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§ 57. Lucha por la existencia y sus formas
1. ¿Cuál es la esencia de las leyes de Mendel?
2. Cuáles son las principales disposiciones de las enseñanzas evolutivas de Darwin.
Pensando en los mecanismos y fuerzas impulsoras de la evolución, Charles Darwin llegó a la idea de lucha por la existencia. Este es uno de los conceptos centrales de la teoría de la evolución. C. Darwin llamó la atención sobre el hecho de que todos los seres vivos tienen la capacidad de reproducirse prácticamente "ilimitada". Una lombriz hembra, por ejemplo, produce 200 mil huevos por día, una rata gris 5 camadas por año, un promedio de 8 crías de rata que alcanzan la pubertad a la edad de tres meses, en un feto de lágrimas de cuco hay al menos 186,000 semillas. La capacidad de reproducirse rápidamente conduce a consecuencias importantes: con el crecimiento de la competencia intensificada por los recursos, aumenta la probabilidad de aparición de nuevas mutaciones y se crea una "presión vital", como resultado de lo cual hay una lucha por la existencia. C. Darwin enfatizó repetidamente que la lucha por la existencia no se reduce a una lucha directa, es una relación compleja y diversa de organismos dentro de una misma especie, entre especies diferentes y con la naturaleza inorgánica. “Debo advertirles”, escribió Darwin, “que utilizo este término en un sentido amplio y metafórico... Acerca de dos perros o lobos en tiempos de hambruna, se puede decir con razón que luchan entre sí por comida y, por lo tanto, por vida. Pero de una planta que crece al borde del desierto, podemos decir que lucha por la vida contra la sequía. La recompensa en la lucha por la existencia es la vida y la posibilidad de su continuación en generaciones sucesivas.
Formas de la lucha por la existencia. Darwin distinguió tres formas de lucha por la existencia: intraespecífico, interespecífico y lucha contra las condiciones desfavorables de naturaleza inorgánica. El más estresante de ellos. lucha intraespecífica. Un vívido ejemplo de lucha intraespecífica es la competencia entre árboles forestales coníferos de la misma edad. Los árboles más altos, con sus copas muy extendidas, interceptan la mayor parte de los rayos del sol y su poderoso sistema de raíces absorbe los minerales disueltos del suelo en detrimento de los vecinos más débiles. La lucha intraespecífica se agrava especialmente con un aumento en la densidad de población, por ejemplo, con una abundancia de polluelos en algunas especies de aves (muchas especies de gaviotas, petreles), los más fuertes empujan a los más débiles fuera de los nidos, condenándolos a la muerte. depredadores o hambre.
Lucha entre especies puede manifestarse de varias formas, por ejemplo, en forma de competencia (competencia) por alimentos u otros recursos, o en forma de uso unilateral de una especie por otra. Un ejemplo ilustrativo de competencia por el alimento lo proporcionan los depredadores de las sabanas africanas (guepardos, leones, hienas, perros hiena, etc.), que a menudo se roban entre sí las presas capturadas y muertas. A menudo, los hábitats atractivos son objeto de competencia. Por ejemplo, en la lucha por un lugar en los asentamientos humanos, la rata gris, más fuerte y agresiva, reemplazó con el tiempo a la rata negra, que actualmente se encuentra solo en las zonas boscosas o en los desiertos. El visón americano traído a Europa reemplaza a las especies nativas europeas. La rata almizclera (originaria de América del Norte) ha interceptado algunos de los recursos que antes utilizaban las especies autóctonas, como la rata almizclera rusa. En Australia, la abeja común traída de Europa ha suplantado a la pequeña abeja nativa sin aguijón.
La tercera forma de lucha por la existencia es lucha contra las condiciones externas adversas. Los factores de la naturaleza inanimada tienen una influencia directa e indirecta en la evolución de los seres vivos. Se dice que las plantas en el desierto "luchan contra la sequía", refiriéndose al desarrollo de numerosas adaptaciones que les ayudan a extraer agua y nutrientes del suelo (sistema de raíces especial) o reducir la tasa de transpiración (estructura especial de las hojas). Las condiciones del mundo inorgánico tienen una influencia significativa en la evolución de los organismos, no solo en sí mismas, su influencia puede fortalecer o debilitar las relaciones intraespecies e interespecies. Ante la falta de territorio, calor o luz, la lucha intraespecífica se intensifica, y viceversa, ante el exceso de recursos necesarios para la vida, se debilita.
