Природознавство. 11 клас. Ільченко

§ 29. Природний добір як результат боротьби за існування

Суть природного добору. Організми є відкритими біологічними системами, які постійно пристосовуються до змінних умов середовища існування.

Із покоління в покоління особини з корисними в певних умовах середовища спадковими змінами здебільшого зберігаються і залишають після себе плодюче потомство. Навпаки, особини з небажаними в тих самих умовах спадковими змінами дають дедалі менш численне і слабкіше потомство, що зрештою може призвести до вимирання виду.

Природним добором називають складний еволюційний процес у живій природі, що полягає в збереженні організмів з корисними в даних умовах індивідуальними змінами.

Ч. Дарвін застерігав, що природний добір не є «свідомий вибір тваринами, які зазнають змін». Роль відбірного чинника відіграють умови середовища. Вислів «природний добір» Дарвін вживав заради лаконічності, у метафоричному розумінні, щоб указати на результат дії природних законів.

Природний добір — головна рушійна сила процесу еволюції. Він відбувається успішніше при широкому розселенні виду, яке веде до збільшення кількості популяцій і підвищення різноманітності їхнього генного складу. За таких умов можливості добору розширюються. У різні сезони року і в різні роки змінюються інтенсивність і напрям природного добору. Це пов’язане з біологією особин і змінами умов існування.

Боротьба за існування. Природній добір є результатом боротьби за існування.

Боротьба за існування — це складні й різноманітні відносини особин усередині видів, між видами та з неорганічною природою. Йдеться не про життя однієї особини, а насамперед її плодючість та успіх у забезпеченні себе їжею.

Ч. Дарвін розрізняв три форми боротьби за існування: внутрішньовидову, міжвидову і боротьбу з несприятливими умовами неорганічної природи.

Внутрішньовидова боротьба за існування відбувається між особинами однієї популяції будь-якого виду. Ця форма боротьби найбільш напружена, бо особини однієї популяції потребують однакової їжі, однакових сховищ і їм загрожує однакова небезпека. Прикладами внутрішньовидової боротьби можуть бути змагання між хижаками за здобич, між жертвами — за порятунок, суперництво щодо території, щодо самки (мал. 4.79).

Мал. 4.79. Внутрішньовидова боротьба за існування між хижаками за здобич

Яскравим прикладом внутрішньовидової боротьби є змагання в популяції одновікового хвойного лісу. Найвищі дерева з крислатими кронами вловлюють основну масу сонячного проміння; їхня могутня коренева система вбирає з ґрунту, воду з розчиненими в ній мінеральними речовинами на шкоду слабкішим сусідам. Дерева-переможці пригнічують ріст і розвиток інших дерев, спричиняють їх усихання й загибель, а самі ж утворюють багато насіння.

При надмірному збільшенні чисельності особин внутрішньовидова боротьба в популяції посилюється. Це може спричинитися погіршенням умов годівлі, занадто високою густотою населення тощо. У таких ситуаціях плодючість особин у популяції звичайно знижується; часто спалахують епідемії, які призводять до масової загибелі особин і таким чином зменшують чисельність популяції.

Є ряд пристосувань, які допомагають особинам однієї популяції уникнути внутрішньовидової боротьби. Наприклад, бурий ведмідь позначає межі ділянки, на якій добуває собі їжу, подряпинами на деревах; вовк — сечею; самці синиці, зяблика — піснею. Тварини уникають порушення меж чужих ділянок. У популяції в тварин одного виду можна спостерігати взаємодопомогу й співробітництво: спільне вигодовування, виховання й охорону потомства (наприклад, у сім’ях бджіл, табуні коней).

Отже, внутрішньовидова боротьба супроводжується зниженням плодючості й загибеллю частини особин виду. Але в цілому це сприяє вдосконаленню виду протягом багатьох поколінь, у напрямі більшої пристосованості до життєвого середовища, до факторів, що спричиняють цю боротьбу.

