Еволюційне вчення 3 страница

В інших рослин — мешканців пустель — добір відбувався в інших напрямках, завдяки чому з'являлися нові ознаки, які забезпечували можливість існування в цих умовах. Наприклад, саксаул пустель Середньої Азії не має справжніх листків, вони перетворилися на загострені лусочки, притиснені до стебла, або навіть на невеликі горбики на стеблі, що запобігає інтенсивному випаровуванню води. Отже, і ця ознака — наслідок добору, тобто вижи­вання тих, хто менше втрачав вологи.

Можливо, мутація рослин з редукованими листками виникла не відразу, а скорочення поверхні випаровування у рослин — предків саксаулу — пройшло через низку етапів (мутацій). Добір же зберігав більш пристосованих, ними виявились рослини, які менше випаровували вологу. Цікавий приклад навів Ч. Дарвін стосовно комах — меш­канців невеликих океанічних островів. Вони або добре літають, або зовсім не мають крил. Мабуть, комахи раптовими поривами вітру зносились у море; зберігалися лише ті, які або могли протидіяти вітру, або зовсім не літали. Добір у цьому напрямі призвів до того, що на острові Мадейра із 550

видів жуків 200 видів — не літають. Це приклад дивер­генції, або дизруптивного (розривного) природного добору.

У результаті міжвидової боротьби з'явилися ті присто­сування, які потрібні рослинам і тваринам в їхніх склад­них взаємовідносинах між собою. Так, у рослин з'явились колючки, шипи, жалкі волоски, гіркий смак і т. д. Можна уявити, що у давнього предка шипшини шипів не було. Листки і гілки на кущах цих рослин поїдали травоїдні тварини. Проте окремі кущі могли мати менш приємний запах чи смак, на окремих стеблах — незначну горбкуватість. Такі кущі тварини об'їдали з меншою охотою. В результаті збереглися ті рослини, в яких утворились ко­лючки, закріпився неприємний запах чи смак, виникли різні інші ознаки, які перешкоджали їх поїданню.

Серед рослин, що запилюються комахами, більше насіння могли утворити ті, які краще "приваблювали" комах-запилювачів. Тут важливі яскраве забарвлення, аромат, щед­рий солодкий нектар, будова квітки тощо. У результаті ті з різновидів, які в цьому відношенні поступалися іншим, переставали відвідуватися комахами і врешті-решт були приречені на вимирання.

Комахи, ящірки та деякі інші види, які ховаються між листками рослин, мають зелене або буре забарвлення, меш­канці пустель — колір піску. У забарвленні тварин, які мешкають у лісі, є плями, що нагадують бліки, наприклад, у леопарда, а в тигра імітують колір і тінь від стебел оче­рету. Таке забарвлення дістало назву захисного. У хижаків воно закріпилось, щоб його хазяїн непомітно міг підкрас­тися до здобичі, а у жертви захисне забарвлення — наслідок того, що жертва залишалась менш помітною для хижаків. Як же воно виникло? Численні мутації давали і дають велику різноманітність форм, що відрізняються за забарвленням. Іноді воно виявлялось близьким до фону навколишнього середовища, тобто ховало тварину, відігра­вало роль захисного пристосування. Ті тварини, у яких захисне забарвлення виявлялось мало, залишались без їжі або самі ставали жертвами.

Часом тварини не лише за забарвленням, а й за формою і поведінкою подібні до якого-небудь предмета чи інших тварин. Таке явище називають мімікрією. Так, форма крил багатьох метеликів збігається з формою зеленого або су­хого листка. У деяких на крилах є ще й малюнок, який відтворює жилкування.

Внаслідок міжвидової боротьби у рослин виробилась здатність виділяти антибіотики і фітонциди, у тварин з'явився імунітет, тобто несприйнятливість до багатьох хвороб. У результаті цієї боротьби паразити набули властивих лише їм ознак: значний розвиток статевої системи, інтенсивне розмноження, ферменти, які запобігають перетравленню мешканців кишок тощо. З іншого боку, і в хазяїв паразитів з'явилися пристосування до співжиття з ними. Чим давніша система хазяїн — паразит, тим меншої шкоди завдає паразит своєму хазяїнові. Так, в екваторіальній Африці на антилопах з давніх часів паразитує одноклітинний організм — трипаносома, не викликаючи помітного захворювання. Проте коли трипаносома мухою цеце буде перенесена до неспецифічного для неї хазяї­на — людини, то спричинить смертельне захворювання.

