Lebensauswahl. Natürliche Auslese

Stellt eine ganzheitliche Lehre der historischen Entwicklung dar organische Welt.

Wesen Evolutionslehre besteht aus folgenden Grundbestimmungen:

1. Alle Arten von Lebewesen, die die Erde bewohnen, wurden von niemandem erschaffen.

2. Organische Formen, die auf natürliche Weise entstanden waren, wurden langsam und schrittweise entsprechend den Umweltbedingungen umgewandelt und verbessert.

3. Die Umwandlung von Arten in der Natur basiert auf Eigenschaften von Organismen wie Vererbung und Variabilität sowie auf der natürlichen Selektion, die in der Natur ständig vorkommt. Natürliche Auslese erfolgt durch komplexe Wechselwirkungen von Organismen untereinander und mit Faktoren unbelebte Natur; Darwin nannte diese Beziehung den Kampf ums Dasein.

4. Das Ergebnis der Evolution ist die Anpassungsfähigkeit der Organismen an ihre Lebensbedingungen und die Artenvielfalt in der Natur.

Natürliche Auslese. Darwins Hauptverdienst bei der Schaffung der Evolutionstheorie liegt jedoch darin, dass er die Lehre der natürlichen Selektion als führenden und leitenden Faktor der Evolution entwickelte. Natürliche Selektion ist laut Darwin eine Reihe von Veränderungen in der Natur, die das Überleben der am besten angepassten Individuen und die Vorherrschaft ihrer Nachkommen sowie die selektive Zerstörung von Organismen sicherstellen, die nicht an bestehende oder veränderte Bedingungen angepasst sind Umfeld.

Im Prozess der natürlichen Selektion passen sich Organismen an, d.h. Sie entwickeln die notwendigen Anpassungen an die Existenzbedingungen. Als Ergebnis des Wettbewerbs verschiedene Typen Aufgrund ähnlicher Lebensbedürfnisse sterben weniger angepasste Arten aus. Die Verbesserung des Anpassungsmechanismus von Organismen führt dazu, dass die Ebene ihrer Organisation allmählich komplexer wird und somit der Evolutionsprozess durchgeführt wird. Gleichzeitig achtete Darwin darauf Eigenschaften natürliche Selektion als allmählicher und langsamer Prozess der Veränderung und die Fähigkeit, diese Veränderungen zu großen, entscheidenden Ursachen zusammenzufassen, die zur Bildung neuer Arten führen.

Basierend auf der Tatsache, dass die natürliche Selektion bei vielfältigen und ungleichen Individuen wirksam ist, wird sie als eine kombinierte Wechselwirkung von erblicher Variabilität, bevorzugtem Überleben und Reproduktion von Individuen und Individuengruppen betrachtet, die besser als andere an gegebene Existenzbedingungen angepasst sind. Daher ist die Lehre der natürlichen Selektion ein treibender und leitender Faktor historische Entwicklung Die organische Welt ist von zentraler Bedeutung für Darwins Evolutionstheorie.

Formen der natürlichen Selektion:

Die treibende Selektion ist eine Form der natürlichen Selektion, die unter gezielten Veränderungen der Bedingungen funktioniert Außenumgebung. Beschrieben von Darwin und Wallace. In diesem Fall erhalten Personen Vorteile, deren Merkmale in einer bestimmten Richtung vom Durchschnittswert abweichen. In diesem Fall unterliegen andere Variationen des Merkmals (seine Abweichungen in die entgegengesetzte Richtung vom Durchschnittswert) der negativen Selektion.

Dadurch kommt es zu einer Verschiebung der Bevölkerung von Generation zu Generation durchschnittliche Größe in eine bestimmte Richtung unterschreiben. In diesem Fall muss der Druck der treibenden Selektion den Anpassungsfähigkeiten der Population und der Geschwindigkeit der Mutationsveränderungen entsprechen (andernfalls kann der Umweltdruck zum Aussterben führen).

Ein Beispiel für die Wirkung der treibenden Selektion ist der „industrielle Melanismus“ bei Insekten. „Industriemelanismus“ ist ein starker Anstieg des Anteils melanistischer (dunkel gefärbter) Individuen in Insektenpopulationen (z. B. Schmetterlingen), die in Industriegebieten leben. Durch die industrielle Einwirkung verdunkelten sich die Baumstämme deutlich und auch helle Flechten starben ab, weshalb helle Schmetterlinge für Vögel besser und dunkle weniger sichtbar wurden.

Im 20. Jahrhundert erreichte der Anteil dunkel gefärbter Schmetterlinge in einigen gut untersuchten Mottenpopulationen in England in manchen Gebieten 95 %, während der erste dunkel gefärbte Schmetterling (Morfa Carbonaria) im Jahr 1848 gefangen wurde.

Die Fahrauswahl erfolgt, wenn sich die Umgebung ändert oder sich an neue Bedingungen anpasst, wenn die Reichweite erweitert wird. Es bewahrt erbliche Veränderungen in einer bestimmten Richtung und verschiebt die Reaktionsgeschwindigkeit entsprechend. Während der Entwicklung des Bodens als Lebensraum entwickelten beispielsweise verschiedene nicht verwandte Tiergruppen Gliedmaßen, die sich in grabende Gliedmaßen verwandelten.

Stabilisierende Auswahl- eine Form der natürlichen Selektion, bei der sich ihre Wirkung gegen Individuen mit extremen Abweichungen von der durchschnittlichen Norm und zugunsten von Individuen mit einer durchschnittlichen Ausprägung des Merkmals richtet. Das Konzept der stabilisierenden Selektion wurde von I. I. Shmalgauzen in die Wissenschaft eingeführt und analysiert.

