Чем объясняется относительное постоянство численности видов организмов в природе
Чем объясняется относительное постоянство численности видов организмов в природе
Подробное решение параграф § 5 по биологии для учащихся 11 класса, авторов А.В. Теремов, Р.А. Петросова Углубленный уровень 2017
Вопрос. Вспомните каких взглядов придерживались К. Линней и Ж. Б. Ламарк на понимание сущности категории «вид» и «эволюция».
Ответ. К. Линней являлся креационистом, Ж.Б. Ламарк же предложил первую теорию эволюции. К. Линней считал вид элементарной единицей живой природы, вид неизменен. Для Ламарка вид – важнейшая систематическая категория.
У Ламарка главный фактор эволюции – среда, движущая сила эволюции – стремление к развитию. Линней не высказывал эволюционных идей.
Вопрос 1. Чем объясняется относительное постоянство численности видов организмов в природе? Ответ поясните.
Ответ. Ч. Дарвин в качестве примера привёл самое неплодовитое животное – слона. Он живёт до 100 лет и приносит за весь период не более шести детёнышей. Тем не менее, потомство от одной пары слонов за 750 лет составило бы 19 млн. особей. Однако этого не происходит. Численность каждого вида сохраняется на более или менее постоянном уровне, периодически повышаясь или понижаясь. Ч. Дарвин объяснил это ограниченностью природных ресурсов: пищи, воды, мест обитания, света и др., а также случайной гибелью организмов на разных этапах жизни. Лишь относительно небольшое число особей достигает половозрелого возраста и способно оставить потомство.
Вопрос 2. Каковы причины и следствия борьбы за существование? Какое значение для неё имеет интенсивность размножения организмов?
Ответ. Несоответствие между стремлением организмов к избыточному размножению и ограниченностью природных ресурсов привело Ч. Дарвина к выводу о существовании в природе фактора, уничтожающего часть особей. В метафорическом смысле он назвал его борьбой за существование. Борьба за существование признается причиной эволюции потому, что этим понятием обобщенно обозначаются все противоречия между самими организмами, а также организмами и абиотической средой, которые складываются в биогеоценозах. Согласно же диалектической концепции противоречия выступают причиной развития любой формы материи.
Именно в выживании, возможности оставить потомство Ч. Дарвин видел основную роль борьбы за существование. Только в этом случае возможна передача по наследству с последующим закреплением в потомстве признаков, которые обеспечили выживание особи.
Интенсивность размножения позволяет виду сохраняться, дает возможность вариаций различных форм внутри вида и дает материал для естественного отбора.
Вопрос 3. Охарактеризуйте формы борьбы за существование, выделенные Ч. Дарвином (см. рис. 12). В чём их различия и сходство? Какая из форм борьбы за существование является наиболее жёсткой? Ответ поясните.
Ответ. Чарльз Дарвин выделил 3 типа борьбы за существование:
1. Внутривидовая борьба— которая протекает наиболее остро, так как у всех особей вида совпадает экологическая ниша. В ходе внутривидовой борьбы организмы конкурируют за ограниченные ресурсы – пищевые, территориальные, самцы некоторых животных конкурируют между собой за оплодотворение самки, а также другие ресурсы. Для снижения остроты внутривидовой борьбы организмы вырабатывают различные приспособления – разграничение индивидуальных участков, сложные иерархические отношения. У многих видов организмы на разных этапах развития занимают разные экологические ниши, например, личинки жесткокрылых обитают в почве, а стрекоз – в воде, в то время как взрослые особи заселяют наземно-воздушную среду. Внутривидовая борьба приводит к гибели менее приспособленных особей, способствуя таким образом естественному отбору.
2. Межвидовая – борьба за существование между разными видами. Как правило, межвидовая борьба протекает особенно остро, если у видов сильно перекрываются экологические ниши (часто у представителей одного рода или семейства). В ходе межвидовой борьбы организмы также конкурируют за одни и те же ресурсы – пищевые, территориальные. Межвидовая борьба за существование включает в себя отношения типа хищник – жертва, паразит – хозяин, травоядное животное – растение. Межвидовая борьба за существование во многих случаях стимулирует эволюционные изменения у видов. Другим примером борьбы за существование являются взаимно полезное влияние одного вида на другой или другие (например, мутуалистические отношения, комменсализм), подобным образом животные опыляют растения и переносят семена, питаясь нектаром, пыльцой и плодами. Часто межвидовая борьба за существование приводит к появлению приспособлений, как, например, в случае коэволюции цветковых растений и насекомых-опылителей. Обычно межвидовая борьба за существование усиливает и обостряет внутривидовую борьбу.
