Искусственный и естественный отбор

Под искусственным отбором понимают осуществляемую человеком систему мероприятий по усовершенствованию существующих и созданию новых пород животных и сортов растений с полезными в хозяйственном отношении наследственными признаками.

Дарвин различал две фирмы искусственного отбора:

1. Бессознательный отбор — стихийный, применялся на первых этапах одомашнивания растений и животных

2. Методический отбор — сознательный, человек подбирал для скрещивания пары по намеченному плану

Изучение искусственного отбора привело Дарвина к мысли о наличии аналогичного процесса в природе.

Естественный отбор: «Сохранение полезных индивидуальных различий или изменений и уничтожение вредных» (Ч. Дарвин).

Естественный отбор происходит в процессе биологического состязания, которое Дарвин назвал борьбой за существование. Она может проявляться в трех формах:

1. внутривидовая борьба — отражает конкуренцию между особями одного вида

2. межвидовая борьба — состязание за выживание между особями разных видов

3. борьба с неблагоприятными условиями среды (позволяющая выжить и оставить потомство бапес приспособленным к суровым условиям)

Показатели	Искусственный отбор	Естественный отбор
Исходны» материал для отбора	Индивидуальные признаки организма	Индивидуальные признаки организма
Отбирающий фактор	Человек	Условия среды (живая и неживая природа)
Путь благоприятных изменений	Отбираются, становятся производительными	Остаются, накапливаются, передаются по наследству
Неблагоириятных	Отбираются, бракуются, уничтожаются	Уничтожаются в борьбе за существование
Характер действия	Творческий — направленное накопление признаков на пользу человека	Творческий — отбор приспособительных признаков на пользу особи, популяции, вида, приводящий к возникновению новых органических форм
Результат отбора	Новые сорта растений, породы животных, штаммы микроорганизмов	Новые виды
Формы отбора	Массовый; индивидуальный; бессознательный (стихийный); методический (сознательный)	Движущий, поддерживающий уклонения в изменяющихся условиях среды; стабилизирующий, поддерживающий постоянство средней нормы реакции при неизменных условиях среды
Особенности искусственного и естественного отбора

Развивая учение Ч. Дарвина, академик И. И. Шмальгаузен в своих работах показал, что существуют две формы естественного отбора.

1. Стабилизирующий отбор — фиксирует, закрепляет полезные признаки и свойства в относительно постоянных условиях среды.

2. Движущий отбор — стремящийся изменить вид и сделать его приспособленность к условиям жизни более совершенной. Приводит к образованию новых популяций, а затем и видов.

Взаимоотношение этих двух форм естественного отбора определяет скорость и характер эволюции различных видов и разновидностей.

Результатом действия факторов эволюции является приспособленность организмов к тем условиям, в которых они живут.

Отбор включает в себя понятия изменчивости, наследствен­ности и выживаемости и является их единством.

В животноводстве под отбором понимают выделение из общей массы для дальнейшего разведения лучших животных, наиболее ценных по своим продуктивным и племенным качествам.

Выдающееся значение эволюционного учения Ч. Дарвина заключается в основной его идее, сводящейся к тому, что фило­генетическое развитие идет через отбор и сохранение особей, более приспособленных к данным условиям существования.

Приспособительные изменения создаются не сразу, не одно­временно, а постепенно, путем длительного, повторяющегося в ряде поколений действия отбора. Отбор как бы шлифует, приспособляет строение и функции органа и всего организма к тем условиям, в которых существует данный вид живот­ных или растений. Различают отбор естественный и искусствен­ный.

Естественным отбором, или переживанием наиболее приспо­собленных, Ч. Дарвин называл сохранение организмов с полез­ными индивидуальными уклонениями или изменениями.

Из различных особей одного и того же вида, обладающих самыми многочисленными наследственными изменениями, возник­шими под влиянием разнообразных условий жизни, выживают, сохраняются и оставляют потомство лишь те, которые оказались более приспособленными к тем конкретным условиям среды, в которых они обитают. Так, через выживание наиболее приспособлен­ных, т. е. через естественный отбор, идет эволюция диких видов животных и растений. В отличие от естественного отбора, при от­боре искусственном, осуществляемом человеком, выживают, со­храняются для дальнейшего размножения не те особи, которые оказались биологически более приспособленными к окружающей обстановке, а те, которые представляют наибольший интерес для человека, т. е. в большей степени, чем другие, им подобные, обла­дают признаками, полезными человеку.

