Теория эволюции. Учебное пособие - Ю. Мягкова

Творческая роль естественного отбора. Естественный отбор – «сито»? «могильщик?». Отбор не только устраняет менее приспособленных к среде, но и определяет направление эволюции. Действуя неограниченное время, естественный отбор создал все огромное разнообразие видов

Таким образом, синтетическая теория эволюции утверждает, что

• материалом для эволюции являются случайные мутации;

• предпосылками эволюции являются – мутации, волны жизни, миграции, изоляция, геометрическая прогрессия размножения организмов, наследственность;

• единственным направляющим фактором эволюции является естественный отбор;

• наименьшая эволюционная единица – популяция;

• эволюция носит постоянный, длительный, характер;

• макроэволюция подчиняется тем же законам, что и микроэволюция;

• эволюция носит непредсказуемый, ненаправленный характер.

Контрольные вопросы

1. Перечислите предпосылки и движущие силы эволюции согласно СТЭ

2. Какие формы изменчивости оказывают влияние на эволюцию

3. Что обозначает термин «борьба за существование», «естественный отбор»?

4. Какое влияние волны жизни оказывают на видообразование?

5. Формы изоляции и их влияние на эволюцию

6. Почему в ряде случаев сохраняются мутации, оказывающие отрицательное влияние на жизнеспособность организмов?

7. Формы естественного отбора

5.5. Адаптации, вид, видообразование

Адаптации – результат действия естественного отбора

Эволюция – это постоянно осуществляющийся процесс совершенствования имеющихся адаптаций организмов, популяций и видов к конкретным условиям существования. Все закрепляющиеся в ходе эволюции особенности представляют собой те или иные адаптации, что в равной степени относится к морфологическим особенностям отдельных особей, образованию новых популяций и видов, изменению биогеоценозов. Эволюция – это адаптациогенез. Под адаптацией понимаются специальные свойства, способные обеспечить выживание и размножение организмов в конкретных условиях среды. С экологической точки зрения адаптацией считают любое изменение организации, снижающее смертность под воздействием факторов среды.

Появление в популяции и экосистеме нового удачного фенотипа или особей – носителей удачных мутаций – еще нельзя рассматривать как адаптацию. Об адаптации можно говорить лишь после возникновения специализированного признака у популяции (вида) к элементам среды. Достигается это если эти признаки будут поддерживаться естественным отбором и приведет к стойкому изменению генотипического состава популяции. Полезные уклонения отдельных особей становятся нормой для популяции в целом. Приспособления не возникают в готовом виде, а складываются в процессе отбора удачных вариантов из множества изменившихся особей популяции. Поэтому в эволюционном смысле понятие «адаптация» должно относиться не столько к отдельной особи, сколько к популяции, виду, биогеоценозу.

Адаптации очень разнообразны:

• средства пассивной защиты – твердые покровы, шипы, колючки, иглы;

• приспособительная окраска и форма тела (покровительственная, расчленяющая, предостерегающая, угрожающая окраски, мимикрия);

• химическое взаимодействие – выделение организмами веществ, уничтожающе действующих на другие виды (аллелопатия); химический язык у общественных насекомых;

• насекомоядность у растений;

• способность к движению у растений;

• взаимные приспособления растений и животных;

• физиологические адаптации: приспособлений, связанных с устранением недостатка кислорода и др.

Любая адаптация характеризуется жизнеспособностью, конкурентоспособностью, фертильностью организмов.

Классификации адаптаций.

По происхождению различают следующие адаптации.

Преадаптивные — потенциальные адаптационные явления возникают, опережая существующие условия (мобилизационный резерв). Предпосылкой к возникновению «индустриального меланизма» у бабочек (потемнение крыльев у бабочек у крупных городах) явился полиморфизм популяций, состоящих из светлых и меланистических форм. Характерный пример преадаптации – развитие у древних кистепёрых рыб мощных и прочных конечностей.