Особливої інтенсивності на різних етапах еволюції міжвидова боротьба набувала в тому разі, коли вдоскона­лення однієї групи організмів зумовлювало потребу вдос­коналення іншої, залежної групи: хижаки та їхні жерт­ви; паразити і хазяї; комахи і комахозапильні рослини та ін. Це приклади так званої спряженої еволюції (коеволюції), яка є дуже важливою формою розвитку, оскільки приво­дить до тривалого взаємного вдосконалення багатьох груп тварин і рослин.

Внутрішньовидова боротьба має складний! найгостріший характер, оскільки особинам і популяціям одного виду для існування і збереження потомства потрібні од­накові умови. Серед тварин, які належать до одного виду і є їжею для певного виду хижаків, жертвами насамперед стануть менш пристосовані, наприклад ті, у кого найменше виражене захисне забарвлення, які повільніше бігають тощо. Те ж саме спостерігається і в хижаків. Здобич лег­ше дістається більш пристосованому: вмілішому, швид­шому, винахідливішому тощо.

Більш пристосовані мають переваги не лише в забезпе­ченні власного виживання, а й у забезпеченні потомства їжею, а отже, і в його виживанні. З наведених прикладів видно, що метелики, зайці, лисиці, які належать до однієї попу­ляції, в боротьбу між собою безпосередньо не вступають, але опосередковано між ними виникає суперництво за право вижити і ціною загибелі менш пристосованих одноплемін­ників виживають більш пристосовані.

Проте іноді відбувається безпосереднє змагання між осо­бинами однієї популяції. У деяких видів тварин між сам­цями однієї популяції йде суперництво через самку (ба­гато видів павуків, глухарі, тетерева, турухтани, олені, лосі). Перемогу здобувають сильніші. До внутрішньовидової

боротьби слід також віднести розподіл території мешкан­ня _На "мисливські ділянки", які визначаються у співочих птахів голосом, у ссавців найчастіше пахучими виділен­нями тощо.

Надмірне збільшення чисельності популяцій може спри­чинити нестачу кормів. У цьому разі у деяких видів (на­приклад, мишоподібних гризунів) падає плодючість. Деякі птахи (синиці, лелеки, журавлі стерхи) вбивають частину потомства, зазвичай хворих і ослаблених пташенят. Непомірне зростання чисельності популяцій зумовлює спалахи епізоотій, які знижують чисельність популяцій. Однак і в цьому разі виживають найпристосованіші, наприклад ті, що мають природжений імунітет до даних захворювань.

У деяких видів тварин виробилось пристосування жити стадами (олені і багато інших копитних) або колоніями (чайки), що забезпечує кращий захист від хижаків. Хижа­ки можуть об'єднуватися у зграї для спільного полюван­ня (вовки).

Слід підкреслити, що всі форми боротьби за існування тісно переплітаються між собою. Якщо не викликає сумнівів, що обтічна форма тіла риби зумовлена життям у воді, то ця форма сформувалась не в результаті впливу самої води, а внаслідок конкурентної боротьби з іншими тваринами свого чи іншого видів. Одним вона забезпечувала мож­ливість наздогнати здобич, іншим — втекти від ворога.

Використання людиною вчення про взаємозв'язки в природі. Вивчення питань боротьби за існування, внут­рішньовидових і міжвидових відносин має велике прак­тичне значення для розроблення заходів боротьби з шкід­никами сільського і лісового господарства, розведення ко­рисних видів, для рибного і мисливського господарства тощо. Достатньо згадати різноманітність форм біотичних зв'язків, як стає зрозумілою роль їх вивчення в раціональній діяльності людини в екологічних системах (див. "Ботані­ка", "Зоологія").

