птицы и млекопитающие регулируют потерю воды с помощью потовых желез и дыхательных путей. У человека плохо регулируется солевой обмен, поэтому он не может долго обходиться без воды. Пресмыкающиеся и птицы, обитающие возле моря и пьющие морскую воду, имеют специальные железы, выводящие избыток соли. Ныряющие животные сравнительно долго могут обходиться без доступа кислорода. Тюлени на глубине 100— 600 м находятся под водой до 40—60 мин. Такая выносливость связана с содержанием в мышцах пигмента миоглобина. Миоглобин способен в 10 раз больше связывать кислород, чем гемоглобин. Приспособленность возникает в результате влияния естественного отбора.

Относительный характер приспособленности. Приспособление организмов к условиям среды формировалось длительное время в процессе исторического развития. Однако в природе нет видов, полностью приспособленных к условиям среды, т. е. приспособленность имеет относительный характер. Если вдруг изменятся условия среды, то приспособленность не спасет организм. Например, кит, лишенный водной среды, погибает, так как не может дышать воздухом. Собственный вес кита давит на кровеносные сосуды, и ухудшается дыхание. Хотя яд змеи защищает ее от врагов, но еж, птица-секретарь, свинья, мангуст без вреда для себя поедают ее. Панцирь черепахи надежно защищает ее от врагов, но хищные птицы поднимают черепаху ввысь и затем бросают, при этом панцирь разбивается.
Из курса зоологии известно, что у грызунов постоянно растут резцы, которые при поедании твердой пищи постоянно обтачиваются и укорачиваются. Если грызуны питаются мягкой пищей, то резцы, не изнашиваясь, вырастают до таких размеров, что не помещаются во рту, и их жизнь становится невозможной. Верблюжья колючка, татарник, караган имеют острые шипы и колючки, однако верблюды, жирафы легко поедают их.
Вы познакомились с примерами приспособлений у животных, возникающих благодаря инстинктам. Однако инстинкт не всегда полезен. Например, ночные бабочки собирают нектар со светлых цветков, хорошо заметных ночью. Инстинктивный полет на огонь приводит к гибели. Рога архара и оленя необходимы для защиты от врагов и полового различия, при этом они мешают во время передвижения и сна.

Инстинктивное размножение. Забота о потомстве. Физиологическая адаптация.

Инстинктивная приспособленность выделяется поведением.
Забота о потомстве — один из видов приспособленности.
Жизненная среда, изменения, приспособленность не спасают организмы, поэтому приспособленность относительна.
Объясните примеры инстинктивного приспособления.
Объясните, как в результате физиологической адаптации организмов обеспечивается успех в борьбе за существование.
Почему приспособленность относительна? Докажите на примерах.
Приведите примеры заботы о потомстве у животных.
Какие действия совершает организм для выживания?
Есть ли отрицательные стороны инстинктивной приспособленности? Приведите примеры.

Лабораторная работа № 3
Приспособленность — результат естественного отбора
Материалы и оборудование: коллекции семян, распространяющихся различным путем (карагач, тополь, береза, клен, ясень, одуванчик, лопух, череда), ягоды, коллекции бабочек и жуков (божья коровка, шмель, оса, пчела, жук-солдат, жук-падальщик), рисунки кактуса, алоэ, рисунки в учебнике.

Эволюционное учение (теория эволюции) — наука, изучающая историческое развитие жизни: причины, закономерности и механизмы. Различают микро- и макроэволюцию.

Микроэволюция — эволюционные процессы на уровне популяций, приводящие к образованию новых видов.

Макроэволюция — эволюция надвидовых таксонов, в результате которой формируются более крупные систематические группы. В их основе лежат одинаковые принципы и механизмы.

Развитие эволюционных идей

Учение Дарвина сводится к следующему:

каждая особь того или иного вида обладает индивидуальностью (изменчивость);
черты индивидуальности (хотя и не все) могут передаваться по наследству (наследственность);
особи производят большее количество потомков, чем доживает до половой зрелости и начала размножения, то есть в природе существует борьба за существование;
преимущество в борьбе за существование остаётся за наиболее приспособленными особями, которые имеют больше шансов оставить после себя потомство (естественный отбор);
в результате естественного отбора происходит постепенное усложнение уровней организации жизни и возникновение видов.

Факторы эволюции по Ч. Дарвину — это

наследственность,
изменчивость,
борьба за существование,
естественный отбор.

На основе дарвинизма перестроились все биологические и многие другие естественные науки.
В настоящее время наиболее общепризнанной является синтетическая теория эволюции (СТЭ). Сравнительная характеристика основных положений эволюционного учения Ч. Дарвина и СТЭ дана в таблице.