Комбинативные адаптации – возникают путем комбинирования новых мутаций друг с другом и с нормальным генотипом. Скрещивание особей дает разнообразное сочетание мутантного аллеля с другими аллелями того же и других генов. Это приводит к изменению эффекта проявления мутации путем взаимодействия генов. Создается реальная возможность для быстрой смены одних адаптаций другими. (проявление устойчивых форм к ядохимикатам, антибиотикам и т.п.)

Постадаптивный путь возникновения адаптаций связан с редукцией ранее развитого признака с переводом определяющих его реализацию генов в рецессивное состояние (или использование ранее существующего органа в других целях – не тех, что определили его появление посредством соответствующего давления отбора). Эти гены остаются в резерве наследственной изменчивости и периодически проявляются фенотипически (например, в виде атавизмов). В случае установления отбором положительной связи между такими и новыми условиями среды они могут дать начало развитию новых признаков и свойств. При постадаптивном пути новые адаптации возникают посредством использования ранее существующих структур в случае смены их функций. Так, висцеральный скелет у предков позвоночных представленный жаберными дугами, потом служили как бы распоркой для пищеварительной трубки, препятствуя ее спаданию. В ходе эволюции с усилением функции дыхания жаберные дуги становятся частью системы нагнетания жидкости. В дальнейшей эволюции некоторые жаберные дуги принимают на себя функции хватания и превращаются в челюсти.

Адаптации можно классифицировать в зависимости от мест формирования. На уровне генотипа, например, лопатка и тазовая кость подвижно сочленены с головкой плечевой и бедренной костей. Кости, подвижно прикрепленные друг к другу, имеют взаимные приспособления для обеспечения нормальной работы.

На онтогенетическом уровне разнообразны адаптации физиолого-биохимического характера. В условиях повышенной температуры и недостатка воды нормализация жизнедеятельности растений достигается накоплением в клетках осмотически активных веществ, закрытием устьиц. Повреждающее влияние солей на сильно засоленных почвах нейтрализуется накоплением специфических белков, усилением синтеза органических кислот и т. д.

К организменным адаптациям относятся морфологические адаптации (твердые образования, окраски), физиологические (постоянная температура тела), биохимические (синтез белка) и др.

Популяционно-видовые адаптации проявляются во взаимодействии особей в пределах популяции и вида в целом. К ним относятся: половой процесс, гетерозиготность, мобилизационный резерв наследственной изменчивости, определенная плотность популяции. Для обозначения ряда специальных внутривидовых адаптаций существует термин – конгруэнции – взаимоприспособления особей, возникающие в результате внутривидовых отношений. Конгруэнции выражаются в соответствии строения и функций органов матери и детеныша, аппаратов размножения самцов и самок, в наличии приспособлений для отыскивания особей противоположного пола, системы сигнализации и разделения труда между особями в стадах, колониях, семьях и т. д. Роль видовых адаптаций видна в усилении зависимости между сроками размножения и продолжительности жизни особей, между плодовитостью особи и численностью популяции. К популяционно-видовым адаптациям относятся зрительные раздражители, пение птиц, звуковые формы внутривидовой кооперации и др.

Биогеоценотические адаптации складываются как результат взаимодействия разных видов в биоценозе, адаптации возникают в процессе сопряженной эволюции видов: хищник – жертва, энтомофильные растения и насекомые, симбиотические виды, паразит – хозяин и т. д. Например, растения воздействуют друг на друга через изменение не только условий освещенности и влажности, но и выделяя специальные активные вещества, способствующие вытеснению одних и размножению других (аллелопатия).

По масштабу адаптации делятся на специализированные, пригодные в узколокальных условиях жизни (строение языка у муравьедов, приспособления хамелеона к древесному образу жизни и т.п.) и общие, пригодные в широком спектре условий среды и характерные для больших таксонов (крупные изменения в кровеносной, дыхательной и нервной системах у позвоночных, механизма фотосинтеза и аэробного дыхания, семенное размножение у высших растений и другие).