Aktuell sida: 16 (boken har totalt 26 sidor) [tillgängligt läsutdrag: 18 sidor]
§ 57. Kamp för tillvaron och dess former
1. Vad är kärnan i Mendels lagar?
2. Vilka är huvudbestämmelserna i Darwins evolutionära lära.
När han tänkte på evolutionens mekanismer och drivkrafter kom Charles Darwin på idén kamp för tillvaron. Detta är ett av de centrala begreppen i evolutionsteorin. C. Darwin uppmärksammade det faktum att alla levande varelser har förmågan att reproducera praktiskt taget "obegränsad". En spolmaskhona producerar till exempel 200 tusen ägg per dag, en gråråtta 5 kullar per år, i genomsnitt 8 råttungar som når puberteten vid tre månaders ålder, i ett foster av göktårar finns det minst 186 000 frön. Förmågan att snabbt föröka sig leder till viktiga konsekvenser: med tillväxten av den intensifierade konkurrensen om resurser ökar sannolikheten för uppkomsten av nya mutationer och "livstryck" skapas, som ett resultat av vilket det finns en kamp för tillvaron. C. Darwin betonade upprepade gånger att kampen för tillvaron inte reduceras till en direkt kamp, det är ett komplext och mångsidigt förhållande av organismer inom samma art, mellan olika arter och med oorganisk natur. "Jag måste varna dig", skrev Darwin, "att jag använder detta uttryck i en bred, metaforisk mening ... Om två hundar eller vargar i en tid av hungersnöd kan man med rätta säga att de kämpar mot varandra om maten och därmed för livet. Men om en växt som växer i utkanten av öknen kan vi säga att den kämpar för livet mot torkan. Belöningen i kampen för tillvaron är livet och möjligheten till dess fortsättning i på varandra följande generationer.
Former för kampen för tillvaron. Darwin särskiljde tre former av kamp för tillvaron: intraspecifik, interspecifik och kampen mot ogynnsamma förhållanden av oorganisk natur. Den mest stressande av dem intraspecifik kamp. Ett levande exempel på intraspecifik kamp är konkurrensen mellan barrskogsträd i samma ålder. De högsta träden, med sina vitt spridda kronor, fångar upp huvuddelen av solens strålar, och deras kraftfulla rotsystem absorberar lösta mineraler från jorden till nackdel för svagare grannar. Intraspecifik kamp förvärras särskilt med en ökning av befolkningstätheten, till exempel med ett överflöd av kycklingar hos vissa fågelarter (många arter av måsar, petreller), de starkare trycker ut de svagare ur bon och dömer dem till döden från rovdjur eller svält.
Kamp mellan arter kan yttra sig i olika former, till exempel i form av konkurrens (konkurrens) om mat eller andra resurser, eller i form av en ensidig användning av en art av en annan. Ett illustrativt exempel på konkurrens om mat tillhandahålls av rovdjuren på de afrikanska savannerna (geparder, lejon, hyenor, hyenahundar, etc.), som ofta berövar varandra på fångade och dödade byten. Ofta är attraktiva livsmiljöer föremål för konkurrens. Till exempel, i kampen för en plats i mänskliga bosättningar, ersatte den grå råttan, starkare och mer aggressiv, med tiden den svarta råttan, som för närvarande bara finns i skogsområden eller i öknar. Den amerikanska minken som förs till Europa ersätter den inhemska europeiska arten. Bisamråtan (infödd i Nordamerika) har fångat upp några av de resurser som tidigare använts av inhemska arter, som den ryska bisamråtan. I Australien har det vanliga biet från Europa ersatt det lilla, sticklösa inhemska biet.
Den tredje formen av kamp för tillvaron är kämpar med ogynnsamma yttre förhållanden. Faktorer av livlös natur har en direkt och indirekt inverkan på evolutionen av levande varelser. Växter i öknen sägs vara "torktkämpande", vilket syftar på utvecklingen av många anpassningar som hjälper dem att extrahera vatten och näringsämnen från jorden (särskilt rotsystem) eller minska transpirationshastigheten (speciell bladstruktur). Förhållandena i den oorganiska världen har ett betydande inflytande på utvecklingen av organismer, inte bara i sig själva, deras inflytande kan stärka eller försvaga relationer inom och mellan arter. Med brist på territorium, värme eller ljus intensifieras den intraspecifika kampen, och vice versa, med ett överskott av resurser som behövs för livet, försvagas den.