Міжвидова боротьба за існування спостерігається між популяціями різних видів. Вона відбувається звичайно дуже гостро, якщо види потребують подібних умов і належать до одного роду. Сірий і чорний пацюки — різні види одного роду. У людських поселеннях у Європі сірий пацюк зовсім витіснив чорного пацюка, який тепер зустрічається в лісових районах та пустелях. Сірий пацюк більший, краще плаває, а головне — агресивніший і тому в сутичках із чорним перемагає. Швидке розмноження дрозда омелюха в деяких частинах Шотландії спричинило зменшення чисельності іншого виду — співочого дрозда (мал. 4.80). В Австралії звичайна бджола, яку привезли з Європи, витісняє маленьку туземну, що не має жала.

Мал. 4.80. Міжвидова боротьба у дрозда омелюха (1) і співочого дрозда (2)

Міжвидова боротьба за існування включає однобічне використання одного виду іншим, так звані відносини типу «хижак — жертва» (риби поїдають планктон). Але приклади боротьби за існування не зводяться до боротьби в прямому значенні слова.

У лісі, де так яскраво виявляється біологічне змагання, спостерігається й користь від сумісного зростання рослин. Тут порівняно з відкритими місцями створюється свій тепловий, водний і повітряний режим: менш різкі коливання температури, вища відносна вологість; під деревами верхніх ярусів ростуть тіньовитривалі кущі, трави, мохи, наземні водорості.

Боротьба з несприятливими умовами спостерігається в будь-якій частині ареалу виду в тих випадках, коли зовнішні умови середовища погіршуються, наприклад: при добових і сезонних коливаннях температури чи вологості, а також скрізь, де особини популяцій опиняються в умовах надмірного тепла або холоду, сухості або вологості. Про рослину в пустелі кажуть, що вона «бореться з посухою». Просуваючись на північ або піднімаючись у гори, в несприятливих кліматичних умовах можна побачити чахлі дерева і кущі, хоч ніякі інші рослини їх не витісняють.

Форми природного добору. Природний добір сприяє нагромадженню ознак в популяції, що обумовлює пристосування організмів до умов оточуючого середовища. Залежно від зміни умов середовища та взаємодії популяцій і видів можуть змінюватися не тільки напрям, а й форми природного добору.

Залежно від спрямування адаптаційних змін організмів виділяють три форми природного добору: рушійний (прямий, спрямований, провідний), стабілізуючий та розриваючий (дизруптивний).

Стабілізуючий добір. Проявляється у відносно сталих умовах довкілля. Стабілізуюча форма добору постійно виключає особин, що відхиляються від норми, тобто спрямована на зберігання в популяції середнього значення ознаки. Вона підтримує сталість фенотипу, що найкраще відповідає навколишньому середовищу, призводить до зменшення мінливості ознак, обумовлює тривале існування виду в незмінному середовищі. При змінах умов існування звужується норма реакції, тобто межі модифікаційної мінливості. Наприклад, квітка левкою за формою пристосована до запилення лише джмелями (мал. 4.81). Теорію стабілізуючого добору розробив академік І. Шмальгаузен.

Мал. 4.81. Приклад стабілізуючого природного добору — форма квітки у левкою

Рушійний або спрямований добір відбувається в разі змін у навколишньому середовищі або під час пристосувань до нових умов при розширенні ареалу. Він сприяє змінам мінливості в певному напрямі, зсуваючи у відповідний бік норму реакції. Наприклад, при пристосуванні тварин до риючого способу життя в різних неспоріднених групах виникають копальні кінцівки (вовчок, жук-гнойовик, сумчасті та плацентарні кроти тощо) (мал. 4.82)

Мал. 4.82. Приклади рушійного природного добору — копальні кінцівки у крота

Розриваючий або дизруптивний добір (від лат. дизруптус — розірваний) спрямовує мінливість у двох, рідше кількох, різних напрямах, однак не сприяє середнім (проміжним) станам ознак. Наприклад, у популяціях комах океанічних островів, де постійно дме сильний вітер, унаслідок дизруптивного добору є особини без крил або з дуже добре розвинутими крилами, які здатні протистояти здуванню, а комахи із середнім ступенем розвитку крил зникли. Отже, цей добір спричиняє виникнення кількох фенотипних форм у популяції (поліморфізму), що сприяє її пристосуванню до нестабільних умов довкілля (мал. 4.83).

