Картинки естественный отбор: Формы естественного отбора — урок. Биология, 9 класс.

Я назвал этот принцип, согласно которому каждый небольшие вариации, если они полезны, сохраняются под термином «естественный отбор».
— Чарльз Дарвин, Происхождение видов

В этом уроке мы хотим спросить:

• Как наблюдения в природе привели к Формулировка теории эволюции?
• Каковы основные положения дарвиновской теории эволюция?
• Как работает процесс естественного отбора?
• Какие у нас есть доказательства адаптации к местным условиям?
• Как естественный отбор может повлиять на частоту черты в последующих поколениях?

(R)Эволюция теории

Теория эволюции является одной из великие интеллектуальные революции в истории человечества, коренным образом изменившие нашу восприятие мира и своего места в нем. Чарльз Дарвин выдвинул последовательной теории эволюции и собрал большое количество доказательств в поддержку этой теории. Во времена Дарвина большинство ученых полностью верили, что каждый организма и каждое приспособление было делом творца. Линней создал систему биологической классификации, которую мы используем сегодня, и сделал это в духе каталогизации Божьих творений.

В прочем слова, все сходства и различия между группами организмов которые являются результатом процесса ветвления, создающего великое древо жизни ( см. рис. 1 ), рассматривались философами начала 19 века и ученых как следствие всемогущего замысла.

Однако, к 19 веку ряд естествоиспытателей начали думать эволюционных изменений как объяснение закономерностей, наблюдаемых в природе. следующие идеи были частью интеллектуального климата времени Дарвина.

• Никто не знал, сколько лет земле, но геологи начали делать оценки, что Земля была значительно старше чем объясняется библейским творением. Геологи узнали больше о пласты или слои, образованные последовательными периодами отложения отложений. Это предполагало временную последовательность с более молодыми слоями перекрывающие более древние слои.
• Концепция под названием униформизм , во многом благодаря влиятельному геологу Чарльзу Лайелю, предпринявшему расшифровать земную историю в соответствии с рабочей гипотезой, которая представляет условия и процессы являются ключом к прошлому, исследуя наблюдаемые процессы, такие как эрозия и отложение отложения.
• Находки окаменелостей накапливались в течение 18 и 19 веков. Сначала натуралисты думали, что находят останки неизвестного, но все еще живого вида. Поскольку находки окаменелостей продолжались, однако стало очевидным, что ничего похожего на гигантских динозавров не было известно из любой точки планеты. Кроме того, уже в 1800 г. Кювье указывали, что чем глубже слои, тем менее сходны окаменелости. существующие виды.
• Было рассмотрено сходство между группами организмов свидетельство родства, что, в свою очередь, предполагало эволюционное изменение. Интеллектуальные предшественники Дарвина приняли идею эволюционного отношения между организмами, но они не могли обеспечить удовлетворительного объяснение того, как происходила эволюция.
• Lamarck — самый известный из них. В 1801 году он предложил органическую эволюцию как объяснение физического сходства между группами организмов и предложил механизм адаптивные изменения, основанные на наследовании приобретенных признаков. Он написал про жирафа:

«Мы знаем, что это животное, самое высокое из млекопитающих, обитает во внутренних районах Африки, в местах, где почва, почти всегда сухая и лишенная травы, обязывает лазать по деревьям и постоянно напрягаться, чтобы добраться до них. Эта привычка сохранялась долгое время, привела ко всем представителям ее расы к тому, что передние ноги стали длиннее задних, а шея стала такой растягивается, что жираф, не вставая на задние лапы, поднимает головой на высоту шести метров».

По сути это говорит о том, что шеи жирафов стали длинными в результате постоянного вытягивания, чтобы дотянуться до высокая листва. Лармарк ошибся в предполагаемом механизме конечно, но его пример ясно показывает, что натуралисты думали о возможность эволюционных изменений в начале 1800-х гг.