Lucha por la existencia. Formas de lucha por la existencia: intraespecíficas, interespecíficas, con condiciones desfavorables.
1. Enumerar las principales formas de lucha por la existencia.
2. ¿Qué hechos nos permiten hablar de la "presión de la vida"?
3. ¿Por qué la lucha intraespecífica es la forma más intensa de lucha por la existencia?
Con base en sus propias observaciones, prepare ejemplos que describan la lucha por la existencia entre organismos: a) de la misma especie; b) diferentes tipos.
§ 58. Selección natural y sus formas
1. ¿Qué factores ambientales pueden conducir a la selección de organismos en la naturaleza?
2. ¿Es la relación entre el hombre y la naturaleza un factor de selección?
La doctrina de la selección natural fue desarrollada por C. Darwin, quien consideró que la selección en sí misma es el resultado de la lucha por la existencia y su requisito previo: la variabilidad hereditaria de los organismos.
La esencia genética de la selección natural es la preservación selectiva de ciertos genotipos en una población. El material hereditario contenido en ellos se transmite a las siguientes generaciones. Por lo tanto, seleccion natural se puede definir como la reproducción selectiva de los genotipos que mejor se adaptan a las condiciones de vida predominantes de la población. En Grade 9, ya te has familiarizado con algunos ejemplos de la acción de la selección natural que se pueden observar en un experimento o en la naturaleza. Consideremos otro experimento que muestra cómo, en el curso de la selección natural, se lleva a cabo la relación entre fenotipos y genotipos en una población. En la naturaleza, hay algunos tipos de moscas de la fruta que encuentran su alimento favorito en las copas de los árboles o en la superficie del suelo, pero nunca en el medio. ¿Es posible criar tales insectos por selección que vuelen solo hacia abajo o solo hacia arriba? La Figura 73 muestra un diagrama de un experimento que demuestra el efecto de la selección en la composición genética de las poblaciones. Las moscas de la fruta se colocaron en un laberinto que constaba de muchas cámaras, cada una de las cuales tenía dos salidas: arriba y abajo. En cada una de las cámaras, el animal tenía que "decidir" en qué dirección moverse. Las moscas, en constante movimiento hacia arriba, terminaron en la salida superior del laberinto. Fueron cuidadosamente seleccionados para su posterior mantenimiento. Las moscas que bajaban terminaron en la salida inferior del laberinto, también fueron seleccionadas. Los insectos que permanecieron en las cámaras del laberinto, es decir, aquellos que no tenían una dirección definida de movimiento, fueron recolectados y retirados del experimento. Las moscas "superiores" e "inferiores" se mantuvieron y criaron por separado. Gradualmente, fue posible crear poblaciones, todos los individuos de los cuales, sin excepción, tenían un cierto estereotipo de comportamiento (moviéndose hacia arriba o hacia abajo). Este resultado no se asoció con la aparición de ningún gen nuevo, todo sucedió únicamente por selección, lo que afectó la variabilidad de fenotipos ya presentes en la población (en este caso, la variabilidad en el comportamiento de las moscas). Así, la acción de la selección natural lleva a que los fenotipos empiecen a influir en el acervo genético de las poblaciones. ¿Qué pasa si eliminas la presión de la selección natural? Para responder a esta pregunta, los experimentadores permitieron que las moscas de los niveles "superior" e "inferior" se reprodujeran juntas. Pronto, el equilibrio inicial de alelos se restableció en la población: algunos individuos se movieron hacia arriba, otros hacia abajo, otros no mostraron preferencias en cuanto a la dirección del movimiento.
Arroz. 73. Experimentos con moscas de la fruta que demuestran la acción de la selección natural (laberinto)
La selección natural cambia la composición del acervo genético, "eliminando" de la población a los individuos cuyas características y propiedades no otorgan ventajas en la lucha por la existencia. Como resultado de la selección, el material genético de los individuos "avanzados" (es decir, aquellos que poseen propiedades que aumentan sus posibilidades en la lucha por la vida) comienza a influir cada vez más en el acervo genético de toda la población.