Сравнительная характеристика основных положений эволюционного учения Ч. Дарвина и синтетической теории эволюции (СТЭ)

Признаки	Эволюционная теория Ч. Дарвина	Синтетическая теория эволюции (СТЭ)
Основные результаты эволюции	1) Повышение приспособленности организмов к условиям среды; 2) повышение уровня организации живых существ; 3) увеличение многообразия организмов
Единица эволюции	Вид	Популяция
Факторы эволюции	Наследственность, изменчивость, борьба за существование, естественный отбор	Мутационная и комбинативная изменчивость, популяционные волны и дрейф генов, изоляция, естественный отбор
Движущий фактор	Естественный отбор
Трактовка термина естественный отбор	Выживание более приспособленных и гибель менее приспособленных форм	Избирательное воспроизводство генотипов
Формы естественного отбора	Движущий (и половой как его разновидность)	Движущий, стабилизирующий, дизруптивный

Возникновение приспособлений. Каждое приспособление вырабатывается на основе наследственной изменчивости в процессе борьбы за существование и отбора в ряду поколений. Естественный отбор поддерживает только целесообразные приспособления, которые помогают организму выживать и оставлять потомство.
Приспособленность организмов к среде не абсолютна, а относительна, так как условия среды обитания могут изменяться. Доказательством этого служат многие факты. Например, рыбы прекрасно приспособлены к водной среде обитания, но все эти адаптации совершенно непригодны для других сред обитания. Ночные бабочки собирают нектар со светлых цветков, хорошо заметных ночью, но часто летят на огонь и гибнут.

Элементарные факторы эволюции — факторы, изменяющие частоту аллелей и генотипов в популяции (генетическую структуру популяции).

Выделяют несколько основных элементарных факторов эволюции:
• мутационный процесс;
• популяционные волны и дрейф генов;
• изоляция;
• естественный отбор.

Мутационная и комбинативная изменчивость.

Мутационный процесс приводит к возникновению новых аллелей (или генов) и их сочетаний в результате мутаций. В результате мутации возможен переход гена из одного аллельного состояния в другое (А→а) или изменение гена вообще (А→С). Мутационный процесс, в силу случайности мутаций, не обладает направленностью и без участия других факторов эволюции не может направлять изменение природной популяции. Он лишь поставляет элементарный эволюционный материал для естественного отбора. Рецессивные мутации в гетерозиготном состоянии составляют скрытый резерв изменчивости, который может быть использован естественным отбором при изменении условий существования.
Комбинативная изменчивость возникает в результате образования у потомков новых комбинаций уже существующих генов, унаследованных от родителей. Источниками комбинативной изменчивости являются перекрёст хромосом (рекомбинация), случайное расхождение гомологичных хромосом в мейозе, случайное сочетание гамет при оплодотворении.

Популяционные волны и дрейф генов.

Популяционные волны (волны жизни) — периодические и непериодические колебания численности популяции как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения. Причинами популяционных волн могут быть периодические изменения экологических факторов среды (сезонные колебания температуры, влажности и т. д.), непериодические изменения (природные катастрофы), заселение видом новых территорий (сопровождается резкой вспышкой численности).
В качестве эволюционного фактора популяционные волны выступают в малочисленных популяциях, где возможно проявление дрейфа генов. Дрейф генов — случайное ненаправленное изменение частот аллелей и генотипов в популяциях. В малых популяциях действие случайных процессов приводит к заметным последствиям. Если популяция мала по численности, то в результате случайных событий некоторые особи независимо от своей генетической конституции могут оставить или не оставить потомство, вследствие этого частоты некоторых аллелей могут резко меняться за одно или несколько поколений. Так, при резком сокращении численности популяции (например, вследствие сезонных колебаний, сокращения кормовых ресурсов, пожара и т. д.) среди оставшихся в живых немногочисленных особей могут быть редкие генотипы. Если в дальнейшем численность восстановится за счёт этих особей, то это приведёт к случайному изменению частот аллелей в генофонде популяции. Таким образом, популяционные волны являются поставщиком эволюционного материала.
Изоляция обусловлена возникновением разнообразных факторов, препятствующих свободному скрещиванию. Между образовавшимися популяциями прекращается обмен генетической информацией, в результате чего начальные различия генофондов этих популяций увеличиваются и закрепляются. Изолированные популяции могут подвергаться различным эволюционным изменениям, постепенно превращаться в разные виды.
Различают пространственную и биологическую изоляцию. Пространственная (географическая) изоляция связана с географическими препятствиями (водные преграды, горы, пустыни и др.), а для малоподвижных популяций и просто с большими расстояниями. Биологическая изоляция обусловлена невозможностью спаривания и оплодотворения (в связи с изменением сроков размножения, строения или других факторов, препятствующих скрещиванию), гибелью зигот (вследствие биохимических различий гамет), стерильностью потомства (в результате нарушения конъюгации хромосом при гаметогенезе).
Эволюционное значение изоляции состоит в том, что она закрепляет и усиливает генетические различия между популяциями.
Естественный отбор. Изменения частот генов и генотипов, вызванные рассмотренными выше факторами эволюции, носят случайный, ненаправленный характер. Направляющим фактором эволюции является естественный отбор.

Естественный отбор — процесс, в результате которого выживают и оставляют после себя потомство преимущественно особи с полезными для популяции свойствами.