3. Борьба с неблагоприятными условиями окружающей среды – также усиливает внутривидовую борьбу-состязание, так как, кроме борьбы между особями одного вида, появляется также конкуренция за факторы неживой природы – например, минеральные вещества, свет и другие. Наследственная изменчивость, повышающая приспособленность вида к факторам окружающей среды, приводит к биологическому прогрессу.
Вопрос 4. Что такое естественный отбор? В результате чего он происходит?
Ответ. Отсутствие в природе совершенно одинаковых особей, даже среди потомков одной родительской пары, Ч. Дарвин объяснил изменчивостью признаков. Отличительные признаки несущественны при благоприятных, стабильных условиях среды. Однако в неблагоприятных условиях любое различие может увеличить шансы той или иной особи на выживание или способствовать её гибели. Вредные изменения резко уменьшают шансы особи на выживание, а полезные – увеличивают их, а значит, обеспечивают передачу этих признаков по наследству.
Сопоставив факты изменчивости и борьбы за существование, Ч. Дарвин сделал второй вывод: в природе происходит избирательное уничтожение одних особей и преимущественное размножение других. Процесс сохранения одних особей за счёт гибели других он назвал естественным отбором. Этот термин Ч. Дарвин использовал по аналогии с искусственным отбором. Действием, естественного отбора он объяснял существование особых насекомых на острове Кергелен, открытом всем антарктическим ветрам. Мухи и бабочки на этом острове бескрылы или имеют недоразвитые крылья, поэтому не поднимаются в воздух, а забиваются в укрытия. Благодаря этому они оказались способными оставлять потомство. Особей же с нормальными крыльями ветер уносил в океан, и они погибали.
Материалом для естественного отбора служат признаки, возникающие в результате неопределённой изменчивости. В процессе борьбы за существование у отдельных особей благодаря наследственности закрепляются спонтанно появившиеся изменения. В результате естественного отбора выживают лишь те организмы, которые обладают’ преимуществом перед другими, т. е. отбор направлен на сохранение в поколениях благоприятных признаков.
Наследственную изменчивость, борьбу за существование и естественный отбор Ч. Дарвин назвал движущими силами эволюции.
Вопрос 5. Объясните с позиции научных взглядов К. Линнея, Ж. Б. Ламарка и Ч. Дарвина следующие факты: а) возникновение плавательной перепонки у водоплавающих птиц; б) отсутствие конечностей у змей и безногих ящериц.
Ответ. К. Линней являлся креационистом считал, что наличие плавательной перепонки у водоплавающих птиц, отсутствие конечностей у змей и безногих ящериц были созданы Творцом и неизменны.
Жан Батист Ламарк выяснил, плавательная перепонка у водоплавающих птиц и отсутствие конечностей у змей и безногих ящериц сформировались в результате упражнения и не упражнения органов, нужды приспособляемости животных к окружающему миру.
Чарльз Дарвин считал, что наличие плавательной перепонки у водоплавающих птиц, отсутствие конечностей у змей и безногих ящериц – признаки, сформировавшиеся в результате действия изменчивости, естественного отбора и являются приспособлениями к среде обитания.
Вопрос 6. Как Ч. Дарвин объяснял образование в природе новых видов?
Ответ. Ч. Дарвин считал образование новых видов следствием дивергенции признаков. Как бы ни были близки особи друг другу, в природе действуют закономерности неопределённой изменчивости. Внутри каждого вида всегда имеются различия. Чем шире спектр изменчивости вида, тем больше шансов у отдельного организма выжить. Особи со сходными признаками вступают в более жёсткую борьбу и в процессе естественного отбора чаще погибают. Преимущество получают особи с наиболее уклоняющимися признаками. В результате в их потомстве постепенно накапливаются и усиливаются различия. Подобное явление •Ч. Дарвин, наблюдал и в селекции. Например, под действием искусственного, отбора постепенно нарастали различия у пород голубей.
Расхождение признаков» возникающее под действием естественного отбора, в результате которого из одной исходной формы образуются две и более дочерних, Дарвин назвал дивергенцией (от лат. diverge – отклоняюсь, отхожу). Он считал, что именно дивергенция признаков лежит в основе видообразования.