En el curso de la selección natural, sorprendente y diversa adaptaciones biológicas (adaptación) de los organismos a las condiciones ambientales en las que vive la población. Por ejemplo, adaptaciones generales, que incluyen la aptitud para nadar de los organismos que viven en el medio acuático, o la aptitud de las extremidades de los vertebrados para el medio terrestre, y adaptaciones particulares: aptitud para correr en un caballo, antílope, avestruz, cavar con topos, ratas topo o trepar árboles (monos, pájaros carpinteros, pikas, etc.). Ejemplos de adaptación son la coloración del camuflaje, el mimetismo (imitación de la apariencia pacífica de la apariencia de un animal bien protegido de los ataques de los depredadores), los instintos de comportamiento complejos y muchos otros. otros (Fig. 74). Debe recordarse que Toda adaptación es relativa. Una especie que está bien adaptada a estas condiciones puede estar al borde de la extinción si las condiciones cambian o aparece un nuevo depredador o competidor en el medio ambiente. Se sabe, por ejemplo, que los peces que están bien protegidos de los depredadores por espinas y espinas caen con mayor frecuencia en las redes de los pescadores, en las que se enredan y retienen precisamente debido a las duras excrecencias del cuerpo. No en balde uno de los principios (de la doctrina evolutiva) suena así en tono de broma: “Los más aptos sobreviven, pero son los más aptos mientras sobreviven”.
Arroz. 74. Adaptaciones de los organismos a las condiciones de existencia: ejemplos de disfraz y mimetismo
Así, las posibilidades de cambio evolutivo en una población siempre están presentes. Por el momento, se manifiestan solo en la variabilidad de los organismos. Tan pronto como la selección comienza a actuar, la población responde a esto con cambios adaptativos.
Formas de selección natural. Anteriormente, se le presentaron las dos formas principales de selección natural: estabilización y movimiento. Recordar que selección estabilizadora destinados a mantener los fenotipos existentes. Su acción se puede ilustrar en la Figura 75. Esta forma de selección suele operar donde las condiciones de vida permanecen constantes durante mucho tiempo, como en las latitudes del norte o en el fondo del océano.
La segunda forma de selección natural es Moviente; a diferencia de la estabilización, esta forma de selección promueve cambios en los organismos. Por regla general, la acción de la selección natural se vuelve perceptible después de largos períodos de tiempo. Aunque a veces la selección de motivos puede manifestarse muy rápidamente en respuesta a cambios fuertes e inesperados en las condiciones externas (Fig. 76). Un ejemplo clásico de la acción de la selección de motivos lo proporciona el estudio de las polillas de la pimienta, que cambian de color bajo la influencia de las emisiones de hollín y el hollín de los troncos de los árboles en las zonas industriales de Inglaterra en el siglo XIX. (Figura 78).
La tercera forma de selección natural es disruptivo, o desgarrando La selección disruptiva conduce a la aparición dentro de las poblaciones de grupos de individuos que difieren en algún aspecto (color, comportamiento, espacio, etc.). La selección disruptiva contribuye al mantenimiento de dos o más fenotipos dentro de las poblaciones y elimina las formas intermedias (Fig. 77). Hay una especie de brecha en la población sobre una base determinada. Este fenómeno se llama polimorfismo. El polimorfismo es característico de muchas especies de animales y plantas. Por ejemplo, el salmón rojo, un pez salmón del Lejano Oriente que vive en el mar y se reproduce en pequeños lagos de agua dulce conectados al mar por ríos, tiene la llamada “forma residencial”, representada por pequeños machos enanos que nunca abandonan el lagos Entre algunas especies de aves (skúas, cucos, etc.), los morfos de color son comunes. Hay polimorfismo estacional en la mariquita de dos puntos. De las dos formas de color, las mariquitas "rojas" sobreviven mejor al invierno, mientras que las "negras" sobreviven al verano. La aparición del polimorfismo, al parecer, está determinada en gran medida por la heterogeneidad (estacional o espacial) de las condiciones de vida de la población, lo que genera selección, dando lugar a la aparición de formas especializadas (correspondientes a condiciones heterogéneas) dentro de una misma población.
Arroz. 75. Acción de selección estabilizadora
Arroz. 76. Acción de selección de motivos
Arroz. 77. Acción de Selección Disruptiva
Arroz. 78. Polillas oscuras y claras en los troncos de los árboles.