Kamp för tillvaron. Former för kamp för tillvaron: intraspecifik, interspecifik, med ogynnsamma förhållanden.
1. Lista de viktigaste formerna av kampen för tillvaron.
2. Vilka fakta tillåter oss att prata om "livstrycket"?
3. Varför är intraspecifik kamp den mest intensiva formen av kamp för tillvaron?
Utifrån dina egna observationer, förbered exempel som beskriver kampen för tillvaron mellan organismer: a) av samma art; b) olika typer.
§ 58. Naturligt urval och dess former
1. Vilka miljöfaktorer kan leda till urval av organismer i naturen?
2. Är förhållandet mellan människa och natur en selektionsfaktor?
Läran om naturligt urval utvecklades av Charles Darwin, som ansåg att urvalet i sig var resultatet av kampen för tillvaron, och dess förutsättning - organismernas ärftliga föränderlighet.
Den genetiska essensen av naturligt urval är det selektiva bevarandet av vissa genotyper i en population. Det ärftliga materialet som finns i dem förs vidare till nästa generationer. Således, naturligt urval kan definieras som den selektiva reproduktionen av genotyper som bäst uppfyller de rådande levnadsvillkoren för befolkningen. I årskurs 9 har du redan blivit bekant med några exempel på verkan av naturligt urval som kan observeras i ett experiment eller i naturen. Låt oss överväga ett annat experiment som visar hur, under det naturliga urvalet, sambandet mellan fenotyper och genotyper i en population utförs. I naturen finns det vissa typer av fruktflugor som hittar sin favoritmat antingen på trädtopparna eller på markytan, men aldrig i mitten. Är det möjligt att föda upp sådana insekter genom urval som skulle flyga antingen bara nedåt eller bara uppåt? Figur 73 visar ett diagram över ett experiment som visar effekten av selektion på populationernas genetiska sammansättning. Fruktflugor placerades i en labyrint som bestod av många kammare, som var och en hade två utgångar - upp och ner. I var och en av kamrarna fick djuret "bestämma" åt vilket håll det skulle röra sig. Flugorna, som hela tiden rörde sig uppåt, hamnade vid den övre utgången av labyrinten. De valdes noggrant ut för efterföljande underhåll. Flugorna som rörde sig ner hamnade i den nedre utgången av labyrinten, de valdes också ut. Insekter som stannade kvar i labyrintens kamrar, d.v.s. de som inte hade en bestämd rörelseriktning, samlades in och avlägsnades från experimentet. "Övre" och "nedre" flugor hölls och föddes upp separat från varandra. Efter hand var det möjligt att skapa populationer, varav alla individer, utan undantag, hade en viss stereotyp av beteende (upp eller ner). Detta resultat var inte associerat med uppkomsten av några nya gener, allt hände bara på grund av urval, vilket påverkade variationen av fenotyper som redan finns i befolkningen (i det här fallet variationen i flugornas beteende). Sålunda leder verkan av naturligt urval till det faktum att fenotyper börjar påverka genpoolen av populationer. Vad händer om du tar bort trycket från naturligt urval? För att besvara denna fråga lät experimentörerna flugorna i de "övre" och "nedre" skikten häcka ihop. Snart återställdes den initiala balansen av alleler i befolkningen: vissa individer flyttade upp, några ner, andra visade inga preferenser när det gäller rörelseriktningen.
Ris. 73. Experiment med fruktflugor som visar verkan av naturligt urval (labyrint)
Naturligt urval förändrar genpoolens sammansättning, "tar bort" från populationen av individer vars egenskaper och egenskaper inte ger fördelar i kampen för tillvaron. Som ett resultat av selektion börjar det genetiska materialet hos "avancerade" individer (det vill säga de som besitter egenskaper som ökar deras chanser i kampen för livet) att påverka genpoolen för hela befolkningen mer och mer.
