Боротьба за існування — як фактор еволюції

Теорія:

Живим організмам властиве прагнення до розмноження в геометричній прогресії.

Приклад:

потомство від однієї сем'янки кульбаби на другий рік склало б 100 особин, на п'ятий — 107. За десять років потомство одної кульбаби покрило б усю поверхню планети суцільним килимом.

Цей приклад показує, що особин з'являється на світ набагато більше, ніж може існувати на певній території. Перенаселення не відбувається, оскільки більшість організмів, що з'явилися на світ, гине з різних причин.
 
Особи в природі існують не ізольовано, а у певних біогеоценозах. Успіх їх існування залежить від взаємин з іншими особинами, що складаються на фоні дії абіотичних факторів.
 
Інтенсивне розмноження призводить до двох важливих наслідків:

• зростає ймовірність появи нових спадкових відхилень (мутацій);
• виникає боротьба за існування.

Ч. Дарвін вказував, що невідповідність між можливістю видів до безмежного розмноження і обмеженістю ресурсів — головна причина боротьби за існування.

Боротьба за існування — складні і різноманітні взаємини особин всередині виду, між видами і з несприятливими умовами неживої природи.

Відповідно до теорії Дарвіна, боротьба за існування є конкуренцію за корм і місце проживання в умовах перенаселення.

Зверни увагу!

За сучасними уявленнями (згідно синтетичної теорії еволюції — СТЕ) елементами боротьби за існування можуть бути будь-які взаємини — як конкурентні, так і взаємовигідні.

Форми боротьби за існування

Дарвін виділяв три форми боротьби за існування: внутрішньовидову, міжвидову і боротьбу з несприятливими умовами середовища.

Внутрішньовидова боротьба — взаємини між особинами одного виду.

Приклад:

• боротьба за територію;
• змагання за здобич;
• внутрішньовидовий канібалізм;
• боротьба за верховенство у зграї.

Конкуренція самців за самку

 
Конкуренція рослин за світло, воду і мінеральне живлення
 
Внутрішньовидова боротьба є найжорстокішим видом боротьби, оскільки особини конкурують між собою за однакові умови існування, однакові джерела харчування, однакові умови розмноження. Результатом цієї боротьби є переважне право на розмноження більш пристосованих особин і загибель менш пристосованих.

Міжвидова боротьба — взаємини між особинами різних видів.

Приклад:

• витіснення одного виду іншим;
• конкуренція між рослинами в лісі за світло;
• паразитизм;
• хижацтво.

Відносини «хижак — жертва»
 
Цей тип взаємин може припускати використання одним видом іншого. Такі взаємовідносини будуються за типом «хижак — жертва», «травоїдна тварина — рослина», «господар — паразит». Проте, боротьба за існування може являти собою і взаємовигідні відносини між особинами різних видів. Так, наприклад, ссавці і птахи розносять насіння і плоди, а комахи переносять пилок квіткових рослин. У результаті боротьба сприяє еволюції двох видів, обумовлює виникнення взаємних пристосувань.

Боротьба з несприятливими умовами неживої природи — виживання найбільш пристосованих особин, популяцій і видів у мінливих умова неживої природи.

Спостерігається у тих випадках, коли зовнішні умови середовища погіршуються (добові та сезонні коливання температури і вологості), а також усюди, де особини виявляються в умовах надлишкового тепла або холоду, сухості або вологості.

Приклад:

• сезонна зміна хутра (линька) у ссавців;
• літня і зимова сплячка у тварин;
• сезонні перельоти птахів;
• пристосування до збереження вологи у рослин пустель.

Посуха
 

Дерево в екстремальних умовах
 
Боротьба з абіотичними факторів відбувається постійно, оскільки не буває в природі абсолютно стабільних умов. Умови середовища постійно змінюються, і організм змушений або пристосовуватися до них, або загинути.
 
У синтетичній теорії еволюції виділяють пряму і непряму боротьбу за існування.

Пряма боротьба — будь-які взаємовідносини, при яких між особинами одного або різних видів спостерігається фізичний контакт.