Viele Beispiele für die Wirkung stabilisierender Selektion in der Natur wurden beschrieben. Beispielsweise scheint es auf den ersten Blick so, dass der größte Beitrag zum Genpool der nächsten Generation von Personen mit maximaler Fruchtbarkeit geleistet werden sollte. Beobachtungen natürlicher Populationen von Vögeln und Säugetieren zeigen jedoch, dass dies nicht der Fall ist. Je mehr Küken oder Junge im Nest sind, desto schwieriger ist es, sie zu füttern, desto kleiner und schwächer ist jedes von ihnen. Daher sind Personen mit durchschnittlicher Fruchtbarkeit am fittesten.

Für eine Vielzahl von Merkmalen wurde eine Selektion in Richtung des Mittelwerts festgestellt. Bei Säugetieren ist die Wahrscheinlichkeit, dass Neugeborene mit sehr niedrigem und sehr hohem Gewicht bei der Geburt oder in den ersten Lebenswochen sterben, höher als bei Neugeborenen mit durchschnittlichem Gewicht. Unter Berücksichtigung der Größe der Flügel von Spatzen, die nach einem Sturm in der Nähe von Leningrad in den 50er Jahren starben, zeigte sich, dass die meisten von ihnen zu kleine oder zu große Flügel hatten. Und in diesem Fall erwiesen sich die durchschnittlichen Individuen als die am besten angepassten.

Disruptive Auswahl– eine Form der natürlichen Selektion, bei der die Bedingungen zwei oder mehr extreme Varianten (Richtungen) der Variabilität begünstigen, jedoch nicht den mittleren, durchschnittlichen Zustand eines Merkmals. Infolgedessen können aus einem Original mehrere neue Formulare entstehen. Darwin beschrieb die Wirkung der störenden Selektion und glaubte, dass sie der Divergenz zugrunde liegt, obwohl er keinen Beweis für ihre Existenz in der Natur liefern konnte. Eine störende Selektion trägt zur Entstehung und Aufrechterhaltung des Populationspolymorphismus bei und kann in einigen Fällen zur Artbildung führen.

Eine der möglichen Situationen in der Natur, in denen eine störende Selektion ins Spiel kommt, ist, wenn eine polymorphe Population einen heterogenen Lebensraum besetzt. Dabei verschiedene Formen sich an unterschiedliche anpassen ökologische Nischen oder Unternischen.

Ein Beispiel für eine störende Selektion ist die Bildung zweier Rassen in der Großen Rassel auf Mähwiesen. IN normale Bedingungen Die Blüte- und Samenreifezeit dieser Pflanze erstreckt sich über den gesamten Sommer. Aber auf Mähwiesen werden Samen hauptsächlich von Pflanzen produziert, die es schaffen, entweder vor der Mähzeit zu blühen und zu reifen oder am Ende des Sommers, nach der Mähzeit, zu blühen. Dadurch werden zwei Rassenrassen gebildet – frühblühend und spätblühend.

In Experimenten mit Drosophila wurde eine störende Selektion künstlich durchgeführt. Die Auswahl erfolgte nach der Anzahl der Setae; nur Individuen mit kleinen und Große anzahl Borsten. Dies führte dazu, dass sich die beiden Linien etwa ab der 30. Generation stark unterschieden, obwohl sich die Fliegen weiterhin miteinander kreuzten und Gene austauschten. In einer Reihe anderer Experimente (mit Pflanzen) verhinderte eine intensive Kreuzung die wirksame Wirkung der störenden Selektion.

Sexuelle Selektion ist eine natürliche Selektion für den Fortpflanzungserfolg. Das Überleben von Organismen ist ein wichtiger, aber nicht der einzige Bestandteil der natürlichen Selektion. Eine weitere wichtige Komponente ist die Attraktivität für Angehörige des anderen Geschlechts. Darwin nannte dieses Phänomen sexuelle Selektion. „Diese Form der Selektion wird nicht durch den Kampf ums Dasein in den Beziehungen organischer Wesen untereinander oder mit äußeren Bedingungen bestimmt, sondern durch die Konkurrenz zwischen Individuen eines Geschlechts, meist Männern, um den Besitz von Individuen des anderen Geschlechts.“

Merkmale, die die Lebensfähigkeit ihrer Wirte beeinträchtigen, können entstehen und sich verbreiten, wenn die Vorteile, die sie für den Fortpflanzungserfolg bieten, deutlich größer sind als ihre Nachteile für das Überleben. Bei der Auswahl der Männchen denken die Weibchen nicht über die Gründe für ihr Verhalten nach. Wenn ein Tier Durst verspürt, bedeutet das nicht, dass es Wasser trinken sollte, um das Wasser-Salz-Gleichgewicht im Körper wiederherzustellen – es geht an eine Wasserstelle, weil es durstig ist.

Ebenso folgen Weibchen bei der Auswahl heller Männchen ihrem Instinkt – sie mögen helle Schwänze. Diejenigen, bei denen der Instinkt ein anderes Verhalten nahelegte, hinterließen keine Nachkommen. Die Logik des Kampfes ums Dasein und der natürlichen Auslese ist die Logik eines blinden und automatischen Prozesses, der, von Generation zu Generation ständig wirkend, die erstaunliche Vielfalt an Formen, Farben und Instinkten geformt hat, die wir in der Welt der lebenden Natur beobachten.