Отбор действует в популяциях, его объектами являются фенотипы отдельных особей. Однако отбор по фенотипам является отбором генотипов, так как потомкам передаются не признаки, а гены. В результате в популяции происходит увеличение относительного числа особей, обладающих определённым свойством или качеством. Таким образом, естественный отбор — это процесс дифференциального (выборочного) воспроизводства генотипов.
Действию отбора подвергаются не только свойства, повышающие вероятность оставления потомства, но и признаки, которые не имеют прямого отношения к воспроизводству. В ряде случаев отбор может быть направлен на создание взаимоприспособлений видов друг к другу (цветки растений и посещающие их насекомые). Также могут создаваться признаки, вредные для отдельной особи, но обеспечивающие выживание вида в целом (ужалившая пчела гибнет, но, нападая на врага, она сохраняет семью). В целом отбор играет творческую роль в природе, поскольку из ненаправленных наследственных изменений закрепляются те, которые могут привести к образованию новых групп особей, более совершенных в данных условиях существования.
Различают три основные формы естественного отбора: стабилизирующий, движущий и разрывающий (дизруптивный) (табл.).

Формы естественного отбора

Форма Характеристика Примеры Стабилизирующий Направлен на сохранение мутаций, ведущих к меньшей изменчивости средней величины признака. Действует при относительно постоянных условиях окружающей среды, то есть пока сохраняются условия, повлёкшие образование того или иного признака или свойства. Сохранение у насекомоопыляемых растений размеров и формы цветка, так как цветки должны соответствовать размерам тела насекомого-опылителя. Сохранение реликтовых видов. Движущий Направлен на сохранение мутаций, изменяющих среднюю величину признака. Возникает при изменении условий окружающей среды. Особи популяции имеют некоторые отличия по генотипу и фенотипу, и при длительном изменении внешней среды преимущество в жизнедеятельности и размножении может получить часть особей вида с некоторыми отклонениями от средней нормы. Вариационная кривая смещается в направлении приспособления к новым условиям существования. Возникновение у насекомых и грызунов устойчивости к ядохимикатам, у микроорганизмов — к антибиотикам. Потемнение окраски берёзовой пяденицы (бабочки) в развитых индустриальных районах Англии (индустриальный меланизм). В этих районах кора деревьев становится тёмной из-за исчезновения лишайников, чувствительных к загрязнению атмосферы, а тёмные бабочки менее заметны на стволах деревьев. Разрывающий (дизруптивный) Направлен на сохранение мутаций, ведущих к наибольшему отклонению от средней величины признака. Разрывающий отбор проявляется в том случае, если условия среды изменяются так, что преимущество приобретают особи с крайними отклонениями от средней нормы. В результате разрывающего отбора формируется полиморфизм популяции, то есть наличие нескольких, различающихся по какому-либо признаку групп. При частых сильных ветрах на океанических островах сохраняются насекомые либо с хорошо развитыми крыльями, либо с рудиментарными.

Краткая история эволюции органического мира

Возраст Земли около 4,6 млрд лет. Жизнь на Земле возникла в океане более 3,5 млрд лет назад.
Краткая история развития органического мира представлена в таблице. Филогенез основных групп организмов отражен на рисунке.
Историю развития жизни на Земле изучают по ископаемым останкам организмов или следам их жизнедеятельности. Они встречаются в горных породах разного возраста.
Геохронологическая шкала истории Земли разделена на эры и периоды.

Материалы для подготовки к ЕГЭ. Онлайн-Справочник по биологии.
Раздел 7. Эволюция живых систем. Глава 7.1. Эволюционное учение.

7.1. Эволюционное учение

Микроэволюция — эволюционные процессы на уровне популяций, приводящие к образованию новых видов.

7.1.1. Развитие эволюционных идей

Гераклит, Эмпидокл, Демокрит, Лукреций, Гиппократ, Аристотель и другие античные философы сформулировали первые представления о развитии живой природы.

Учение Дарвина сводится к следующему:

каждая особь того или иного вида обладает индивидуальностью (изменчивость);
черты индивидуальности (хотя и не все) могут передаваться по наследству (наследственность);
особи производят большее количество потомков, чем доживает до половой зрелости и начала размножения, то есть в природе существует борьба за существование;
преимущество в борьбе за существование остаётся за наиболее приспособленными особями, которые имеют больше шансов оставить после себя потомство (естественный отбор)’,
в результате естественного отбора происходит постепенное усложнение уровней организации жизни и возникновение видов.

Факторы эволюции по Ч. Дарвину — это:

наследственность;
изменчивость;
борьба за существование;
естественный отбор.

Наследственность — способность организмов передавать из поколения в поколение свои признаки.

Изменчивость — способность организмов приобретать новые признаки.

Естественный отбор — процесс, в результате которого выживают и оставляют после себя потомство преимущественно особи с полезными в данных условиях наследственными изменениями.

На основе дарвинизма перестроились все биологические и многие другие естественные науки.