• суперництво між самцями за самку;
• взаємовідносини між хижаком і жертвою;
• взаємини між бульбочковими бактеріями і бобовими рослинами;
• вигодовування дитинчат молоком.

Пряма боротьба може бути внутрішньовидовою і міжвидовою.
 

Ясла пінгвінів
 

Хижацтво
 
Під час прямої міжвидової боротьби відбувається вдосконалення пристосувань особин обох видів (наприклад, хижака і жертви, паразита і господаря).

Непряма боротьба — будь-які взаємини між особинами різних популяцій без безпосереднього контакту один з одним.

Приклад:

• конкуренція за світло, воду і мінеральні речовини між молодими соснами в густих посадках;
• взаємини між світлолюбними і тіньовитривалими рослинами.

 
Нестача світла в нижніх ярусах лісу

Чинники еволюції

Еволюційні чинники — це зовнішні та внутрішні впливи, які приводять до еволюційних змін організмів та угруповань, змінюють генофонд популяції.

Зміни в генофонді популяцій із часом можуть накопичуватися, й особини в популяції починають дедалі більше відрізнятися від своїх предків.

Розрізняють рушійні та елементарні чинники еволюції. Рушійні чинники еволюції мають спрямований закономірних характер, а елементарні — є чинниками — постачальниками еволюційного матеріалу та створюють умови перебігу еволюційних змін.

Рушійні чинники еволюції — чинники, які спрямовують різні елементарні зміни, що виникли внаслідок мутацій у бік формування пристосувань організмів до змін умов довкілля.

До рушійних чинників еволюції належить спадкова мінливість та природний добір.

Елементарні чинники еволюції — це впливи, що спричиняють еволюційні зміни біосистем і мають неспрямований випадкових характер.

Елементарні еволюційні фактори:

• Популяційні хвилі (хвилі життя) — періодичні або неперіодичні коливання чисельності природних популяцій, яке відбувається постійно внаслідок кліматичних, біологічних або інших факторів. Даний термін вперше був уведений С.С. Четвериковим у 1905 р. Наприклад: періодично виникають спалахи інтенсивного розмноження комах. При цьому тварини можуть поширюватися за межі території свого звичного проживання.
• Дрейф генів (генетичний дрейф) — неспрямована зміна частоти алелів певних генів через випадкові процеси, наприклад, виверження вулкана, повінь або потрапляння невеликої групи особин на нову територію (ефект засновника). Наприклад: коли люди потрапили на американський континент, серед першовідкривачів випадково не виявилося людей з алелем, який відповідає за формування III та IV груп крові.  Тому до прибуття європейців жителі Америки мали тільки I або II групу крові.
• Ізоляція — розділення популяцій одного виду через виникнення між ними якихось бар'єрів (фізичних, географічних або екологічних). Наприклад: популяції, які потрапляли на острови, часто не могли контактувати з популяціями материка й утворювали нови види, як в'юрки на Галапагоських островах.
• Міграція — переміщення особин з однієї популяції в іншу або на нові території. Наприклад: риба - голка із Чорного моря мігрувала в р. Дніпро, а звідти по каналу Дніпро — Донбас потрапила в р. Сіверський Донець.

Сучасними екологічними дослідженнями встановлено, що:

• на кожному рівні організації живого є свої чинники еволюції;
• усі екологічні чинники, якщо вони діють зі сталою інтенсивністю або остання періодично змінюється, є водночас чинниками еволюції;
• стосовно популяції як одиниці еволюції розрізняють внутрішньовидові (міграції, хвилі життя) та міжвидові (симбіоз, конкуренція, виїдання, тощо) еволюційні чинники.

Природний добір — результат боротьби за існування

Поняття «природний добір» сформульовано у 1858 році Ч. Дарвіном і А. Р. Уоллесом.

Природний добір — процес, в результаті якого виживають і залишають після себе потомство переважно особини з корисними в даних умовах змінами.