• На Дарвина повлияли наблюдения, сделанные во время его юношеское путешествие в качестве натуралиста на исследовательском корабле Beagle . На Галапагосских островах он заметил небольшие вариации, которые отличали черепах от разные острова узнаваемо различны. Он также наблюдал целый ряд уникальных вьюрков, знаменитых дарвиновских вьюрков, показал небольшие различия от острова к острову. Кроме того, они все они напоминали, но отличались от обыкновенного вьюрка на материковой части Эквадора, в 600 милях к востоку. Паттерны в раздаче и сходство организмов оказали важное влияние на теорию Дарвина. мышление. Изображение в верхней части этой страницы принадлежит Дарвину. зарисовки вьюрков в его «Журнале исследований».

• В 1859 году Дарвин опубликовал свой знаменитый « О происхождении». видов с помощью естественного отбора, том из более чем 500 страниц это собрало обширные доказательства его теории. Публикация книга произвела фурор — каждый экземпляр книги был продан в тот же день, был выпущен. Члены религиозной общины, а также некоторые коллеги-ученые были возмущены идеями Дарвина и протестовали. Самый однако ученые признали силу аргументов Дарвина. Сегодня, школьные советы до сих пор спорят о достоверности и пригодности теории Дарвина. теория в учебных программах по естественным наукам, и целый ряд дебатов вырос вокруг разногласий (см. WWW-сайт Talk.Origins для постоянного диалог). У нас нет времени, чтобы охватить все доказательства Дарвина и аргументы, но мы можем изучить основные идеи. Что означает эта теория эволюции говорите?

Теория Дарвина

Теория эволюции Дарвина влечет за собой следующие основные идеи. Первые три идеи уже обсуждались среди естествоиспытателей прошлого и современников, работавших над «проблемой видов», когда Дарвин начал свои исследования. Первоначальным вкладом Дарвина был механизм естественного отбора и огромное количество свидетельств эволюционных изменений из многих источников. Он также дал вдумчивые объяснения последствий эволюции для нашего понимания истории жизни и современного биологического разнообразия.

• Виды (популяции скрещивающихся организмов) изменяются во времени и пространстве. Живущие сегодня представители видов отличаются от тех, что жили в недавнем прошлом, а популяции в разных географических регионах сегодня немного отличаются по форме или поведению. Эти различия распространяются и на летопись окаменелостей, которая обеспечивает достаточную поддержку этого утверждения.

• Все организмы имеют общих предков с другими организмами. Со временем популяции могут разделиться на разные виды, которые имеют общую предковую популяцию. Достаточно далеко назад во времени любая пара организмов имела общего предка. Например, люди имели общего предка с шимпанзе около восьми миллионов лет назад, с китами около 60 миллионов лет назад и с кенгуру более 100 миллионов лет назад. Общее происхождение объясняет сходство организмов, которые классифицируются вместе: их сходство отражает наследование признаков от общего предка.

• С точки зрения Дарвина, эволюционные изменения постепенны и медленны. Это утверждение подтверждалось длительными эпизодами постепенного изменения организмов в летописи окаменелостей и тем фактом, что ни один натуралист не наблюдал внезапного появления нового вида во времена Дарвина. С тех пор биологи и палеонтологи зафиксировали широкий спектр эволюционных изменений внутри родословных, от медленных до быстрых.

Основным механизмом изменений с течением времени является естественный отбор, подробно описанный ниже. Этот механизм вызывает изменение свойств (признаков) организмов внутри родословных от поколения к поколению.

Процесс естественного отбора

Дарвиновский процесс естественного отбора состоит из четырех компонентов.

1. Вариант. Организмы (внутри популяций) проявляют индивидуальные различия во внешности и поведении. Эти вариации могут включать размер тела, цвет волос, отметины на лице, свойства голоса или количество потомков. С другой стороны, некоторые признаки практически не различаются у разных людей, например, количество глаз у позвоночных.
2. Наследство. Некоторые признаки последовательно передаются от родителей к потомству. Такие черты являются наследственными, в то время как другие черты сильно зависят от условий окружающей среды и демонстрируют слабую наследуемость.
3. Высокий темп роста населения. У большинства популяций каждый год рождается больше потомства, чем могут обеспечить местные ресурсы, что приводит к борьбе за ресурсы. Каждое поколение переживает значительную смертность.
4. Дифференциальное выживание и размножение. Люди, обладающие чертами, хорошо подходящими для борьбы за местные ресурсы, дадут больше потомства следующему поколению.

