Учение Дарвина - основа современной теории эволюции.
В целом следует отметить, что к началу 19 в. было накоплено огромное количество знаний по различным отраслям биологии и сельского хозяйства, но естествоиспытатели, признавая преемственность в развитии видов, не сумели вскрыть причины их эволюции. Это удалось сделать английскому ученому Ч. Дарвину (1809 - 1882). Использовав весь накопленный к тому времени багаж знаний, он создал научно обоснованную теорию эволюци живой природы, названную в дальнейшем дарвинизмом.
В 1859 г. Ч. Дарвин опубликовал работу "Происхождение видов путем естественного отбора, или Сохранение благоприят-ствуемых пород в борьбе за жизнь", которая явилась результатом собственных наблюдений во время кругосветного путешествия на корабле "Бигль" и обобщения достижений науки и сельскохозяйственной практики того времени. Позже он написал такие работы, как "Изменение животных и растений под, влиянием одомашнивания" (1868), "Происхождение человека и половой отбор" (1871), "Действие перекрестного опыления и самоопыления в растительном мире" (1876) и др. В своих трудах Дарвин вскрыл механизм становления видов, т. е. механизм эволюции органического мира.
Дарвин считал, что все виды в природе способны размножиться в геометрической прогрессии. Это правило не знает исключений ни в растительном, ни в животном мире. Каждый вид способен произвести и производит гораздо больше особей, чем выживает их до взрослого состояния; юных особей всегда больше, чем взрослых. Однако число взрослых особей каждого вида растений и животных сохраняется более или менее постоянным. Исходя из этого он заключил, что часть особей гибнет в "борьбе за жизнь", в "борьбе за существование".
Основываясь на наблюдениях в природе, Дарвин обнаружил, что для растений и животных характерна всеобщая изменчивость признаков и свойств, так как даже в потомстве одной пары родителей нет совершенно одинаковых особей.
Учитывая наличие в природе борьбы за существование и всеобщей изменчивости признаков и свойств живых организмов, Дарвин сделал заключение о неизбежности существовании в природе процессов, закономерно ведущих к избирательному уничтожению одних особей и размножению других, т. е. к естественному отбору. Иными словами, в борьбе за существо-ванне ничтожные на первый взгляд различия особей дают определенные преимущества одним из них и приводят к гибели других. В конечном итоге в живых остаются лишь особи, обладающие определенными благоприятными в данных конкретных условиях особенностями, отличающими их от остальных особей этого вида.
Таким образом, Дарвин блестяще показал, что признаки организмов, развивающиеся под влиянием естественного отбора, являются приспособлениями для существования в определенных условиях. Следовательно, любые приспособления, как бы они ни были совершенны, целесообразны только в конкретных условиях. Из этого следует, что историческое развитие организмов и есть история их приспособления к изменяющимся условиям среды.
Эволюционная теория Дарвина явилась первым блестящим примером решения проблемы развития живой природы с материалистических позиций. Главное ее значение заключалось в обосновании и укреплении исторического взгляда на органический мир, что придавало новый смысл биологическим наукам.
На основании учения Дарвина установлено, что движущими силами эволюции органического мира являют борьба за существование и естественный отбор на основе наследственной изменчивости, а движущими силами эволюции пород и сортов ? наследственная изменчивость и искусственный отбор.
Под наследственностью Дарвин понимал способность организмов сохранять в потомстве свои видовые, сортовые и инди видуальные особенности, а под изменчивостью - способность организмов приобретать новые признаки под влиянием условий среды. Он различал определенную, неопределенную и соотносительную изменчивость.
Определенная (или групповая) изменчивость ? это появление сходных признаков у всех особей под влиянием одинаковых условий среды. Теперь установлено, что эта изменчивость не затрагивает генотип организмов и называется модификаци-онной или фенотипической. Неопределенная (или индивидуальная) изменчивость ? это возникновение индивидуальных различий у особей одного вида под действием сходных условий среды. Она обусловливает большое разнообразие признаков у одной группы особей. Индивидуальные различия передаются по наследству, поэтому данный вид изменчивости представляет собой генетическую, или наследственную, изменчивость. Кроме того, Дарвин выделил соотносительную изменчивость, когда изменение одного органа или признака влечет за собой изменение других органов и признаков. Например, толщина волос у овец зависит от толщины кожного покрова. Таким образом, Дарвин впервые обосновал роль наследственной изменчивости в эволюции, хотя в тот период еще не были известны все причины и механизмы изменчивости.
