В чем главная заслуга Дарвина?

В том, что ему удалось правильно определить движущие силы эволюционного процесса, вскрыть его сущность и выстроить убедительную систему доказательств эволюции. Без системы доказательств любая теория всего лишь гипотеза.

Дарвин определил наследственность и изменчивость как общие свойства всех живых существ.

Под наследственностью Дарвин понимал способность организмов сохранять в потомстве свои видовые, сортовые и индивидуальные особенности.

Под изменчивостью Дарвин понимал способность организмов приобретать новые признаки под влиянием условий окружающей среды.

При этом Дарвин разделял наследственную и ненаследственную (вспомним Ламарка) формы изменчивости.

Наследственная изменчивость по Дарвину обеспечивает появление у организмов принципиально новых признаков и передачу их последующим поколениям.

Основными движущими силами эволюции (наряду с наследственностью и изменчивостью) при выведении новых сортов культурных растений и пород домашних животных является искусственный отбор, осуществляемый человеком, а в природе — естественный отбор. Искусственный отбора определяется сознательной деятельностью человека. Выводя новые сорта растений или породы животных, человек сознательно отбирает особей с нужными для него (полезными) свойствами, осуществляет скрещивание, получает потомство и снова производит отбор по данным признакам. Улучшение сорта растений или породы животных и выведение новых сортов и пород путем искусственного отбора называется селекцией. Проиллюстрировать селекцию нагляднее всего на примере собак. Все собаки принадлежат даже не к одному виду, а к одному подвиду — подвид собаки вида волк рода волки семейства псовых. Оцените, какого разнообразия пород внутри одного подвида добились селекционеры!

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ! Породы собак не являются научно определяемой биологической классификацией! Породы представляют собой группы собак, определяемые сообществами (клубами) любителей по интересам. Ученые-биологи никогда не оперируют термином «порода»

Несколько слов о птичках. Дарвин проявлял особый интерес к вопросу о происхождении голубей. Он доказал, что все существующие породы голубей произошли от одного дикого предка — скалистого или горного голубя.

Домашние породы голубей столь различны, что любой орнитолог, обнаружив их в дикой природе, счел бы их самостоятельными виды. Но Дарвин доказал общее происхождение всех пород и принадлежность их к одному виду на основании следующих фактов:

• ни один из видов диких голубей, кроме скалистого, не имеет общих признаков с голубями домашних пород;
• многие черты всех без исключения домашних пород сходны с чертами дикого скалистого голубя; так, например, домашние голуби не вьют гнезд на деревьях, подобно скалистому голубю и ведут себя одинаково во время ухаживания за самкой;
• все гибриды между любыми породами домашних голубей дают плодовитое потомство, что подтверждает их принадлежность к одному виду;
• при скрещивании голубей разных пород иногда появляются гибриды с признаками дикого скалистого голубя.

Естественный отбор определяется борьбой за существование. Дарвин выделял три формы борьбы за существование: внутривидовую (конкуренция между особями одного вида), межвидовую (взаимодействия особей разных видов) и взаимодействия организмов с неживой природой.

Природа «запаслива». В природных системах обычно рождается больше организмов, чем их может существовать. Многие организмы гибнут на стадии яйца, зародышей или семян, молодых растений, личинок или детенышей. Так, например, самка лягушки выметывает порядка 10 000 икринок в год, но большая часть икринок и головастиков поедается хищными рыбами, птицами и млекопитающими. Значительная часть головастиков погибает от недостатка пищи и болезней. В результате половозрелости достигают единичные особи, самые стойкие, самые приспособленные. Они дают потомство.

Естественный отбор — итог борьбы за существование.

Естественный отбор — выживание наиболее приспособленных.

В результате естественного отбора в генах накапливаются признаки, полезные для данного вида.

По формулировке Дарвина естественный отбор обеспечивает «сохранение полезных индивидуальных различий или изменений и уничтожение вредных».

Итак, наследственная изменчивость, борьба за существование и естественный отбор приводят к образованию новых видов.

Эволюция лошади хорошо прослеживается по ископаемым останкам. Небольшое, размером с собаку, лесное животное пропалеотерий, обладавшее пальцами вместо копыт, за 50 миллионов лет превратилось в крупного копытного обитателя степей.

Новый вид образуется за счет расхождения признаков (появления различий) у особей одного вида. На научном языке расхождение называется дивергенцией.

Достигнув определенного предела, расхождение между особями внутри вида приводят к возникновению подвида. Так, в свое время, внутри вида волк возник подвид собака. По мере углубления различий между организмами подвидов возникают два (или более) новых вида.

А теперь попробуйте ответить на такой вопрос — зачем природе нужен естественный отбор? Для того, чтобы сделать экологические системы более устойчивыми за счет многообразия видов? Или для чего-то еще? Пока будете думать, рассмотрите картинку.

