ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 06.12.2024
Просмотров: 3097
Скачиваний: 4
Популяционными волнами называют колебания численности особей популяции. Причины этих колебаний могут быть различными. Например, резкое сокращение численности популяции может произойти вследствие истощения кормовых ресурсов. Среди оставшихся в живых немногочисленных особей могут быть редкие генотипы. Если в дальнейшем численность восстановится за счет этих особей, то это приведет к случайному изменению частот генов в генофонде данной популяции. Таким образом, популяционные волны являются поставщиком эволюционного материала.
В качестве третьего основного фактора эволюции признается обособленность (изоляция) группы организмов. На эту особенность указывал еще Ч. Дарвин, который считал, что для образования нового вида определенная группа старого вида должна обособиться, но он не мог объяснить необходимость этого требования с точки зрения наследственности. В настоящее время установлено, что обособление и изоляция определенной группы организмов необходимы для того, чтобы она не могла скрещиваться с другими видами и тем самым передавать им и получать от них генетическую информацию. Изоляция различных групп организмов в природе, а также в практике селекции осуществляется самыми разными способами, но цель их одна – исключить обмен генетической информацией с другими видами. Для этого может служить, например, географическая граница (непреодолимая водная среда, болота, высокие горы, и т.п.). Это способствует закреплению начальной стадии изменения генофонда обособившейся группы, становлению ее как самостоятельной генетической системы. Изменение частот генов, вызванные рассмотренными выше факторами эволюции, носят случайный, ненаправленный характер и даже их совместное действие не приводит к устойчивому осуществлению направленного процесса эволюции.
Направляющим фактором эволюции является естественный отбор. В настоящее время представления о естественном отборе пополнены новыми фактами, расширились и углубились. Естественный отбор следует понимать как избирательное выживание и возможность оставления потомства отдельными особями. Биологическое значение особи, давшей потомство, определяется вкладом ее генотипа в генофонд популяции. Отбор действует в популяции, его объектами являются фенотипы отдельных особей. Фенотип организма формируется на основе реализации информации генотипа в определенных условиях среды.
Таким образом, отбор из поколения в поколение по фенотипам ведет к отбору генотипов, так как потомкам передаются не признаки, а генные комплексы.
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,движущийидизруптивныйотбор.
Стабилизирующий отбор способствует сохранению признаков вида в относительно постоянных условиях среды. Он поддерживает средние значения, выбраковывая мутационные отклонения от ранее сформировавшейся нормы. Стабилизирующая форма отбора действует до тех пор, пока сохраняются условия, повлекшие образование того или иного признака или свойства. Примером стабилизирующего отбора является избирательная гибель домовых воробьев при неблагоприятных погодных условиях. У выживших птиц различные признаки оказывались близкими к средним значениям. Среди погибших эти признаки сильно варьировались. Примером действия отбора в популяциях людей служит большая выживаемость детей со средней массой.
Движущий отбор благоприятствует изменению среднего значения признака в измененных условиях среды. Он обусловливает постоянное преобразование приспособлений видов соответственно изменениям условий существования. Особи популяции имеют некоторые отличия по генотипу и фенотипу. При длительном изменении внешней среды, преимущественно в жизнедеятельности и размножении, может получиться часть особей вида с некоторыми отклонениями от средней нормы. Это приведет к изменению генетической структуры, возникновению эволюционно новых приспособлений и перестройке организации вида. Одним из примеров этой формы отбора является потемнение окраски бабочки березовой пяденицы в развитых индустриальных районах Англии. В сельскохозяйственных районах распространены светлоокрашенные формы; изредка встречающиеся темные формы (мутанты) преимущественно истребляются птицами. Вблизи промышленных центров кора деревьев становится темной из-за исчезновения лишайников, чувствительных к загрязнению атмосферы. Численность темных форм бабочек, менее заметных на стволах деревьев, преобладает.
Дизруптивный отбор действует в разнообразных условиях среды, встречающихся на одной территории, и поддерживает несколько фенотипически различных форм за счет особей со средней нормой. Если условия среды настолько изменились, что основная масса вида утрачивает приспособленность, то преимущество приобретают особи с крайними отклонениями от средней нормы. Такие формы быстро размножаются и на основе одной группы формируется несколько новых. Основной результат этого отбора заключается в наличии нескольких, различающихся по какому-либо признаку групп, как бы разрывающих популяцию (рис. 5.3).
Рис. 5.3. Основные типы естественного отбора.
Следует, однако, отметить, что перечисленные типы отбора очень редко встречаются в чистом виде. Как правило, в живой природе наблюдаются сложные, комплексные типы отбора, и необходимы особые усилия, чтобы выделить из них более простые типы.
Синтетическая теория эволюции представляет собой синтез основных эволюционных идей Дарвина и прежде всего идеи естественного отбора с новыми результатами исследований в области наследственности и изменчивости.
Ч. Дарвин в своей теории говорит об эволюции в рамках вида, о чем свидетельствует уже заголовок его книги "Происхождение видов". В синтетической теории элементарной единицей эволюции служитпопуляция, поскольку именно в ее рамках происходят наследственные изменения генофонда.
Другое существенное отличие синтетической теории эволюции от дарвиновской, состоит в четком разграничении областей исследования микроэволюции имакроэволюции. Эти термины были впервые введены в 1927 г. отечественным генетиком Ю.А. Филипченко (1882–1930) для характеристики разных масштабов эволюции. Дальнейшее уточнение они получили в работах известного российского генетика Н.В. Тимофеева-Ресовского (1900–1981), который определил микроэволюцию как совокупность эволюционных изменений, происходящих в генофондах популяций за сравнительно небольшой период времени и приводящих к образованию новых видов.