От поколения к поколению борьба за ресурсы (то, что Дарвин называл «борьбой за существование») будет отдавать предпочтение особям с некоторыми вариациями по сравнению с другими и тем самым изменять частоту признаков в популяции. Этот процесс является естественным отбором. Признаки, дающие преимущество тем особям, которые оставляют больше потомства, называются адаптациями.

Чтобы естественный отбор воздействовал на признак, он должен обладать наследуемой изменчивостью и давать преимущество в борьбе за ресурсы. Если одно из этих требований не выполняется, то признак не подвергается естественному отбору. (Теперь мы знаем, что такие черты могут изменяться в результате других эволюционных механизмов, открытых со времен Дарвина.)

Естественный отбор действует на основе сравнительного преимущества, а не абсолютного стандарта дизайна. «… как естественный отбор действует посредством конкуренции за ресурсы, он приспосабливает жителей каждой страны только по отношению к степени совершенства их -соратников» (Чарльз Дарвин, О происхождении видов , 1859).

В ХХ веке генетика была интегрирована с дарвиновским механизмом, что позволило нам оценить естественный отбор как дифференцированное выживание и воспроизводство генотипов, соответствующих определенным фенотипам. Естественный отбор может воздействовать только на существующую изменчивость внутри популяции. Такие вариации возникают в результате мутации, изменения какой-либо части генетического кода признака. Мутации возникают случайно и без предвидения потенциального преимущества или недостатка мутации. Другими словами, вариации возникают не потому, что они необходимы.

Доказательства естественного отбора

Давайте посмотрите на пример, чтобы помочь понять естественный отбор.

Промышленный меланизм — это явление, поразившее более 70 видов мотыльков в Англии. Лучше всего он изучен у перечной моли Biston betularia . Прежний до 1800 г. у типичной бабочки этого вида был светлый рисунок ( см. рис. 2 ). Мотыльки темного цвета или меланические бабочки были редкостью и поэтому были предметами коллекционирования.

Во время промышленная революция, сажа и другие промышленные отходы потемнели дерево стволы и отмершие лишайники. Светлая морфа мотылька стала редки, а темная морфа стала обильной. В 1819 году была получена первая меланическая морфа. видимый; к 1886 году она стала гораздо более распространенной, что свидетельствует о быстрой эволюции сдача.

В конце концов легкие морфы были распространены лишь в нескольких местах, вдали от промышленных районов. Считалось, что причиной этого изменения является избирательное хищничество птиц. что способствовало маскировочной окраске бабочки.

В В 1950-х годах биолог Кеттлвелл провел эксперименты по освобождению и повторной поимке, используя обе морфы. Краткое изложение его результатов показано ниже. Наблюдая хищничество птиц из жалюзи, он мог подтвердить, что заметность мотылька сильно повлияло на вероятность того, что его съедят.

Повторить успех

Локальная адаптация — дополнительные примеры

Так далеко в сегодняшней лекции мы подчеркивали, что естественный отбор является Краеугольный камень эволюционной теории. Он обеспечивает механизм адаптивного сдача. Любое изменение в окружающей среде (например, изменение фона) цвет ствола дерева, на котором вы сидите) может привести к приспособление. Любая широко распространенная популяция, вероятно, будет испытывать различные экологические условия в разных частях его ареала. Как следствие это скоро будет состоять из ряда субпопуляций, которые незначительно отличаются друг от друга, или даже значительно.

Ниже приведены примеры, иллюстрирующие адаптацию популяций к местным условиям. условия.

• Крысиная змея, Elaphe obsoleta , имеет узнаваемо разные популяции в разных местах восточной Северная Америка ( см. рис. 3 ). Следует ли их называть географические «расы» или подвиды спорны. Эти все популяции составляют один вид, потому что спаривание может происходить между соседние популяции, в результате чего виды имеют общий генофонд (см. лекцию о видообразовании).

Рисунок 3: Подвиды крысиной змеи Elaphe obsoleta , которые скрещиваются там, где встречаются их ареалы.