Борьба за существование, по Дарвину, представляет сложные и многообразные отношения организмов между собой и с неживой природой. Различают следующие формы борьбы: внутривидовую, межвидовую и борьбу с неблагоприятными условиями неорганической природы.
Внутривидовая борьба ? это борьба между особями одной популяции любого вида. Она наиболее напряженная, поскольку особи популяции имеют одинаковые условия существования и источники питания. Например, состязание между хищниками за добычу, поедание взрослыми особями части потомства (речной окунь), состязание между особями одной популяции за свет. Межвидовая борьба ? это борьба за существование между особями разных видов, занимающих сходные места обитания. Например, борьба между хищником и жертвой, борьба за свет между сосной, березой и осиной в смешанном лесу. Межвидовая борьба за существование включает одностороннее использование одного вида другим (рыбы поедают планктон). Борьба с неблагоприятными условиями неорганической природы имеет место при засухе, наводнении, заморозках и т. п.
Все виды борьбы за существование усиливают внутривидовую борьбу, что способствует совершенствованию вида в процессе эволюции и в конечном итоге приводит к выживанию тех организмов, которые оказываются наиболее приспособленными к конкретным условиям, т. е. к естественному отбору.
Естественный отбор ? это постоянно происходящий в природе процесс, при котором выживают и оставляют потомство наиболее приспособленные особи каждого вида и гибнут менее приспособленные. Необходимым условием естественного отбора является наследственная изменчивость, а непосредственным результатом ? формированние приспособлений организмов к конкретным условиям существования. Различают следующие формы естественного отбора: движущий, стабилизирующий и дизруптивный (разрывающий).
Движущий, или направленный, отбор ? это отбор, благоприятствующий лишь одному направлению изменчивости. Был описан Дарвином. Примером такого отбора может служить появление в настоящее время групп крыс и насекомых, устойчивых к ядохимикатам, домашних мух и комаров, способных переносить яд ДДТ; штаммов микроорганизмов, устойчивых к антибиотикам (пенициллин, стрептомицин).
Стабилизирующий отбор ? это отбор, направленный на сохранение в популяциях среднего, ранее сложившегося признака и действующий против проявлений фенотипичекой измен-? чивости. Он происходит при постоянных условиях окружающей 13 среды. Описан И. И. Шмальгаузеном в 1946 г. При длительном действии стабилизирующего обора некоторые виды организмов могут не изменяться в течение многих тысяч лет. Например, размеры и форма цветков у насекомоопыляемых растений более стабильные, чем у ветроопыляемых. Это обусловлено тем, что строение цветков насекомоопыляемых растений соответ ствует строению насекомых-опылителей. Поэтому оставляют потомство лишь те растения, строение цветков которых не изменяется.
Дизруптивный, или разрывающий, отбор ? это отбор, благоприятствующий двум или нескольким направлениям изменчивости организмов, но направленный против сохранения среднего значения признака. Эту форму отбора описал К. Мазер (1941, 1973). Данный отбор ведет к появлению ряда различающихся форм в пределах популяции, что обусловливается различиями условий внешней среды в разных частях ареала данного вида. Примером такого отбора может служить популяция виноградной улитки ? ее особи отличаются по окраске раковины, но ни одна из них не имеет решающего преимущества перед другой. Так, в лесах с коричневой почвой чаще встречаются особи с коричневой и розовой окраской раковин, а на участках с грубой и желтой травой преобладают особи с желтой окраской. Подобные различия носят приспособительный характер ? предохраняют улиток от поедания птицами.
Все формы естественного отбора составляют единый механизм, поддерживающий равновесие популяций с условиями среды. Установив факт изменения видов в результате естественного отбора в процессе приспособления к условиям среды, Дарвин пришел к выводу, что культурные растения и домашние животные произошли от диких видов. Эта мысль натолкнула его на создание учения об искусственном отборе.