Творча роль природного добору. Проаналізувавши влас­ні спостереження і фактичний матеріал, описаний у літе­ратурі, Ч. Дарвін дійшов висновку, що у тварин і рослин у результаті боротьби за існування безперервно нагромад­жуються ознаки, які забезпечують їм кращу пристосо­ваність до умов існування; у них з'являється більше шансів вижити і дати потомство, тобто добір здійснюється не лише внаслідок господарської діяльності людини, а й у природі, На відміну від штучного добору, який проводить людина, Добір, що відбувається в природі, було названо природним.

У разі штучного добору нагромаджуються ознаки, корисні для людини, а в процесі природного добору нагромаджу, гонься ознаки, корисні лише для самого організму і для всього виду. "Що не може природний добір — так це змінити будову якого-небудь виду без всякої користі для нього са­мого, але на користь іншому виду", — писав Ч. Дарвін.

Аналізуючи причини підвищення організації організмів або пристосованості їх до умов життя, Ч. Дарвін звернув увагу на те, що добір не обов'язково потребує вибирання кращих, він може зводитися лише до знищення гірших. Саме це відбувається в разі несвідомого добору. Знищен­ня (елімінацію) гірших, менш пристосованих до існування організмів у природі можна спостерігати на кожному кроці. Отже, природний добір може здійснюватися "сліпи­ми" силами природи. Ч. Дарвін підкреслював, що вислів "природний добір" у жодному разі не слід трактувати в тому розумінні, що хто-небудь веде цей добір, оскільки цей термін відображає дію стихійних сил природи, в резуль­таті чого виживають пристосовані до даних умов організ­ми і гинуть непристосовані. Нагромадження корисних ознак призводить спочатку до невеликих, а згодом і до значних змін. Так з'являються нові різновиди, види, роди та інші систематичні одиниці вищого рангу. В цьому по­лягає провідна, творча роль природного добору в еволюції. Матеріал для цієї форми добору дає мінливість, форми якої було описано для культурних рослин і свійських тварин. Під час ретельного огляду тварин і рослин, взятих із при­родних умов, завжди виявляються індивідуальні відхилен­ня. Ці відхилення для організму можуть бути корисними, індиферентними або шкідливими. Якщо зміни ознаки для даного організму в конкретних умовах середовища корисні, то він матиме більше шансів вижити і "перемогти" в бо­ротьбі за існування.

Водночас організм з менш корисними або шкідливими в даних умовах життя ознаками і властивостями гине, не залишаючи потомства.

Отже, природний добір — це процес збереження і пере­важного розмноження в низці поколінь організмів і груп організмів, що мають корисні для їхнього життя та роз­витку ознаки і властивості, які виникли внаслідок різноспрямованої індивідуальної мінливості.

Таке тлумачення природного добору дало Ч. Дарвіну змогу розробити послідовне матеріалістичне пояснення причин виникнення доцільності будови живих організмів і прогресивної еволюції органічного світу.

Доцільність — це взаємозв'язок і відповідність усіх органів в організмі, пристосованість їхньої будови і функцій до існування в певних умовах середовища. Доцільність виникає в результаті природного добору, і тому еволюцій­ний процес завжди має пристосувальний характер. У цьому не важко переконатися, проаналізувавши випадки виникнення в природі відносно доцільних пристосувань.

Будь-яка популяція тварин і рослин насичена мутаціями. Самі по собі мутації, які зумовлюють появу корисних, індиферентних і шкідливих ознак, нового виду не створюють, але потрапляють під контроль природного добору. Особини із спадковими ознаками, корисними за даних умов середовища, мають переваги для виживання і розмножен­ня. В ряді поколінь таких особин у популяції стає все більше, а чисельність носіїв шкідливих або менш цінних ознак поступово зменшується. Слід зауважити, що одно­часно з посиленням пристосованості в організмі відбуваєть­ся перебудова й інших ознак. Добір постійно діє на весь організм, на всі його зовнішні і внутрішні органи, на їх структуру і функції. Цей досить тонкий і точний механізм поступово, у відповідь на змінені умови середовища, нагромаджує нове, перебудовує, пристосовує, шліфує організм.

Отже, природний добір — процес історичний. Його дія виявляється через багато поколінь.