Чем объясняется относительное постоянство численности видов организмов в природе
Подробное решение параграф § 71 по биологии для учащихся 10 класса, авторов Каменский А.А., Криксунов Е.А., Пасечник В.В. 2014
1. Какие факторы биологической эволюции вам известны?
Ответ. Факторы эволюции:
1. Наследственность. Это способность копировать из поколения в поколения некоторые свойства организма, которые касаются обмена веществ или других особенностей индивидуального развития в целом. Этот направляющий фактор эволюции осуществляется за счет самовоспроизведения единиц генов, которые скапливаются в структуре клеточного ядра, а именно в хромосомах и цитоплазме. Эти гены являются определяющими в обеспечении постоянства и видового многообразия различных форм жизни. Наследственность считается основным фактором, который составляет фундамент эволюции всей живой природы.
2. Изменчивость, в противоположность первому фактору, это проявление у живых организмов различных признаков и свойств, которые не зависят от родственных связей. Такое свойство характерно для всех особей. Его подразделяют на следующие категории: наследственную и ненаследственную, групповую и индивидуальную, направленную и ненаправленную, качественную и количественную. Наследственная изменчивость является следствием мутаций, а ненаследственная – влиянием внешней среды. Факторы эволюции, наследственность и изменчивость можно назвать определяющими в этом процессе.
3. Борьба за существование. Она определяет отношения между живыми организмами или влияние на них абиотических признаков. В результате этого процесса организмы, которые оказываются более слабыми, погибают. Остаются те, которые имеют более высокие показатели жизнеспособности.
4. Естественный отбор. Он является следствием предыдущего фактора. Это процесс, при котором происходит выживание сильнейших особей. Сущность естественного отбора заключается в преобразовании популяций. В результате этого появляются новые виды живых организмов. Его можно назвать одним из двигателей эволюции. Как многие другие факторы эволюции, он был открыт Ч. Дарвином.
5. Приспособленность. Сюда относят особенности строения тела, окраску, манеры поведения, способы воспитания потомства и многое другое. Этих факторов очень много, поэтому они еще не изучены в полной мере.
6. Популяционные волны. Сущность этого фактора заключается в некотором колебании численности определенных видов живых организмов. В результате редкий вид может стать более многочисленным и наоборот.
7. Изоляция. Она подразумевает возникновение препятствий для распространения живых организмов и их скрещивания. Для ее возникновения могут быть разные причины: механические, экологические, территориальные, морфологические, генетические и т. д. Одной из главных причин часто становится увеличение различий между близкими ранее организмами.
8. Мутации. Эти факторы экологии могут возникнуть под воздействием естественных или искусственных признаков. При внесении изменений в генетическую природу организма происходят мутационные изменения. Этот фактор лежит в основе наследственных изменений.
9. Дрейф генов. Возникают ситуации, когда численность популяции резко сокращается. Это может происходить под воздействием различных обстоятельств (наводнение, пожар). Оставшиеся представители живых организмов становятся определяющим звеном в формировании новых популяций. В результате могут исчезнуть некоторые признаки данного вида и появиться новые.
2. Что является элементарной эволюционной единицей?
В популяции существует широкое разнообразие генотипов и фенотипов особей одного вида, на которые оказывает давление естественный отбор в определенных условиях окружающей среды. Скрещивания между популяциями одного вида, разделенными между собой в природе, затруднены, но не исключены. Между популяциями разных видов скрещивания либо исключены, либо не дают способного к размножению половозрелого потомства. Среди особей одной популяции в природе происходит отбор, направленный на самые приспособленные организмы, способные к размножению в меняющихся условиях жизни.
3. Какие виды борьбы за существование вы знаете?
Ответ. Различают три формы борьбы за существование: внутривидовую, межвидовую и борьбу с неблагоприятными условиями неорганической природы. Наиболее напряженная из них — внутривидовая борьба, которая особенно обостряется при повышении плотности популяций. Межвидовая борьба наблюдается между популяциями разных видов. Она может проявляться в форме конкуренции за одни и те же виды природных ресурсов или в форме одностороннего использования одного вида другим — взаимоотношения между хищником и жертвой, паразитом и его хозяином. Борьба с неблагоприятными физическими условиями также играет большую роль в эволюционных изменениях организмов. Абиотические факторы оказывают значительное влияние на эволюцию организмов не только сами по себе — их влияние может усиливать или ослаблять внутри- и межвидовые взаимоотношения.
Вопросы после § 71
1. Какие факторы имели решающее значение на начальных этапах антропогенеза?