Искусственный отбор ? это отбор человеком особей, обладающих ценными наследственными признаками. Он может быть бессознательным и методическим.
При бессознательном отборе человек не ставит перед собой задачу улучшить или изменить породу, а просто уничтожает и использует для своих нужд в первую очередь менее ценных для него животных, например кур с низкой яйценоскостью.
Методический, или сознательный, отбор проводится с заранее поставленной целью ? получить новую породу или сорт. Дарвин показал, что сорта растений и пород животных не возникли внезапно, а создавались постелено в ходе отбора особей, нужных человеку. При помощи искусственного отбора он добился глубоких изменений у растений и животных. Одомашнивание диких животных началось 10?12 тыс. лет назад, а первые породы животных были получены 5?6 тыс. лет назад. Среди многих форм животных человек подмечал такие, которые интересовали его по конкретным признакам. Эти формы он использовал в качестве производителей и в потомстве снова делал отбор особей, у которых желаемые признаки были выражены лучше. Например, дикие куры несли в год 5?10 яиц, а куры лучших современных пород - 300 и более. Аналогично проводился отбор у растетений. Так, в корнеплодах диких видов сахарной свеклы содержится всего 5 % сахара, а культурных сортов ? до 22%. Следовательно, человек на основе методического отбора получал особи с ценными признаками, которые накапливал из поколения в поколение. Организмы с набором нежелательных признаков человек уничтожал.
По Дарвину, для успешного проведения искусственного отбора должны соблюдаться следующие условия: во-первых, особи должны обладать значительной степенью изменчивости, что повышает вероятность создания новых форм; во-вторых, для отбора необходимо достаточно большое количество особей; в-третьих, следует устранить нежелательные скрещивания и осуществлять тщательный отбор производителей; в-четвертых, нужно добиваться усиления ценных признаков в поколениях.
Основные отличия между искусственным и естественным отбором состоят в том, что искусственный отбор осуществляется человеком и в результате выводятся новые породы животных и сорта растений с полезными признаками. Естественный отбор происходит в природе в результате борьбы за существование и возникают виды с приспособлениями к различным условиям внешней среды. Естественный отбор возник первым в процессе эволюции вместе с появлением жизни. Однако следует отметить, что нередко новые, полученные в результате искусственного отбора признаки могут быть полезны для человека, но бесполезны или даже вредны для животного.
В 1859 г. Ч. Дарвин опубликовал работу "Происхождение видов путем естественного отбора, или Сохранение благоприят-ствуемых пород в борьбе за жизнь", которая явилась результатом собственных наблюдений во время кругосветного путешествия на корабле "Бигль" и обобщения достижений науки и сельскохозяйственной практики того времени. Позже он написал такие работы, как "Изменение животных и растений под, влиянием одомашнивания" (1868), "Происхождение человека и половой отбор" (1871), "Действие перекрестного опыления и самоопыления в растительном мире" (1876) и др. В своих трудах Дарвин вскрыл механизм становления видов, т. е. механизм эволюции органического мира.
Дарвин считал, что все виды в природе способны размножиться в геометрической прогрессии. Это правило не знает исключений ни в растительном, ни в животном мире. Каждый вид способен произвести и производит гораздо больше особей, чем выживает их до взрослого состояния; юных особей всегда больше, чем взрослых. Однако число взрослых особей каждого вида растений и животных сохраняется более или менее постоянным. Исходя из этого он заключил, что часть особей гибнет в "борьбе за жизнь", в "борьбе за существование".
Основываясь на наблюдениях в природе, Дарвин обнаружил, что для растений и животных характерна всеобщая изменчивость признаков и свойств, так как даже в потомстве одной пары родителей нет совершенно одинаковых особей.
Учитывая наличие в природе борьбы за существование и всеобщей изменчивости признаков и свойств живых организмов, Дарвин сделал заключение о неизбежности существовании в природе процессов, закономерно ведущих к избирательному уничтожению одних особей и размножению других, т. е. к естественному отбору. Иными словами, в борьбе за существо-ванне ничтожные на первый взгляд различия особей дают определенные преимущества одним из них и приводят к гибели других. В конечном итоге в живых остаются лишь особи, обладающие определенными благоприятными в данных конкретных условиях особенностями, отличающими их от остальных особей этого вида.
