Trenutna stranica: 16 (ukupna knjiga ima 26 stranica) [dostupan ulomak za čitanje: 18 stranica]
§ 57. Borba za opstanak i njezini oblici
1. Što je bit Mendelovih zakona?
2. Koje su glavne odredbe evolucijskog učenja Darwina.
Razmišljajući o mehanizmima i pokretačkim snagama evolucije Charles Darwin je došao na ideju o borba za egzistenciju. Ovo je jedan od središnjih pojmova teorije evolucije. C. Darwin skrenuo je pozornost na činjenicu da je svim živim bićima svojstvena sposobnost gotovo "bezogranične" reprodukcije. Ženka valjkastog crva, na primjer, proizvede 200 tisuća jajašaca dnevno, sivi štakor 5 legla godišnje, prosječno 8 štakorskih mladunaca dostiže pubertet do dobi od tri mjeseca, u jednom fetusu kukavičje suze nalazi se najmanje 186 000 sjemenki. Sposobnost brzog razmnožavanja dovodi do važnih posljedica: s porastom pojačane konkurencije za resurse, povećava se vjerojatnost pojave novih mutacija i stvara se “životni pritisak” uslijed čega dolazi do borbe za opstanak. C. Darwin više je puta naglašavao da se borba za opstanak ne svodi na izravnu borbu, već je to složen i raznolik odnos organizama unutar iste vrste, između različitih vrsta i s anorganskom prirodom. “Moram vas upozoriti,” napisao je Darwin, “da ovaj izraz koristim u širokom, metaforičkom smislu... Za dva psa ili vuka u doba gladi, s pravom se može reći da se međusobno bore za hranu i time za život. Ali za biljku koja raste na rubu pustinje možemo reći da se bori za život protiv suše. Nagrada u borbi za egzistenciju je život i mogućnost njegova nastavka u sljedećim generacijama.
Oblici borbe za egzistenciju. Darwin je razlikovao tri oblika borbe za opstanak: intraspecifičan, međuvrstski i borba protiv nepovoljnih uvjeta anorganske prirode. Najstresniji od njih intraspecifična borba.Živopisan primjer intraspecifične borbe je natjecanje između crnogoričnih šumskih stabala iste dobi. Najviša stabla sa svojim široko raširenim krošnjama hvataju glavninu sunčevih zraka, a njihov snažan korijenski sustav upija otopljene minerale iz tla nauštrb slabijih susjeda. Intraspecifična borba posebno se pogoršava povećanjem gustoće populacije, na primjer, s obiljem pilića kod nekih vrsta ptica (mnoge vrste galebova, burnica), jači guraju slabije iz gnijezda, osuđujući ih na smrt od predatora ili gladovanja.
Borba među vrstama može se očitovati u različitim oblicima, na primjer, u obliku natjecanja (konkurencije) za hranu ili druge resurse ili u obliku jednostranog korištenja jedne vrste od strane druge. Ilustrativan primjer nadmetanja za hranu daju grabežljivci afričkih savana (gepardi, lavovi, hijene, hijenski psi i dr.), koji često jedni drugima otimaju ulovljeni i ubijeni plijen. Često su atraktivna staništa predmet natjecanja. Na primjer, u borbi za mjesto u ljudskim naseljima, sivi štakor, jači i agresivniji, na kraju je zamijenio crnog štakora, koji se trenutno nalazi samo u šumskim područjima ili u pustinjama. Američka minka donesena u Europu zamjenjuje domaću europsku vrstu. Mozgavac (porijeklom iz Sjeverne Amerike) uhvatio je neke resurse koje su prije koristile domaće vrste, poput ruskog muzgavca. U Australiji je obična pčela donesena iz Europe istisnula malu domaću pčelu bez žalca.
Treći oblik borbe za egzistenciju je borba s nepovoljnim vanjskim uvjetima. Čimbenici nežive prirode imaju izravan i neizravan utjecaj na razvoj živih bića. Za biljke u pustinji se kaže da se "bore protiv suše", misleći na razvoj brojnih prilagodbi koje im pomažu izvući vodu i hranjive tvari iz tla (poseban korijenski sustav) ili smanjiti brzinu transpiracije (posebna struktura lista). Uvjeti anorganskog svijeta imaju značajan utjecaj na evoluciju organizama, ne samo njih samih, njihov utjecaj može ojačati ili oslabiti odnose unutar i među vrstama. S nedostatkom teritorija, topline ili svjetla, intraspecifična borba se pojačava, i obrnuto, s viškom resursa potrebnih za život, slabi.