Under naturligt urval, fantastiskt och mångsidigt biologiska anpassningar (anpassning) av organismer till de miljöförhållanden som befolkningen lever under. Till exempel, allmänna anpassningar, som inkluderar lämpligheten för simning av organismer som lever i vattenmiljön, eller lämpligheten hos ryggradsdjurs lemmar för den terrestra miljön, och särskilda anpassningar: lämplighet för att springa med en häst, antilop, struts, grävning med mullvadar, mullvadsråttor eller klätterträd (apor, hackspettar, pikas, etc.). Exempel på anpassning är kamouflagefärgning och mimik (imitation genom ett fridfullt utseende av utseendet på ett djur som är väl skyddat från rovdjursattacker), och komplexa beteendeinstinkter och många andra. andra (fig. 74). Det bör man komma ihåg All anpassning är relativ. En art som är väl anpassad till dessa förhållanden kan vara på väg att dö ut om förhållandena förändras eller ett nytt rovdjur eller konkurrent dyker upp i miljön. Det är till exempel känt att fiskar som är väl skyddade från rovdjur av taggar och taggar oftare faller ner i fiskarnas nät, i vilka de trasslar in sig och hålls fast just på grund av kroppens hårda utväxter. Det är inte för inte som en av principerna (för evolutionär doktrin) i en lekfull form låter så här: "De starkaste överlever, men de är de starkaste bara så länge de överlever."
Ris. 74. Anpassningar av organismer till existensvillkoren: exempel på förklädnad och mimik
Så möjligheterna för evolutionär förändring i en befolkning finns alltid. För närvarande visar de sig endast i organismernas föränderlighet. Så fort urvalet börjar agera svarar befolkningen på detta med adaptiva förändringar.
Former av naturligt urval. Tidigare introducerades du till de två huvudformerna av naturligt urval: stabilisering och rörelse. Minnas det stabiliserande urval syftar till att upprätthålla befintliga fenotyper. Dess verkan kan illustreras i figur 75. Denna form av urval verkar vanligtvis där livsvillkoren förblir konstanta under lång tid, till exempel på nordliga breddgrader eller på havsbotten.
Den andra formen av naturligt urval är rör på sig; i motsats till att stabilisera, främjar denna form av selektion förändringar i organismer. Som regel blir verkan av naturligt urval märkbar efter långa tidsperioder. Även om ibland motivval kan yttra sig mycket snabbt som svar på oväntade och starka förändringar i yttre förhållanden (fig. 76). Ett klassiskt exempel på motivvalets verkan tillhandahålls av studien av pepparfjärilar, som ändrar färg under påverkan av sotutsläpp och sotning av trädstammar i industriområden i England på 1800-talet. (Fig. 78).
Den tredje formen av naturligt urval är störande, eller riva. Disruptivt urval leder till uppkomsten inom populationer av grupper av individer som skiljer sig åt på något sätt (färg, beteende, utrymme, etc.). Disruptiv selektion bidrar till upprätthållandet av två eller flera fenotyper inom populationer och tar bort mellanformer (fig. 77). Det finns ett slags klyfta i befolkningen på en viss grund. Detta fenomen kallas polymorfism. Polymorfism är karakteristisk för många arter av djur och växter. Till exempel har sockeye lax, en laxfisk från Fjärran Östern som lever i havet och häckar i små sötvattensjöar som är anslutna till havet med floder, en så kallad "bostadsform", representerad av små dvärghanar som aldrig lämnar sjöar. Bland vissa fågelarter (jovar, gökar etc.) är färgmorfer vanliga. Det finns säsongsbetonad polymorfism hos den tvåfläckiga nyckelpigan. Av de två färgformerna överlever "röda" nyckelpigor vintern bättre, medan "svarta" överlever sommaren. Uppkomsten av polymorfism bestäms tydligen till stor del av heterogeniteten (säsongsbetonad eller rumslig) i befolkningens levnadsvillkor, vilket genererar urval, vilket leder till uppkomsten av specialiserade (motsvarande heterogena förhållanden) former inom samma befolkning.