Відносний характер пристосувань. Завдяки добору ви­живають організми, найкраще пристосовані до навколиш­нього середовища, але пристосування завжди мають відносний характер. Достатньо незначної зміни навколишнього середовища, і ті ознаки, що були корисними в попередніх умовах, втрачають своє пристосувальне значення.

Уссурійський тигр має захисне забарвлення, добре хо­вається в заростях улітку, але взимку, коли випадає сніг, забарвлення робить хижака помітним. З настанням осені заєць-біляк линяє, але якщо випадання снігу затримується, побілілий заєць на темному фоні оголеного поля стає добре помітним.

Ознаки організму навіть за тих умов, в яких вони збе­реглися добором, ніколи не досягають абсолютної доско­налості. Так, яйце аскариди добре захищене від впливу отрут, але швидко гине від нестачі вологи і за високої температури. Отруйні залози — надійний захист багатьох тварин, але отрута каракурта, смертельна для верблюдів і великої рогатої худоби, зовсім не діє на овець і свиней. Отруйних змій поїдають їжаки, мангусти, деякі птахи. Стебла молочаю травоїдні ссавці не поїдають, але ці стебла залишаються беззахисними проти гусені молочайного бражника тощо. Добір завжди має широке поле діяльності для подальшого вдосконалення пристосувань.

Якщо умови змінюються, то пристосування, які раніше були доцільними, перестають бути такими. Тоді з'являються нові пристосування, а форми, які раніше були "доціль­ними", вимирають (див. с. 160, "Результати еволюції").

Утворення нових видів — найважливіший процес в ево­люції органічного світу. Всередині виду постійно відбува­ються процеси мікроеволюції (початкові етапи еволюційного процесу), які зумовлюють утворення нових внутрішньовидових угруповань — популяцій і підвидів. Це відбу­вається тому, що в різних популяціях виникають різні мутації і формуються відмінні між собою генофонди. Неоднорідні умови існування в різних частинах ареалу виду можуть спрямовувати добір у різних напрямах. Це при­зводить до дивергенції (розходження ознак).

Суть вчення Дарвіна про дивергенцію полягає у визнанні того, що організми одного підвиду, популяції дуже подібні між собою і потребують однотипних умов існування, тому між ними відбувається найнапруженіша боротьба. Навпаки, між окремими підвидами одного виду або різними популя­ціями боротьба менш жорстока, оскільки їхні інтереси май­же не пересікаються, і ймовірність вижити у них зростає.

Зазвичай у разі дивергенції проміжні форми поступа­ються крайнім, не витримують з ними конкуренції й елімінують у процесі природного добору. Внаслідок дивергенції виникають форми, які відрізняються від вихідних. З часом вони розходяться дедалі більше, у них нагрома­джуються ознаки, корисні для існування в конкретних умовах. З кожним новим поколінням розходження форм посилюється, а проміжні форми вимирають. Змінені умови існування можуть спрямовувати добір у нове русло, що зумовить нагромадження ознак, корисних у новій конкретній ситуації. З цим пов'язане видоутворення. З наведеної схеми (мал. 29) видно, що з вихідного виду.А вижили крайні форми, які дали нові різновиди а¹ і т¹, а проміжні форми вимерли. Якщо далі ці різновиди будуть змінюватись, то нові варіанти, які найбільше розійдуться, зберігатимуться і даватимуть початок новим різновидам. Цей процес триває упродовж великого геологічного періоду і різновиди або змінені потомки спільної прабатьківської форми А зроста­ють чисельно й урізноманітнюються в ознаках.

Утворення нових різновидів (а далі і видів) супровод­жується вимиранням (елімінацією) проміжних і прабать-

Мал. 29. Схема дивергенції;

А — Б— вихідні форми, які живуть разом; відстань між літерами відповідає ступеню спорідненості між видами (наприклад, види В і Е менш подібні, ніж види А і В); горизонтальні лінії позначають певні етапи в еволюції (1000 поколінь); пунктирні лінії позначають мінливість видів на певному етапі

ківських форм. Іноді, зокрема у разі стабільності зовніш­нього середовища, розходження ознак може і не відбува­тися. Наприклад, види В, С та інші вимерли на різних етапах еволюції, а вид Р^ІА зберігся до нашого часу, майже не змінившись порівняно з вихідним видом Р. Це так звані реліктові форми, такі як новозеландська гатерія, кистепера риба, латимерія тощо.