Bei der Analyse der Gründe für die zunehmende Organisation von Organismen oder ihre Anpassungsfähigkeit an die Lebensbedingungen machte Darwin darauf aufmerksam, dass Selektion nicht unbedingt die Auswahl der Besten erfordert, sondern nur auf die Zerstörung der Schlechtesten hinauslaufen kann. Genau das passiert bei der unbewussten Selektion. Aber die Zerstörung (Eliminierung) der schlimmsten, weniger angepassten Organismen in der Natur ist bei jedem Schritt zu beobachten. Folglich kann die natürliche Selektion durch „blinde“ Naturgewalten durchgeführt werden.

Darwin betonte, dass der Ausdruck „natürliche Selektion“ auf keinen Fall in dem Sinne zu verstehen sei, dass jemand diese Selektion durchführe, da dieser Begriff von der Wirkung spontaner Naturkräfte spreche, durch die an gegebene Bedingungen angepasste Organismen überleben und sterben unangepasst. Akkumulation nützliche Änderungen führt zunächst zu kleinen und dann zu großen Veränderungen. So entstehen neue Sorten, Arten, Gattungen und andere höherrangige systematische Einheiten. Dies ist die führende, kreative Rolle der natürlichen Selektion in der Evolution.

Elementare evolutionäre Faktoren. Mutationsprozess und genetische Kombinatorik. Populationswellen, Isolation, genetische Drift, natürliche Selektion. Zusammenspiel elementarer Evolutionsfaktoren.

Elementare Evolutionsfaktoren sind stochastische (wahrscheinlichkeitstheoretische) Prozesse, die in Populationen ablaufen und als Quellen für die primäre Variabilität innerhalb der Population dienen.

3. Periodisch mit hoher Amplitude. Kommt in einer Vielzahl von Organismen vor. Sie sind oft periodischer Natur, beispielsweise im „Raubtier-Beute“-System. Kann mit exogenen Rhythmen verbunden sein. Diese Art von Bevölkerungswellen spielt in der Evolution die größte Rolle.

Historische Referenz. Der Ausdruck „Welle des Lebens“ wurde wahrscheinlich erstmals vom Entdecker der südamerikanischen Pampa, W. H. Hudson (1872–1873), verwendet. Hudson bemerkte das Bevorzugte Umstände(leichte, häufige Regenfälle) Vegetation, die normalerweise ausbrennt, ist erhalten geblieben; Die Fülle an Blumen führte zu einer Fülle von Hummeln, dann von Mäusen und dann von Vögeln, die sich von Mäusen ernährten (einschließlich Kuckucke, Störche, Sumpfohreulen).

S.S. Chetverikov machte auf die Wellen des Lebens aufmerksam und bemerkte das Auftauchen bestimmter Schmetterlingsarten im Jahr 1903 in der Moskauer Provinz, die dort seit 30 bis 50 Jahren nicht mehr gefunden worden waren. Zuvor, im Jahr 1897 und etwas später, kam es zu einem massiven Auftreten des Zigeunerspinners, der weite Waldgebiete vernichtete und erhebliche Schäden anrichtete Obstgärten. Im Jahr 1901 tauchte der Admiralsschmetterling in großer Zahl auf. Die Ergebnisse seiner Beobachtungen präsentierte er in einem kurzen Aufsatz „Waves of Life“ (1905).

Wenn während des Zeitraums maximaler Populationsgröße (z. B. eine Million Individuen) eine Mutation mit einer Häufigkeit von 10-6 auftritt, beträgt die Wahrscheinlichkeit ihrer phänotypischen Manifestation 10-12. Wenn in einem Zeitraum des Bevölkerungsrückgangs auf 1000 Individuen der Träger dieser Mutation völlig zufällig überlebt, erhöht sich die Häufigkeit des mutierten Allels auf 10-3. Die gleiche Häufigkeit bleibt während der Zeit des anschließenden Bevölkerungswachstums bestehen, dann beträgt die Wahrscheinlichkeit der phänotypischen Manifestation der Mutation 10-6.

Isolierung. Bietet Manifestation des Baldwin-Effekts im Weltraum.

In einer großen Population (z. B. einer Million diploider Individuen) bedeutet eine Mutationsrate in der Größenordnung von 10-6, dass etwa einer von einer Million Individuen Träger des neuen mutierten Allels ist. Dementsprechend beträgt die Wahrscheinlichkeit einer phänotypischen Manifestation dieses Allels in einem diploiden rezessiven Homozygoten 10-12 (ein Billionstel).

Wenn diese Population in 1000 kleine isolierte Populationen von 1000 Individuen aufgeteilt wird, wird es in einer der isolierten Populationen höchstwahrscheinlich ein mutiertes Allel geben, und seine Häufigkeit beträgt 0,001. Die Wahrscheinlichkeit seiner phänotypischen Manifestation in den nächsten Generationen beträgt (10 – 3)2 = 10 – 6 (ein Millionstel). In extrem kleinen Populationen (Dutzende von Individuen) steigt die Wahrscheinlichkeit, dass sich ein mutiertes Allel im Phänotyp manifestiert, auf (10 – 2)2 = 10 – 4 (ein Zehntausendstel).

Nur durch die Isolierung kleiner und kleinster Populationen wird sich die Wahrscheinlichkeit einer phänotypischen Manifestation einer Mutation in den kommenden Generationen um ein Tausendfaches erhöhen. Gleichzeitig ist es schwer vorstellbar, dass das gleiche mutierte Allel im Phänotyp völlig zufällig in verschiedenen kleinen Populationen auftauchen würde. Höchstwahrscheinlich wird jede kleine Population durch eine hohe Häufigkeit eines oder mehrerer mutierter Allele gekennzeichnet sein: entweder a, oder b, oder c usw.