Ответ. На ранних этапах эволюции человека решающее значение имел отбор на лучшую приспособляемость к меняющимся условиям окружающей среды. Важнейшим этапом на пути превращения обезьяноподобных существ в человека стало прямохождение. Освободившиеся от функции опоры и передвижения руки превратились в орган, использующий орудия труда. В связи с этим шел отбор особей, более способных изготовлять и использовать орудия для добывания пищи и защиты от врагов. Отбор способствовал закреплению таких особенностей организации предков человека, как прямохождение, направленное совершенствование кисти руки и развитие головного мозга.
2. Какие социальные факторы антропогенеза вам известны?
Ответ. Для антропогенеза характерно такое уникальное для живой природы явление, как все большее усиление влияния на эволюцию социальных факторов – трудовой деятельности, общественного образа жизни, речи и мышления.
Групповое сотрудничество обеспечивало предкам человека большую безопасность в условиях открытых ландшафтов, возможность охоты на крупных животных, освобождение времени для изготовления более совершенных орудий, воспитания детей, заботы о стариках и т. п.
Совершенствование орудий труда было возможным лишь при условии передачи приемов их изготовления новому поколению. Это способствовало повышению роли людей старшего поколения, имевших опыт охоты, изготовления орудий, знавших съедобные и лекарственные растения, умевших ориентироваться на местности и т. д. В борьбе за существование побеждали те группы древних людей, в которых старики передавали свой опыт молодым. Популяции людей, лучше изготовлявшие и использовавшие орудия, вытесняли отстающие популяции в районы, менее благоприятные для жизни, что вело к их исчезновению.
Коллективная охота, трудовая деятельность, необходимость передачи информации своим соплеменникам требовали использования сложной системы взаимной сигнализации, что способствовало развитию речи.
Усложнившиеся орудия труда и трудовые процессы, использование огня, появление членораздельной речи содействовали дальнейшему развитию коры головного мозга и мышлению.
3. Почему в начале процесса антропогенеза происходили быстрые изменения в морфолого-анатомическом строении человека, а в последние 40 тыс. лет облик человека практически не изменяется?
Ответ. Древние люди совершенствовали орудия труда, все более активно обживали новые, более суровые места, строили жилища, пользовались огнем, разводили животных, выращивали растения. Труд становился все более разнообразным, происходило разделение труда, люди вступали в новые социальные отношения. В человеческих популяциях сформировалась достаточно сложная структура социальных отношений. Если у австралопитеков, питекантропов и даже у неандертальцев естественный отбор играл решающую роль, то уже в жизни кроманьонцев стали доминировать социальные факторы.
Для древнейших и древних людей были характерны значительные сдвиги во внешнем строении особей и одновременно относительно медленное совершенствование орудий труда. В развитии неоантропов появляется иная закономерность – физический облик человека почти не изменился за последние 40 тыс. лет, но происходили интенсивное обогащение духовного мира, рост интеллекта, гигантская скорость развития производства. Для современного человека ведущими и определяющими стали общественно-трудовые отношения.
В результате социального развития Человек разумный приобрел решающие преимущества среди всех живых существ.
4. Чем объясняется быстрый рост населения нашей планеты?
Ответ. На протяжении всей истории человечества численность населения росла очень медленно. Ускорение роста численности наступило в период новой истории, особенно в XX в. В настоящее время годовой прирост населения составляет около 90 млн. человек. На конец 90-х гг. численность населения мира составляла 6 млрд. человек. Но в различных регионах мира население растет неравномерно. Это объясняется различным характером воспроизводства населения.
Под воспроизводством населения понимают совокупность процессов рождаемости, смертности и естественного прироста, которые обеспечивают беспрерывное возобновление и смену людских поколений. На воспроизводство оказывают влияние социально-экономические условия жизни людей, взаимоотношения между людьми и отношения в семье.
В конце XX в. самый высокий показатель рождаемости и естественного прироста наблюдался в Кении, где рождаемость составила 54 человека на каждую тысячу, а естественный прирост – 44 человека. Такой феномен быстрого роста населения в странах второго типа воспроизводства называют демографическим взрывом. В настоящее время на такие страны приходится более 3/4 населения мира. Абсолютный годовой прирост составляет 85 млн. человек, т. е. развивающиеся страны уже оказывают и будут оказывать решающее воздействие на численность и воспроизводство населения мира. В этих условиях большинство стран стремится управлять воспроизводством населения, проводя демографическую политику. Демографическая политика – это система административных, экономических, пропагандистских и других мероприятий, с помощью которых государство воздействует на естественное движение населения в желательных для себя направлениях.
