Биология. Общая биология. 11 класс. Углубленный уровень - Екатерина Захарова

Совершенно о том не ведая, виноделы, пивовары и пекари за несколько тысячелетий отобрали ряд высокоспецифичных разновидностей дрожжей, используемых и поныне.

Подобные примеры можно приводить практически бесконечно.

Бессознательный отбор до сих пор существует в крестьянском хозяйстве, но его влияние на увеличение разнообразия домашних животных и культурных растений проявляется гораздо медленнее, чем при методическом отборе.

Ч. Дарвин не имел возможности привести примеры одомашнивания диких животных путём искусственного отбора, осуществляемого экспериментально, а в наши дни такие примеры имеются. Российский академик Д. К. Беляев, работая с разводимыми в неволе серебристо-чёрными лисами, относящимися к семейству Собачьи, обнаружил интересное явление. Животные очень различались между собой по своему поведению и по реакции на человека. Беляев выделил среди них три группы: агрессивных, стремящихся напасть на человека, трусливо-агрессивных, боящихся человека и в то же время желающих на него напасть, и относительно спокойных, с выраженным исследовательским инстинктом. Среди этой последней группы учёный проводил отбор по поведенческим реакциям: оставлял для размножения более спокойных животных, у которых интерес к окружающему преобладал над реакцией страха и защиты. В результате отбора в ряде поколений удалось получить особей, которые вели себя, как домашние собаки: легко вступали в контакт с человеком, радовались ласке и т. д. Самое поразительное, что при отборе по поведенческим признакам у животных изменились морфологические и физиологические признаки: опустились уши, хвост загнулся крючком, как у сибирских лаек, на лбу появилась звёздочка, столь характерная для домашних (нечистопородных) собак. Если дикие лисы размножаются раз в год, то одомашненные – два раза. Изменились и некоторые другие признаки.

Рис. 1.9. Сорта пшеницы и их дикий предок (слева)

В описанном примере обнаруживается взаимосвязь между изменениями строения и поведения животных. Такую взаимосвязь заметил ещё Дарвин и назвал её коррелятивной, или соотносительной, изменчивостью. Например, развитие рогов у овец и коз сочетается с длиной шерсти. У комолых животных шерсть короткая. Собаки бесшёрстных пород обычно имеют отклонения в строении зубов. Развитие хохла на голове кур и гусей сочетается с изменением черепа. У кошек пигментация шерсти связана с функционированием органов чувств: белые голубоглазые кошки всегда глухие. Коррелятивная изменчивость основана на плейотропном действии генов.

Опорные точки

• Ч. Дарвин выделил две основные формы искусственного отбора: методический и бессознательный.

• Достижения сельского хозяйства Англии в XIX в. в области выведения многочисленных пород домашних животных и сортов культурных растений послужили для Ч. Дарвина моделью процессов, происходящих в природе.

• Крупнотоварное сельскохозяйственное производство Англии рассматривают как социально-экономическую предпосылку теории Ч. Дарвина.

Вопросы и задания для повторения

1. Как Ч. Дарвин разрешил вопрос о предках домашних животных?

2. Приведите примеры многообразия пород домашних животных и сортов культурных растений. Чем объясняется это многообразие?

3. В чём состоит основной метод выведения новых сортов и пород?

4. Как меняется строение и поведение животных в процессе одомашнивания? Приведите примеры.

1.3.2. Учение Ч. Дарвина о естественном отборе

Искусственный отбор, т. е. сохранение особей с полезными для человека признаками и устранение всех остальных, проводит человек, ставящий перед собой определённые задачи. Признаки, накапливаемые при искусственном отборе, полезны для человека, но необязательно выгодны для животных. Дарвин высказал предположение, что в природе сходным путём накапливаются признаки, полезные только для организмов и вида в целом, в результате чего образуются разновидности и виды. В этом случае требовалось установить наличие неопределённой индивидуальной изменчивости у диких животных и растений. Кроме того, необходимо было доказать существование в природе какого-то направляющего фактора, действующего аналогично воле человека в процессе искусственного отбора.