Синтетическая теория эволюции. В настоящее время общепризнанной является синтетическая теория эволюции (СТЭ). Сравнительная характеристика основных положений эволюционного учения Ч. Дарвина и СТЭ дана в табл. 7.1. Основные положения СТЭ будут рассмотрены ниже.

Таблица 7.1. Сравнительная характеристика основных положений эволюционного учения Ч. Дарвина и синтетической теории эволюции (СТЭ)

Приспособленность организмов к среде не абсолютна, а относительна, так как условия среды обитания могут изменяться. Доказательством этого служат многие факты. Например, рыбы прекрасно приспособлены к водной среде обитания, но все эти адаптации совершенно непригодны для других сред обитания. Ночные бабочки собирают нектар со светлых цветков, хорошо заметных ночью, но часто летят на огонь и гибнут.

7.1.2. Микроэволюция

7.1.2.1. Вид и популяции

Вид (биологический) — совокупность особей, обладающих наследственным сходством морфологических, физиологических и биохимических особенностей, свободно скрещивающихся и дающих плодовитое потомство, приспособленных к определённым условиям жизни и занимающих в природе определённую область — ареал.

Виды различаются между собой рядом признаков и свойств. Критерии вида — характерные признаки и свойства (табл. 7.2).

Таблица 7.2. Критерии вида.

Критерий	Характеристика
Морфологический	Сходство внешнего и внутреннего строения
Генетический	Характерный для вида набор хромосом: их число, размеры, форма
Физиологический	Сходство всех процессов жизнедеятельности, прежде всего размножения
Биохимический	Сходство белков, обусловленное особенностями ДНК
Географический	Определённый ареал, занимаемый видом
Экологический	Совокупность факторов внешней среды, в которых существует вид

Вид характеризуется совокупностью критериев. Ни один из критериев не является абсолютным. Например, морфологическое сходство могут иметь разные виды, но они не скрещиваются между собой (виды-двойники встречаются у комаров, крыс и др.). Физиологический критерий также не абсолютен: большинство разных видов в природных условиях не скрещиваются, или потомство их бесплодно, но есть исключения — ряд видов канареек, тополей и др. Таким образом, для установления видовой принадлежности необходимо использовать совокупность критериев.

Население вида, как правило, распадается на относительно изолированные группы особей — популяции. Популяция — совокупность свободно скрещивающихся особей одного вида, которая длительно существует в определённой части ареала относительно обособленно от других совокупностей того же вида.

Главный фактор, определяющий единство популяции и её относительную обособленность, — свободное скрещивание особей. — панмиксия. Внутри популяции каждый организм одного пола имеет равную вероятность на образование брачной пары с любым организмом другого пола. Степень свободного скрещивания особей внутри популяции гораздо выше, чем между особями соседних популяций.

Популяция является структурной единицей вида и единицей эволюции. Эволюционируют не отдельные особи, а группы особей, объединённые в популяции. Эволюционные процессы в популяции происходят в результате изменения частот аллелей и генотипов.

7.1.2.2. Генетика популяций

Генетическая структура популяции — соотношение в популяции различных генотипов и аллелей. Совокупность генов всех особей популяции называют генофондом. Генофонд характеризуют частоты аллелей и генотипов. Частота аллеля — это его доля во всей совокупности аллелей данного гена. Сумма частот всех аллелей равна единице: р + q = 1, где р—доля доминантного аллеля (A); q — доля рецессивного аллеля (а).

Зная частоты аллелей, можно вычислить частоты генотипов в популяции:

(р + q) 2 = р 2 + 2pq + q 2 = 1,

где p и q — частоты доминантного (А) и рецессивного (а) аллелей соответственно, р 2 — частота гомозиготного доминантного генотипа (АА), 2pq — частота гетерозиготного доминантного генотипа (Аа), q 2 — частота гомозиготного рецессивного генотипа (аа).

Закон Харди — Вайнберга: при определённых условиях относительные частоты аллелей в популяции остаются неизменными из поколения в поколение. Закон справедлив, если соблюдаются следующие условия:

популяция велика;
в популяции осуществляется свободное скрещивание (панмиксия);
отсутствует отбор;
не возникает новых мутаций;
нет миграции новых генотипов в популяцию или из популяции.

Популяций, удовлетворяющих этим условиям в течение длительного времени, в природе не существует. На популяции всегда действуют внешние и внутренние факторы, нарушающие генетическое равновесие. Длительное и направленное изменение генотипического состава популяции, её генофонда получило название элементарного эволюционного явления. Без изменения генофонда популяции эволюционный процесс невозможен.

7.1.2.3. Факторы эволюции

Элементарный эволюционный процесс — изменение частот аллелей и генотипов в популяции.

Выделяют несколько основных элементарных факторов эволюции:

мутационный процесс;
популяционные волны и дрейф генов;
изоляция;
естественный отбор.