Borba za egzistenciju. Oblici borbe za opstanak: intraspecifični, interspecifični, s nepovoljnim uvjetima.
1. Navedite glavne oblike borbe za opstanak.
2. Koje nam činjenice omogućuju da govorimo o "pritisku života"?
3. Zašto je unutarvrsna borba najintenzivniji oblik borbe za opstanak?
Na temelju vlastitih zapažanja pripremite primjere koji opisuju borbu za opstanak između organizama: a) iste vrste; b) različite vrste.
§ 58. Prirodni odabir i njegovi oblici
1. Koji čimbenici okoliša mogu dovesti do selekcije organizama u prirodi?
2. Je li odnos čovjeka i prirode faktor selekcije?
Učenje o prirodnoj selekciji razvio je Charles Darwin, koji je samu selekciju smatrao rezultatom borbe za opstanak, a njezinim preduvjetom - nasljednom varijabilnošću organizama.
Genetska bit prirodne selekcije je selektivno očuvanje određenih genotipova u populaciji. Nasljedni materijal sadržan u njima prenosi se na sljedeće generacije. Na ovaj način, prirodni odabir može se definirati kao selektivna reprodukcija genotipova koji najbolje odgovaraju prevladavajućim životnim uvjetima populacije. U 9. razredu već ste se upoznali s nekim primjerima djelovanja prirodnog odabira koji se mogu promatrati u pokusu ili u prirodi. Razmotrimo još jedan eksperiment koji pokazuje kako se, tijekom prirodne selekcije, ostvaruje odnos između fenotipova i genotipova u populaciji. U prirodi postoje neke vrste vinskih mušica koje svoju omiljenu hranu nalaze ili na krošnjama drveća ili na površini tla, ali nikako u sredini. Je li moguće selekcijom uzgojiti takve kukce koji bi letjeli ili samo prema dolje ili samo prema gore? Slika 73 prikazuje dijagram eksperimenta koji pokazuje učinak selekcije na genetski sastav populacija. Vinske mušice bile su smještene u labirint koji se sastojao od mnogo komora, od kojih je svaka imala dva izlaza - gore i dolje. U svakoj od komora životinja je morala "odlučiti" u kojem će se smjeru kretati. Muhe su, neprestano se krećući prema gore, završile na gornjem izlazu iz labirinta. Pažljivo su odabrani za naknadno održavanje. Mušice koje su se kretale prema dolje završile su u donjem izlazu labirinta, također su odabrane. Insekti koji su ostali u komorama labirinta, tj. oni koji nisu imali određeni smjer kretanja, sakupljeni su i uklonjeni iz pokusa. "Gornje" i "donje" muhe držane su i uzgajane odvojeno jedna od druge. Postupno je bilo moguće stvoriti populacije od kojih su sve jedinke, bez iznimke, imale određeni stereotip ponašanja (kretanje gore ili dolje). Ovaj rezultat nije bio povezan s pojavom novih gena, sve se dogodilo samo zahvaljujući selekciji, koja je utjecala na varijabilnost fenotipova koji su već prisutni u populaciji (u ovom slučaju varijabilnost u ponašanju muha). Dakle, djelovanje prirodne selekcije dovodi do činjenice da fenotipovi počinju utjecati na genski fond populacije. Što se događa ako uklonite pritisak prirodne selekcije? Kako bi odgovorili na ovo pitanje, eksperimentatori su dopustili muhama "gornjeg" i "donjeg" sloja da se razmnožavaju zajedno. Ubrzo se u populaciji uspostavila početna ravnoteža alela: neke su jedinke krenule gore, neke dolje, druge nisu pokazivale nikakve preferencije u pogledu smjera kretanja.
Riža. 73. Pokusi s vinskim mušicama koji pokazuju djelovanje prirodne selekcije (labirint)
Prirodna selekcija mijenja sastav genskog fonda, "uklanjajući" iz populacije jedinke čije karakteristike i svojstva ne daju prednosti u borbi za opstanak. Kao rezultat selekcije, genetski materijal "naprednih" jedinki (to jest onih koji posjeduju svojstva koja povećavaju njihove šanse u borbi za život) počinje sve više utjecati na genski fond cijele populacije.