Ответ можно было прочесть в подписи к рисунку: «в связи с приспособлением к различным условиям среды». Естественный отбор служит механизмом видовой приспособленности к определенным условиям окружающей среды.

Приспособление — вот девиз эволюции!

Эволюция отличается приспособительным характером.

Что такое эволюция? Развитие ради приспособления! Приспособление первично, а все остальное — вторично. Кто приспособился, тот выжил.

Мы говорили о движущих силах искусственного и естественного отборов. Пора перечислить движущие силы эволюции.

Движущие силы эволюции это:

• Наследственная изменчивость.
• Борьба за существование.
• Естественный от бор.

А каково главное свойство эволюции? (Чтобы ответить на этот вопрос, вернитесь к рисунку на котором изображена «лестница» Ламарка).

Главное свойство эволюции — ее общая прогрессивная направленность, движение от простого к сложному. Сущность прогресса эволюции заключается в том, что среди видов, хорошо приспособленных к существующим условиям среды, появляются такие, которые обладают принципиально новыми и более совершенными типами строения. Образно говоря, идет развитие от хорошего к лучшему, в результате которого группы организмов сменяются другими, имеющими более высокий уровень организации.

• От простого к сложному!
• От хорошего к лучшему!
• Все время в движении, то есть — в развитии!

Вот что такое эволюция.

Естественный отбор является не только движущей силой, но и фактором (условием) эволюции. Кроме него существует еще три основных фактора эволюции: мутационный процесс, популяционные волны и изоляция.

Мутационный процесс происходит постоянно. Мутацией (от латинского слова «мутацио» — «изменение») называется стойкое преобразование генотипа, происходящее под влиянием внешней или внутренней среды. Процесс возникновения мутаций получил название мутагенеза.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ! Мутацией называется стойкое преобразование генотипа, то есть такое, которое может быть передано по наследству

Постоянная мутационная изменчивость и различные комбинации при скрещиваниях дают новые сочетания генов в генофонде, что влечет за собой наследственные изменения в популяции. Мутации — материал для эволюции, а процесс возникновения мутаций (мутационный процесс) — поставщик этого материала.

Популяционные волны представляют собой периодические или не периодические колебания численности особей популяции. Причинами таких колебаний могут быть различные факторы окружающей среды, как абиотические, так и биотические. Влияние популяционных волн на эволюцию заключается в следующем. В результате неизбирательного (случайного) уничтожения особей, редкий до тех пор генотип может сделаться обычным и будет подхваченным естественным отбором.

Для ясности рассмотрим такой пример.

Жило у бабуси 10 пар гусей — 8 белых и 2 черных.128

Жили гуси у бабуси давно, размножались, съедались, шли на продажу, но белых всегда было в 4 раза больше черных. Пропорция соблюдалась.

6 белых гусей (3 пары) утащили лисы. Одна белая пара убежала. 2 белые пары гусей бабуся продала, а еще одну у нее выпросила соседка. Осталось у бабуси 2 пары черных гусей и одна — белых.

И стали с тех пор у бабуси черные гуси преобладать над белыми в соотношении 2 к 1.

Пример упрощенный донельзя, но наглядный. Он показывает, каким образом популяционные волны являются поставщиком эволюционного материала.

Классификация популяционных волн:

1. Периодические колебания численности короткоживущих организмов характерны для большинства насекомых, микроорганизмов, однолетних растений и грибов. Преимущественно эти изменения вызваны сезонным колебанием численности (зимой нет большинства насекомых).
2. Непериодические колебания численности, зависящие от сочетания различных факторов. Факторы эти могут быть самыми разными — уменьшение естественных врагов (хищников), увеличение пищевых ресурсов и т.п. Обычно непериодические колебания затрагивают не один вид в биогеоценозах, а несколько видов, как животных, так и растительных. Они способны привести к кардинальным изменениям в биогеоценозах.
3. Вспышки численности видов в новых районах, вызванных отсутствием естественных врагов.
4. Резкие непериодические колебания численности, вызванные с природными катаклизмами (засуха, наводнение, землетрясение, пожар).

Изоляция, как фактор эволюции, представляет собой совокупность барьеров, препятствующих свободному скрещиванию. В зависимости от природы этих барьеров, различают два типа изоляции: пространственную и биологическую или репродуктивную.

Пространственная изоляция может существовать в двух видах: изоляция, обусловленная наличием естественных географических барьеров и изоляция, обусловленная расстоянием между популяциями (или отдельными особями).