Различие между естественным и искусственным отбором заклю­чается также и в том, что первый действует непрерывно и на всех стадиях онтогенеза, а второй — лишь в определенные моменты (при выбраковке из стада нежелательных животных).

Обобщив огромный фактический материал, накопленный чело­веческой практикой по выведению многочисленных сортов расте­ний и многообразных пород животных путем сознательного отбора и оставления для дальнейшего размножения особей, укло­нявшихся в большей или меньшей степени в желательную сто­рону, Ч. Дарвин пришел к выводу об огромной творческой роли искусственного отбора в изменении растений и животных и в со­здании культурных сортов растений и пород домашних животных. Влияние отбора на изменчивость, по Дарвину, доказывается тем, что наибольшая изменчивость и наиболее существенные различия у животных наблюдаются в тех признаках, которые представляют наибольшую ценность и подвергаются отбору (у ло­шадей — резвость и работоспособность, у овец — шерсть, у сви­ней — мясность, у собак — острота органов чувств и т. д.). Раз начавшийся отбор в определенном направлении будет и дальше сопровождаться повышенной изменчивостью отбираемых призна­ков. Успеху отбора, по Дарвину, благоприятствуют такие усло­вия, как разведение большого числа животных, высокая их плодовитость и способность размножаться в раннем возрасте, боль­шая изменчивость животных по интересующим человека призна­кам, соответствие условий внешней среды направлению отбора, характер соотносительной (коррелятивной) изменчивости, умение заводчика подмечать мелкие, порой едва уловимые различия в при­знаках, по которым ведется отбор, и т. д. Из многочисленных из­менений, которым подвергаются животные, наибольшее значение для эволюции и отбора как в естественных условиях, так и в до­машних имеют мелкие наследственные изменения, не слишком нарушающие общую целостность организма и приспособленность его к условиям существования. Ч. Дарвин неоднократно подчер­кивал особо важное значение для отбора и эволюции именно мел­ких и мельчайших изменений. Основное действие отбора, по Дар­вину, состоит в накоплении индивидуальных изменений, в созда­нии новых форм и в их расхождении.

Каждое наследственное изменение, возникшее под действием измененных условий жизни, является звеном в цепи единого жизненного процесса и будет не только поддерживаться в после­дующих поколениях, но и усиливаться, изменяться в том же направ­лении, если сохранятся условия, вызвавшие эти изменения. При этом ведущую роль играет так называемая длящаяся изменчивость, которая заключается в том, что организм передает потом­ству способность изменяться в начатом направлении.

Начавшееся изменение будет усиливаться в последующих поколениях, при сохранении вызвавших это изменение условий в силу наличия наследственной связи между поколениями.

Наследственная связь между поколениями создаёт предпосылку не повторять все сначала, а продолжать начавшееся изменение в силу наследования изменений, приобретенных предшествующим поколением.

Без длящейся изменчивости, включающей наследование приоб­ретенных признаков, невозможна творческая роль отбора. На­следственность в этом случае помогает изменчивости и по мере повторения онтогенезов сама становится более сильной — кон­сервативной; из фактора стимулирующего она переходит в фактор закрепляющий. В поступательном движении длящаяся измен­чивость усиливается, накопляется и закрепляется. Так создаются относительно устойчивые виды, породы.

Отбор направляет изменчивость организмов в определенную сторону: в каком направлении идет отбор, в таком же направлении совершенствуется порода, при условии, что внешняя среда благо­приятствует развитию тех признаков и свойств, по которым ведется отбор. Но отбор начинается лишь тогда, когда уже появи­лось уклонение (хотя бы в самом зачаточном виде). Причиной же появления этих уклонений является изменение в условиях сущест­вования, приводящее к изменению типа ассимиляции, типа об­мена веществ в организме.

Уклонения наследуются потомками от родителей обычно не полностью, а лишь частично.