Natürliche Selektion ist ein Prozess, der ursprünglich von Charles Darwin so definiert wurde, dass er zum Überleben und zur bevorzugten Fortpflanzung von Individuen führt, die besser an gegebene Umweltbedingungen angepasst sind und über vorteilhafte Eigenschaften verfügen. erbliche Merkmale. In Übereinstimmung mit Darwins Theorie und modern synthetische Theorie Evolution, das Hauptmaterial für die natürliche Selektion sind zufällige erbliche Veränderungen – Rekombination von Genotypen, Mutationen und deren Kombinationen.

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Natürliche Auslese und ihre Formen

1. Welche Umweltfaktoren können zur Selektion von Organismen in der Natur führen?
2. Ist die Beziehung zwischen Mensch und Natur ein Selektionsfaktor?

Lehre von natürliche Auslese entwickelt von Charles Darwin, der die Selektion selbst als Ergebnis des Kampfes ums Dasein betrachtete und deren Voraussetzung die erbliche Variabilität von Organismen war.

Das genetische Wesen der natürlichen Selektion ist die selektive Erhaltung Populationen bestimmte Genotypen. Das darin enthaltene Erbgut wird an nachfolgende Generationen weitergegeben. Somit kann natürliche Selektion als selektive Reproduktion definiert werden Genotypen, die den aktuellen Lebensbedingungen der Bevölkerung am besten entsprechen. In der 9. Klasse haben Sie bereits einige Beispiele für die Wirkung natürlicher Selektion kennengelernt, die im Experiment oder in der Natur beobachtet werden können.

Betrachten wir ein weiteres Experiment, das zeigt, wie im Zuge der natürlichen Selektion die Verbindung zwischen Phänotypen und Genotypen in einer Population erfolgt. In der Natur gibt es einige Arten von Fruchtfliegen, die ihre Lieblingsnahrung entweder auf Baumwipfeln oder an der Oberfläche finden Boden, aber nie in der Mitte. Ist es möglich, Insekten auszuwählen, die entweder nur nach unten oder nur nach oben fliegen? Abbildung 73 zeigt ein Diagramm eines Experiments, das den Einfluss der Selektion auf die genetische Zusammensetzung von Populationen demonstriert. Fruchtfliegen wurden in einem Labyrinth platziert, das aus vielen Kammern bestand, von denen jede zwei Ausgänge hatte – nach oben und nach unten. In jeder Kammer musste das Tier „entscheiden“, in welche Richtung es sich bewegen wollte. Die Fliegen, die sich ständig nach oben bewegten, landeten schließlich im oberen Ausgang des Labyrinths. Sie wurden sorgfältig für die spätere Wartung ausgewählt. Fliegen, die sich nach unten bewegten, landeten im unteren Ausgang des Labyrinths und wurden ebenfalls ausgewählt. Insekten, die in den Kammern des Labyrinths verblieben sind, also keine bestimmte Bewegungsrichtung hatten, wurden gesammelt und aus dem Experiment entfernt. „Top“- und „Bottom“-Fliegen wurden getrennt voneinander gehalten und gezüchtet. Nach und nach gelang es, Populationen zu schaffen, bei denen ausnahmslos alle Individuen ein bestimmtes Verhaltensstereotyp (Bewegung nach oben oder unten) aufwiesen. Dieses Ergebnis war nicht mit dem Auftreten neuer Gene verbunden; alles geschah nur aufgrund der Selektion, die sich auf die Variabilität der Phänotypen auswirkte, die bereits in der Population existierten (in diesem Fall die Variabilität im Verhalten von Fliegen). Somit führt die Wirkung der natürlichen Selektion dazu, dass Phänotypen beginnen, den Genpool von Populationen zu beeinflussen. Was passiert, wenn man den Druck der natürlichen Selektion beseitigt? Um diese Frage zu beantworten, ließen die Experimentatoren Fliegen aus der „oberen“ und der „unteren“ Schicht sich gemeinsam vermehren. Bald war das anfängliche Gleichgewicht der Allele in der Population wiederhergestellt: Einige Individuen bewegten sich nach oben, andere nach unten, während andere keine Präferenzen hinsichtlich der Bewegungsrichtung zeigten.

Die natürliche Selektion verändert die Zusammensetzung des Genpools und „entfernt“ aus der Bevölkerung Individuen, deren Merkmale und Eigenschaften im Kampf ums Dasein keine Vorteile bringen. Als Ergebnis der Auswahl Genmaterial„Fortgeschrittene“ Individuen (d. h. solche mit Eigenschaften, die ihre Chancen im Kampf ums Leben erhöhen) beginnen zunehmend Einfluss auf den Genpool der gesamten Bevölkerung zu nehmen.

Im Zuge der natürlichen Selektion kommt es zu erstaunlichen und vielfältigen biologischen Anpassungen (Anpassungen) von Organismen an die Umweltbedingungen, unter denen die Population lebt. Zum Beispiel allgemeine Anpassungen, zu denen die Schwimmfähigkeit in lebenden Organismen gehört aquatische Umgebung oder die Anpassungsfähigkeit der Gliedmaßen von Wirbeltieren an die terrestrische Umwelt und besondere Anpassungen:

Anpassungsfähigkeit an das Einrennen von Pferden, Antilopen, Straußen, das Eingraben von Maulwürfen, Maulwurfsratten oder das Klettern auf Bäume (Affen, Spechte, Hechte usw.). Beispiele für Anpassung sind Tarnfarben, Mimikry (Nachahmung der friedlichen Erscheinung des äußeren Erscheinungsbildes eines Tieres, gut geschützt vor Angriffen durch Raubtiere), komplexe Verhaltensinstinkte und viele andere. usw. (Abb. 74). Es sollte beachtet werden, dass jede Anpassung relativ ist. Eine Art, die sich gut an bestimmte Bedingungen angepasst hat, kann vom Aussterben bedroht sein, wenn sich die Bedingungen ändern oder ein neuer Raubtier oder Konkurrent in der Umwelt auftaucht. Es ist beispielsweise bekannt, dass Fische, die durch Dornen und Dornen gut vor Raubtieren geschützt sind, häufiger in Fischernetzen landen, in denen sie sich gerade aufgrund der harten Auswüchse des Körpers verfangen und festhalten. Nicht umsonst klingt einer der Grundsätze (der Evolutionslehre) in humorvoller Form so: „Die Stärksten überleben, aber sie sind nur so lange die Stärksten, wie sie überleben.“