Конкретним прикладом дивергенції може бути доля комах на невеликих океанічних островах, про що йшлося вище. Завдяки дивергенції виникають і вищі систематичні категорії — роди, родини, ряди, класи і типи.

Так, з наведеного прикладу видно» що вихідний вид А нарешті дав низку організмів (включає види а¹⁴—т¹⁴), які належать до двох родин (a¹⁴—f¹⁴ і о¹⁴—m¹⁴).

У природі розрізняють географічне та екологічне видо­утворення.

Географічне видоутворення відбувається в результаті фрагментації ареалу материнського виду фізичними бар'є­рами (гірські хребти, вода та ін.), що веде до ізоляції попу­ляцій і видів. Це спричинює зміну генофонду популяцій, а згодом і створення нових популяцій, підвидів і видів. Так виникли байкальські види війчастих червів, ракоподібних, риб, специфічні види океанічних островів (наприклад, га-лапагоські в'юрки). З подібними явищами ми стикаємось у разі розширення ареалу якого-небудь виду. В нових умовах популяції виду вступають у контакт з іншими гео­графічними факторами (клімат, грунт) і новими угрупо­ваннями організмів. Так утворилися європейський і дале­косхідний види конвалії, модрина сибірська і даурська, підвиди синиці великої; євразійський, південно азійський і східно азійський.

Екологічне видоутворення відбувається, коли невеликі групи однієї популяції потрапляють у різні екологічні умови (екологічні ніші) в межах ареалу свого виду. Тут організми зазнають дії нових умов, що веде до виявлення і закріплення нових мутацій, зміни напряму природного добору і формування нових ознак. Так, у напів - паразитичної рослини дзвінця великого в результаті літніх покосів сформувалися два підвиди — дзвінець великий весняний ранньостиглий і дзвінець великий літній пізньостиглий. У зв'язку зі спеціалізацією живлення відокремилось де­кілька видів синиць: синиця велика і синиця блакитна мешкають у листяних лісах, садах, парках, але перша з них живиться переважно великими комахами, а друга розшу­кує дрібних комах на корі дерев. Синиця чорна оселяється у хвойних і мішаних лісах, живиться комахами, а синиця чубата — в тих самих лісах, але живиться насінням хвой­них дерев.

Межі між різними способами видоутворення умовні: на різних етапах мікроеволюції один спосіб змінює інший або вони діють сумісно. Первинна географічна ізоляція може згодом приєднатися до дії екологічної, що приведе до вдосконалення пристосувань, тому процес видоутворен­ня має пристосувальний характер. Коли утворений вид стає генетично замкненою системою, мікроеволюція закін­чується. Проте всередині виду продовжують нагромаджу­ватися мутації, які, в свою чергу, можуть стати джерелом нового напряму еволюції. Кожний вид існує реально, але є історично сформованою тимчасовою ланкою в ланцюзі процесу еволюції.

Результати еволюції виявляються у трьох взаємно по­в'язаних наслідках: органічної доцільності, поступового вдосконалення організмів, різноманітності видів.

1. Органічний світ характеризується дивовижною до­цільністю в будові органів і їхніх функцій. Ця доціль­ність — наслідок виживання найбільш пристосованих — має відносний характер. При зміні умов існування будова органів і їхні функції втрачають доцільність. Це доказ того, що створені вони не "вищою силою", а сформувалися внаслідок природного добору найбільш пристосованих.

Органи і функції доцільні не взагалі, а лише за певних конкретних умов.