Английский ученый Гальтон, изучая вопросы наследования количественных признаков при помощи биометрического метода, нашел, что родители, уклонившиеся по изучаемому признаку от среднего выражения этого признака целой популяции, передают по наследству своему потомству не всю величину этого уклонения, а лишь часть его (приблизительно ²/₃), другая часть уклонения (около 1/3) составляет как бы возврат к средней величине, или регрессию.

Возврат к средней величине бывает не полным, а лишь частичным, и это позволяет путем отбора непрерывно изменять группу или породу животных в нужном направлении и создавать нечто новое.

На вопрос, может ли отбор вывести уклонения за рамки данного вида или популяции и привести к получению новых форм, другими словами, является ли отбор творческим фактором эволюции, при­водящим к созданию новых видов,— Дарвин и его последователи отвечали положительно. Осуществляя в ряде поколений отбор в определенном направлении, можно безгранично улучшать животные и растительные организмы по нужным признакам и свойствам.

«Закон» регрессии представляет собой закономерность статистического характера и обусловлен многими факторами. Явление регрессии есть следствие влияния на свойства потомков не только непосредственных родителей, но и более далеких предков, влия­ния на данный организм не только условий его развития, но и усло­вий развития его родителей и более далеких предков. Регрессия есть следствие также и несовершенства племенной работы, когда мы не всегда можем подобрать соответствующие пары родителей, сочетание которых могло бы обеспечить такое же или лучшее развитие признака у потомства, каким оно было у родителей, и создать условия воспитания, обеспечивающие должное развитие этого признака у потомков.

Ч. Дарвин указывал, что отбор, проводимый человеком, основывается на отклонениях, создаваемых природой независимо от воли отбирающего.

Мичуринская биология, не отказываясь от того, что стихийно доставляет сама природа, ввела в качестве основного новый прин­цип: целеустремленно, направленно и осмысленно вызывать по­следовательные, нужные изменения формы растений и животных и с помощью отбора слагать их в известных, полезных и нужных человеку направлениях.

Признавая адекватность (соответствие) изменений в организме характеру воздействия, наследование приобретенных в процессе жизни изменений и творческую, созидательную роль отбора, ми­чуринская биология показала большие возможности для переделки наследственной природы организмов путем направленного воспитания (на основе стадийности развития) и открыла широкие пути для сознательного управления эволюцией животных и растений.

Постепенно совершенствуя методы распознавания мельчайших наследственных различий, разводя достаточно большие целостные группы животных, подбирая наиболее ценные родительские пары, создавая условия, необходимые для развития нужных свойств разводимых животных и, наконец, сознательно вызывая определенные наследственные изменения путем условий жизни, человек начинает все более совершенно управлять процессом эволюции домашних животных.

Существенное влияние на особенности эволюционного процесса, протекающего в пределах отдельного вида или популяции, оказывают такие факторы, как интенсивность и характер изменчивости вида, интенсивность и направление отбора, объем (численность) вида, а главное — условия внешней среды.

Чем в большем количестве возникают новые наследственные изменения и чем более благоприятное влияние они оказывают на выживаемость и приспособляемость организма, тем в большем количестве (при прочих равных условиях) они накопляются, увеличивая тем самым общий объем наследственных возможностей, пластичность и мобильность вида или популяции, и обеспе­чивают более легкую приспособляемость вида к разнообразным условиям среды.

Для прогрессивной эволюции более благоприятны большие популяции со значительными наследственными возможностями и с большим ареалом. В однородных, мало меняющихся условиях среды, в небольших популяциях наследственность организма более устойчива и консервативна и наследственные уклонения более редки. В этих условиях происходит быстрое устранение уклонений и распространение преимущественно менее изменчи­вых форм с устойчивой наследственностью и с меньшими приспособительными возможностями. В разнородных и благоприятных условиях существования больших популяций, наоборот, наследст­венность часто оказывается расшатанной, наследственные изме­нения более часты, устранение уклонений не столь остро и воз­можности повышения изменчивости и сохранения более изменчи­вых форм увеличиваются. Чем интенсивнее в процессе отбора происходит устранение уклоняющихся форм, тем медленнее идет накопление новых изменений, тем менее значительны индивидуаль­ные различия в популяции, тем менее пластична и менее подат­лива на всякие изменения популяция. Численность популяции не играет особенно существенной роли в тех случаях, когда чело­век направленно изменяет наследственность внешними услови­ями.

