Экспериментальные доказательства естественного отбора

Паультон и Сандерс еще в 1898 г. сообщили о первых опытах с моделированием естественного отбора на бабочке крапивнице (Vanessa uriticae). Несколько сот ее куколок было положено на кору, изгородь, стены и листья крапивы. Регистрация их истребления птицами показала, что крапива действительно служит лучшим, наиболее защищающим фоном. Так была подтверждена возможность селекционного происхождения покровительственной окраски.

В 1898 г. В. Уэлдон (W. Weldon) опубликовал результаты многолетнего исследования популяции крабов (Carcinus maenas) из бухты Плимута в Англии. Было замечено, что после постройки мола ширина головогруди этих крабов достоверно уменьшилась. Автор показал, что это изменение явилось следствием избирательной гибели крабов из-за загрязнения жаберной полости илом, поднимаемым со дня винтами пароходов и застаивающимся в огражденной бухте. Далее в специальном аквариуме им был поставлен опыт, в котором 248 отловленных крабов жили в условиях постоянно взмученного ила. Оказалось, что у 154 погибших экземпляров жаберные полости были забиты илом. Биометрические измерения показали, что у выживших относительная ширина головогруди была меньше, чем у погибших, то есть изменение этого признака в опыте моделировало процесс, обнаруженный в природе.

В 1898 г. после сильной снежной бури на севере США Г. Бэмпес (Н. Bumpus) нашел 136 окоченевших воробьев, из которых 72 ожили, а 64 погибло. Отвечая на вопрос, является ли буря агентом отбора, Бэмпес установил, что погибшие птицы в среднем были длиннее и тяжелее выживших (при сравнении одновозрастных). Уцелевшие имели более длинную грудину. Таким образом, выжили в общем более мелкие экземпляры с относительно мощной грудной мышцей, то есть с лучшими полетными данными и с лучшей защитой внутренних органов.

М.М. Беляев провел опыты с богомолами (Mantis religiosa). Для этого вида характерен внутрипопуляционный полиморфизм по окраске: существуют желтые, зеленые и бурые особи. На расчищенной от травы площадке в 120 м блекло-бурого цвета на расстоянии 1 м друг от друга к колышкам были привязаны богомолы бурого, желтого и зеленого цвета. За 12 дней опыта птицами (чеканы-каменки) было уничтожено 60% желтых, 55% зеленых и только 20% бурых богомолов, у которых окраска тела совпадала с цветом фона. Соответствие организма среде обитания достигается через уничтожение менее приспособленных. Вместе с тем оказалось, что для выживания требуется комплекс приспособлений. В частности, было замечено, что защитная роль окраски возрастает, если она сопряжена с позой покоя. Более подвижные особи и при наличии защитной окраски выклевывались птицами.

Н. В. Цингер исследовал влияние сенокоса на популяцию лугового растения - погремка (Alectorolophus major). Исходный вид живет и цветет все лето на нетронутых альпийских лугах.В зависимости от условий покоса вид дифференцировался. В условиях позднего сенокоса образовался рано зацветающий летний вид (A. aestivalis). В условиях двух покосов этот вид разбился на два: раннеспелый весенний вид (A. vernalis) и позднеспелый летний (A. polycladus).В условиях посевов ржи летняя форма преобразовалась в особую форму, приспособившуюся к этим посевам (A. apterus). У этой формы коробочки не раскрываются и семена сами не высыпаются (они требуют обмолота). Крылья, бывшие на семенах исходных форм, редуцировались, и поэтому семена не отвеиваются. Они остаются в урожае ржи, и, следовательно, эта форма превратилась в сорняк.

Н. В. Цингер изучал вопрос о происхождении сорняков, засоряющих посевы льна. Льняной рыжик (Camelina linicola) близок к яровому рыжику (С. glabrata), очевидно, произошел от него, отличаясь прежде всего более крупными семенами, которые по весу приближаются к семенам льна.

Качественные изменения по сезонам в популяции божьей коровки (Adalia bipunctata), были установлены Н. В. Тимофеевым-Ресовским. Популяция отличалась резким полиморфизмом по окраске и рисунку надкрылий. К осени наблюдалось заметное увеличение числа особей одной из основных форм; весной установлено заметное увеличение численности другой формы. Следовательно, элиминация и отбор меняли свое направление по сезонам.

Влияние естественного отбора на распространение меланистических вариантов бабочек в индустриальных районах Англии изучено в экспериментах Кетлуелла (Н. Kettlewell), который выпустила сильно запыленный (закопченный) лес близ Бирмингема типичную светлую и две меланистические формы Biston betularia. На темных стволах деревьев меланистические формы незаметны для человеческого глаза. Путем прямого наблюдения, а также учета сохранившихся форм (отловом с помощью приманок) показано, что светлая форма вдвое чаще уничтожается птицами, чем темная.

Промышленный (индустриальный) меланизм - возникновение черной окраски у некоторых животных (например, у бабочек) в промышленных районах, сильно загрязненных выбросами чёрного цвета (копотью).

Виды естественного отбора

Стабилизирующий отбор — отбор против крайних значений признака, что приводит к уменьшению дисперсии признака.

Движущий отбор — изменения среднего значения признака в течение долгого времени, например, увеличение размеров тела.

Дизруптивный отбор — отбор на крайние значения признака и против средних значений, например, большие и маленькие размеры тела.

· Опишите графики. В каких условиях действуют различные типы естественного отбора? Каковф их результаты?

·
Внимательно прочитайте раздел «Экспериментальные доказательства естественного отбора». Какой тип отбора имеет место в каждом из случаев?

Положительный отбор увеличивает в популяции число особей, обладающих полезными признаками, повышающими жизнеспособность вида в целом.

Отсекающий отбор выбраковывает из популяции подавляющее большинство особей, несущих признаки, резко снижающие жизнеспособность при данных условиях среды. С помощью отсекающего отбора из популяции удаляются сильно вредные аллели. Также отсекающему отбору могут подвергаться особи с хромосомными перестройками и набором хромосом, резко нарушающими нормальную работу генетического аппарата.

Половой отбор

Выживание организмов является важным, но не единственным компонентом естественного отбора. Другим важнейшим компонентом является привлекательность для особей противоположного пола. Дарвин назвал это явление половым отбором. «Эта форма отбора определяется не борьбой за существование в отношениях органических существ между собою или с внешними условиями, но соперничеством между особями одного пола, обычно самцами, за обладание особями другого пола».

Половой отбор — это естественный отбор на успех в размножении. Признаки, которые снижают жизнеспособность их носителей, могут возникать и распространяться, если преимущества, которые они дают в успехе размножения, значительно выше, чем их недостатки для выживания.Черты, которые эволюционировали за счёт полового отбора, особенно хорошо заметны у самцов некоторых видов животных. Такие признаки, как крупные рога, яркая окраска, с одной стороны могут привлекать хищников и понижать выживаемость самцов, а с другой это уравновешивается репродуктивным успехом самцов с подобными ярко выраженными признаками.