Найвагомішим аргументом проти ідеалістичних уяв­лень.про одвічну доцільність є існування рудиментарних органів, які не виконують жодних важливих функцій. Так, в усіх ссавців кістки таза є опорою для задніх кінцівок. Однак кістки тазового поясу є в китоподібних, у яких не­має кінцівок. Наявність їх можна зрозуміти, пригадавши історію походження цих тварин. Рудиментарні органи є у багатьох тварин і людини. М'язи вуха, третя повіка не функціонують у людини. Ці приклади, як і багато інших рудиментарних органів, дають змогу заперечувати абсолют­ну доцільність у природі і виникнення людини в результаті акту творення. Мабуть, якби людина була створена яко­юсь вищою силою, то недоцільних органів у неї б не було.

Ч. Дарвін довів, що доцільність у природі має відносний характер і є наслідком добору, тобто виживання найпристосованіших.

2. У процесі еволюції поступово з'являлись все більш Удосконалені за своєю будовою організми, що характеризувалися більш високою організацією. Поява ознак, які підвищували організацію, сприяла виживанню і підтриму­валась добором. Однак часто пристосування до вузьких умов існування не потребувало ускладнення організації. Тому сформувалися численні види рослин і тварин з різни­ми рівнями організації.

3. Дивергенція, боротьба за існування (природний добір) зумовили велику різноманітність видів, пристосованих до різних умов існування.

Макроеволюція. Процеси, які приводять до формування надвидових систематичних категорій (родів, родин, ря­дів), названі макроеволюцією. Між процесами, що здійсню­ються на мікро- і макроеволюційному рівнях, немає прин­ципової відмінності; при цьому діють одні й ті самі зако­номірності. Самі по собі систематичні категорії високого рангу виникнути не можуть. Поява їх — результат утво­рення нових видів, що пов'язано з перетворенням гено­фонду і дивергенцією в популяціях та природним добором. Макроеволюційні зміни — наслідок процесів, що відбува­ються на мікроеволюційному рівні. Нагромаджуючись, ці зміни спричинюють макроеволюційні явища. Отже, осо­бини одного виду походять з одного кореня. Найспорідненіші види, що виникли в результаті природного добору, становлять один рід. Найспорідненіші роди, які також ви­никли в результаті дивергенції і природного добору, ста­новлять родину, родини — ряд, ряди — клас, класи — тип. Ботаніки і зоологи під час класифікації рослин і тва­рин враховують ознаки спорідненості видів як із сучасни­ми, так і з вимерлими видами.

Контрольні запитання і завдання

1. Дайте характеристику праць К. Ліннея та вкажіть їхнє зна­чення для розвитку біології.

2. Проаналізуйте принципи класифікації К. Ліннея і сучасної

системи.

3. Хто з натуралістів і філософів висловлював еволюційні по­гляди в до дарвінівський період?

4. Як пояснював процес еволюції органічного світу Ж. Б. Ламярк?

5. Дайте оцінку теорії Ламарка.

6. Які соціально-економічні та наукові передумови виникнення вчення Дарвіна?

7. Перелічіть критерії виду та дайте характеристику кожного з них.

8. Чому для встановлення видової належності особин недостатньо якого-небудь одного з критеріїв?

9. Доведіть, що види існують у вигляді популяцій. Наведіть конкретні приклади.

10. Чому популяції є генетично відкритими, а види — закритими?

11. Як виникла різноманітність сортіа культурних рослин і порід свійських тварин?

12. Які є форми штучного добору?

13. Які форми мінливості використовують у разі штучного добору?

14. Що є рушійними силами еволюції?

15. У чому спільність і відмінність штучного І природного доборів?

16. Чому природний добір € основною рушійною силою еволюції органічного світу?

17. У чому виявляється творча роль природного добору?

18. Чому пристосованість організмів до умов існування є відносною? Наведіть приклади.

19. У чому полягає вчення Ч. Дарвіна про дивергенцію? Намалюйте схему дивергенції.

20. Назвіть причини і наслідки боротьби за існування.

21. Порівняйте погляди Ж. Б. Ламарка і Ч. Дарвіна на рушійні сили еволюції та причини пристосованості організмів до се­редовища.

22. Чому в популяціях домінантні алелі не витісняють реце­сивні?

23. Які процеси в популяціях спричинюють мікроеволюцію?

24. Дайте характеристику форм природного добору. Наведіть приклади.

25. У чому подібність і відмінність між макро і мікроеволюцією?

Дата добавления: 2015-05-23