Каково основное отличие естественного отбора от других факторов эволюции, таких как изменчивость, наследственность, изоляция, популяционные волны, дрейф генов?

Формы борьбы за существование.

Дарвин различал три формы борьбы за существование: внутривидовую, межвидовую и борьбу с неблагоприятными условиями неорганической природы. Наиболее напряженная из них – внутривидовая борьба. Яркий пример внутривидовой борьбы – состязание между одновозрастными деревьями хвойного леса. Самые высокие деревья своими широко раскинутыми кронами перехватывают основную массу солнечных лучей, а их мощная корневая система поглощает из почвы растворенные в воде минеральные вещества в ущерб более слабым соседям. Внутривидовая борьба особенно обостряется при повышении плотности популяции – например, при обилии птенцов у некоторых видов птиц (многие виды чаек, буревестники): более сильные выталкивают из гнезд слабых, обрекая их на гибель от хищников или голода.

Но и взаимопомощь – тоже форма внутривидовой борьбы. Например, зайчиха кормит чужого зайчонка; пингвины в холодное время собираются вместе, обогревая друг – друга; яки, защищаясь от нападения волчьей стаи, встают в круг, в центре которого детеныши и самки. Любые внутривидовые взаимоотношения можно отнести к внутривидовой борьбе за существование, результатом является выживание наиболее приспособленных к конкретным условиям среды особей.

Межвидовая борьба наблюдается между популяциями разных видов. Она может проявляться в форме соревнования за одни и те же виды природных ресурсов или в форме одностороннего использования одного вида другим. Пример соревнования за сходные виды ресурсов дают взаимоотношения серой и черной крыс, борющихся за место в поселениях человека. Серая крыса, более сильная и агрессивная, со временем вытеснила черную, которая в настоящее время встречается лишь в лесных районах или в пустынях. В Австралии обыкновенная пчела, которую привезли из Европы, вытеснила маленькую туземную, не имеющую жала.

Пример борьбы другого рода – взаимоотношения между хищником и жертвой: птицами и насекомыми, рыбами и мелкими рачками, львами и антилопами и т. д. Лишь в этих случаях борьба за существование выражается в непосредственной схватке: хищники грызутся из-за добычи или хищник сражается с жертвой. Наглядным результатом таких отношений являются согласованные эволюционные изменения как хищника, так и жертвы: у хищника появляются изощренные средства нападения – клыки, когти, быстрые движения, подстерегающее поведение; у жертв – не менее изощренные формы защиты: разнообразные шипы и панцири, маскировочная окраска, выставление охраны и другие виды приспособительного поведения.

Но к межвидовой борьбе относятся и взаимоотношения между цветковыми растениями и их опылителями; различные формы симбиоза между животными (актиния и рак-отшельник; между бобовыми растениями и клубеньковыми бактериями; между корнями деревьев и грибами). Результатом межвидовой борьбы является выживание наиболее приспособленных к совместной жизни особей одного и другого вида.

Третья форма борьбы за существование – борьба с неблагоприятными физическими условиями – также играет большую роль в эволюционных изменениях организмов. Особенности строения некоторых растений, например стлаников, растений-подушек, ясно указывают на жизнь в суровых условиях севера или высокогорий. Про растения в пустыне говорят, что они «борются с засухой».

Абиотические факторы оказывают значительное влияние на эволюцию организмов не только сами по себе: их влияние может усиливать или ослаблять внутри- и межвидовые взаимоотношения. При недостатке территории, тепла или света внутривидовая борьба может обостряться или, наоборот, ослабевать при избытке необходимых для жизни ресурсов.

В теплые годы при обильном развитии зоопланктона окунь активно поедает рачков, парящих в толще воды; в холодные, малопродуктивные годы нехватка пищи заставляет рыб переходить на питание собственной молодью.

Естественный отбор.

Отбор в природе происходит в ходе борьбы за существование. Эти понятия неразрывно связаны. С другой стороны, естественный отбор происходит лишь тогда, когда особи в популяции различаются эффективностью размножения, т. е. способностью выжить и оставить после себя потомство. Таким образом, естественный отбор также тесно связан и с изменчивостью организмов.

Естественный отбор влияет на состав популяции: «убирая» из нее менее приспособленные генотипы и индивидуумы, он делает ее более адаптированной к условиям внешней среды. Индивидуумы, обладающие передовыми свойствами, начинают оказывать все большее и большее влияние на генетический состав следующих поколений.

Так, чисто белый цвет меха арктического зайца на фоне снега делает его почти незаметным для лисы, песца или другого хищника (рис. 72). Подобная окраска помогает зверьку выжить и размножиться. Аллели генов, контролирующих цвет меха и определяющих его белый цвет, повышают приспособленность популяции в целом, поэтому их доля в генофонде должна возрастать.

Естественный отбор можно наблюдать в природе, но можно получить и его экспериментальные доказательства. На опушке леса разложили на досках насекомых 200 видов. Птицы склевали лишь тех, которые не имели предостерегающей окраски.

А вот опыты по искусственной мимикрии (от греч. Мimikos – 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.