Tijekom prirodne selekcije, nevjerojatna i raznolika biološke prilagodbe (prilagodba) organizama na okolišne uvjete u kojima populacija živi. Na primjer, opće prilagodbe, koje uključuju osposobljenost za plivanje organizama koji žive u vodenom okolišu, ili osposobljenost udova kralješnjaka za kopneni okoliš, te posebne prilagodbe: osposobljenost za trčanje na konju, antilopi, noju, kopanje s krtice, krtice ili penjačice po drveću (majmuni, djetlići, štuke itd.). Primjeri prilagodbe su kamuflažna obojenost, i mimikrija (imitacija mirnim izgledom izgleda životinje koja je dobro zaštićena od napada grabežljivaca), te složeni instinkti ponašanja i mnogi drugi. drugi (slika 74). Treba zapamtiti da Sve prilagodbe su relativne. Vrsta koja je dobro prilagođena ovim uvjetima može biti na rubu izumiranja ako se uvjeti promijene ili se u okolišu pojavi novi predator ili konkurent. Poznato je, primjerice, da ribe koje su bodljama i bodljama dobro zaštićene od grabežljivaca češće upadaju u mreže ribara u koje se zapliću i drže upravo zbog tvrdih izraštaja tijela. Nije uzalud jedno od načela (evolucionističke doktrine) u šaljivoj formi zvučalo ovako: “Najsposobniji preživljavaju, ali oni su najsposobniji samo dok prežive.”
Riža. 74. Prilagodbe organizama na uvjete postojanja: primjeri prerušavanja i mimikrije
Dakle, mogućnosti za evolucijske promjene u populaciji su uvijek prisutne. Za sada se očituju samo u varijabilnosti organizama. Čim selekcija počne djelovati, populacija na to reagira adaptivnim promjenama.
Oblici prirodne selekcije. Ranije ste se upoznali s dva glavna oblika prirodne selekcije: stabilizacijom i kretanjem. Prisjetite se toga stabilizacijska selekcija usmjerene na održavanje postojećih fenotipova. Njegovo djelovanje može se ilustrirati na slici 75. Ovaj oblik selekcije obično djeluje tamo gdje uvjeti života ostaju konstantni dugo vremena, kao što su sjeverne geografske širine ili na dnu oceana.
Drugi oblik prirodne selekcije je kretanje; za razliku od stabilizacije, ovaj oblik selekcije potiče promjene u organizmima. U pravilu, djelovanje prirodne selekcije postaje vidljivo nakon dužeg vremena. Iako se ponekad izbor motiva može očitovati vrlo brzo kao odgovor na neočekivane i snažne promjene vanjskih uvjeta (Sl. 76). Klasičan primjer djelovanja odabira motiva pruža proučavanje paprenih moljaca koji mijenjaju boju pod utjecajem emisije čađe i čađanja debla u industrijskim područjima Engleske u 19. stoljeću. (Slika 78).
Treći oblik prirodne selekcije je razoran, ili kidanje. Disruptivna selekcija dovodi do pojave skupina jedinki koje se na neki način razlikuju (boja, ponašanje, prostor itd.) unutar populacije. Disruptivna selekcija pridonosi održavanju dvaju ili više fenotipova unutar populacije i uklanja međuoblike (slika 77). Postoji svojevrsni jaz u stanovništvu po određenoj osnovi. Ova pojava se zove polimorfizam. Polimorfizam je karakterističan za mnoge vrste životinja i biljaka. Na primjer, sockeye losos, dalekoistočna lososova riba koja svoj život provodi u moru i razmnožava se u malim slatkovodnim jezerima povezanim s morem rijekama, ima takozvani "stambeni oblik", predstavljen malim patuljastim mužjacima koji nikad napustiti jezera. Među nekim vrstama ptica (pomornice, kukavice, itd.) Česti su oblici boja. Kod dvotočkaste bubamare postoji sezonski polimorfizam. Od dva obojena oblika, "crvene" bubamare bolje podnose zimu, a "crne" ljeto. Pojava polimorfizma, očito, uvelike je određena heterogenošću (sezonskom ili prostornom) životnih uvjeta populacije, koja generira selekciju, što dovodi do pojave specijaliziranih (koji odgovaraju heterogenim uvjetima) oblika unutar iste populacije.