1.3.2.1. Всеобщая индивидуальная изменчивость, избыточная численность потомства и ограниченность ресурсов

Дарвин показал, что у представителей диких видов животных и растений индивидуальная изменчивость представлена очень широко. Индивидуальные отклонения могут быть полезными, нейтральными или вредными для организма. Все ли особи оставляют потомство? Если нет, то какие факторы сохраняют особей с полезными признаками и устраняют всех остальных?

Дарвин обратился к анализу размножения организмов. Все организмы оставляют значительное, иногда очень многочисленное потомство. Одна особь сельди вымётывает в среднем около 40 тыс. икринок, осётр – 2 млн, лягушки – до 10 тыс. икринок. На одном растении мака ежегодно созревает до 30–40 тыс. семян. Даже медленно размножающиеся животные потенциально способны оставить огромное число потомков. Самки слонов приносят детёнышей в возрасте между 30 и 90 годами. За 60 лет они рождают в среднем 6 слонят. Расчёты показывают, что даже при такой низкой интенсивности размножения через 750 лет потомство одной пары слонов составило бы 19 млн особей. На основе этих и многих других примеров Дарвин приходит к выводу о том, что в природе любой вид животных и растений стремится к размножению в геометрической прогрессии. В то же время число взрослых особей каждого вида в ряду поколений остаётся относительно постоянным.

Каждая пара организмов даёт гораздо больше потомков, чем их доживает до взрослого состояния. Большая часть появившихся на свет организмов, следовательно, гибнет, не достигнув половой зрелости. Причины гибели разнообразны. Главным образом это ограниченность ресурсов.

Дело в том, что все ресурсы, которые могут быть использованы организмами, всегда ограничены. Так, площадь или объём, заселённые растениями, животными и микроорганизмами, имеют конечные, хотя иногда и достаточно большие размеры. На этой площади или в этом объёме растительными организмами за счёт энергии солнечного света может быть произведено лишь определённое количество биомассы, т. е. созданного ими органического вещества. Её могут использовать растительноядные животные, а их организмы – в качестве пищи – хищники. В результате организмы испытывают недостаток корма из-за конкуренции с представителями своего же вида, подвергаются нападению врагов и действию неблагоприятных физических факторов среды: засухи, сильных морозов, высокой температуры и пр. Отсюда следует второй вывод, сделанный Дарвином: в природе происходит непрерывная борьба за существование. Этот термин должен пониматься в широком смысле, как любая зависимость организмов от всего комплекса условий окружающей его природы. Иначе говоря, борьба за существование – это совокупность многообразных и сложных взаимоотношений, существующих между организмами и условиями среды. Когда лев отнимает добычу у гиены, подразумевается борьба за пищу. Про растение на окраине пустыни можно сказать, что оно ведёт борьбу против засухи.

1.3.2.2. Формы борьбы за существование и естественный отбор

Дарвин выделил три основные формы борьбы за существование: внутривидовую, межвидовую и борьбу с неблагоприятными условиями среды.

Внутривидовая борьба. У особей одного вида потребности в пище, территории и других условиях существования одинаковы. Поэтому конкуренция между ними наиболее острая. Дарвин считал внутривидовую борьбу самой напряжённой. Например, птицы одного вида конкурируют из-за мест гнездования. Самцы многих видов млекопитающих и птиц в период размножения вступают друг с другом в борьбу за право обзавестись семьёй.

Межвидовая борьба. Примеры межвидовой борьбы в природе многочисленны. И волки, и лисы охотятся на зайцев. Между волками и зайцами, а также между лисами и зайцами идёт напряжённая борьба за существование. Отсутствие добычи обрекает хищников на голод и гибель. В то же время между хищниками – волками и лисами – тоже существует конкуренция за пищу. Это не значит, что они непосредственно вступают в борьбу друг с другом, но успех одного означает неудачу другого. Травоядные животные смогут выжить и оставить потомство только в том случае, если они сумеют избежать хищников и будут обеспечены пищей. Но растительностью питаются разные виды млекопитающих, а кроме того, насекомые и моллюски, поэтому, что досталось одному, не достанется другому. Существование трав, в свою очередь, зависит не только от поедания их животными, но и от других условий: опыления цветков насекомыми, конкуренции с другими растениями за свет, влагу и т. д. Беспрепятственное размножение микроорганизмов сдерживают, помимо прочих факторов, антибиотики, выделяемые грибами, и фитонциды, образуемые зелёными растениями.