Ris. 75. Åtgärd för att stabilisera urvalet
Ris. 76. Handling av motivval
Ris. 77. Åtgärd av störande urval
Ris. 78. Mörka och ljusa nattfjärilar på trädstammar
Det naturliga urvalets kreativa roll. Det måste betonas att det naturliga urvalets roll inte bara reduceras till att eliminera enskilda icke-livsdugliga organismer. Den drivande formen av naturligt urval bevarar inte individuella egenskaper hos en organism, utan hela deras komplex, alla kombinationer av gener som är inneboende i en organism. Naturligt urval jämförs ofta med en skulptörs arbete. Precis som en skulptör från ett formlöst block av marmor skapar ett verk som slår med harmonin i alla dess delar, så skapar urval anpassningar och arter, vilket tar bort från genpoolen av populationer som är ineffektiva ur överlevnadsgenotypers synvinkel. Detta är det naturliga urvalets kreativa roll, eftersom resultatet av dess verkan är nya typer av organismer, nya livsformer.
Naturligt urval. biologiska anpassningar. Fort av naturligt urval: stabiliserande, drivande, störande. Polymorfism.
1. Vad är fitness? Varför är det relativt?
2. Vad är stabiliserande urval? Under vilka förhållanden är dess effekt mest märkbar?
3. Vad är motivval? Ge exempel på hur det fungerar. Under vilka förutsättningar fungerar denna form av urval?
4. Vilken är det naturliga urvalets kreativa roll? Ge ett exempel som bevisar att selektionens verkan inte är begränsad till eliminering av individuella egenskaper som minskar organismernas överlevnad.
§ 59. Isoleringsmekanismer
1. Vad är anledningen till skillnaden mellan de organismer som upptäcktes av Charles Darwin på Galapagosöarna och närbesläktade former på fastlandet?
2. Vilka naturliga faktorer isolerar vissa populationer av organismer från andra populationer av samma art?
reproduktiv isolering. Naturligt urval kan leda till uppkomst och konsolidering av genetiska egenskaper som skiljer populationer från varandra. Som redan nämnts yttrar sig detta i form av anpassningar (anpassningar) till specifika levnadsförhållanden. Till exempel häckar populationer av sill i olika delar av havet vid olika tider på året. Det finns vår-, sommar-, höst- och vinterlekande sill. Reproduktionen av var och en av dem beror på utvecklingen av små plankton, som livnär sig på silllarver. Sillpopulationer häckar separat under olika årstider, eftersom massutvecklingen av plankton på olika breddgrader sker vid olika tider på året (vår, sommar, höst eller vinter). Dessa populationer tillhör samma art och kan trots små yttre skillnader och olika häckningsperioder föröka sig och producera fertil avkomma. Kanske kommer skillnaderna mellan dem i framtiden att nå en sådan grad att det kommer att leda till förlust av förmågan hos individer av olika populationer att blanda sig fritt med varandra, eller att reproduktiv isolering mellan dem.
Vilka mekanismer ligger bakom reproduktiv isolering? Beror detta helt enkelt på geografisk åtskillnad, eller finns det andra mekanismer? Svaren på dessa frågor ger nyckeln till att förstå mekanismerna för artbildning.
isoleringsmekanismer. I allmänhet är isoleringsmekanismer uppdelade i två huvudtyper. Den första hör hemma prezygotiska mekanismer, dvs zygoter som föregår bildningen, skapar hinder för parning av individer som tillhör olika populationer. Den andra typen inkluderar postzygotiska mekanismer, agerar efter bildandet av en zygot, vilket leder till en minskning av viabiliteten eller fertiliteten hos hybridavkomman.
Prezygotiska isoleringsmekanismer delas in i grupper beroende på de faktorer som skapar ett hinder för parning av individer.
Miljöisolering tillhandahålls av miljöfaktorer när populationer ockuperar samma territorium, men olika livsmiljöer och därför inte möter varandra. tillfällig isolering- olika häckningstider, om parning hos djur eller blomning hos växter sker vid olika tider på året eller vid olika tidpunkter på dygnet. etiologisk, eller beteendemässig, isolering- olika beteende under häckningssäsongen, vilket leder till bristande ömsesidig attraktionskraft hos hanen och honan. Slutligen uppnås skillnader i storleken eller formen på könsorganen, eller i strukturen på blommor, mekanisk isolering.