Действие отбора стоит в теснейшей и неразрывной связи с ус­ловиями внешней среды. Условия существования как фактор эволюции по-разному оценивались буржуазными учеными. Одни из них, стоящие на автогенетических позициях и солидаризирую­щиеся с учением Иогансена о безрезультативности отбора в «чи­стых» линиях, отрицали какое бы то ни было значение внешних условий и изменений, вызванных этими условиями, для эволюции. Другие, также отрицая творческую, созидательную роль отбора, пытались объяснить эволюцию путем прямого активного приспо­собления организма к условиям внешней среды в силу наличия внутренней изначальной целесообразности без какого бы то ни было участия отбора. Только Ч. Дарвин дал материалистическое объяснение целесообразности в живой природе и показал, что целе­сообразность эта создается исторически — отбором, а мичурин­ская биология показала истинную роль условий жизни в эволю­ционном процессе.

В более или менее установившихся, мало меняющихся усло­виях внешней среды, когда организмы в ряде поколений вынуж­дены ассимилировать одни и те же условия, отбор будет направ­лен на сохранение и дальнейшее приспособление организмов к этим мало меняющимся условиям. При изменении условий жизни организмы, вынужденные ассимилировать эти измененные условия, будут изменяться (наследственная основа их будет расшатываться) приспособляться к новым условиям, и отбор в этом случае будет направлен на быструю перестройку вида в соответствии с изменившимися условиями жизни, на наследст­венное закрепление новых приспособлений.

Интенсивная селекция растений на иммунитет невозможна без регулярной оценки селекционного материала на устойчивость к болезням и вредителям. Оценка устойчивости в естественных условиях имеет очень большое значение, однако благоприятные для размножения патогенов условия складываются не каждый год. Вследствие этого оценка образцов и отбор устойчивых форм растягиваются на несколько лет, а сам селекционный процесс чрезвычайно замедляется. Кроме того, в естественной популяции могут отсутствовать потенциально опасные расы, к которым ведется перспективная селекция.

В связи с этим целесообразно оценивать селекционный материал с помощью специально созданных популяций возбудителей болезней или вредителей в оптимальных условиях развития болез­ни или повреждения растений. Эти приемы носят общее название «инфекционный фон».

Виды фонов. Инфекционный фон подразумевает наличие инфекции, способ­ной вызвать заражение растений, и условий, обеспечивающих ус­пех развития болезни или вредителя.

В соответствии с особенностями организации можно выделить несколько разновидностей фонов:

· провокационный;

· инфекционный (естественный и искусственный);

· инвазионный.

Провокационным фоном называют прием, при котором создают условия для оптимального развития патогенов, но пропагулы до­полнительно не вносят на участок. Для создания провокацион­ного фона испытуемый материал может быть размещен на участ­ках с оптимальным микроклиматом для проявления болезни. Например, для испытания зерновых на устойчивость к снежной плесени полезно размещать питомники в низинах, где скаплива­ется снег и весной затягивается таяние. Для оценки на устойчи­вость к фитофторе, мучнисто- и ложномучнисто-росяным гри­бам делянки могут быть размещены около водоемов, в низинах, под защитой лесополос. Это способствует повышению влажнос­ти, регулярному выпадению рос и приводит к сильному разви­тию болезней.

Кроме того, провокационный фон может быть создан с помощью агротехнических приемов, способствующих проникновению патогенов, а также развитию заболеваний и размножению вредителей.

Например, для оценки устойчивости к возбудителям твер­дой головни и корневой гнили семена злаков сеют на большую глубину и в более ранние сроки, чем обычно. Замедленное прорастание растений при пониженной температуре усиливает пораже­ние проростков. Редкий и поздний посев способствует сильному поражению пшеницы шведской мухой. Внесение азотных удобре­ний в повышенных дозах приводит к увеличению поражения все­ми видами ржавчины, мучнистой росой, корневой гнилью. Немаловажную роль при этом играет высокая влажность почвы и воз­духа, способствующая прорастанию спор. Возможны комбинации различных приемов. Например, для оценки устойчивости кукуру­зы к стеблевым гнилям практикуют загущенный посев и перестой созревших растений.