Действие естественного отбора приводит к тому, что фенотипы начинают оказывать влияние на генофонд популяций. В подтверждение рассмотрим пример. В природе существуют виды плодовых мушек, которые находят излюбленный корм либо на вершинах деревьев, либо на поверхности почвы. Может ли естественный отбор отобрать лишь таких насекомых, которые летали бы либо вниз, либо вверх? Ученые поставили интересный опыт, который демонстрирует влияние отбора на генетический состав популяций и позволяет проверить предположение о генетическом контроле поведенческих инстинктов.

Плодовых мушек помещали в лабиринт, состоящий из множества камер (рис. 73), в каждой из которых было устроено по два выхода – вверх и вниз. Пройдя одну камеру, насекомое оказывалось в следующей, где также надо было «решить», в каком направлении двигаться. Каждая мушка могла 14 раз «принять решение» относительно движения: вверх или вниз. Движение в обратном направлении было блокировано специальными клапанами. Мушки, постоянно двигавшиеся вверх, оказывались в конце концов в верхнем выходе из лабиринта. Их тщательно отбирали для последующего содержания.

Мушки, двигавшиеся вниз, оказывались в нижнем выходе из лабиринта, их также отбирали. Насекомых, оставшихся в камерах лабиринта, т. е. таких, у которых не было определенного стереотипа движения, собирали и удаляли из опыта. «Верхних» и «нижних» мушек содержали и разводили отдельно друг от друга. Постепенно удалось создать популяции, все особи которых (почти без исключения) имели определенный стереотип поведения (движение вверх или вниз). Этот результат не был связан с появлением каких-либо «новых» генов, все произошло только благодаря естественному отбору, который воздействовал на уже имевшуюся в популяции изменчивость фенотипов (в данном случае – изменчивость характера поведения мушек).

Что же будет, если снять пресс естественного отбора? Для ответа на этот вопрос экспериментаторы позволили мушкам «верхнего» и «нижнего» ярусов размножаться вместе. Вскоре в популяции восстановился исходный баланс аллелей: часть особей двигалась вверх, часть вниз, остальные не демонстрировали никаких предпочтений в отношении направления движения. Этот опыт показывает, что возможности для эволюционных изменений в популяции всегда присутствуют. До поры они проявляются лишь в изменчивости организмов. Как только начинает действовать отбор, популяция отвечает на это адаптивными изменениями.

Письменная работа с карточками на 10 мин:

1. Характеристика и значение внутривидовой борьбы за существование.
2. Характеристика и значение межвидовой борьбы за существование.
3. Характеристика и значение борьбы с неблагоприятными физическими условиями.
4. Формулировки законов, определения, или сущность понятий: 1. Борьба за существование. 2. Внутривидовая борьба. 3. Межвидовая борьба. 4. Борьба с неблагоприятными физическими условиями. 5. Естественный отбор.

Карточка у доски:

1. Какие формы борьбы за существование различал Ч.Дарвин?
2. Какая форма борьбы протекает наиболее жестоко?
3. Приведите пример внутривидовой борьбы.
4. Можно ли заботу о потомстве, совместную охоту, считать внутривидовой борьбой?
5. Приведите пример межвидовой борьбы.
6. Приведите пример борьбы с неблагоприятными физическими условиями.
7. Можно ли считать борьбу за существование полезной?
8. Что такое естественный отбор?
9. Приведите пример эксперимента, подтверждающего действие естественного отбора.

Тестовое задание:

1. Наиболее напряженная борьба за существование:

1. Внутривидовая.

2. Межвидовая.

3. Борьба с условиями среды.

4. Все три вида в равной степени.

**2. К внутривидовой борьбе за существование относится:

1. Взаимопомощь особей одной семейной группы.

2. Забота о потомстве.

3. Состязание между деревьями хвойного леса.

4. Симбиоз между деревом и грибом.

**3. К межвидовой борьбе за существование относится:

1. Взаимоотношения хищник-жертва.

2. Взаимоотношения паразит-хозяин.

3. Совместная охота бакланов и пеликанов.

4. Симбиоз между деревом и грибом.

4. Животные часто метят свою территорию. Это пример:

1. Внутривидовой борьбы.

2. Межвидовой борьбы.

3. Борьба с условиями среды.

4. Результат взаимодействия всех трех видов борьбы за существование.

**5. Колючки у кактуса, у верблюжьей колючки – пример:

1. Внутривидовой борьбы.

2. Межвидовой борьбы.

3. Борьба с условиями среды.

4. Результат взаимодействия всех трех видов борьбы за существование.

6. Основная причина борьбы за существование:

1. Неблагоприятное воздействие на организм среды обитания.

2. Неблагоприятное воздействие на организм особей своего вида.

3. Неблагоприятное воздействие на организм особей других видов.

4. Несоответствие между численностью особей и имеющимися в наличии жизненными ресурсами.

Каково основное отличие естественного отбора от других факторов эволюции, таких как изменчивость, наследственность, изоляция, популяционные волны, дрейф генов?

1. Ведет к изменению генофонда популяции.

2. Действует непрерывно.

3. Действует направленно.

4. Сохраняет генетическое разнообразие.