Эволюция
Эволюция — историческое развитие живой природы, приводящее к изменению наследственных признаков популяций, появлению приспособлений, новых видов и более крупных групп организмов. Для экзамена важно различать предпосылки эволюции, её факторы, результаты и доказательства.
Сущность эволюции и её предпосылки
Эволюционные изменения происходят не у отдельной особи, а в популяции и проявляются при смене поколений. Отдельный организм может измениться в течение жизни, но такое изменение не станет эволюционным, если оно не закрепляется в наследственном материале и не передаётся потомкам.
Эволюция — необратимое историческое развитие живой природы, сопровождающееся изменением генофонда популяций, возникновением адаптаций и расхождением линий организмов.
- Наследственность сохраняет признаки и передаёт их потомкам.
- Наследственная изменчивость создаёт различия между особями; её основные формы — мутационная изменчивость и комбинативная изменчивость.
- Избыточное размножение приводит к появлению большего числа потомков, чем может выжить.
- Борьба за существование возникает из-за ограниченности ресурсов и взаимодействий организмов.
- Естественный отбор сохраняет особей с полезными наследственными признаками.
Наследственная изменчивость + борьба за существование + естественный отбор → приспособленность, изменение генофонда популяции и образование новых видов.
Не следует считать целью эволюции усложнение организма. Отбор повышает соответствие организмов конкретным условиям среды. Признак, полезный в одной среде, может оказаться нейтральным или вредным в другой.
Факторы и закономерности эволюции
К элементарным эволюционным факторам относят мутационный процесс, комбинацию генов, поток генов, дрейф генов и изоляцию. Их действие изменяет частоты аллелей в популяции. Факторы эволюции создают материал или меняют его распределение, а отбор направляет закрепление признаков.
| Фактор | Что происходит | Результат |
|---|---|---|
| Мутационный процесс | Возникают новые аллели | Появляется наследственный материал для отбора |
| Комбинативная изменчивость | Перекомбинируются уже имеющиеся аллели | Возрастает разнообразие генотипов |
| Поток генов | Аллели переходят между популяциями при миграции | Популяции становятся более похожими |
| Дрейф генов | Случайно изменяются частоты аллелей, особенно в малых популяциях | Снижается генетическое разнообразие |
| Изоляция | Ограничивается скрещивание между группами | Возникают различия и предпосылки видообразования |
| Естественный отбор | Неравномерно выживают и размножаются особи | Закрепляются полезные наследственные признаки |
Популяция — относительно изолированная группа особей одного вида, длительно обитающая на общей территории и свободно скрещивающаяся. Именно в популяции изменяются частоты аллелей и генотипов.
Важная закономерность — дивергенция: расхождение признаков родственных групп под действием разных условий и изоляции. Возможны также конвергенция — сходство неродственных организмов при сходных условиях — и параллелизм — независимое сходное развитие близкородственных групп.
Какой процесс непосредственно изменяет частоты аллелей в популяции под влиянием различий в выживаемости и размножении?
Естественный отбор и адаптации
Естественный отбор — процесс дифференциального выживания и размножения особей с разными наследственными признаками. Отбор действует не «на пользу виду», а через успех отдельных особей и их потомков.
| Форма отбора | Условия | Изменение признака | Пример |
|---|---|---|---|
| Движущий | Среда направленно меняется | Среднее значение смещается | Потемнение окраски берёзовой пяденицы |
| Стабилизирующий | Среда относительно постоянна | Сохраняется среднее значение, крайние варианты устраняются | Оптимальная масса новорождённых |
| Разрывающий | Существуют разные условия или ниши | Преимущество получают крайние варианты | Разделение особей по типу питания |
Подробнее формы отбора разобраны на странице формы естественного отбора. Итогом отбора становятся адаптации — особенности строения, функций или поведения, повышающие вероятность выживания и размножения.
Адаптация — наследственно закреплённое соответствие организма условиям среды, сформированное естественным отбором.
Различают морфологические адаптации, например обтекаемую форму тела; физиологические, например способность запасать воду; поведенческие, например сезонные миграции. Относительный характер адаптаций означает, что они полезны только в определённых условиях.
Доказательства и результаты эволюции
Доказательства эволюции подтверждают общность происхождения и историческое развитие организмов. Палеонтологические данные показывают последовательность изменения форм и переходные формы. Сравнительно-анатомические данные используют гомологичные органы, имеющие общий план строения и разное выполнение функций, и рудименты — органы, утратившие исходное значение.
Эмбриологические доказательства основаны на сходстве ранних стадий развития родственных организмов. Биогеографические данные связывают распространение организмов с историей материков и изоляцией. Молекулярные доказательства используют сходство последовательностей ДНК и белков: чем ближе родство, тем больше совпадений обычно обнаруживается.
| Понятие | Смысл | Пример |
|---|---|---|
| Гомологичные органы | Общее происхождение, функции могут различаться | Конечности человека, кита и летучей мыши |
| Аналогичные органы | Сходная функция, разное происхождение | Крыло птицы и крыло насекомого |
| Рудименты | Остатки органов предков | Копчик человека |
| Атавизмы | Появление у отдельной особи признака далёких предков | Хвост у человека |
Крупные результаты эволюции — микроэволюция внутри вида и макроэволюция, включающая формирование надвидовых групп. Видообразование происходит при накоплении различий и возникновении репродуктивной изоляции. Его условия и этапы разобраны на странице видообразование.
Разбор задания: определить фактор и результат
На острове жуки одного вида имеют разную окраску. После потемнения коры птицы чаще поедают светлых жуков. Через несколько поколений тёмная окраска встречается чаще. Определите изменчивость, фактор отбора и результат.
Показать решение Решение
Как решать типовые задания
- Определите уровень явления: особь, популяция, вид или надвидовая группа.
- Проверьте, есть ли наследование. Без него изменение признака обычно не является материалом для эволюции.
- Найдите причину: мутация, рекомбинация, миграция, случайность, изоляция или отбор.
- Если описано неодинаковое выживание и размножение, называйте естественный отбор.
- Если спрашивают результат, выбирайте адаптацию, изменение генофонда, расхождение популяций или видообразование.
- Для доказательств различайте гомологичные и аналогичные органы: общий план строения указывает на гомологию, а одинаковая функция ещё не доказывает родство.
Не называйте любую изменчивость эволюцией: модификации не изменяют генофонд. Не путайте борьбу за существование с отбором: борьба создаёт условия конкуренции, а отбор закрепляет успешные наследственные варианты. Не говорите, что организм изменился «для достижения цели»: изменения возникают ненаправленно, а отбор сохраняет подходящие варианты. Аналогичные органы свидетельствуют о сходстве функций, но не об общем происхождении.
Проверь себя
Главное
- Эволюция — историческое изменение популяций; её основа — наследственная изменчивость, борьба за существование и естественный отбор.
- Факторы эволюции меняют генофонд; популяция является элементарной единицей эволюции.
- Естественный отбор бывает движущим, стабилизирующим и разрывающим; его результатом становятся адаптации.
- Доказательства эволюции дают палеонтология, сравнительная анатомия, эмбриология, биогеография и молекулярная биология.
- Для решения задания сначала определите наследственность признака, затем фактор, механизм и эволюционный результат.