El papel creativo de la selección natural. Debe enfatizarse que el papel de la selección natural se reduce no solo a la eliminación de organismos individuales no viables. La forma impulsora de la selección natural no preserva las características individuales de un organismo, sino todo su complejo, todas las combinaciones de genes inherentes a un organismo. La selección natural a menudo se compara con el trabajo de un escultor. Así como un escultor a partir de un bloque de mármol sin forma crea una obra que impacta con la armonía de todas sus partes, así la selección crea adaptaciones y especies, eliminando del acervo genético de poblaciones que son ineficientes desde el punto de vista de la supervivencia genotipos. Este es el papel creador de la selección natural, ya que el resultado de su acción son nuevos tipos de organismos, nuevas formas de vida.
Seleccion natural. adaptaciones biológicas. Fuertes de la selección natural: estabilizadores, impulsores, disruptivos. Polimorfismo.
1. ¿Qué es la aptitud? ¿Por qué es relativo?
2. ¿Qué es la selección estabilizadora? ¿Bajo qué condiciones es más notable su efecto?
3. ¿Qué es la selección de motivos? Da ejemplos de cómo funciona. ¿Bajo qué condiciones funciona esta forma de selección?
4. ¿Cuál es el papel creativo de la selección natural? Dé un ejemplo que demuestre que la acción de la selección no se limita a la eliminación de rasgos individuales que reducen la supervivencia de los organismos.
§ 59. Mecanismos de aislamiento
1. ¿Cuál es la razón de la diferencia entre los organismos descubiertos por Charles Darwin en las Islas Galápagos y formas estrechamente relacionadas en el continente?
2. ¿Qué factores naturales aíslan a algunas poblaciones de organismos de otras poblaciones de la misma especie?
aislamiento reproductivo. La selección natural puede conducir a la aparición y consolidación de propiedades genéticas que distinguen a las poblaciones entre sí. Como ya se mencionó, exteriormente esto se manifiesta en forma de adaptaciones (adaptaciones) a condiciones de vida específicas. Por ejemplo, las poblaciones de arenque del Atlántico en diferentes áreas del océano se reproducen en diferentes épocas del año. Hay arenques que desovan en primavera, verano, otoño e invierno. La reproducción de cada uno de ellos depende del desarrollo de pequeños plancton, que se alimentan de larvas de arenque. Las poblaciones de arenque se reproducen por separado en diferentes estaciones, ya que en diferentes latitudes el desarrollo masivo del plancton ocurre en diferentes épocas del año (primavera, verano, otoño o invierno). Estas poblaciones pertenecen a la misma especie y, a pesar de las pequeñas diferencias externas y los diferentes períodos de reproducción, pueden cruzarse y producir descendencia fértil. Quizá en el futuro las diferencias entre ellos lleguen a tal grado que lleve a la pérdida de la capacidad de los individuos de diferentes poblaciones para cruzarse libremente entre sí, o para aislamiento reproductivo entre ellos.
¿Qué mecanismos subyacen al aislamiento reproductivo? ¿Se debe esto simplemente a la separación geográfica o existen otros mecanismos? Las respuestas a estas preguntas proporcionan la clave para comprender los mecanismos de especiación.
mecanismos de aislamiento. En general, los mecanismos de aislamiento se dividen en dos tipos principales. El primero pertenece mecanismos precigóticos, es decir, cigotos que preceden a la formación, creando obstáculos para el apareamiento de individuos pertenecientes a diferentes poblaciones. El segundo tipo incluye mecanismos poscigóticos, actuando después de la formación de un cigoto, dando lugar a una disminución de la viabilidad o fertilidad de la descendencia híbrida.
Los mecanismos de aislamiento precigóticos se dividen en grupos según los factores que crean un obstáculo para el apareamiento de los individuos.
Aislamiento ambiental proporcionado por factores ambientales cuando las poblaciones ocupan el mismo territorio, pero diferentes hábitats y, por lo tanto, no se encuentran entre sí. aislamiento temporal- diferentes épocas de reproducción, si el apareamiento en los animales o la floración en las plantas se produce en diferentes épocas del año o en diferentes momentos del día. etiológico, o comportamiento, aislamiento- Comportamiento diferente durante la temporada de reproducción, lo que conduce a una falta de atracción mutua entre el macho y la hembra. Finalmente, se consiguen diferencias en el tamaño o forma de los órganos genitales, o en la estructura de las flores. aislamiento mecánico.