Möglichkeiten für evolutionäre Veränderungen in einer Population sind also immer vorhanden. Sie manifestieren sich vorerst nur in der Variabilität von Organismen. Sobald die Selektion zu wirken beginnt, reagiert die Population mit adaptiven Veränderungen.

Zuvor wurden Sie mit den beiden Hauptformen der natürlichen Selektion vertraut gemacht: Stabilisierung und Treiben. Erinnern wir uns daran, dass die Stabilisierung der Selektion darauf abzielt, bestehende Phänotypen aufrechtzuerhalten. Die Wirkungsweise lässt sich anhand von Abbildung 75 verdeutlichen. Diese Form der Selektion greift üblicherweise dort ein, wo die Lebensbedingungen über einen längeren Zeitraum konstant bleiben, z.B. nördliche Breiten oder auf dem Meeresboden.

Die zweite Form der natürlichen Selektion ist das Treiben; Im Gegensatz zur Stabilisierung fördert diese Form der Selektion Veränderungen in Organismen. Die Auswirkungen der natürlichen Selektion machen sich in der Regel über längere Zeiträume bemerkbar. Allerdings kann die Fahrauswahl manchmal sehr schnell als Reaktion auf unerwartete und dramatische Änderungen erfolgen äußere Bedingungen(Abb. 76). Klassisches Beispiel Die Wirkung der treibenden Selektion wird durch die Untersuchung von Pfeffermotten, die unter dem Einfluss von Rußemissionen und rußigen Baumstämmen in Industriegebieten Englands im 19. Jahrhundert ihre Farbe änderten, ermittelt. (Abb. 78).

Die dritte Form der natürlichen Selektion ist disruptiv oder zerreißend. Diskontinuierliche Selektion führt dazu, dass innerhalb von Populationen Gruppen von Individuen entstehen, die sich in einigen Merkmalen (Farbe, Verhalten, Raum usw.) unterscheiden. Disruptive Selektion fördert die Aufrechterhaltung von zwei oder mehr Phänotypen innerhalb von Populationen und eliminiert Zwischenformen (Abb. 77). Es gibt eine Art Bruch in der Bevölkerung nach einem bestimmten Merkmal. Dieses Phänomen wird Polymorphismus genannt. Polymorphismus ist charakteristisch für viele Tier- und Pflanzenarten. Beispielsweise hat der Rotlachs, ein Lachsfisch aus dem Fernen Osten, der sein Leben im Meer verbringt und in kleinen Süßwasserseen brütet, die durch Flüsse mit dem Meer verbunden sind, eine sogenannte „Wohnform“, dargestellt durch kleine, nie lebende Zwergmännchen Verlasse die Seen. Bei einigen Vogelarten (Skuas, Kuckucke usw.) sind Farbveränderungen häufig. Der Zweipunkt-Marienkäfer weist einen saisonalen Polymorphismus auf. Von den beiden Farbformen überleben „rote“ Marienkäfer im Winter besser, während „schwarze“ im Sommer besser überleben. Das Auftreten von Polymorphismus wird offenbar weitgehend durch die Heterogenität (saisonal oder räumlich) der Lebensbedingungen der Population bestimmt, die zu einer Selektion führt, die zur Entstehung spezialisierter Formen (entsprechend heterogenen Bedingungen) innerhalb einer Population führt.

Die kreative Rolle der natürlichen Selektion.

Es muss betont werden, dass die Rolle der natürlichen Selektion nicht nur auf die Eliminierung einzelner nicht lebensfähiger Organismen beschränkt ist. Die treibende Form der natürlichen Selektion bewahrt nicht einzelne Merkmale des Organismus, sondern ihren gesamten Komplex, alle dem Organismus innewohnenden Genkombinationen. Natürliche Auslese wird oft mit der Tätigkeit eines Bildhauers verglichen. So wie ein Bildhauer aus einem formlosen Marmorblock ein Werk schafft, das durch die Harmonie aller seiner Teile verblüfft, so schafft die Selektion Anpassungen und Arten und entfernt aus dem Genpool einer Population Genotypen, die aus Sicht des Überlebens wirkungslos sind. Dies ist die schöpferische Rolle der natürlichen Selektion, denn das Ergebnis ihrer Wirkung sind neue Arten von Organismen, neue Lebensformen.

Natürliche Auslese. Biologische Anpassungen. Formen der natürlichen Selektion: stabilisierend, treibend, störend. Polymorphismus.

1. Was ist Fitness? Warum ist es relativ?
2. Was ist eine stabilisierende Selektion? Unter welchen Bedingungen ist seine Wirkung am deutlichsten?
3. Was ist treibende Selektion? Nennen Sie Beispiele für seine Wirkung. Unter welchen Bedingungen funktioniert diese Form der Selektion?
4. Welche kreative Rolle spielt die natürliche Selektion? Nennen Sie ein Beispiel, das beweist, dass die Wirkung der Selektion nicht auf die Eliminierung einzelner Merkmale beschränkt ist, die das Überleben von Organismen verringern.