Важной научной основой проведения демографической политики служит теория демографического перехода, которая объясняет последовательность смены демографических процессов. Схема такого перехода включает четыре сменяющие друг друга этапа. Первый этап охватил почти всю историю человечества. Для него характерны высокие показатели рождаемости и смертности и, соответственно, очень низкий естественный прирост. Второй этап характеризуется резким сокращением смертности при сохранении традиционно высокой рождаемости. Для третьего этапа характерно сохранение низких показателей смертности, а рождаемость начинает снижаться, но несколько превышает смертность, обеспечивая умеренное расширенное воспроизводство и рост численности населения. При переходе к четвертому этапу показатели рождаемости и смертности совпадают. Это означает переход к стабилизации численности населения.
5. Можно ли считать, что эволюция человека прекратилась?
Ответ. В результате социального развития Человек разумный приобрел решающие преимущества среди всех живых существ. Но это не означает, что возникновение социальной сферы отменило действие биологических факторов, она лишь изменила их проявление. Homo sapiens как вид является составной частью биосферы и продуктом ее эволюции. Закономерности биологических процессов, происходящих на клеточном уровне и имеющих универсальное значение в природе, в полной мере характерны и для человека.
Но человек, используя достижения науки и техники, в значительной мере освободился от давления лимитирующих факторов окружающей среды. Преобразуя естественную среду, человечество создало условия для роста своей популяции.
Таким образом, эволюция человека продолжается.
Чем объясняется относительное постоянство численности видов организмов в природе
Подробное решение параграф § 58 по биологии для учащихся 10 класса, авторов Каменский А.А., Криксунов Е.А., Пасечник В.В. 2014
1. Какие факторы внешней среды могут приводить к отбору организмов в природе?
Ответ. В 1859 году Чарльз Дарвин опубликовал книгу «Происхождение видов путем естественного отбора, или Сохранение избранных пород в борьбе за жизнь». В ней, в частности, был предложен новый взгляд на причины эволюционного развития организмов. Дарвин указал на три основных фактора эволюции: наследственность (способность организмов передавать врождённые признаки от поколения к поколению), изменчивость (появление различных фенотипов внутри популяции) и отбор (подавление генотипов организмов, фенотипы которых менее других приспособлены к внешним условиям). Отбор в популяции происходит благодаря тому, что организмы, лучше приспособленные к внешним условиям, выживают и размножаются, а хуже приспособленные чаще гибнут и/или оставляют меньше потомства. Роль отбирающего фактора играет окружающая среда. Отбор увеличивает приспособленность популяции к условиям внешней среды.
При увеличении численности популяции внешние условия (например, пища) становятся сдерживающим фактором, что приводит к конкуренции в популяции (к борьбе за существование). Особи, имеющие благодаря своему фенотипу преимущество в этой конкуренции, оставят потомство и выживут.
С точки зрения генов отбор – это процесс, определяющий, какие аллели будут переданы потомкам, обеспечив им преимущество в конкурентной борьбе. Изменения частот аллелей могут вести к эволюционным изменениям, основной причиной которых является появление мутантных аллелей. Особенно быстро рецессивный мутантный аллель может распространиться в популяции, будучи сцепленным с каким-либо доминантным аллелем, имеющим важное значение для жизнедеятельности организма. Мутантные аллели, связанные с небольшие изменения в фенотипе, могут накапливаться и производить эволюционные изменения.
Важной характеристикой отбора является его давление. Давление отбора зависит от внешних факторов среды (это выражается в форме борьбы с неблагоприятными условиями), межвидовой конкуренции (в частности, от наличия хищников и паразитов), а также внутривидовой конкуренции (прежде всего определяемой численностью популяции). Интенсивность отбора показывает скорость эволюционных изменений в популяции. Возрастание давления отбора (например, в результате сужения диапазона условий среды) является консервативным фактором, помогающим популяции лучше приспособиться к внешним условиям. Становящаяся в результате этого более узкой специализация вида в определённых обстоятельствах может привести к вымиранию популяции при изменении этих условий. Наоборот, ослабление интенсивности отбора, наступающее, обычно, при уменьшении внешних ограничивающих факторов (например, уменьшается количество хищников, вид проникает в новую для него среду) способствует увеличению видового разнообразия.