Мутационная и комбинативная изменчивость

Мутационный процесс приводит к возникновению новых аллелей (или генов) и их сочетаний в результате мутаций. В результате мутации возможен переход гена из одного аллельного состояния в другое (А→а) или изменение гена вообще (А→С). Мутационный процесс в силу случайности мутаций не обладает направленностью и без участия других факторов эволюции не может направлять изменение природной популяции. Он лишь поставляет элементарный эволюционный материал для естественного отбора. Рецессивные мутации в гетерозиготном состоянии составляют скрытый резерв изменчивости, который может быть использован естественным отбором при изменении условий существования.

Комбинативная изменчивость возникает в результате образования у потомков новых комбинаций уже существующих генов, унаследованных от родителей. Источниками комбинативной изменчивости являются перекрест хромосом (рекомбинация), случайное расхождение гомологичных хромосом в мейозе, случайное сочетание гамет при оплодотворении.

Популяционные волны и дрейф генов

Популяционные волны (волны жизни) — периодические и непериодические колебания численности популяции как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения (рис. 7.1). Причинами популяционных волн могут быть периодические изменения экологических факторов среды (сезонные колебания температуры, влажности и т.д,), непериодические изменения (природные катастрофы), заселение видом новых территорий (сопровождается резкой вспышкой численности).

Рис. 7.1. Колебания численности особей в популяции хищников и жертв: а — рысь; б — волк; в — лисица; г — заяц-беляк

В качестве эволюционного фактора популяционные волны выступают в малочисленных популяциях, где возможно проявление дрейфа генов. Дрейф генов — случайное ненаправленное изменение частот аллелей и генотипов в популяциях. В малых популяциях действие случайных процессов приводит к заметным последствиям. Если популяция мала по численности, то в результате случайных событий некоторые особи независимо от своей генетической конституции могут оставить или не оставить потомство, вследствие этого частоты некоторых аллелей могут резко меняться за одно или несколько поколений. Так, при резком сокращении численности популяции (например, вследствие сезонных колебаний, сокращения кормовых ресурсов, пожара и т.д.) среди оставшихся в живых немногочисленных особей могут быть редкие генотипы. Если в дальнейшем численность восстановится за счёт этих особей, то это приведёт к случайному Изменению частот аллелей в генофонде популяции. Таким образом, популяционные волны являются поставщиком эволюционного материала.

Изоляция обусловлена возникновением разнообразных факторов, препятствующих свободному скрещиванию. Между образовавшимися популяциями прекращается обмен генетической информацией, в результате чего начальные различия генофондов этих популяций увеличиваются и закрепляются. Изолированные популяции могут подвергаться различным эволюционным изменениям, постепенно превращаться в разные виды.

Различают пространственную и биологическую изоляцию. Пространственная (географическая) изоляция связана с географическими препятствиями (водные преграды, горы, пустыни и др.), а для малоподвижных популяций и просто с большими расстояниями. Биологическая изоляция обусловлена невозможностью спаривания и оплодотворения (в связи с изменением сроков размножения, строения или других факторов, препятствующих скрещиванию), гибелью зигот (вследствие биохимических различий гамет), стерильностью потомства (в результате нарушения конъюгации хромосом при га-метогенезе).

Эволюционное значение изоляции состоит в том, что она закрепляет и усиливает генетические различия между популяциями.

Естественный отбор. Изменения частот генов и генотипов, вызванные рассмотренными выше факторами эволюции, носят случайный, ненаправленный характер. Направляющим фактором эволюции является естественный отбор.

Естественный отбор — процесс, в результате которого выживают и оставляют после себя потомство преимущественно особи с полезными для популяции свойствами. Отбор действует в популяциях, его объектами являются фенотипы отдельных особей. Однако отбор по фенотипам является отбором генотипов, так как потомкам передаются не признаки, а гены. В результате в популяции происходит увеличение относительного числа особей, обладающих определённым свойством или качеством. Таким образом, естественный отбор — это процесс дифференциального (выборочного) воспроизводства генотипов.

Действию отбора подвергаются не только свойства, повышающие вероятность оставления потомства, но и признаки, которые не имеют прямого отношения к воспроизводству. В ряде случаев отбор может быть направлен на создание взаимоприспособлений видов друг к другу (цветки растений и посещающие их насекомые). Также могут создаваться признаки, вредные для отдельной особи, но обеспечивающие выживание вида в целом (ужалившая пчела гибнет, но, нападая на врага, она сохраняет семью). В целом отбор играет творческую роль в природе, поскольку из ненаправленных наследственных изменений закрепляются те, которые могут привести к образованию новых групп особей, более совершенных в данных условиях существования.

Различают три основных вида естественного отбора: стабилизирующий, движущий и разрывающий (дизруптивный) (табл. 7.3, рис. 7.2).

Таблица 7.3. Формы естественного отбора

Рис. 7.2. Формы естественного отбора: а — стабилизирующий; б — движущий; в — разрывающий (дизруптивный); F1, F2, F3 — поколения; на схеме заштрихованы вымирающие варианты

7.1.2.4. Видообразование

Завершающим этапом микроэволюции является образование из изолированных популяций новых видов. Между особями разных популяций внутри вида возможен процесс скрещивания и образования плодовитого потомства. Пока осуществляется поток генов между популяциями внутри вида, видовой генофонд является единой системой. Однако в результате изоляции популяций скрещивание между ними прекращается, обмена наследственной информацией не происходит, и популяции становятся самостоятельными генетическими системами (рис. 7.3).