Однако чаще для более надежного поражения растений специально размножают или дополнительно вносят пропагулы, то есть создают инфекционный фон. Инфекционные фоны подразделяются на естественные и искусственные.

Естественный инфекционный фон может быть создан при бессменном возделывании культуры на одном участке.

Такой фон, как правило, создают для почвенных патогенов: возбудителей увядания, корневых гнилей и др. Так как почва является естественным местом обитания возбудителей этих болезней, то жизнеспособность патогенов в ней сохраняется долго, что обеспечивает возможность длительного использования инфекционного фона.

Искусственные фоны предполагают специальное размножение микроорганизмов или накопление вредителей в лабораторных условиях и последующее заражение (заселение) растений. Фон для оценки устойчивости растений к вредителям называютинвазионным.

44.Сортовые и посевные качества зерновых культур. Основные показатели.

Качественный семенной материал позволяет без дополнительных энергетических затрат (удобрений, пестицидов) обеспечить надлежащий рост растений, снизить негативное влияние сорняков, болезней, вредителей и на этой основе повысить урожайность культуры и качество получаемой продукции, улучшить экологическое состояние поля.

Семена (семенной материал) – понятие широкое. Это преимущественно различные плоды – зерновки, семянки, односемянных плоды – бобы, орехи, части плодов, а также органы вегетативного размножения – клубни, иногда мелкие плоды.

Распространенным семенным материалом в растениеводстве является зерновки (зерновые злаки и зернобобовые), семянки (подсолнечник, морковь), орешки (гречка, свекла), односемянных бобовые (эспарцет, донник), клубни (картофель, топинамбур) и др..

Семена характеризуется сортовыми, посевными и урожайными свойствами. При этом большое значение имеют физические свойства семенного материала – натура, выравненность. Определенное значение имеет и форма семян. Так, по данным М. М. Макрушина (1976), в пшенице более урожайным является компактное зерно. Тонкое, вытянутое зерно, которое по массе не уступает зерном выровненным и весомым, обеспечивает меньшую урожайность. Эти различия семян принято называть разнокачественностью. Различают три формы разнокачественности: экологическую, материнскую, генетическую. Экологическая форма разнокачественности определяется условиями почвенно-климатической зоны и технологии выращивания культуры, материнская – является результатом размещения семян в соцветии, влияющим на его формирование. Генетическая форма разнокачественности зависит от условий опыления цветка и развития зиготы. Важное значение имеют мутагенные факторы.

Итак, семена – это сложные живые системы, посевные и урожайные качества которых обеспечиваются многими факторами.

Основные посевные качества семян характеризуются такими показателями, как чистота, влажность, энергия прорастания, лабораторная всхожесть, масса 1000 семян. Большое значение имеет полевая всхожесть семян, зависит от влажности почвы, глубины заделки семян.

Категории семян и показатели качества его определяются и регламентируются государственным стандартам Украины (см. ДСТУ 2240-93).

Всхожесть семян. От всхожести семян зависит его посевные качества. Соответствующие нормы установлены для всех полевых культур. От всхожести семян зависит густота посева и равномерность распределения стеблестоя. Всхожесть семян формируется в процессе выращивания и в значительной степени зависит от почвенно-климатических условий, технологии выращивания, системы удобрения. На качество семян влияет его созревания и организация сбора урожая, а также его дообработка (очистка, подсушивания, калибровки).

Семенные посевы целесообразно собирать в полной спелости. При сборке важно контролировать и осуществлять все мероприятия, которые уменьшают травмирование зерна.

Механическое повреждение зерна приводит к ухудшению его качества и хранения, снижение хлебопекарных, технологических, посевных качеств и т.п..

Семена повреждается во время обмолота. Степень травмованости зависит от регулирования работы агрегатов комбайна, биологической фазы развития растений, сорта и вида сельскохозяйственных культур. Вредными есть микроповреждения в зоне зародыша зерна, механические повреждения зародыша и эндосперма.

При посеве травмированных семян снижается его сходство, ослабляется развитие растений. Так, при повреждении зародыша росток теряет ориентацию, закручивается. На поврежденных местах семени развиваются колонии грибов, является частой причиной их гибели.