У природі рідко зустрічається певна форма добору в чистому вигляді. Найчастіше видоутворення починається з однієї форми добору, а в кінці переваги набуває інша. Умови існування виду постійно змінюються в часі та просторі. А відповідно до цього змінюються і типи добору. В цілому добір постійно вдосконалює адаптації, створює різноманітність форм життя.

Мал. 4.83. Різні види забарвлення сонечка двокрапкового як результат розриваючого (дизруптивного) добору: 1 — форми з червоними надкрилами краще пристосовані до дії підвищених температур; 2 — форми з чорними надкрилами — до дії низьких температур

Порівняння дії штучного і природного добору. Основою обох процесів є спадкова мінливість, вона дає матеріал для добору. В результаті штучного і природного добору утворюються нові форми: штучний добір дає породи і сорти, а природний — види. Між цими двома процесами є істотна відмінність. При штучному доборі людина добирає особин за поміченими ознаками і спрямовує дію добору в бажаний їй бік. При цьому відібрані ознаки можуть бути навіть шкідливими для організму. Наприклад, кращі породи свиней або молочної худоби не могли б існувати в природі без турботи людини. У природному доборі відбірним фактором є умови навколишнього середовища. При цьому добираються будь-які життєво важливі ознаки. Внаслідок цього природний добір діє лише на користь популяції і виду в цілому.

В результаті штучного добору створюються породи свійських тварин і сорти культурних рослин, пристосовані людиною до її потреб і мети. А в результаті природного добору виникають види, пристосовані до життя в певних умовах навколишнього середовища.

Штучний добір проводиться з того часу, як людина почала займатися землеробством і прирученням тварин. Природний добір відбувається протягом усієї історії органічного світу, з часу появи життя на Землі. Природний і штучний добір органічно зв’язані: на породи тварин і сорти рослин, крім штучного добору, продовжує діяти і природний добір.

Природним добором називають складний еволюційний процес у живій природі, що полягає в збереженні організмів з корисними в даних умовах індивідуальними змінами. Природній добір є результатом боротьби за існування. Боротьба за існування — це складні й різноманітні відносини особин усередині видів, між видами та з неорганічною природою. Розрізняють три форми боротьби за існування: внутрішньовидову, міжвидову і боротьбу з несприятливими умовами неорганічної природи. Виділяють три форми природного добору: рушійний, стабілізуючий та розриваючий.

Перевірте себе

1. Що таке природній добір? Наведіть приклади.
2. Що таке боротьба за існування?
3. Які розрізняють форми боротьби за існування? Наведіть приклади.
4. Які існують форми природного добору? Наведіть приклади.
5. Чим природний добір відрізняється від штучного?

Поміркуйте

1. Як пов’язані між собою природній добір і боротьба за існування?
2. Наведіть власні приклади боротьби за існування.

Подискутуйте

1. Як Ви розумієте вислів про те, що відбір діє не на окремі гени, а на генотип в цілому?

Проєкти

1. Форми природного добору, їх приклади у рослин і тварин.
2. Штучний добір.
3. Внутрішньовидова боротьба за існування у тварин.
4. Боротьба за існування з вченням Дарвіна.

Видатні біологи

Іван Іванович Шмальгаузен (1884-1963) — видатний український і російський біолог, зоолог, теоретик еволюційного вчення, академік Академії Наук України (з 1922 року), СРСР (з 1935 року). Вчений займався вченням в галузі порівняльної анатомії і ембріології, еволюційної морфології, походженням наземних хребетних тварин тощо.

Зміст