Considere ejemplos. Las islas hawaianas son el hogar de dos especies de moscas de la fruta que son muy similares en apariencia. Ambas especies viven en los mismos lugares, alimentándose del jugo de la misma planta leñosa. Sin embargo, su estado ecológico es diferente. La primera especie pasa su vida en la copa de los árboles, alimentándose de la savia que fluye por los troncos y ramas de los niveles superiores, y la segunda, en el suelo del bosque, buscando charcos de savia que gotea del árbol. El mestizaje entre estas especies nunca ocurre debido a la desunión espacial que surge de las diferentes especializaciones ecológicas.
Algunas especies de luciérnagas demuestran un ejemplo interesante de aislamiento conductual. Cada una de las especies que cohabitan tiene su propia trayectoria de luz y sus propios tipos de señales de luz emitidas. Las trayectorias pueden ser en zigzag, rectas o en forma de bucle, y las pulsaciones de luz son cortas o largas en forma de reflejos estables (Fig. 79). Al aparearse, los individuos se seleccionan entre sí, centrándose estrictamente en el tipo de señal de luz. Este ejemplo muestra que el aislamiento entre poblaciones puede ser reforzado por la formación de ciertos tipos de comportamiento (el desarrollo de reacciones reflejas solo a señales de ese tipo particular).
En muchos animales, la temporada de reproducción comienza con combinaciones estrictamente definidas de factores externos (por ejemplo, temperatura o luz). Estos factores actúan como señales para comenzar a aparearse. Diferentes especies reaccionan a los mismos factores de diferentes maneras, lo que explica la discrepancia en los tiempos de reproducción. La Figura 80 muestra las diferencias en los tiempos de reproducción de diferentes especies de anfibios que viven en las mismas áreas.
En los animales con fertilización externa (estrellas de mar y algunos tipos de moluscos), el papel de los factores de aislamiento lo desempeñan las diferencias en la estructura de las moléculas de proteínas especiales que unen los espermatozoides y los óvulos entre sí. Al estar en la superficie de los huevos, estas moléculas reaccionan solo con los espermatozoides de "su" especie, lo que excluye la posibilidad de fusión de productos reproductivos de diferentes especies. En animales con fertilización interna, este papel lo desempeñan las diferencias en la estructura de los órganos genitales.
Los mecanismos de aislamiento poscigóticos también se dividen en grupos dependiendo de si conducen a trastornos del desarrollo de los propios híbridos y, en última instancia, a su no viabilidad oa la incapacidad de los híbridos para producir gametos completos.
Los híbridos interespecíficos suelen morir rápidamente o permanecer infértiles. Por ejemplo, una mula, un híbrido de caballo y burro, es estéril, no puede producir descendencia debido a que su conjunto de cromosomas impide el paso normal de la meiosis. Los híbridos de liebre blanca y liebre marrón, marta y sable son infructuosos.
Arroz. 79. Diferentes tipos de señales luminosas en diferentes tipos de luciérnagas
Arroz. 80. Desajuste en términos de reproducción como ejemplo de un mecanismo de aislamiento (1,2,3,4 - diferentes tipos de anfibios)
Por lo general, el aislamiento reproductivo entre especies se mantiene mediante varios mecanismos. El aislamiento temporal es más común en las plantas, mientras que el aislamiento etológico es más común en los animales.
aislamiento reproductivo. Mecanismos de aislamiento: precigóticos, poscigóticos.
1. ¿Qué son los mecanismos de aislamiento? ¿Cuál es la importancia de los mecanismos de aislamiento?
2. ¿Qué tipos de mecanismos de aislamiento conoces? Dar ejemplos.
3. ¿Por qué los híbridos de diferentes tipos de organismos son estériles?
Una persona a menudo obtiene híbridos cruzando diferentes especies. En las piscifactorías, por ejemplo, se cría bester, un híbrido de beluga y sterlet. En muchos países, se usa una mula resistente en el trabajo agrícola, un híbrido de caballo (yegua) y burro (macho), y en China, un burdégano, un híbrido de burro con un semental, a pesar de que el burdégano se distingue por su obstinación, disposición viciosa y es poco domado.
Discuta si las formas híbridas, cuando se liberan en la naturaleza, pueden provocar cambios marcados en el acervo genético de las poblaciones silvestres o alterar el equilibrio ecológico.