Таким образом, Дарвин блестяще показал, что признаки организмов, развивающиеся под влиянием естественного отбора, являются приспособлениями для существования в определенных условиях. Следовательно, любые приспособления, как бы они ни были совершенны, целесообразны только в конкретных условиях. Из этого следует, что историческое развитие организмов и есть история их приспособления к изменяющимся условиям среды.
Эволюционная теория Дарвина явилась первым блестящим примером решения проблемы развития живой природы с материалистических позиций. Главное ее значение заключалось в обосновании и укреплении исторического взгляда на органический мир, что придавало новый смысл биологическим наукам.
На основании учения Дарвина установлено, что движущими силами эволюции органического мира являют борьба за существование и естественный отбор на основе наследственной изменчивости, а движущими силами эволюции пород и сортов ? наследственная изменчивость и искусственный отбор.
Под наследственностью Дарвин понимал способность организмов сохранять в потомстве свои видовые, сортовые и инди видуальные особенности, а под изменчивостью - способность организмов приобретать новые признаки под влиянием условий среды. Он различал определенную, неопределенную и соотносительную изменчивость.
Определенная (или групповая) изменчивость ? это появление сходных признаков у всех особей под влиянием одинаковых условий среды. Теперь установлено, что эта изменчивость не затрагивает генотип организмов и называется модификаци-онной или фенотипической. Неопределенная (или индивидуальная) изменчивость ? это возникновение индивидуальных различий у особей одного вида под действием сходных условий среды. Она обусловливает большое разнообразие признаков у одной группы особей. Индивидуальные различия передаются по наследству, поэтому данный вид изменчивости представляет собой генетическую, или наследственную, изменчивость. Кроме того, Дарвин выделил соотносительную изменчивость, когда изменение одного органа или признака влечет за собой изменение других органов и признаков. Например, толщина волос у овец зависит от толщины кожного покрова. Таким образом, Дарвин впервые обосновал роль наследственной изменчивости в эволюции, хотя в тот период еще не были известны все причины и механизмы изменчивости.
Борьба за существование, по Дарвину, представляет сложные и многообразные отношения организмов между собой и с неживой природой. Различают следующие формы борьбы: внутривидовую, межвидовую и борьбу с неблагоприятными условиями неорганической природы.
Внутривидовая борьба ? это борьба между особями одной популяции любого вида. Она наиболее напряженная, поскольку особи популяции имеют одинаковые условия существования и источники питания. Например, состязание между хищниками за добычу, поедание взрослыми особями части потомства (речной окунь), состязание между особями одной популяции за свет. Межвидовая борьба ? это борьба за существование между особями разных видов, занимающих сходные места обитания. Например, борьба между хищником и жертвой, борьба за свет между сосной, березой и осиной в смешанном лесу. Межвидовая борьба за существование включает одностороннее использование одного вида другим (рыбы поедают планктон). Борьба с неблагоприятными условиями неорганической природы имеет место при засухе, наводнении, заморозках и т. п.
Все виды борьбы за существование усиливают внутривидовую борьбу, что способствует совершенствованию вида в процессе эволюции и в конечном итоге приводит к выживанию тех организмов, которые оказываются наиболее приспособленными к конкретным условиям, т. е. к естественному отбору.
Естественный отбор ? это постоянно происходящий в природе процесс, при котором выживают и оставляют потомство наиболее приспособленные особи каждого вида и гибнут менее приспособленные. Необходимым условием естественного отбора является наследственная изменчивость, а непосредственным результатом ? формированние приспособлений организмов к конкретным условиям существования. Различают следующие формы естественного отбора: движущий, стабилизирующий и дизруптивный (разрывающий).
Движущий, или направленный, отбор ? это отбор, благоприятствующий лишь одному направлению изменчивости. Был описан Дарвином. Примером такого отбора может служить появление в настоящее время групп крыс и насекомых, устойчивых к ядохимикатам, домашних мух и комаров, способных переносить яд ДДТ; штаммов микроорганизмов, устойчивых к антибиотикам (пенициллин, стрептомицин).