Riža. 75. Djelovanje stabilizirajuće selekcije
Riža. 76. Radnja odabira motiva
Riža. 77. Djelovanje disruptivne selekcije
Riža. 78. Tamni i svijetli moljci na deblima
Kreativna uloga prirodne selekcije. Mora se naglasiti da se uloga prirodne selekcije ne svodi samo na eliminaciju pojedinačnih organizama nesposobnih za život. Pogonski oblik prirodne selekcije ne čuva pojedinačna svojstva organizma, već cijeli njihov kompleks, sve kombinacije gena svojstvenih organizmu. Prirodni odabir često se uspoređuje s radom kipara. Baš kao što kipar iz bezobličnog bloka mramora stvara djelo koje zadivljuje skladom svih njegovih dijelova, tako selekcija stvara prilagodbe i vrste, uklanjajući iz genskog fonda populacije koje su neučinkovite sa stajališta genotipova za preživljavanje. To je kreativna uloga prirodne selekcije, budući da su rezultat njezina djelovanja nove vrste organizama, novi oblici života.
Prirodni odabir. biološke prilagodbe. Utvrde prirodne selekcije: stabilizirajuća, pokretačka, disruptivna. Polimorfizam.
1. Što je fitness? Zašto je relativno?
2. Što je stabilizacijska selekcija? U kojim je uvjetima njegov učinak najvidljiviji?
3. Što je odabir motiva? Navedite primjere kako to funkcionira. Pod kojim uvjetima ovaj oblik selekcije funkcionira?
4. Koja je kreativna uloga prirodne selekcije? Navedite primjer koji dokazuje da djelovanje selekcije nije ograničeno na uklanjanje pojedinih svojstava koja smanjuju opstanak organizama.
§ 59. Izolacijski mehanizmi
1. Koji je razlog razlike između organizama koje je otkrio Charles Darwin na otočju Galapagos i blisko srodnih oblika na kopnu?
2. Koji prirodni čimbenici izoliraju neke populacije organizama od drugih populacija iste vrste?
reproduktivna izolacija. Prirodna selekcija može dovesti do pojave i konsolidacije genetskih svojstava koja razlikuju populacije jedne od drugih. Kao što je već spomenuto, izvana se to očituje u obliku prilagodbi (prilagodbi) specifičnim životnim uvjetima. Na primjer, populacije atlantske haringe u različitim područjima oceana razmnožavaju se u različita doba godine. Postoji proljetni, ljetni, jesenski i zimski mrijest haringe. Razmnožavanje svakog od njih ovisi o razvoju malog planktona, koji se hrani ličinkama haringe. Populacije haringe razmnožavaju se odvojeno u različitim godišnjim dobima, jer se na različitim geografskim širinama masovni razvoj planktona događa u različito doba godine (proljeće, ljeto, jesen ili zima). Ove populacije pripadaju istoj vrsti i, unatoč malim vanjskim razlikama i različitim razdobljima razmnožavanja, mogu se križati i proizvoditi plodno potomstvo. Možda će u budućnosti razlike među njima doseći toliki stupanj da će dovesti do gubitka sposobnosti jedinki različitih populacija da se međusobno slobodno križaju ili reproduktivna izolacija između njih.
Koji su mehanizmi u osnovi reproduktivne izolacije? Je li to jednostavno zbog geografske odvojenosti ili postoje neki drugi mehanizmi? Odgovori na ova pitanja daju ključ za razumijevanje mehanizama specijacije.
izolacijski mehanizmi. Općenito, mehanizmi izolacije dijele se u dvije glavne vrste. Prvi pripada prezigotski mehanizmi, tj. zigote koje prethode formiranju, stvarajući prepreke za parenje jedinki koje pripadaju različitim populacijama. Druga vrsta uključuje postzigotski mehanizmi, djeluju nakon formiranja zigote, što dovodi do smanjenja sposobnosti preživljavanja ili plodnosti hibridnog potomstva.
Prezigotski izolacijski mehanizmi podijeljeni su u skupine ovisno o čimbenicima koji stvaraju prepreku parenju jedinki.
Izolacija okoline osiguravaju ekološki čimbenici kada populacije zauzimaju isti teritorij, ali različita staništa i stoga se međusobno ne susreću. privremena izolacija- različito vrijeme razmnožavanja, ako se parenje kod životinja ili cvjetanje kod biljaka događa u različito doba godine ili u različito doba dana. etiološki, ili ponašanje, izolacija- različito ponašanje tijekom sezone parenja, što dovodi do nedostatka međusobne privlačnosti mužjaka i ženke. Konačno, postižu se razlike u veličini ili obliku spolnih organa, odnosno u građi cvjetova. mehanička izolacija.