В отличие от этого макроэволюция связана с эволюционными преобразованиями за длительный исторический период времени, которые приводят к возникновению надвидовых форм организации живого. Изменения, которые изучаются в рамках микроэволюции, доступны непосредственному наблюдению, тогда как макроэволюция происходит на протяжении длительного периода времени и поэтому ее процесс может быть реконструирован лишь задним числом. В этих целях могут быть использованы методы сравнительно-морфологического, эмбриологичекого и палеонтологического исследования, позволяющие с определенной степенью правдоподобия восстановить возможную картину происходивших процессов эволюции. При этом следует учитывать, что макроэволюция, как и микроэволюция, происходит в конечном итоге под воздействием изменений в окружающей среде.
Доказательства эволюции живой природы
Научные исследования, проведенные во второй половине XIX и в XX веке, позволили получить чрезвычайно убедительные и разнообразные факты, доказывающие эволюциюорганического мира и объясняющие движущие силы этого процесса.
Доказательства эволюции органического мира дают нам достижения многих биологических наук: сравнительной анатомиииэмбриологии,палеонтологии,биогеографии,систематикиигенетики.
Сравнительная анатомия изучает общность и различия в строении организмов. Одним из первых веских доказательств единства органического мира было открытие клеточного строения животных и растений и создание клеточной теории.
Доказательством единства происхождения всех позвоночных служит единый план их строения: двусторонняя симметрия, наличие вторичной полости тела, осевого скелета, головного и спинного мозга, двух пар конечностей и основных систем органов (кровеносной, дыхательной, пищеварительной, выделительной и др.).
Доказательством единства происхождения и эволюции органического мира является наличие гомологичных признаков,рудиментовиатавизмов.
Так, передние конечности позвоночных, несмотря на различный внешний вид и выполняемые функции, имеют единый план строения (скелет состоит из плеча, предплечья, образованного локтевой и лучевой костями, костей запястья, и фаланг пальцев), развиваются у зародышей из сходных зачатков и одинаково расположены на теле животных. Такие органы, сходные по общему плану строения и происхождению, но выполняющие разные функции, называются гомологичными. Гомологичными являются передние конечности крота и лягушки, крылья птиц, ласты тюленей, нога лошади и рука человека.
Рудиментами называют органы, утратившие в процессе эволюции свое первоначальное значение и находящиеся в стадии обратного развития (исчезновения). Так, у человека насчитывается около 100 рудиментарных образований: третье веко, зубы мудрости, копчик, червеобразный отросток (аппендикс), мышцы, двигающие ушную раковину, и др. Наличие рудиментов можно объяснить только тем, что у предков эти органы функционировали и были хорошо развиты, но в процессе эволюции утратили свое значение.
Атавизмы – это появляющиеся у организмов признаки, свойственные их далеким предкам (например, появление у человека хвоста, сплошного густого волосяного покрова и др.). В отличие от рудиментов, они представляют собой отклонение от нормы.
Эмбриология– наука, изучающая зародышевое развитие организмов. Данные сравнительной эмбриологии указывают на сходство зародышевого развития всех позвоночных. Зародыши животных, относящихся к различным классам позвоночных, характеризуются похожими контурами тела, наличием хвоста, жаберных щелей, зачатков конечностей и т.д. Сходство особенно проявляется на ранних этапах эмбрионального развития. Позднее последовательно происходит проявление признаков, характерных для класса, отряда, рода и, наконец, вида, к которому он принадлежит.
Основываясь на приведенных выше фактах, немецкие ученые Ф. Мюллер (1864) и Э. Геккель (1866) независимо друг от друга сформулировали биогенетический закон, согласно которому зародыш в процессе индивидуального развития (онтогенеза) кратко повторяет историю развития вида (филогенез). Позднее А. О. Ковалевский (1840–1901), А. Н. Северцов (1866–1936) и И.И. Шмальгаузен (1884–1963) установили, что в индивидуальном развитии повторяется строение не взрослых стадий предков, а эмбриональных. Например, у зародышей млекопитающих и рыб закладываются жаберные дуги, на основе которых у рыб развиваются жабры, а у млекопитающих – хрящи гортани и трахеи.
Палеонтология изучает ископаемые остатки организмов. Палеонтологические находки позволяют восстановить внешний облик вымерших животных, их строение, сходства и различия с современными животными. Это дает возможность проследить развитие органического мира во времени. Например, в самых древних геологических пластах обнаружены остатки лишь представителей беспозвоночных, в более поздних – хордовых животных, а в молодых отложениях – животных, сходных с современными. Палеонтологические находки подтверждают наличие преемственных связей между различными систематическими группами.
К палеонтологическимдоказательствам биологической эволюции относятся работы русского ученого В.О. Ковалевского, исследовавшего историю развития лошади и обнаружившего последовательные (филогенетические) ряды ископаемых животных – предков лошади, на которых прослеживается их эволюция (постепенное уменьшение числа пальцев, изменение размеров тела, изменение формы черепа и строения зубов).
Биогеографияизучает закономерности распределения растительного и животного мира на Земле. Установлено, что чем меньше связь между континентами и древнее изоляция отдельных частей планеты, тем сильнее различия организмов, населяющих эти территории. Так, животный мир Австралии весьма своеобразен, - здесь отсутствуют многие группы животных, зато сохранились такие, которых нет в других районах Земли, например яйцекладущие (утконос, ехидна) и сумчатые (кенгуру, сумчатый волк и др.) млекопитающие. В то же время животный мир некоторых островов сходен с материковым (например, Британские острова и Сахалин), что говорит об их недавней изоляции от континента. Таким образом, распределение видов животных и растений по поверхности планеты и их группировка по зонам отражают процесс исторического развития Земли и эволюции живого.