Kamensky A. A., Kriksunov E. V., Pasechnik V. V. Biologie 10. Klasse
Eingereicht von Lesern der Website

Natürliche Selektion erhöht die Überlebens- und Fortbestandschancen der gesamten Art; sie steht auf der gleichen Ebene wie Mutationen, Migrationen und Transformationen in Genen. Der grundlegende Mechanismus der Evolution funktioniert einwandfrei, jedoch unter der Bedingung, dass niemand in seine Arbeit eingreift.

Was ist natürliche Selektion?

Die Bedeutung dieses Begriffs wurde durch Englisch angegeben Wissenschaftler Charles Darwin. Er stellte fest, dass die natürliche Selektion ein Prozess ist, der das Überleben und die Fortpflanzung nur von Individuen bestimmt, die an die Umweltbedingungen angepasst sind. Nach Darwins Theorie spielen zufällige erbliche Veränderungen die wichtigste Rolle in der Evolution.

• Rekombination von Genotypen;
• Mutationen und ihre Kombinationen.

Natürliche Selektion beim Menschen

In Zeiten unterentwickelter Medizin und anderer Wissenschaften überlebte nur der Mensch mit einem starken Immunsystem und einem stabilen, gesunden Körper. Sie wussten nicht, wie man sich um Frühgeborene kümmert, sie verwendeten keine Antibiotika zur Behandlung, sie führten keine Operationen durch und sie mussten ihre Krankheiten alleine bewältigen. Die natürliche Selektion unter den Menschen wählte die stärksten Vertreter der Menschheit für die weitere Fortpflanzung aus.

In der zivilisierten Welt ist es nicht üblich, zahlreiche Nachkommen zu haben, und in den meisten Familien gibt es nicht mehr als zwei Kinder, die Gott sei Dank moderne Verhältnisse Leben und Medizin, können durchaus bis ins hohe Alter leben. Früher hatten Familien zwölf oder mehr Kinder und unter günstigen Bedingungen überlebten nicht mehr als vier. Die natürliche Selektion beim Menschen hat dazu geführt, dass die abgehärteten, außergewöhnlich gesunden und starke Leute. Dank ihres Genpools lebt die Menschheit noch immer auf der Erde.

Gründe für die natürliche Selektion

Alles Leben auf der Erde entwickelte sich schrittweise, von den einfachsten bis zu den komplexesten Organismen. Vertreter bestimmter Lebensformen, die sich nicht an die Umwelt anpassen konnten, überlebten nicht und vermehrten sich nicht; ihre Gene wurden nicht an nachfolgende Generationen weitergegeben. Die Rolle der natürlichen Selektion in der Evolution hat auf zellulärer Ebene zur Entstehung der Fähigkeit geführt, sich an die Umwelt anzupassen und schnell auf deren Veränderungen zu reagieren. Die Ursachen der natürlichen Selektion werden durch eine Reihe einfacher Faktoren beeinflusst:

1. Natürliche Selektion funktioniert, wenn mehr Nachkommen entstehen, als überleben können.
2. Es gibt erbliche Variabilität in den Genen eines Organismus.
3. Genetische Unterschiede bestimmen das Überleben und die Fortpflanzungsfähigkeit unterschiedliche Bedingungen.

Anzeichen natürlicher Selektion

Die Entwicklung eines jeden lebenden Organismus ist die Kreativität der Natur selbst und nicht ihre Laune, sondern eine Notwendigkeit. Handeln in unterschiedliche Bedingungen Umwelt, es ist nicht schwer zu erraten, welche Eigenschaften durch natürliche Selektion erhalten bleiben, alle zielen auf die Entwicklung der Art ab und erhöhen ihre Widerstandsfähigkeit gegen äußere Einflüsse:

1. Der Auswahlfaktor spielt eine wichtige Rolle. Wenn bei der künstlichen Selektion ein Mensch entscheidet, welche Eigenschaften einer Art er bewahren möchte und welche nicht (z. B. bei der Züchtung). Neue Rasse Hunde), dann siegt bei natürlicher Auslese der Stärkste im Kampf um seine Existenz.
2. Auswahlmaterial sind erbliche Veränderungen, deren Anzeichen bei der Anpassung an neue Lebensbedingungen oder für bestimmte Zwecke hilfreich sein können.
3. Das Ergebnis ist eine weitere Stufe der natürlichen Selektion, durch die neue Arten mit Eigenschaften entstanden sind, die für bestimmte Umweltbedingungen von Vorteil sind.
4. Handlungsgeschwindigkeit – Mutter Natur hat es nicht eilig, sie denkt bei jedem Schritt über sie nach und ist daher charakteristisch für die natürliche Auslese langsame Geschwindigkeit Veränderungen, für künstlich - schnell.

Was ist das Ergebnis der natürlichen Selektion?

Alle Organismen verfügen über ein eigenes Maß an Anpassungsfähigkeit und es ist unmöglich, mit Sicherheit zu sagen, wie sich eine bestimmte Art unter unbekannten Umweltbedingungen verhält. Der Kampf ums Überleben und die erbliche Variabilität sind die Essenz der natürlichen Selektion. Es gibt viele Beispiele für Pflanzen und Tiere, die von anderen Kontinenten mitgebracht wurden und sich in neuen Lebensbedingungen besser eingelebt haben. Das Ergebnis der natürlichen Selektion ist eine ganze Reihe erworbener Veränderungen.

• Anpassung – Anpassung an neue Bedingungen;
• vielfältige Formen von Organismen – gehen auf einen gemeinsamen Vorfahren zurück;
• Evolutionärer Fortschritt – zunehmende Komplexität der Arten.

Wie unterscheidet sich die natürliche Selektion von der künstlichen Selektion?