Биологическая (репродуктивная) изоляция препятствует скрещиванию посредством биологических причин — осложнения спаривания, обусловленные особенностями поведения, наличие морфофизиологических различий в органах размножения, пониженная жизнеспособность гибридов и т.п. В биологической изоляции отдельно выделяют экологическую изоляцию, выражающуюся в экологическом разобщении популяций, которые живут на общей территории, но в различных местах обитания и поэтому друг с другом не встречаются. Также экологическая изоляция может выражаться в несовпадении у близких видов экологических условий размножения, приводящем к сдвигу его сроков во времени.

Значение изоляции в процессе эволюции состоит в том, что она закрепляет и усиливает начальные стадии генотипической дифференциации. Проще говоря, изоляция дает возможность генетическим изменениям распространиться в популяции до значимых пределов, до таких пределов, когда можно будет говорить о появлении и закреплении новых признаков. Кроме того, разделенные барьерами части популяции или вида попадают под различное влияние отбора.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ! Изоляция как эволюционный фактор не создает новых генотипов или внутривидовых форм. Значение ее в том, что она закрепляет и усиливает начальные стадии генотипической дифференциации

Любой последовательно осуществляемый процесс имеет свой результат.

Дарвин выделял несколько основных результатов эволюции.

Главным результатом эволюции является совершенствование приспособленности организмов к условиям обитания.

Эволюция целесообразна и целесообразность эта является следствием выживания наиболее приспособленных организмов. Те организмы (подвиды, виды и т.д.), которые не могут приспособиться — вымирают.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ! Главным результатом эволюции является не приспособление организмов к условиям обитания, а совершенствование приспособленности. Естественный отбор, как уже было сказано, служит механизмом видовой приспособленности к определенным условиям окружающей среды, а главным результатом эволюции является совершенствование приспособленности

Совершенствование приспособленности организмов к условиям обитания влечет за собой совершенствование их организации. Все с этим согласны? Да, конечно, ведь приспособленность не появляется «на пустом месте», для этого что-то в организме должно измениться к лучшему — стать совершеннее.

Характерный пример — совершенствование строения конечностей водных животных после начала освоения ими суши.

Вариантов повышения приспособленности организмов к условиям среды, обусловленной естественным отбором, существует великое множество.

• Маскировочная (покровительственная) окраска, делающая животных менее заметными в местах обитания…

Морской конек в зарослях растений
• Угрожающая или предупреждающая окраска в виде ярких отпугивающих пятен или полос…
• Специальные приспособления защищающие животных от поедания их другими животными (ежи, дикобразы, черепахи)…
• Различные инстинкты, начиная с инстинкта заботы о потомстве…
• Способность накапливать в организме большие запасы питательных веществ (самый яркий пример — верблюд)…
• Строение конечностей (и всего тела), помогающее быстрее передвигаться в среде обитания (лапы гусей или уток, аэродинамическое строение тела и большой объем легких гепарда)…

Дополните этот перечень сами и заведите привычку при рассматривании животных (в зоопарке, на картинках или на видео) оценивать проявления их приспособленности к условиям окружающей среды.

Дарвин указывал на то, что приспособленность организмов к среде обитания носит относительный характер — при изменении условий среды полезные признаки могут оказаться бесполезными или вредными. Например, обитатель севера евразийского материка заяц-беляк имеет способность к сезонной смене окраски в маскировочных целях. Летом мех его имеет рыжевато-серый или серый цвет, делающий зайца малозаметным на фоне растительности, а зимой становится белым, что позволяет зайцу не выделяться на белом снежном фоне. Однако в случае аномально теплой зимы, когда снег не покрывает землю, белая зимняя окраска идет зайцу во вред — он становится хорошо заметным.

Другой пример — водные растения, способные поглощать воду всей поверхностью тела, не нуждаются в развитой корневой системе, поскольку поглощение воды всей поверхностью более эффективно. Однако же при пересыхании водоема слабые корни и большая площадь тела, активно испаряющего влагу, приводят водные растения к скорой гибели.

Вторым по значимости результатом эволюции является нарастание многообразия видов в природе, приводящее к повышению общего уровня организации жизни.

Как именно многообразие приводит к повышению общего уровня организации жизни?

Нарастание многообразия усложняет взаимоотношения между организмами. Высокоорганизованные формы организмов имеют преимущество перед остальными, в результате чего развитие живого мира осуществляется от низших форм к высшим, т.е. происходит морфофизиологический прогресс. Эволюция — прогрессивный процесс, несмотря на то, что отдельные виды могут приспосабливаться к условиям среды через упрощение своей организации. Например, у паразитов, обитающих в кишечнике человека или животных, ввиду наличия в окружающей среде большого количества легко усвояемой пищи, система пищеварения упрощена или совсем отсутствует (бычий цепень обходится без пищеварительной системы, всасывая питательные вещества из кишечника человека всей поверхностью тела).

Третий результат эволюции следует из второго — эволюция приводит к преобразованию биосферы нашей планеты в целом.