В различных обстоятельствах естественный отбор может идти с различной интенсивностью. Дарвин отмечает обстоятельства, благоприятствующие естественному отбору:
• Достаточно высокая частота проявления неопределенных наследственных изменений.
• Многочисленность особей вида, повышающая вероятность проявления полезных изменений.
• Неродственное скрещивание, увеличивающее размах изменчивости в потомстве. Дарвин отмечает, что перекрестное опыление встречается изредка даже среди растений-самоопылителей.
• Изоляция группы особей, препятствующая их скрещиванию с остальной массой организмов данной популяции.
• Широкое распространение вида, так как при этом на границах ареала особи встречаются с различными условиями, и естественный отбор будет идти в разных направлениях и увеличивать внутривидовое разнообразие.
• Наряду с этими обстоятельствами главным условием успеха естественного отбора является его накопляющее действие, в котором и заключается основа его творческой видообразующей деятельности.
2. Являются ли взаимоотношения между человеком и природой фактором отбора?
Ответ. Взаимодействие человека и природы насчитывает более 3,5 млн. лет. Отправным пунктом взаимоотношения человека и природы можно считать начало формирования человеческого общества. На протяжении столь длительного времени характер взаимоотношений человека и природы сильно изменялся. На первых порах определяющую роль в этих взаимоотношениях играл природный фактор, и зависимость древнейших людей от природы была наибольшей. Древнейшие люди (архантропы) были по существу одним из биологических компонентов природных экосистем. Но, постепенно развиваясь, используя свои умственные и физические способности и совершенствуя свою материальную культуру, древнейшие люди все более и более видоизменяли окружающую их природу. Между человеком и окружающей средой возникла новая система связей, осуществляемая с помощью технических приспособлений.
Именно возрастающая роль охоты в жизнедеятельности древних людей ослабила их зависимость от природы, и открыла новые возможности для обитания в новых условиях. Вследствие этого постепенно расширяются границы их проживания. Это событие является одним из важнейших в истории взаимодействия человека и природы: человек как бы выходит из привычной чисто биологической ниши.
Орудия труда и искусственно добываемый огонь расширили возможности использования природных ресурсов. Активное использование орудий труда выделило человека из остального биологического мира. В дальнейшем это способствовало формированию первобытного присваивающего хозяйства.
Не исключено, что уже более ста тысячелетий назад человек мог оказывать заметное влияние на флору и фауну. Неандерталец воздействовал преимущественно на видовой состав и численность животных. Он не вызывал больших преобразований, однако уже оценил пользу орудий труда и трудовых навыков. Он сознавал свое превосходство над всеми остальными животными, на которых успешно охотился, но вряд ли пытался осмысливать природные явления и находить им объяснения. Он оставался естественной частью среды – и в духовном и в материальном отношении.
К эпохе позднего палеолита относится первое из известных нам свидетельств отрицательных воздействий человека на природу, вызванных, по современной терминологии, хищническим отношением к природным богатствам. При раскопке находят останки убитых на охоте животных (зубров, мамонтов) в таком количестве, которое явно превосходило потребности племени.
Переход человека от присваивающего к производящему хозяйству. На смену неандертальцам, за исторически короткий промежуток времени, пришли кроманьонцы. Появление человека разумного («Homo sapiens) стала новой вехой, отмечающей наступление необычных перестроек в жизни биосферы. Взаимодействие материальных, духовных и экологических факторов привело к коренному перелому в эксплуатации природных ресурсов – переходу от присваивающего к производящему хозяйству.
Предпосылками для этого перехода были: развитие технических приспособлений, сложившаяся система знаний и верований, включающая вопросы не только использования природы, но и заботу о состоянии ее ресурсов. При высоком техническом уровне, разнообразии орудий для охоты и собирательства создалась ситуация, способствующая переходу к земледелию и скотоводству.
Переход человечества от собирательства к земледелию и скотоводству был постепенным, долгим. Поначалу доля культивируемых растений и животных в хозяйственном обиходе человека была невелика. Люди продолжали заниматься охотой и собирательством. При наличии обширных неосвоенных территорий неолитические общины имели широкое поле деятельности. Они переходили от одних освоенных участков к другим, а через десяток другой лет нередко возвращались на место первоначальной обработки. Однако демографическая обстановка со временем менялась. Появлялись все новые общины, хороших земель становилось все меньше и меньше, истребление лесов стало идти быстрее, чем самовосстановление.