Man kann mit Sicherheit sagen, dass fast alles, was der Mensch konsumiert, früher oder später einer künstlichen Selektion unterzogen wurde. Der einzige grundlegende Unterschied besteht darin, dass eine Person bei der Auswahl „seiner“ Auswahl ihren eigenen Nutzen verfolgt. Dank der Selektion erlangte er ausgewählte Produkte und entwickelte neue Tierrassen. Die natürliche Auslese ist nicht auf den Nutzen der Menschheit ausgerichtet, sondern verfolgt nur die Interessen dieses bestimmten Organismus.

Natürlich und künstliche Selektion das Leben aller Menschen gleichermaßen beeinflussen. Sie kämpfen um das Leben eines Frühgeborenen, genau wie um das Leben eines gesunden Kindes, aber gleichzeitig tötet die natürliche Auslese auf der Straße erfrorene Trunkenbolde, tödliche Krankheiten fordern Leben gewöhnliche Menschen, psychisch instabile Menschen begehen Selbstmord, Naturkatastrophen treffen die Erde.

Arten der natürlichen Selektion

Warum können nur bestimmte Artenvertreter unter unterschiedlichen Umweltbedingungen überleben? Formen der natürlichen Selektion sind keine geschriebenen Naturregeln:

1. Triebselektion findet statt, wenn sich Umweltbedingungen ändern und Arten sich anpassen müssen; sie bewahrt das genetische Erbe in bestimmte Richtungen.
2. Die stabilisierende Selektion richtet sich an Individuen mit Abweichungen von der durchschnittlichen statistischen Norm zugunsten durchschnittlicher Individuen derselben Art.
3. Von einer störenden Selektion spricht man, wenn Individuen mit extremen Indikatoren überleben und nicht mit durchschnittlichen. Durch eine solche Selektion können zwei neue Arten gleichzeitig gebildet werden. Kommt häufiger in Pflanzen vor.
4. Die sexuelle Selektion basiert auf der Fortpflanzung, wobei nicht die Überlebensfähigkeit, sondern die Attraktivität die Schlüsselrolle spielt. Frauen wählen schöne, kluge Männer, ohne über die Gründe für ihr Verhalten nachzudenken.

Warum kann der Mensch den Einfluss der natürlichen Selektion abschwächen?

Der Fortschritt in der Medizin ist weit fortgeschritten. Menschen, die sterben sollten, überleben, entwickeln sich und bekommen ihre eigenen Kinder. Indem sie ihre Gene an sie weitergeben, bringen sie eine schwache Rasse hervor. Natürliche Selektion und der Kampf ums Dasein prallen stündlich aufeinander. Die Natur entwickelt immer ausgefeiltere Möglichkeiten, den Menschen zu kontrollieren, und der Mensch versucht, damit Schritt zu halten und so die natürliche Selektion zu verhindern. Menschliche Humanität führt zu schwach aussehenden Menschen.

Wohnhaft in natürliche Bedingungen, es gibt individuelle Variabilität, die sich in manifestieren kann drei Typen- nützlich, neutral und schädlich. Typischerweise sterben Organismen mit schädlicher Variabilität weiter verschiedenen Stadien individuelle Entwicklung. Die neutrale Variabilität von Organismen hat keinen Einfluss auf ihre Lebensfähigkeit. Individuen mit vorteilhafter Variation überleben aufgrund von Vorteilen in intraspezifischen, interspezifischen oder Umweltkämpfen.

Fahrauswahl

Wenn sich die Umweltbedingungen ändern, überleben diejenigen Individuen der Art, die erbliche Variabilität gezeigt haben und infolgedessen Merkmale und Eigenschaften entwickelt haben, die den neuen Bedingungen entsprechen, und diejenigen Individuen, die keine solche Variabilität aufwiesen, sterben. Während seiner Reise entdeckte Darwin, dass es auf ozeanischen Inseln, wo starke Winde vorherrschen, nur wenige langflügelige Insekten und viele Insekten mit verkümmerten Flügeln und flügellose Insekten gibt. Wie Darwin erklärt, konnten Insekten mit normalen Flügeln den starken Winden auf diesen Inseln nicht standhalten und starben. Aber Insekten mit rudimentären und flügellosen Insekten stiegen überhaupt nicht in die Luft und versteckten sich in Spalten, um dort Schutz zu finden. Dieser Prozess, der mit erblicher Variabilität und natürlicher Selektion einherging und über viele tausend Jahre andauerte, führte zu einem Rückgang der Zahl langflügeliger Insekten auf diesen Inseln und zum Auftreten von Individuen mit Restflügeln und flügellosen Insekten. Als natürliche Selektion wird die Entstehung und Entwicklung neuer Merkmale und Eigenschaften von Organismen bezeichnet Fahrauswahl.

Disruptive Auswahl

Disruptive Auswahl ist eine Form der natürlichen Selektion, die zur Bildung einer Reihe polymorpher Formen führt, die sich innerhalb derselben Population voneinander unterscheiden.

Unter Organismen einer bestimmten Art gibt es manchmal Individuen mit zwei oder mehr verschiedene Formen. Dies ist das Ergebnis einer besonderen Form der natürlichen Selektion – der disruptiven Selektion. Ja, ja Marienkäfer Es gibt zwei Formen harter Flügel – mit dunkelroter und rötlicher Farbe. Käfer mit rötlichen Flügeln sterben im Winter seltener an der Kälte, bringen aber im Sommer nur wenige Nachkommen hervor, während Käfer mit dunkelroten Flügeln im Gegenteil häufiger im Winter sterben, da sie der Kälte nicht standhalten, aber zahlreiche Nachkommen produzieren Nachwuchs im Sommer. Folglich gelang es diesen beiden Marienkäferarten aufgrund ihrer unterschiedlichen Anpassung an unterschiedliche Jahreszeiten, ihre Nachkommen über Jahrhunderte zu bewahren.