Стабилизирующий отбор ? это отбор, направленный на сохранение в популяциях среднего, ранее сложившегося признака и действующий против проявлений фенотипичекой измен-? чивости. Он происходит при постоянных условиях окружающей 13 среды. Описан И. И. Шмальгаузеном в 1946 г. При длительном действии стабилизирующего обора некоторые виды организмов могут не изменяться в течение многих тысяч лет. Например, размеры и форма цветков у насекомоопыляемых растений более стабильные, чем у ветроопыляемых. Это обусловлено тем, что строение цветков насекомоопыляемых растений соответ ствует строению насекомых-опылителей. Поэтому оставляют потомство лишь те растения, строение цветков которых не изменяется.
Дизруптивный, или разрывающий, отбор ? это отбор, благоприятствующий двум или нескольким направлениям изменчивости организмов, но направленный против сохранения среднего значения признака. Эту форму отбора описал К. Мазер (1941, 1973). Данный отбор ведет к появлению ряда различающихся форм в пределах популяции, что обусловливается различиями условий внешней среды в разных частях ареала данного вида. Примером такого отбора может служить популяция виноградной улитки ? ее особи отличаются по окраске раковины, но ни одна из них не имеет решающего преимущества перед другой. Так, в лесах с коричневой почвой чаще встречаются особи с коричневой и розовой окраской раковин, а на участках с грубой и желтой травой преобладают особи с желтой окраской. Подобные различия носят приспособительный характер ? предохраняют улиток от поедания птицами.
Все формы естественного отбора составляют единый механизм, поддерживающий равновесие популяций с условиями среды. Установив факт изменения видов в результате естественного отбора в процессе приспособления к условиям среды, Дарвин пришел к выводу, что культурные растения и домашние животные произошли от диких видов. Эта мысль натолкнула его на создание учения об искусственном отборе.
Искусственный отбор ? это отбор человеком особей, обладающих ценными наследственными признаками. Он может быть бессознательным и методическим.
При бессознательном отборе человек не ставит перед собой задачу улучшить или изменить породу, а просто уничтожает и использует для своих нужд в первую очередь менее ценных для него животных, например кур с низкой яйценоскостью.
Методический, или сознательный, отбор проводится с заранее поставленной целью ? получить новую породу или сорт. Дарвин показал, что сорта растений и пород животных не возникли внезапно, а создавались постелено в ходе отбора особей, нужных человеку. При помощи искусственного отбора он добился глубоких изменений у растений и животных. Одомашнивание диких животных началось 10?12 тыс. лет назад, а первые породы животных были получены 5?6 тыс. лет назад. Среди многих форм животных человек подмечал такие, которые интересовали его по конкретным признакам. Эти формы он использовал в качестве производителей и в потомстве снова делал отбор особей, у которых желаемые признаки были выражены лучше. Например, дикие куры несли в год 5?10 яиц, а куры лучших современных пород - 300 и более. Аналогично проводился отбор у растетений. Так, в корнеплодах диких видов сахарной свеклы содержится всего 5 % сахара, а культурных сортов ? до 22%. Следовательно, человек на основе методического отбора получал особи с ценными признаками, которые накапливал из поколения в поколение. Организмы с набором нежелательных признаков человек уничтожал.
По Дарвину, для успешного проведения искусственного отбора должны соблюдаться следующие условия: во-первых, особи должны обладать значительной степенью изменчивости, что повышает вероятность создания новых форм; во-вторых, для отбора необходимо достаточно большое количество особей; в-третьих, следует устранить нежелательные скрещивания и осуществлять тщательный отбор производителей; в-четвертых, нужно добиваться усиления ценных признаков в поколениях.
Основные отличия между искусственным и естественным отбором состоят в том, что искусственный отбор осуществляется человеком и в результате выводятся новые породы животных и сорта растений с полезными признаками. Естественный отбор происходит в природе в результате борьбы за существование и возникают виды с приспособлениями к различным условиям внешней среды. Естественный отбор возник первым в процессе эволюции вместе с появлением жизни. Однако следует отметить, что нередко новые, полученные в результате искусственного отбора признаки могут быть полезны для человека, но бесполезны или даже вредны для животного.