О великом значении земледелия в истории человечества и биосферы прекрасно сказал В. И. Вернадский: «Открытие земледелия … решило все будущее человечества. Изменяя этим путем жизнь автотрофных живых организмов на земной поверхности, человек тем самым создал такой рычаг для своей деятельности, последствия которого в истории планеты были неисчислимыми».
Появление принципиально нового типа хозяйства, изменившего взаимоотношения человека с окружающей средой и структуру общества, по мнению ученых по времени совпадает с началом исторического периода – неолита, поэтому его, следует считать революционным переворотом – «неолитической революцией».
Для наступления «неолитической революции» человек должен был настолько истощить запасы дичи и полезных растений, чтобы в результате возникла настоятельная необходимость целенаправленных действий, направленных на увеличение количества пищи.
Общий рост населения и увеличение потребностей приводили к ускоренному распространению сельскохозяйственных ландшафтов.
Естественная экологическая обстановка на планете в целом ухудшилась, так как исчезли некоторые виды крупных млекопитающих, на значительных территориях началось опустынивание. С этого времени более совершенная искусственная система природопользования становится необходимой. Ирригационные сооружения и поливное земледелие позволили организовывать сельское хозяйство и животноводство на территориях, с неблагоприятными для этого природными условиями. Человек, создавая благоприятную для себя среду, достиг успехов не только в добывании пищи, но и в интеллектуальной сфере, в развитии личности. Складывались новые формы общественного уклада: крупные постоянные поселения, города.
В истории человечества произошел ряд событий, получивших в дальнейшем глобальное значение и не только для людей, но и для окружающей природы. Первым таким событием можно считать освоение огня. В итоге это вызвало целый ряд серьезных экологических последствий в разных географических зонах Земли. Другим событием глобальной значимости стала смена типа хозяйства. От присваивающего хозяйственного уклада люди перешли к производящему, активно содействуя увеличению биологических ресурсов, необходимых для питания.
В результате эволюции возрастает приспособленность организмов к среде обитания, усложняется организованность жизни: увеличивается разнообразие живых существ и усложняется их строение, происходит коренное преобразование абиотической среды, поскольку «живые организмы являются одной из самых могущественных геохимических сил планеты» (В. И. Вернадский, 1967).
Вопросы после § 58
1. Что такое приспособленность? Почему она имеет относительный характер?
Ответ. В ходе естественного отбора порождаются удивительные и многообразные биологические адаптации (приспособления) организмов к условиям внешней среды, в которых протекает жизнь популяции. Например, общие адаптации, к которым относят приспособленность к плаванию организмов, живущих в водной среде, или приспособленность конечностей позвоночных животных к наземной среде, и частные адаптации: приспособленность к бегу у лошади, антилопы, страуса, рытью у кротов, слепышей или лазанию по деревьям (обезьяны, дятлы, пищухи и др.). Примерами адаптации являются и маскирующая окраска, и мимикрия (имитация мирным видом внешнего облика животного, хорошо защищённого от нападения хищников), и сложные поведенческие инстинкты, и др. Следует помнить, что всякая адаптация относительна. Вид, хорошо приспособленный к данным условиям, может оказаться на грани вымирания, если условия изменились или в среде появился новый хищник или конкурент. Известно, например, что рыбы, хорошо защищённые от хищников шипами и колючками, чаще попадают в сети рыболова, в которых они запутываются и удерживаются как раз из-за твёрдых выростов тела. Недаром один из принципов (эволюционного учения) в шутливой форме звучит так: «Выживают приспособленнейшие, но они являются приспособленнейшими только до тех пор, пока они выживают».
Итак, возможности для эволюционных изменений в популяции всегда присутствуют. До поры они проявляются лишь в изменчивости организмов. Как только начинает действовать отбор, популяция отвечает на это приспособительными изменениями.
2. Что такое стабилизирующий отбор? В каких условиях его действие проявляется наиболее заметно?
Ответ. Стабилизирующий отбор происходит при отсутствии внешних изменений и относительно слабой конкуренции. Подавляет генотипы особей с крайними отклонениями признаков (например, слишком больших или слишком маленьких). Поддерживает стабильность популяции и не способствует эволюции. стабилизирующий отбор направлен на поддержание уже существующих фенотипов. Эта форма отбора обычно действует там, где условия жизни остаются постоянными в течение длительного времени, например в северных широтах или на океанском дне.
3. Что такое движущий отбор? Приведите примеры его действия. В каких условиях действует данная форма отбора?