Рис. 7.3. Схема видообразования (каждая отдельная веточка представляет популяцию): А — уровень исходно единого вида; Б — момент незавершённого разделения видов; В — два новых вида

В ходе видообразования осуществляются в основном два процесса:

возникновение адаптаций в ответ на изменение условий среды;
обособление на основе изоляции новых видов.

Различают два основных пути видообразования: географическое и экологическое (табл. 7.4).

Таблица 7.4. Пути видообразования

7.1.3. Макроэволюция

7.1.3.1. Дивергенция и конвергенция

Макроэволюция — эволюция надвидовых таксонов, в результате которой формируются более крупные систематические группы. В её основе лежат те же эволюционные факторы, что и в основе микроэволюции. Важными процессами макроэволюции являются дивергенция и конвергенция (табл. 7.5).

Таблица 7.5. Дивергенция и конвергенция

В результате дивергенции формируются гомологичные органы, в процессе конвергенции — аналогичные (табл. 7.6).

Таблица 7.6. Гомологичные и аналогичные органы

Рис. 7.6. Гомология передних конечностей позвоночных: а — лягушка; б — ящерица; в — птица; г — обезьяна; д — лошадь; е — кит; ж — кошка; з — летучая мышь

7.1.3.2. Главные направления эволюции

Отечественные учёные А. Н. Северцов и И. И. Шмальгаузен установили главные направления эволюции (биологический прогресс и биологический регресс) (табл. 7.7) и главные пути эволюции (ароморфозы, идиоадаптации и дегенерации) (табл. 7.8). Ароморфозы, идиоадаптации и дегенерации относят к биологическому прогрессу.

Таблица 7.7. Главные направления эволюции

Деятельность человека является мощным фактором биологического прогресса одних видов (одомашненных животных, культурных растений, сорняков, вредителей и паразитов, болезнетворных микробов) и биологического регресса других видов (сокращается численность, и сужается ареал соболя, на грани вымирания находится уссурийский тигр). Причина их вымирания заключается в том, что под влиянием хозяйственной деятельности человека среда обитания живых существ изменяется значительно быстрее, чем формируются приспособления.

7.1.3.3. Главные пути эволюции

Существуют три основных пути биологического прогресса: ароморфоз, идиоадаптация и общая дегенерация (табл, 7.8).

Таблица 7.8. Главные пути эволюции

Рис. 7.7. Главные пути эволюции: восходящие ленты — ароморфозы; горизонтальные плоскости — идиоадаптации; снижающаяся плоскость — общая дегенерация

В процессе филогенеза происходит смена одного пути эволюции другим (рис. 7.7). Новые, более высокоорганизованные группы живых организмов возникают путём ароморфоза и при этом часто переходят в новую среду обитания (например, выход животных на сушу). Далее эволюция продолжается путём идиоадаптации, иногда дегенерации, Ароморфозы происходят значительно реже, чем идиоадаптации.

Материалы для подготовки к ЕГЭ. Онлайн-Справочник по биологии.
7.1. Эволюционное учение

В додарвиновский период развития биологии приспособленность живых существ служила доказательством бытия божия: без всемогущего творца сама природа не смогла бы так разумно устроить живые существа и так мудро приспособить их к среде. Господствовало мнение, что каждое отдельное приспособление абсолютно, так как соответствует определенной цели, заложенной творцом: ротовые части бабочки вытянуты в хоботок, чтобы она смогла ими достать нектар, спрятанный в глубине венчика; толстый стебель кактусу необходим для запасания воды и др.

Приспособленность организмов к среде выработана в процессе длительного исторического развития под действием естественных причин и не абсолютна, а относительна, так как условия среды обитания часто изменяются быстрее, чем формируются приспособления. Соответствуя конкретной среде обитания, приспособления теряют свое значение при ее изменении. Доказательством относительного характера приспособленности могут быть следующие факты:

защитные приспособления от одних врагов оказываются не эффективными от других (например, ядовитых змей, опасных для многих животных, поедают мангусты, ежи, свиньи);

проявление инстинктов у животных может оказаться нецелесообразным (ночные бабочки собирают нектар со светлых цветков, хорошо заметных ночью, но так же летят и на огонь, хотя и гибнут при этом);

полезный в одних условиях орган становится бесполезным и даже относительно вредным в другой среде (перепонки между пальцами у горных гусей, которые никогда не опускаются на воду);

возможны и более совершенные приспособления к данной среде обитания. Некоторые виды животных и растений быстро размножались и широко распространялись в совершенно новых для них районах земного шара, куда были случайно или намеренно завезены человеком.

Таким образом, относительный характер приспособленности противоречит утверждению об абсолютной целесообразности в живой природе.

Тема: Приспособленность организмов к среде обитания и ее относительный характер.