Синтетична теорія еволюції розширила уявлення про цей процес. За СТЕ в результаті боротьби за існування виживають особини з найбільш корисними в даному середовищі фенотипами. Якщо відбір фенотипів триває у ряду поколінь, то в популяції відбудеться зміна генофонду.

Природний добір — спрямований процес вибіркового збереження фенотипів і відтворення адаптивних генотипів.

Природний добір — це механізм, за допомогою якого живі організми адаптуються і еволюціонують. Окремі організми, найкраще пристосовані до середовища, виживають і успішно розмножуються, народжуючи плідне потомство. Після численних циклів розмноження такі організми стають переважаючими в популяції. У результаті формується пристосованість до умов середовища.

Зверни увагу!

Будь-яка пристосованість є результатом природного добору.

Схемадії еволюційного процесу:

Форми природного добору

Теорія:

Виділяють три форми природного добору: рушійний (спрямований), стабілізуючий і розривний (дизруптивний).

Рушійний (спрямований) добір — природний добір, який діє при спрямованій зміні умов зовнішнього середовища.

Особи з ознаками, які відповідають мінливому середовищі, отримують переваги. При цьому інші прояви ознак не зберігаються. У результаті в популяції з покоління в покоління відбувається зсув середнього значення ознаки у певному напрямку. Формується нова середня норма замість існуючої, що перестала відповідати новим умовам.
 

Схема дії рушійного добору
 
В результаті рушійного добору одні ознаки зникають, а інші формуються. Якщо добір діє в одному напрямку тривалий час, то він може привести до перетворення популяції в новий вид.

Приклад:

• редукція очей у крота, травної системи у паразитичних стрічкових червів;
• збільшення довжини кореня у склерофітів;
• перетворення передніх кінцівок у різних груп тварин, що риють землю при освоєнні ґрунту, як середовища існування;
• формування у бактерій стійкості до антибіотиків;
• зниження чутливості паразитичних грибів до отрутохімікатів;
• зміна будови кінцівок у предків коня в зв'язку з освоєнням відкритих просторів.

Зміна кінцівок у предків коня

Стабілізуючий добір — природний добір, дія якого спрямована проти особин, що мають крайні відхилення від середньої норми, на користь особин з середньою вираженістю ознаки.

Діє в постійних умовах середовища.
 
Спрямований на підтримку раніше сформованої середнього ознаки або властивості. Зберігає пристосованість виду, усуваючи різкі відхилення вираженості ознаки від середньої норми, тим самим оберігає сформований генотип від руйнівної дії мутаційного процесу.
 

Схема дії стабілізуючого добору
 
Добір на користь середніх значень був виявлений за безліччю ознак.

Приклад:

• загибель під час сильної бурі птахів, що мають занадто короткі або дуже довгі крила;
• частіша загибель при народженні або в перші тижні життя новонароджених ссавців з дуже низькою і дуже високою вагою;
• збереження у популяціях зайців особин з оптимальною довжиною кінцівок;
• збереження у рослин, які запилюються комахами, певної будови квітки, відповідного до розмірів комах;
• існування реліктових видів організмів, що зберіглися у незмінному вигляді протягом мільйонів років (кистепера риба латимерія, гінкго, гатерія, тощо).

Кистепера риба латимерія

Дизруптивний (розривний) добір — природний добір, при якому зберігаються крайні варіанти ознаки, а зникають її середні значення.

Схема дії дизруптивного добору
 
У результаті може з'явитися декілька нових форм з однієї вихідної. Дизруптивний добір сприяє виникненню і підтримці різноманітності популяцій. Він призводить до дивергенції (розходження ознак) і утворення кількох видів з одного вихідного.

Приклад:

• формування на сінокісних лугах двох рас погремка — ранньоквітучих і пізньоквітучих;
• існування весняних і осінніх форм і видів грибів завдяки повторюваній у середині літа посухи;
• виникнення різних підвидів і видів синиць у зв'язку з харчової спеціалізацією;
• виникнення різних видів конюшини.

Конюшина середня
 

Конюшина лугова