NATÜRLICHE AUSWAHL ist das Ergebnis des Kampfes ums Dasein; Es basiert auf dem bevorzugten Überleben und Hinterlassen von Nachkommen durch die am besten angepassten Individuen jeder Art und dem Tod weniger angepasster Organismen

IN Unter Bedingungen ständiger Umweltveränderungen eliminiert die natürliche Selektion unangepasste Formen und bewahrt erbliche Abweichungen, die mit der Richtung der veränderten Existenzbedingungen übereinstimmen. Es kommt entweder zu einer Änderung der Reaktionsnorm oder zu ihrer Erweiterung (Reaktionsnorm bezeichnet die Fähigkeit des Körpers, mit adaptiven Veränderungen auf die Einwirkung von Umweltfaktoren zu reagieren; Die Reaktionsnorm ist die Grenze der Modifikationsvariabilität, die durch den Genotyp eines bestimmten Organismus gesteuert wird. Diese Form der Selektion wurde von Charles Darwin entdeckt und genannt Fahren .

Ein Beispiel ist die Verdrängung der ursprünglich hellen Form des Birkenspinner-Schmetterlings durch eine dunkle Form. Im Südosten Englands wurden früher neben der hellen Form des Schmetterlings gelegentlich auch dunkel gefärbte gefunden. IN ländliche Gebiete Auf Birkenrinde wirken helle Farben schützend, sie sind unsichtbar, während dunkle Farben sich im Gegenteil von einem hellen Hintergrund abheben und zur leichten Beute für Vögel werden. In Industriegebieten gewinnen aufgrund der Umweltverschmutzung durch Industrieruß dunkle Formen einen Vorteil und verdrängen schnell helle. So haben von den 700 Schmetterlingsarten hierzulande in den letzten 120 Jahren 70 Mottenarten ihre helle Farbe in dunkel geändert. Das gleiche Bild ist in anderen Industriegebieten Europas zu beobachten. Ähnliche Beispiele sind das Aufkommen insektizidresistenter Insekten, antibiotikaresistente Formen von Mikroorganismen, die Ausbreitung giftresistenter Ratten usw.

Der inländische Wissenschaftler I. I. Shmalgauzen entdeckte stabilisierend bilden Selektion, die unter konstanten Existenzbedingungen operiert. Ziel dieser Form der Selektion ist die Aufrechterhaltung der bestehenden Norm. In diesem Fall bleibt die Konstanz der Reaktionsnorm erhalten, solange die Umwelt stabil bleibt, während von der Durchschnittsnorm abweichende Individuen aus der Bevölkerung verschwinden. Zum Beispiel bei Schneefall und starker Wind Kurz- und Langflügelsperlinge starben, aber Individuen mit mittelgroßen Flügeln überlebten. Oder ein anderes Beispiel: die stabile Konstanz der Blütenteile im Vergleich zu den vegetativen Organen der Pflanze, da die Proportionen der Blüte an die Größe der bestäubenden Insekten angepasst sind (eine Hummel kann nicht in eine zu enge Blütenkrone eindringen). , der Rüssel eines Schmetterlings kann die zu kurzen Staubblätter von Blüten mit langer Blütenkrone nicht berühren). Die stabilisierende Selektion schützt die Arten über Millionen von Jahren vor erheblichen Veränderungen, jedoch nur so lange, wie sich die Lebensbedingungen nicht wesentlich ändern.

Auch ausgezeichnet reißen, oderstörend , Selektion erfolgt in einem vielfältigen Umfeld: Es wird nicht nur ein Merkmal ausgewählt, sondern mehrere unterschiedliche, von denen jedes das Überleben innerhalb enger Grenzen des Verbreitungsgebiets der Population begünstigt. Aus diesem Grund wird die Bevölkerung in mehrere Gruppen eingeteilt. Beispielsweise sehen einige Wölfe in den Kitskill Mountains in den USA wie leichte Windhunde aus und jagen Hirsche, während andere Wölfe in der gleichen Gegend, schwerer, mit kurzen Beinen, normalerweise Schafherden angreifen. Disruptive Selektion operiert unter den Bedingungen einer starken Veränderung der Umwelt: Formen, die multidirektionale Veränderungen aufweisen, überleben an der Peripherie der Population; sie erzeugen Neue Gruppe, bei dem die stabilisierende Selektion ins Spiel kommt. Keine der beiden Formen der Selektion kommt auf natürliche Weise vor reiner Form, da sich Umweltfaktoren verändern und als Ganzes zusammenwirken. In bestimmten historischen Zeiträumen kann jedoch eine der Selektionsformen die führende sein.

Alle Formen der natürlichen Selektion stellen einen einzigen Mechanismus dar, der auf statistischer Basis als kybernetischer Regulator das Gleichgewicht der Populationen mit den umgebenden Umweltbedingungen aufrechterhält. Die schöpferische Rolle der natürlichen Selektion besteht nicht nur darin, das Nichtangepasste zu eliminieren, sondern auch darin, die entstehenden Anpassungen (das Ergebnis von Mutationen und Rekombinationen) zu lenken und in einer langen Reihe von Generationen nur diejenigen „auszuwählen“, die für die gegebene Situation am besten geeignet sind Existenzbedingungen, die zur Entstehung immer neuer Lebensformen führen.

Formen der natürlichen Selektion (T.A. Kozlova, V.S. Kuchmenko. Biologie in Tabellen. M., 2000)