• Галапагосские вьюрки являются известным примером Путешествие Дарвина. Каждый остров Галапагосских островов, который посетил Дарвин, имел свой собственный вид вьюрков (всего 14), не встречающийся больше нигде в мире. У одних были клювы, приспособленные для поедания крупных семян, у других — для поедания мелких. у некоторых были клювы, как у попугаев, для кормления соцветиями и плодами, а у некоторых тонкие клювы для кормления мелкими насекомыми ( см. рис. 4 ). Один использовал шип, чтобы прощупать личинки насекомых в древесине, как некоторые дятлы делать. (Шесть были наземными обитателями, а восемь — древесными зябликами.) (Этот диверсификация в разные экологические роли, или ниш , считается необходимым для обеспечения сосуществования нескольких видов, эту тему мы рассмотрим в одной из следующих лекций. ) Дарвину казалось, что что каждый из них был слегка изменен по сравнению с первоначальным колонистом, вероятно, зяблик на материковой части Южной Америки, примерно в 600 милях к востоку. Это Вероятно, адаптивная радиация привела к образованию столь многих видов, потому что других птиц было мало или они отсутствовали, оставляя пустые ниши для наполнять; и поскольку многочисленные Галапагосские острова давали достаточно возможность географической изоляции.

Рисунок 4

Стабилизирующие, направленные и Разнообразный выбор

Наконец, мы рассмотрим статистический способ мышления об отборе. Предположим, что каждую популяцию можно изобразить как частотное распределение некоторого признака — размер клюва, например. Еще раз отметим, что вариация признака – это важнейшее сырье для эволюции.

Что будет ли частотное распределение выглядеть в следующем поколении?

Первый, доля особей с каждым значением признака (размер клюва или масса тела) может быть точно такой же. Во-вторых, могут быть направленные измениться только в одном направлении. Третий (и с такой редкостью, что его существование является спорным), могут быть одновременные изменения в обоих направлениях (например, предпочтительны как большие, так и меньшие клювы за счет клювов средний размер). На рисунках 5a-c показаны эти три основные категории естественный отбор.

Под стабилизирующая селекция , крайние сорта с обоих концов частотное распределение исключено. Распределение частот выглядит точно так же, как это было в предыдущем поколении ( см. рис. 5a ). Вероятно это самая распространенная форма естественного отбора, и мы часто ошибаемся за отсутствие выбора. Примером из реальной жизни является вес при рождении человеческих младенцев. ( см. рис. 6 ).

Под направленный отбор , особи на одном конце распределения размеры клюва особенно хороши, поэтому частотное распределение признака в последующем поколении смещается с того места, где оно было в родительском поколения ( см. рис. 5b ). Это то, что мы обычно думаем как естественный отбор. Промышленный меланизм был таким примером.

ископаемое происхождение лошади представляет собой замечательную демонстрацию направленная преемственность. Полная родословная довольно сложна и не просто простая линия от крошечной рассветной лошади Hyracotherium раннего Эоцен, к сегодняшнему знакомому Equus . Но в целом лошадь произошел от предка с небольшим телом, созданного для передвижения по лесным массивам и зарослей до своего длинноногого потомка, построенного для скорости на открытых пастбищах. Эта эволюция включала хорошо задокументированные изменения в зубах, длине ног, и структура пальцев ног ( см. рис. 7 ).

Под диверсифицирующий (подрывной) отбор , обе крайности предпочтительны на за счет промежуточных сортов ( см. рис. 5с ). Это редкость, но представляет теоретический интерес, поскольку предлагает механизм для видов образование без географической изоляции (см. лекцию о видообразовании).

Резюме

Дарвина теория эволюции коренным образом изменила направление будущих научных мысль, хотя она и была построена на растущем массиве мыслей, который начал подвергнуть сомнению прежние представления о мире природы.

Ядром теории Дарвина является естественный отбор, процесс, который происходит в течение последовательных поколений и определяется как дифференциальное воспроизводство генотипы.

Натуральный отбор требует наследственной изменчивости данного признака, а дифференциальная выживание и размножение, связанные с обладанием этим признаком.

примеров естественного отбора хорошо задокументированы как наблюдениями, так и Окаменелости.

Выбор действует на частоту признаков и может принимать форму стабилизирующих, направленный или диверсифицирующий отбор.