Tänk på exempel. Hawaiiöarna är hem för två arter av fruktflugor som är väldigt lika till utseendet. Båda arterna lever på samma ställen och livnär sig på saften från samma vedartade växt. Deras ekologiska status är dock annorlunda. Den första arten tillbringar sitt liv i trädkronan och livnär sig på den sav som rinner ner i stammarna och grenarna på de övre nivåerna, och den andra - i skogsbotten och letar efter savpölar som har droppat från trädet. Korsning mellan dessa arter förekommer aldrig på grund av den rumsliga oenighet som uppstår från olika ekologiska specialiseringar.
Ett intressant exempel på beteendeisolering visas av vissa arter av eldflugor. Var och en av de samlevande arterna har sin egen ljusbana och sina egna typer av utsända ljussignaler. Banor kan vara sicksack, raka eller i form av en slinga, och ljuspulsationer är korta eller långa i form av stabila reflektioner (fig. 79). Vid parning väljer individer varandra, strikt med fokus på typen av ljussignal. Detta exempel visar att isolering mellan populationer kan förstärkas genom bildandet av vissa typer av beteende (utveckling av reflexreaktioner endast på signaler av den specifika typen).
Hos många djur börjar häckningssäsongen med strikt definierade kombinationer av yttre faktorer (till exempel temperatur eller ljus). Dessa faktorer fungerar som signaler för att börja parningen. Olika arter reagerar på samma faktorer på olika sätt, vilket är orsaken till skillnaden i häckningstider. Figur 80 visar skillnader i häckningstider för olika amfibiearter som lever i samma områden.
Hos djur med extern befruktning (sjöstjärnor och vissa typer av blötdjur) spelas rollen som isolerande faktorer av skillnader i strukturen hos speciella proteinmolekyler som binder spermier och ägg till varandra. Eftersom dessa molekyler är på ytan av äggen, reagerar dessa molekyler endast på spermier av "deras" arter, vilket utesluter möjligheten till fusion av reproduktionsprodukter från olika arter. Hos djur med inre befruktning spelas denna roll av skillnader i strukturen hos könsorganen.
Postzygotiska isoleringsmekanismer delas också in i grupper beroende på om de leder till utvecklingsstörningar hos hybriderna själva och i slutändan till deras icke-viabilitet eller till oförmåga hos hybriderna att producera fullfjädrade könsceller.
Interspecifika hybrider dör vanligtvis snabbt eller förblir infertila. Till exempel är en mula - en hybrid av en häst och en åsna - steril, den kan inte producera avkomma på grund av att dess uppsättning kromosomer förhindrar normal passage av meios. Hybrider av vit hare och brun hare, mård och sobel är fruktlösa.
Ris. 79. Olika typer av ljussignaler i olika typer av eldflugor
Ris. 80. Missmatch i termer av reproduktion som ett exempel på en isoleringsmekanism (1,2,3,4 - olika typer av amfibier)
Vanligtvis upprätthålls reproduktiv isolering mellan arter av flera mekanismer. Temporell isolering är vanligare hos växter, medan etologisk isolering är vanligare hos djur.
reproduktiv isolering. Isolerande mekanismer: prezygotisk, postzygotisk.
1. Vad är isoleringsmekanismer? Vad är betydelsen av isoleringsmekanismer?
2. Vilka typer av isoleringsmekanismer känner du till? Ge exempel.
3. Varför är hybrider av olika typer av organismer sterila?
En person får ofta hybrider genom att korsa olika arter. I fiskodlingar, till exempel, odlas bester - en hybrid av vitvit och sterlet. I många länder används en tålig mula i jordbruksarbete - en hybrid av en häst (sto) och en åsna (hane), och i Kina - en mulåsna - en hybrid av en åsna med en hingst, trots att mulåsnan kännetecknas av sin envishet, onda läggning och är dåligt tämjad.
Diskutera om hybridformer, när de släpps ut i naturen, kan leda till markanta förändringar i genpoolen hos vilda populationer eller rubba den ekologiska balansen.