Razmotrite primjere. Havajsko otočje dom je dvjema vrstama vinskih mušica koje su izgledom vrlo slične. Obje vrste žive na istim mjestima, hraneći se sokom iste drvenaste biljke. Međutim, njihov ekološki status je drugačiji. Prva vrsta provodi svoj život u krošnjama drveća, hraneći se sokom koji teče niz debla i grane gornjih slojeva, a druga - u šumskom tlu, tražeći lokve soka koji je kapao sa stabla. Nikada ne dolazi do križanja ovih vrsta zbog prostorne razjedinjenosti koja proizlazi iz različitih ekoloških specijalizacija.
Zanimljiv primjer bihevioralne izolacije pokazuju neke vrste krijesnica. Svaka od kohabitirajućih vrsta ima svoju putanju svjetlosti i vlastite vrste emitiranih svjetlosnih signala. Putanje mogu biti cik-cak, ravne ili u obliku petlje, a pulsacije svjetlosti kratke ili duge u obliku stabilnih refleksija (slika 79). Prilikom parenja jedinke se međusobno odabiru, strogo se fokusirajući na vrstu svjetlosnog signala. Ovaj primjer pokazuje da se izolacija među populacijama može ojačati formiranjem određenih tipova ponašanja (razvoj refleksnih reakcija samo na signale tog određenog tipa).
Kod mnogih životinja sezona parenja počinje sa strogo određenim kombinacijama vanjskih čimbenika (na primjer, temperatura ili svjetlost). Ovi čimbenici djeluju kao signali za početak parenja. Različite vrste reagiraju na iste čimbenike na različite načine, što je razlog neusklađenosti vremena razmnožavanja. Slika 80 prikazuje razlike u vremenu razmnožavanja za različite vrste vodozemaca koje žive na istim područjima.
U životinja s vanjskom oplodnjom (morske zvijezde i neke vrste mekušaca) ulogu izolacijskih čimbenika imaju razlike u strukturi posebnih proteinskih molekula koje međusobno vežu spermije i jajašca. Budući da su na površini jajašca, te molekule reagiraju samo na spermatozoide "svoje" vrste, što isključuje mogućnost spajanja reproduktivnih proizvoda različitih vrsta. Kod životinja s unutarnjom oplodnjom tu ulogu igraju razlike u građi spolnih organa.
Postzigotski izolacijski mehanizmi također se dijele u skupine ovisno o tome dovode li do poremećaja razvoja samih hibrida i u konačnici do njihove nesposobnosti za život ili do nemogućnosti hibrida da proizvedu punopravne gamete.
Interspecifični hibridi obično brzo uginu ili ostanu neplodni. Na primjer, mazga - hibrid konja i magarca - je sterilna, ne može proizvesti potomstvo zbog činjenice da njezin skup kromosoma sprječava normalan prolaz mejoze. Mješanci zeca bjelice i zeca bjelice, kune i samura su neplodni.
Riža. 79. Različite vrste svjetlosnih signala kod različitih vrsta krijesnica
Riža. 80. Neusklađenost u smislu razmnožavanja kao primjer izolacijskog mehanizma (1,2,3,4 - različite vrste vodozemaca)
Obično se reproduktivna izolacija između vrsta održava pomoću nekoliko mehanizama. Vremenska izolacija je češća kod biljaka, dok je etološka izolacija češća kod životinja.
reproduktivna izolacija. Izolacijski mehanizmi: prezigotski, postzigotski.
1. Što su izolacijski mehanizmi? Koja je važnost izolacijskih mehanizama?
2. Koje vrste izolacijskih mehanizama poznajete? Navedite primjere.
3. Zašto su hibridi različitih vrsta organizama sterilni?
Osoba često dobiva hibride križanjem različitih vrsta. U ribogojilištima se, primjerice, uzgaja bester - hibrid beluge i sterleta. U mnogim zemljama u poljoprivrednim radovima koristi se izdržljiva mazga - hibrid konja (kobila) i magarca (mužjak), au Kini - hinny - hibrid magarca s pastuhom, unatoč činjenici da je hinny odlikuje se tvrdoglavošću, zlobnom naravi i slabo se ukroćuje.
Raspravite mogu li hibridni oblici, jednom pušteni u divljinu, dovesti do značajnih promjena u genskom fondu divljih populacija ili poremetiti ekološku ravnotežu.