Цель: сформировать понятие приспособленности организмов к среде обитания, знание о механизмах возникновения приспособленности как результата эволюции.

1. Организационный момент.

2. Повторение изученного материала.

В форме фронтальной беседы предлагается ответить на вопросы:

Что является поставщиком материала для отбора в популяции?

Назовите единственную направляющую движущую силу эволюции.

В природе существует несоответствие между способностью организмов к неограниченному размножению и ограниченностью ресурсов. Это является причиной …? борьбы за существование, в результате которой выживают особи наиболее приспособленные к условиям окружающей среды.

3.Изучение нового материала.

— Эволюция имеет три связанных следствия:

1. Постепенное усложнение и повышение организации живых существ.

2. Многообразие видов.

3. Относительная приспособленность организмов к условиям внешней среды.

? Как вы считаете, какое значение имеет приспособленность для организма?

Ответ: Приспособленность к условиям среды повышает шансы организмов на выживание и оставление большого числа потомства.

-?Возникает вопрос, как образуются приспособления?

Попробуем объяснить образование хобота у слона с точки зрения К.Линнея, Ж.Б. Ламарка, Ч.Дарвина.

К.Линней: приспособленность организмов – проявление изначальной целесообразности. Движущей силой является Бог. Пример: слонов, как и всех животных создал Бог. Поэтому все слоны с момента возникновения обладают длинным хоботом.

Ж.Б.Ламарк : идея о врожденной способности организмов изменяться под воздействием внешней среды. Движущей силой эволюции является стремление организмов к совершенству. Пример: слоны при добывании пищи вынуждены были постоянно вытягивать свою верхнюю губу, чтобы достать пищу (упражнение). Этот признак передается по наследству. Так возник длинный хобот слонов.

Ч.Дарвин : среди множества слонов были животные с хоботами разной длины. Те из них, у кого хобот был немного длиннее, более успешно добывали себе пищу и выживали. Этот признак передавался по наследству. Так, постепенно, возник длинный хобот слонов.

Задание: -Попробуйте распределить предложенные утверждения по трем категориям:

1. Приспособления возникают в результате новых мутаций.

2. Приспособленность организмов – проявление изначальной целесообразности.

3. Организмы обладают врожденной способностью изменяться под воздействием внешней среды.

4. Приспособления закрепляются в результате естественного отбора.

5. Одна из движущих сил эволюции – стремление организмов к совершенству.

6. Одна из движущих сил эволюции – борьба за существование.

7. Одна из движущих сил эволюции – упражнение или неупражнение органов в определенных условиях среды.

8. Движущая сила возникновения приспособленности – Бог.

9. Приобретенные в ходе взаимодействия особи со средой признаки передаются по наследству.

Ответ: Линней -2,8; Ламарк – 3,5,7,9; Дарвин – 1,4,6.

Впервые материалистическое объяснение происхождения приспособленности дал Ч.Дарвин. Решающую роль в возникновении адаптаций играет непрерывно действующий естественный отбор. Каждое приспособление вырабатывается на основе наследственной изменчивости в процессе борьбы за существование и естественного отбора в ряду поколений.

ПРИСПОСОБЛЕННОСТЬ организмов или адаптация – совокупность тех особенностей строения, физиологии и поведения, которые обеспечивают для данного вида возможность специфического образа жизни в определенных условиях внешней среды.

Механизм возникновения приспособленности:

Изменение условий жизни → индивидуальная наследственная изменчивость → естественный отбор → приспособленность.

1. Морфологические адаптации

(изменение строения тела): обтекаемая форма тела у рыб и птиц; перепонки между пальцами у водоплавающих животных; густой шерстный покров у северных млекопитающих; плоское тело у придонных рыб. Стелящаяся и подушкообразная форма у растений в северных широтах и высокогорных районах.

2.
Покровительственная окраска.
Покровительственная окраска развита у видов, которые живут открыто и могут оказаться доступными для врагов. Такая окраска делает организмы менее заметными на фоне окружающей местности. Примеры:

На Крайнем Севере многие животные окрашены в белый цвет (белый медведь, белая куропатка).

–У зебры и тигра темные и светлые полосы на теле совпадают с чередованием тени и света окружающей местности (мало заметны на расстоянии 50-70 метров).

У открыто гнездящихся птиц (глухарь, тетерев, рябчик) самка, сидящая на гнезде, почти неотличима от окружающего фона.

3. Маскировка.

Маскировка – приспособление, при котором форма тела и окраска животных сливаются с окружающими предметами. Например: гусеницы некоторых бабочек по форме тела и окраске напоминают сучки; насекомых, живущих на коре дерева (жуки, усачи) можно принять за лишайники; форма тела палочника; слияние камбалы с фоном морского дна.

.
Мимикрия.
Мимикрия – подражание менее защищенного организма одного вида более защищенному организму другого вида. Например: некоторые виды неядовитых змей и насекомых похожи на ядовитых (муха-журчалка –оса, ужи тропические – ядовитые змеи). Цветки львиного зева похожи на шмелей – насекомые пытаются завязать брачные отношения, что способствует опылению. Мимикрия- результат отбора сходных мутаций у различных видов. Она помогает незащищенным животным выжить, способствует сохранению организма в борьбе за существование.