Современные механизмы, применяемые для уборки зерновых, не предотвращают полностью травмирования семян. Травмирования семян при уборке зависит от его влажности. Опытами установлено, что при влажности более 25% травм. довольно значительное и может полностью повреждать зародыш. С повышением влажности повреждение семян увеличивается. Для всех полевых культур оптимальная влажность для сбора составляет 16 – 17%. Травмирования семян уменьшается также при раздельном способе уборки, правильном выборе сроков обмолота, регулировки молотильного аппарата, в частности оборотов барабана и зазоров между барабаном.

Семена повреждается и на зерноочистительных и сушильных машинах. Поэтому на стадии обработки урожая необходимо выбирать оптимальный режим сушки семян, регулировать триеры и сита.

Травмирование семян снижает его полевую всхожесть на 15 – 30%. При посеве семян, в котором механически повреждено 10% массы, урожайность снижается более чем на 1 ц / га. На семенных посевах целесообразно использовать двухбарабанные комбайны. Так, в экспериментальном элитно-семеноводческом хозяйстве Института семеноводства лучшие результаты имели при использовании зерноуборочных комбайнов СКД-6. Масса измельченного зерна составила 0,4-0,6% общей массы, травмирования 20 – 30%. При этом частоту оборотов первого барабана, который работал в мягком режиме, уменьшали на 200 – 300, а второго устанавливали в пределах 1000 – 1200 об. / Мин. Зазор между первым барабаном и подбарабанье был на 3 – 4 мм больше, чем между вторым барабаном и подбарабанье. Кроме того, следует регулировать зерноочистительные и зернопроводные устройства. Подачу соломистой массы в молотильный аппарат регулируют в зависимости от скорости движения комбайна при обмолоте.

Для сбора посевного и качественного товарного зерна следует использовать комбайны, которыми уже обмолочено посевы на площади 100 – 350 га. Это имеет большое значение для обеспечения высокого качества обмолота культур, в частности зернобобовых (гороха, сои).

Осуществление комплекса мероприятий по уменьшению травмирования зерна экономически выгодно, поскольку обеспечивает дополнительный выход семян. Это важно при размножении семена элиты и суперэлиты и первой репродукции новых перспективных сортов полевых культур.

Повреждения оболочки зерна приводит к глубоким физиологическим изменениям в зерне, потерь питательных веществ, нарушение обменных процессов, резко ослабляет рост проростков. Опытные данные показывают, что травмы эндосперма семени пшеницы снижает продуктивность растения на 10 – 20%, зародыша на 27 – 44%.

Повреждение семян снижает посевные качества его при хранении. Так, через 8 мес. после уборки энергия прорастания поврежденных семян снижается на 30 – 40%, а лабораторная всхожесть на 62 – 89%. Энергия прорастания целых зерен при этом составляла 85 – 90%, лабораторная всхожесть 94 – 97%.

Мероприятия по уменьшению вреда от травмирования семян и предупреждения.Одним из основных мероприятий снижения вреда от травмирования является протравливание зерен, которое нейтрализует вредное негативное воздействие микроорганизмов на семена. Протравливания следует сочетать с инкрустацией, добавляя пестициды в пленкообразователь. При этом надо дифференцированно подходить к виду и нормы протравливания, избегать препаратов, содержащих ртуть (например, гранозан). Протравливание с инкрустацией следует проводить перед посевом. Не стоит заранее протравливать семян с повышенной влажностью. Протравливание, проведенное заблаговременно, снижает всхожесть на 20 – 24%. Инкрустация семян повышает урожай озимой пшеницы, ячменя, кукурузы на 3 – 6 ц / га. Закрепленные в пленке на семенах пестициды не распыляются и не смываются с него, препятствуя проникновению вредной микрофлоры в семена даже в почве. Травмирование семян предотвращают соблюдением технологии выращивания на семеноводческих площадях обеспечивает равномерное развитие растений на посевах. Семенники целесообразнее собирать в сухую погоду комбайнами с использованием жаток, которые формируют тонкие валки на высоте от почвы не менее 15 см. В годы с повышенной влажностью и при выпадении дождей следует применять прямое комбайнирование. Использовать при этом следует конструктивно наиболее совершенные комбайны. Посевной материал кондиции первого класса необходимо получать за одно пропуска через зерноочистительные машины.