Ответ. Происходит в ответ на изменения условий обитания. Сдвигает фенотип в ту или другую сторону; при достижении нового состояния равновесия прекращается. Приводит к эволюционным изменениям. Движущий отбор; в противоположность стабилизирующему способствует изменениям организмов. Как правило, действие естественного отбора становится заметным через большие промежутки времени. Хотя иногда движущий отбор может проявляться очень быстро в ответ на неожиданные и сильные изменения внешних условий. Классический пример действия движущего отбора даёт изучение перечных пядениц, меняющих окраску под влиянием выбросов сажи и закопчения стволов деревьев в индустриальных районах Англии в XIX в
4. В чём состоит творческая роль естественного отбора? Приведите пример, доказывающий, что действие отбора не ограничивается отсевом отдельных признаков, понижающих выживаемость организмов.
Ответ. Творческая роль естественного отбора заключается в том, что из разнонаправленных наследственных изменений отбираются только те, которые представляют собой приспособления к данным конкретным условиям, складывающимся в данной географической точке на планете.
Очень коротко и очень упрощенно эволюционный процесс можно описать следующим образом: живая природа развивается под влиянием, а следовательно, и приспосабливаясь к неживой. У живых организмов изначально существуют следующие свойства: наследственность и изменчивость. Благодаря изменчивости живые организмы получают разные шансы к выживанию и оставлению потомства в разных условиях. Факт возможности оставить после себя потомство является одним из главных в эволюции. Т.к. оставить после себя потомство смогут лишь те особи, которые прошли через сито борьбы за существование. Их набор признаков оказался наиболее приспособленным к данным условиям. Во временном аспекте это можно показать так: существующая в данных условиях группа организмов при изменении этих условий должна (в силу известных причин) изменятся в соответствии с изменяющимися условиями. Можно сказать более жестко: данная группа живых организмов может выжить в данных изменяющихся условиях только изменяясь в соответствии с этими условиями. Надо подчеркнуть, что роль естественного отбора сводится не только к отсеву отдельных нежизнеспособных организмов. Движущая форма естественного отбора сохраняет не отдельные признаки организма, а весь их комплекс, все присущие организму комбинации генов. Естественный отбор нередко сравнивают с деятельностью скульптора. Как скульптор из бесформенной глыбы мрамора создаёт произведение, поражающее гармоничностью всех его частей, так отбор создаёт приспособления и виды, убирая из генофонда популяции, неэффективные с точки зрения выживания генотипы. В этом состоит творческая роль естественного отбора, поскольку результатом его действия являются новые виды организмов, новые формы жизни. Движущая форма естественного отбора приводит на основе генетической изменчивости к возникновению новых приспособлений организмов. В этом выражаются два главных результата его действия: накапливающий и преобразующий эффекты. Накапливающий эффект представляет собой усиление в череде поколений полезных организму признаков. Например, если жертва изначально крупнее нападающих на нее хищников, то дальнейшее увеличение размеров жертвы будет лучше защищать ее от нападений. Конечно, отбор на увеличение размеров может происходить только тогда, когда крупные жертвы, такие как титанотерий третичного периода или современные слоны, вполне обеспечены пищей. Но отбор на увеличение размеров и скорости роста жертв вызовет аналогичное направление отбора у хищников — они тоже станут более крупными. Это было характерно не только для третичных млекопитающих, но и для динозавров, например, тираннозаврови бронтозавров. Накапливающий эффект движущего отбора проявляется не только по отношению к целостному организму, но и по отношению к отдельным органам. Увеличение размеров переднего мозга, прогрессивное развитие коры больших полушарий в ряду позвоночных — тоже пример накапливающего эффекта отбора.
Преобразующий эффект, или как его называли в конце 19 — начале 20 века, творческая роль естественного отбора, состоит в том, что, изменяя признаки в соответствии с изменениями условий среды — усиливая полезные и ослабляя признаки, утратившие приспособительное значение, естественный отбор преобразует организацию потомков по сравнению с предками, создавая новые виды. Генетическая изменчивость, проявляясь в фенотипе, меняет отдельные признаки, а в процессе борьбы за существование гибнут, устраняются от размножения или, напротив, выживают и размножаются целостные организмы. Поэтому, несмотря на то, что отбор идет по признакам фенотипа, каждый раз «оценивается» приспособленность особи, отличающейся от других особей популяции именно своими признаками. Поэтому творческая роль отбора выражается именно в преобразовании всей организации особей.