5. Предупреждающая (угрожающая) окраска.

Яркая предостерегающая окраска хорошо защищенных ядовитых, жалящих форм: клопа-солдатика, божьей коровки, осы, колорадского жука, окраска шмеля, черные и оранжевые пятна гусениц и т.д.

6. Физиологические адаптации:

приспособленность процессов жизнедеятельности к условиям обитания; накопление жира пустынными животными перед наступлением засушливого сезона (верблюд); железы, избавляющие от избытка солей у рептилий и птиц, обитающих у моря; сохранение воды у кактусов; быстрый метаморфоз у пустынных амфибий; теплолокация, эхолокация; состояние частичного или полного анабиоза.

7. Поведенческие адаптации:

изменения поведения в тех или иных условиях; забота о потомстве; образование отдельных пар в брачный период, а зимой объединение в стаи, что облегчает пропитание и защиту (волки, многие птицы); отпугивающее поведение (жук-бомбардир, скунс); замирание, имитация ранения или смерти; спячка, запасание корма.

8. Биохимические адаптации

связаны с образованием в организме определенных веществ, облегчающих защиту от врагов или нападение на других животных; яды змей, скорпионов, антибиотики грибов, бактерий; кристаллы щавелевокислого калия в листьях или колючках растений (кактус, крапива)

9. Приспособления к абиотическим факторам (например, холоду):

У животных : густая шерсть, толстый подкожный слой жира, перелет на юг, зимняя спячка, запасание корма на зиму.

У растений : листопад, холодостойкость, сохранение вегетативных органов в почве, наличие видоизменений (луковицы, корневища и др. с запасом питательных веществ).

10.
Способы добывания пищи.
У животных : —

объедание листьев на высоких деревьях (длинная шея); захват с помощью ловчих сетей (плетение паутины и создание др. разнообразных ловушек) и подстерегание объектов питания;

Особое строение пищеварительных органов для вылавливания насекомых из узких нор; ловли летающих насекомых; многократного пережевывания грубой пищи (липкий длинный язык, многокамерный желудок и др.)

Схватывание и удержание добычи хищными млекопитающими и птицами (хищные зубы, когти, крючковатый клюв).

У растений : интенсивное развитие корней и корневых волосков→поглощение воды и минеральных солей; широкие тонкие листья, листовая мозаика→поглощение солнечной энергии; захват и переваривание мелких животных→насекомоядные растения.

11. Защита от врагов.

У животных: быстрый бег; иглы, панцирь; отпугивающий запах; покровительственная. предостерегающая и др. типы окраски; стрекательные клетки.

У растений: колючки; розеточная форма, недоступная для скашивания; ядовитые вещества.

12.Обеспечение эффективности размножения.

У растений : привлечение опылителя: нектар; пыльца; яркая окраска цветков или соцветий, запах.

13. Расселение на новые территории.

: миграции-перемещения стад, колоний, стай в поисках пропитания и подходящих условиях для размножения (перелеты птиц, кочевки антилоп, зебр, заплывы рыб).

распространение семян и спор: цепкие крючки, колючки; хохолки, крылатки, летучки для переноса ветром; сочные плоды и др.

2. Относительный характер приспособленности.

Еще Ч. Дарвин подчеркивал, что все приспособления, сколько бы совершенными они ни были, носят относительный характер. Приспособленность относительна и любое приспособление помогает выживать лишь в тех условиях, в которых оно сформировалось. При изменении условий ранее полезный признак может превратиться во вредный и привести к гибели организма.

Доказательствами относительности приспособлений могут служить следующие факты:

Белая куропатка выдает себя тенью на снегу. Заяц-беляк виден на фоне темных стволов. Ночная бабочка летит на огонь (собирают нектар со светлых цветков ночью). Крылья стрижа обеспечивают ему очень быстрый и маневренный полет, но не позволяют взлететь, если птица случайно окажется на земле (стрижи гнездятся только на высоких обрывах). При задержке выпадения снега вовремя перелинявший на зиму заяц-беляк хорошо виден на фоне темной земли. Мелкие птицы продолжают тратить силы на выкармливание кукушонка, который выкинул их потомство из гнезда. Яркая окраска самца павлина обеспечивает ему успех у самок, но одновременно привлекает хищников.

Таким образом, приспособленность не абсолютна, а относительна.

Относительный характер приспособленности противоречит утверждению об абсолютной целесообразности в живой природе (эволюционная теория Ж.-Б.Ламарка).

3. Закрепление материала. Работа по карточкам.

4. Домашнее задание п.58, вопросы.

Благодаря отбору выживают организмы, наилучшим образом приспособленные к окружающим их условиям, но всегда приспособления имеют относительный характер. Достаточно незначительных изменений в окружающей среде, как то, что было полезным в прежних условиях, теряет свое приспособительное значение.

Читайте также: