Como a seleção natural dirige o curso da evolução. Tópico: Seleção natural - o fator norteador da evolução

Seleção natural- o único fator que determina a direção do processo evolutivo, a adaptação dos organismos a um determinado habitat. Graças à seleção, os indivíduos com mutações benéficas, ou seja, correspondentes ao meio ambiente, são preservados e reproduzidos na população. Indivíduos menos adaptados ao seu ambiente morrem ou sobrevivem, mas os seus descendentes são poucos.
Os genótipos dos indivíduos de uma população são diferentes e a frequência de ocorrência também é diferente. A eficácia da seleção depende da manifestação da característica no genótipo. O alelo dominante manifesta-se imediatamente fenotipicamente e está sujeito a seleção. O alelo recessivo não está sujeito a seleção até que esteja em estado homozigoto. I.I. Shmalhausen distinguiu duas formas principais de seleção natural: condução e estabilização.

Seleção de direção

A seleção direcionada leva à eliminação de indivíduos com características antigas que não correspondem ao ambiente alterado e à formação de uma população de indivíduos com novas características. Isso ocorre sob condições que mudam lentamente? habitats.

Exemplo de ação seleção de direção serve como uma mudança na cor das asas da borboleta mariposa. As borboletas que viviam nos troncos das árvores eram predominantemente de cor clara, invisíveis contra o fundo dos líquenes claros que cobriam os troncos das árvores.

De vez em quando apareciam nos troncos borboletas de cor escura, bem visíveis e destruídas pelos pássaros. Devido ao desenvolvimento industrial e à poluição atmosférica por fuligem, os líquenes desapareceram e os troncos escurecidos das árvores ficaram expostos. Como resultado, borboletas de cores claras, claramente visíveis contra um fundo escuro, foram destruídas pelos pássaros, enquanto os indivíduos de cores escuras foram preservados por seleção. Depois de algum tempo, a maioria das borboletas nas populações próximas aos centros industriais escureceu.

Qual é o mecanismo de seleção de direção?

O genótipo da mariposa contém genes que determinam a coloração clara e escura das borboletas. Portanto, tanto borboletas claras quanto escuras aparecem na população. A predominância de certas borboletas depende das condições ambientais. Em algumas condições ambientais, são preservados indivíduos predominantemente de cor escura, enquanto em outras, são preservados indivíduos de cor clara e com genótipos diferentes.

O mecanismo de seleção motriz consiste em preservar os indivíduos com desvios úteis da norma de reação anterior e eliminar os indivíduos com a norma de reação anterior.

Seleção estabilizadora

A seleção estabilizadora preserva os indivíduos com a norma de reação estabelecida sob determinadas condições e elimina todos os desvios dela. Funciona se as condições ambientais não mudarem por muito tempo. Assim, as flores da planta snapdragon são polinizadas apenas por abelhas. O tamanho da flor corresponde ao tamanho do corpo dos zangões. Todas as plantas que possuem flores muito grandes ou muito pequenas não são polinizadas e não formam sementes, ou seja, são eliminadas pela seleção estabilizadora.

Surge a questão: todas as mutações são eliminadas pela seleção?

Acontece que nem todos. A seleção elimina apenas as mutações que se manifestam fenotipicamente. Indivíduos heterozigotos retêm mutações recessivas que não aparecem externamente. Eles servem de base para a diversidade genética da população.
Observações e experimentos indicam que a seleção realmente ocorre na natureza. Por exemplo, observações mostraram que os predadores geralmente destroem indivíduos com algum tipo de defeito.

Os cientistas realizaram experimentos para estudar a ação da seleção natural. Em um tabuleiro pintado de verde, foram colocadas lagartas de cores diferentes - verdes, marrons, amarelas. Os pássaros bicavam principalmente as lagartas amarelas e marrons, visíveis contra o fundo verde.

Introdução

1. Charles Darwin – fundador da teoria da evolução

2. Causas e formas de “luta pela existência” na natureza viva

3. A teoria da seleção natural, formas de seleção natural

4. O papel da variabilidade hereditária na evolução das espécies

Conclusão

INTRODUÇÃO

O termo “evolução” (do latim evolutio - implantação) foi utilizado pela primeira vez em um dos trabalhos embriológicos do naturalista suíço Charles Bonnet em 1762. Atualmente, a evolução é entendida como um processo irreversível de mudança de um sistema que ocorre ao longo do tempo, devido ao qual surge algo novo, heterogêneo, situado em um estágio superior de desenvolvimento.

O processo de evolução diz respeito a muitos fenômenos que ocorrem na natureza. Por exemplo, um astrônomo fala sobre a evolução dos sistemas planetários e das estrelas, um geólogo fala sobre a evolução da Terra, um biólogo fala sobre a evolução dos seres vivos. Ao mesmo tempo, o termo “evolução” é frequentemente aplicado a fenómenos que não estão diretamente relacionados com a natureza no sentido estrito da palavra. Por exemplo, falam sobre a evolução dos sistemas sociais, pontos de vista, algumas máquinas ou materiais, etc.

O conceito de evolução assume um significado especial nas ciências naturais, onde a evolução biológica é estudada principalmente. A evolução biológica é o desenvolvimento histórico irreversível e até certo ponto direcionado da natureza viva, acompanhado de mudanças na composição genética das populações, na formação de adaptações, na formação e extinção de espécies, nas transformações das biogeocenoses e da biosfera como um todo. Em outras palavras, a evolução biológica deve ser entendida como o processo de desenvolvimento histórico adaptativo das formas vivas em todos os níveis de organização dos seres vivos.

A teoria da evolução foi desenvolvida por Charles Darwin (1809-1882) e delineada em seu livro “A Origem das Espécies por Meio da Seleção Natural, ou a Preservação das Raças Favorecidas na Luta pela Vida” (1859).

1. C. DARWIN – FUNDADOR DA TEORIA DA EVOLUÇÃO

Charles Darwin nasceu em 12 de fevereiro de 1809. na família de um médico. Enquanto estudava nas universidades de Edimburgo e Cambridge, Darwin adquiriu profundo conhecimento de zoologia, botânica e geologia, além de habilidade e gosto pela pesquisa de campo.

O livro do notável geólogo inglês Charles Lyell, “Principles of Geology”, desempenhou um papel importante na formação de sua visão científica do mundo. Lyell argumentou que visual moderno A Terra foi formada gradualmente sob a influência das mesmas forças naturais que ainda hoje estão ativas. Darwin estava familiarizado com as ideias evolucionistas de Erasmus Darwin, Lamarck e outros primeiros evolucionistas, mas não as achou convincentes.

A virada decisiva em seu destino foi a viagem ao redor do mundo no navio Beagle (1832-1837). As observações feitas durante esta viagem serviram de base para a teoria da evolução. Segundo o próprio Darwin, durante esta viagem ele ficou mais impressionado com: “1) a descoberta de fósseis de animais gigantes cobertos por uma concha semelhante à dos tatus modernos; 2) o fato de que conforme você se move pelo continente América do Sul espécies animais estreitamente relacionadas substituem umas às outras; 3) o fato de espécies intimamente relacionadas de várias ilhas do arquipélago de Galápagos diferirem ligeiramente umas das outras. Era óbvio que este tipo de factos, assim como muitos outros, só poderiam ser explicados com base na suposição de que as espécies estavam a mudar gradualmente, e este problema começou a assombrar-me.

Ao retornar de sua viagem, Darwin começa a refletir sobre o problema da origem das espécies. Ele considera várias ideias, inclusive a ideia de Lamarck, e as rejeita, pois nenhuma delas explica os fatos da incrível adaptabilidade dos animais e das plantas às suas condições de vida. O que os primeiros evolucionistas pensavam ser um dado adquirido e autoexplicativo parece ser a questão mais importante para Darwin. Recolhe dados sobre a variabilidade de animais e plantas na natureza e sob domesticação. Muitos anos mais tarde, relembrando como surgiu a sua teoria, Darwin escreveria: “Logo percebi que a pedra angular do sucesso do homem na criação de raças úteis de animais e plantas era a seleção. No entanto, durante algum tempo permaneceu um mistério para mim como a seleção poderia ser aplicada a organismos que vivem em condições naturais." Justamente naquela época, as ideias do cientista inglês T. Malthus sobre o aumento do número de populações em progressão geométrica foram vigorosamente discutidas na Inglaterra. “Em outubro de 1838 li o livro Sobre População, de Malthus”, continua Darwin, “e como, graças a longas observações do modo de vida dos animais e das plantas, estava bem preparado para apreciar o significado da luta universal pela existência, fiquei Imediatamente fiquei impressionado com a ideia de que, sob tais condições, as mudanças favoráveis tenderiam a persistir e as desfavoráveis a serem destruídas. O resultado disso deverá ser a formação de novas espécies.”

Assim, a ideia da origem das espécies através da seleção natural surgiu de Darwin em 1838. Ele trabalhou nisso por 20 anos. Em 1856, a conselho de Lyell, ele começou a preparar seu trabalho para publicação. Em 1858, o jovem cientista inglês Alfred Wallace enviou a Darwin o manuscrito de seu artigo “Sobre a tendência das variedades de se desviarem ilimitadamente do tipo original”. Este artigo continha uma exposição da ideia da origem das espécies através da seleção natural. Darwin estava pronto para se recusar a publicar seu trabalho, mas seus amigos, o geólogo Charles Lyell e o botânico G. Hooker, que há muito conheciam a ideia de Darwin e estavam familiarizados com os rascunhos preliminares de seu livro, convenceram o cientista de que ambos os trabalhos deveriam ser publicados simultaneamente. .

O livro de Darwin, Sobre a Origem das Espécies por Meio da Seleção Natural, ou a Preservação das Raças Favorecidas na Luta pela Vida, foi publicado em 1859 e seu sucesso superou todas as expectativas. Sua ideia de evolução encontrou apoio apaixonado de alguns cientistas e duras críticas de outros. Este e os trabalhos subsequentes de Darwin, “Mudanças em animais e plantas durante a domesticação”, “A descendência do homem e a seleção sexual” e “A expressão das emoções no homem e nos animais”, foram imediatamente traduzidos para vários idiomas após sua publicação. . É digno de nota que a tradução russa do livro de Darwin “Changes in Animals and Plants under Domestication” foi publicada antes do seu texto original. O notável paleontólogo russo V. O. Kovalevsky traduziu este livro a partir das provas fornecidas a ele por Darwin e publicou-o em edições separadas.

A teoria evolucionista de Darwin é uma doutrina holística do desenvolvimento histórico mundo orgânico. Abrange uma ampla gama de problemas, os mais importantes dos quais são a evidência da evolução, a identificação das forças motrizes da evolução, a determinação dos caminhos e padrões do processo evolutivo, etc.

A essência do ensino evolutivo reside nos seguintes princípios básicos:

1. Todos os tipos de seres vivos que habitam a Terra nunca foram criados por ninguém.

2. Tendo surgido naturalmente, as formas orgânicas foram lenta e gradualmente transformadas e melhoradas de acordo com as condições ambientais.

3. A transformação das espécies na natureza baseia-se em propriedades dos organismos como hereditariedade e variabilidade, bem como na seleção natural que ocorre constantemente na natureza. A seleção natural ocorre por meio de interações complexas dos organismos entre si e com fatores natureza inanimada; Darwin chamou esse relacionamento de luta pela existência.

4. O resultado da evolução é a adaptabilidade dos organismos às suas condições de vida e à diversidade de espécies na natureza.

2. RAZÕES E FORMAS DA “LUTA PELA EXISTÊNCIA”

“Luta pela existência” é um conceito que Charles Darwin utilizou para caracterizar todo o conjunto de relações entre os indivíduos e os diversos fatores ambientais. Essas relações determinam o sucesso ou o fracasso de um determinado indivíduo em sobreviver e deixar descendentes. Todos os seres vivos têm potencial para produzir um grande número de sua própria espécie. Por exemplo, a prole que uma dáfnia (crustáceo de água doce) pode deixar durante o verão atinge um tamanho astronômico, mais de 10 30 indivíduos, o que ultrapassa a massa da Terra. No entanto, o crescimento desenfreado do número de organismos vivos nunca é realmente observado. Qual é a razão deste fenômeno? A maioria dos indivíduos morre em diferentes estágios de desenvolvimento e não deixa descendentes. Há muitas razões que limitam o crescimento do número de animais: são fatores naturais e climáticos, e a luta contra indivíduos da sua própria espécie e de outras espécies.

Figura 1 – Ação da luta pela existência

Sabe-se que quanto maior a taxa de reprodução dos indivíduos de um determinado tipo, mais intensa é a morte. Beluga, por exemplo, gera cerca de um milhão de ovos durante a desova, e apenas uma pequena parte deles atinge o crescimento maduro. As plantas também produzem enormes quantidades de sementes, mas em condições naturais apenas uma pequena fração delas dá origem a novas plantas. A discrepância entre a possibilidade de reprodução ilimitada das espécies e recursos limitados é a principal razão da luta pela existência. A morte dos descendentes ocorre por diversos motivos. Pode ser tanto selectivo como aleatório (em casos de cheias, intervenção humana na natureza, queimada e etc).

Figura 2 – Formas de luta pela existência

Luta intraespecífica. A intensidade da reprodução e a morte seletiva de indivíduos mal adaptados às mudanças nas condições são de importância decisiva para as transformações evolutivas. ambiente. Não se deve pensar que um indivíduo com uma característica indesejável certamente deva morrer. Existe simplesmente uma grande probabilidade de que ela deixe menos descendentes ou nenhum, enquanto um indivíduo normal se reproduzirá. Conseqüentemente, os mais aptos sempre sobrevivem e se reproduzem. Este é o principal mecanismo da seleção natural. A morte seletiva de alguns e a sobrevivência de outros indivíduos é inseparável fenômenos relacionados. É em uma afirmação tão simples e à primeira vista óbvia que reside a genialidade da ideia de seleção natural de Darwin, ou seja, na reprodução de indivíduos mais adaptados que vencem a luta pela existência. A luta dos indivíduos dentro de uma espécie é das mais diversas naturezas.

Os indivíduos não apenas competem por fontes de alimento, umidade, sol e território, mas às vezes se envolvem em combate direto.

Em animais dióicos, machos e fêmeas diferem principalmente na estrutura de seus órgãos reprodutivos. No entanto, as diferenças muitas vezes estendem-se a sinais externos, comportamento. Lembre-se do traje de penas brilhantes do galo, um grande pente, esporas nas pernas e um canto enorme. Os faisões machos são muito bonitos em comparação com as galinhas muito mais modestas. Os caninos da mandíbula superior - presas - crescem especialmente fortemente nas morsas machos. Diferenças externas na estrutura dos sexos são chamados de dimorfismo sexual e se devem ao seu papel na seleção sexual. A seleção sexual é a competição entre os machos pela oportunidade de se reproduzir. Esse propósito é atendido por cantos, comportamento demonstrativo, namoro e, muitas vezes, brigas entre homens.

O dimorfismo sexual e a seleção sexual são bastante difundidos no mundo animal, incluindo os primatas. Esta forma de seleção deve ser considerada um caso especial de seleção natural intraespecífica.

As relações dos indivíduos dentro de uma espécie não se limitam à luta e à competição. Também existe ajuda mútua. Assistência mútua de indivíduos, delimitação de territórios individuais - tudo isso reduz a gravidade das interações intraespecíficas.

A assistência mútua manifesta-se mais claramente na organização familiar e grupal dos animais. Quando indivíduos fortes e grandes protegem os filhotes e as fêmeas, protegem seu território e suas presas, contribuindo para o sucesso de todo o grupo ou da família como um todo, muitas vezes à custa de suas vidas. A reprodução e morte de indivíduos adquirem caráter seletivo por meio da competição entre indivíduos geneticamente diversos dentro de uma determinada população, portanto a luta interna é a razão mais importante da seleção natural. O principal motor das transformações evolutivas é a seleção natural dos organismos mais adaptados que surgem como resultado da luta pela existência.

Luta interespécies . A luta interespecífica deve ser entendida como a luta dos indivíduos tipos diferentes. Particularmente picante luta interespecífica alcança nos casos em que competem espécies que vivem em condições ecológicas semelhantes e utilizam as mesmas fontes de alimento. Como resultado da luta interespecífica, ocorre ou o deslocamento de uma das espécies opostas, ou o deslocamento das espécies para condições diferentes dentro de uma mesma área, ou, finalmente, sua separação territorial.

Duas espécies de trepadeiras rochosas podem ilustrar as consequências da luta entre espécies intimamente relacionadas. Em locais onde as áreas de distribuição destas espécies se sobrepõem, ou seja, As aves de ambas as espécies vivem de acordo com a mesma teoria; o comprimento dos bicos e a capacidade de obter alimento diferem significativamente. Em áreas de habitat não sobrepostas de nuthatches, não são encontradas diferenças no comprimento do bico e no método de aquisição de alimento. A luta interespecífica leva, portanto, à separação ecológica e geográfica das espécies.

3. Combate às condições desfavoráveis de natureza inorgânica também aumenta a competição intraespecífica, à medida que indivíduos da mesma espécie competem por comida, luz, calor e outras condições de existência. Não é por acaso que se diz que uma planta no deserto combate a seca. Na tundra, as árvores são representadas por formas anãs, embora não sofram competição com outras plantas. Os vencedores da luta são os indivíduos mais viáveis (seus processos fisiológicos e metabolismo ocorrem com mais eficiência). Se as características biológicas forem herdadas, isso acabará por levar à melhoria das adaptações das espécies ao ambiente.

3. TEORIA DA SELEÇÃO NATURAL

FORMAS DE SELEÇÃO NATURAL

A seleção ocorre continuamente ao longo de uma série interminável de gerações sucessivas e preserva principalmente as formas que são mais consistentes com determinadas condições. A seleção natural e a eliminação de alguns indivíduos de uma espécie estão inextricavelmente ligadas e são uma condição necessária para a evolução das espécies na natureza.

O esquema de ação da seleção natural em um sistema de espécies segundo Darwin se resume ao seguinte:

1) A variação é característica de qualquer grupo de animais e plantas, e os organismos diferem uns dos outros em muitos aspectos;

2) O número de organismos de cada espécie que nascem excede o número daqueles que conseguem encontrar alimento e sobreviver. No entanto, como o número de cada espécie é constante em condições naturais, deve-se assumir que o máximo de descendência morre. Se todos os descendentes de qualquer espécie sobrevivessem e se reproduzissem, muito em breve suplantariam todas as outras espécies do globo;

3) Como nascem mais indivíduos do que conseguem sobreviver, há uma luta pela existência, competição por alimento e habitat. Esta pode ser uma luta ativa de vida ou morte, ou uma competição menos óbvia, mas não menos eficaz, como, por exemplo, no caso das plantas durante os períodos de seca ou frio;

4) Dentre as muitas mudanças observadas nos seres vivos, algumas facilitam a sobrevivência na luta pela existência, enquanto outras levam à morte de seus donos. O conceito de “sobrevivência do mais apto” é o cerne da teoria da seleção natural;

5) Os indivíduos sobreviventes dão origem à próxima geração e, assim, as mudanças “bem-sucedidas” são transmitidas às gerações subsequentes. Como resultado, cada geração subsequente revela-se mais adaptada ao seu ambiente; à medida que o ambiente muda, surgem novas adaptações. Se a selecção natural actuar durante muitos anos, então os descendentes mais recentes poderão revelar-se tão diferentes dos seus antepassados que seria aconselhável separá-los numa espécie independente.

Pode também acontecer que alguns membros de um determinado grupo de indivíduos adquiram certas alterações e se encontrem adaptados ao ambiente de uma forma, enquanto outros membros, possuindo um conjunto diferente de alterações, acabem por se adaptar de uma forma diferente; Dessa forma, de uma espécie ancestral, desde que isolados grupos semelhantes, podem surgir duas ou mais espécies.

Seleção de direção. A seleção natural sempre leva a um aumento na aptidão média das populações. Mudanças nas condições externas podem levar a mudanças na aptidão de genótipos individuais. Em resposta a estas mudanças, a seleção natural, utilizando o enorme reservatório de diversidade genética em muitos sinais diferentes, leva a mudanças significativas na estrutura genética da população. Se o ambiente externo muda constantemente em uma determinada direção, então a seleção natural altera a estrutura genética da população de tal forma que sua adequação a essas condições de mudança permanece máxima. Ao mesmo tempo, as frequências dos alelos individuais na população mudam. Os valores médios das características adaptativas nas populações também mudam. Em uma série de gerações, pode-se traçar sua mudança gradual em uma determinada direção. Esta forma de seleção é chamada de seleção de direção.

Um exemplo clássico de seleção de direção é a evolução da cor da mariposa da bétula. A cor das asas desta borboleta imita a cor da casca coberta de líquen das árvores onde passa o dia. Obviamente tal coloração protetora formado ao longo de muitas gerações de evolução anterior. Porém, com o início da revolução industrial na Inglaterra, esse dispositivo começou a perder importância. A poluição atmosférica levou a morte em massa líquenes e escurecimento dos troncos das árvores. Borboletas claras contra um fundo escuro tornaram-se facilmente visíveis para os pássaros. A partir de meados do século 19, formas mutantes escuras (melanísticas) de borboletas começaram a aparecer nas populações de mariposas. Sua frequência aumentou rapidamente. No final do século XIX, algumas populações urbanas da mariposa da bétula consistiam quase inteiramente em formas escuras, enquanto as populações rurais continuavam a ser dominadas por formas claras. Este fenômeno foi chamado de melanismo industrial . Os cientistas descobriram que em áreas poluídas, os pássaros são mais propensos a comer formas de cores claras e, em áreas limpas, as escuras. A introdução de restrições à poluição atmosférica na década de 1950 fez com que a seleção natural invertesse novamente o curso e a frequência das formas escuras nas populações urbanas começou a diminuir. São quase tão raros hoje em dia como eram antes da Revolução Industrial.

A seleção impulsionadora alinha a composição genética das populações com as mudanças no ambiente externo, de modo que a aptidão média das populações seja maximizada. Na ilha de Trinidad, os peixes guppy vivem em diferentes corpos d’água. Muitos daqueles que vivem no curso inferior dos rios e nas lagoas morrem nos dentes peixe predador. Nas partes superiores, a vida dos guppies é muito mais calma - há poucos predadores lá. Estas diferenças nas condições externas levaram ao fato de que os guppies “superiores” e “inferiores” evoluíram para direções diferentes. Os “inferiores”, sob constante ameaça de extermínio, começam a se reproduzir mais cedo e a produzir muitos alevinos muito pequenos. A chance de sobrevivência de cada um deles é muito pequena, mas são muitos e alguns conseguem se reproduzir. As “montanhas” atingem a maturidade sexual mais tarde, a sua fertilidade é menor, mas a sua prole é maior. Quando os pesquisadores transferiram guppies de “baixo crescimento” para reservatórios desabitados no curso superior dos rios, observaram uma mudança gradual no tipo de desenvolvimento dos peixes. Onze anos após a mudança, eles se tornaram significativamente maiores, começaram a procriar mais tarde e produziram descendentes em menor número, porém maiores.

A taxa de mudança nas frequências alélicas em uma população e os valores médios das características sob a influência da seleção dependem não apenas da intensidade da seleção, mas também da estrutura genética das características para as quais ocorre a renovação. A seleção contra mutações recessivas revela-se muito menos eficaz do que contra as dominantes. Num heterozigoto, o alelo recessivo não aparece no fenótipo e, portanto, escapa à seleção. Usando a equação de Hardy-Weinberg, pode-se estimar a taxa de mudança na frequência de um alelo recessivo em uma população dependendo da intensidade da seleção e da razão de frequência inicial. Quanto menor a frequência do alelo, mais lenta ocorre sua eliminação. Para reduzir a frequência da letalidade recessiva de 0,1 para 0,05, são necessárias apenas 10 gerações; 100 gerações - para reduzi-lo de 0,01 para 0,005 e 1000 gerações - de 0,001 para 0,0005.

A forma motriz da seleção natural desempenha um papel decisivo na adaptação dos organismos vivos às condições externas que mudam ao longo do tempo. Também garante a ampla distribuição da vida, sua penetração em todos os possíveis Nichos ecológicos. É um erro pensar, contudo, que em condições estáveis de existência a seleção natural cessa. Nessas condições, continua a atuar na forma de seleção estabilizadora.

Seleção estabilizadora. A seleção estabilizadora preserva o estado da população que garante sua máxima aptidão sob condições constantes de existência. Em cada geração, os indivíduos que se desviam do valor médio ideal para características adaptativas são removidos.

Muitos exemplos da ação de seleção estabilizadora na natureza foram descritos. Por exemplo, à primeira vista parece que maior contribuição Indivíduos com fertilidade máxima devem ser adicionados ao pool genético da próxima geração. Contudo, observações de populações naturais de aves e mamíferos mostram que este não é o caso. Quanto mais filhotes ou filhotes houver no ninho, mais difícil será alimentá-los, menor e mais fraco será cada um deles. Como resultado, os indivíduos com fertilidade média são os mais aptos.

A seleção em direção à média foi encontrada para uma variedade de características. Nos mamíferos, os recém-nascidos com peso muito baixo e muito alto têm maior probabilidade de morrer ao nascer ou nas primeiras semanas de vida do que os recém-nascidos com peso médio. Um estudo do tamanho das asas dos pássaros que morreram após a tempestade mostrou que a maioria deles tinha asas muito pequenas ou muito grandes. E neste caso, os indivíduos médios revelaram-se os mais adaptados.

Qual a razão do constante aparecimento de formas mal adaptadas em condições constantes de existência? Por que a seleção natural não é capaz de eliminar de uma vez por todas as formas desviantes indesejadas de uma população? A razão não é apenas e nem tanto o surgimento constante de cada vez mais novas mutações. A razão é que os genótipos heterozigotos costumam ser os mais aptos. Quando cruzados, eles se dividem constantemente e seus descendentes produzem descendentes homozigotos com aptidão reduzida. Este fenômeno é chamado de polimorfismo balanceado.

Seleção sexual. Os machos de muitas espécies apresentam características sexuais secundárias claramente expressas que à primeira vista parecem não adaptativas: a cauda de um pavão, as penas brilhantes das aves do paraíso e dos papagaios, as cristas escarlates dos galos, cores encantadoras peixe tropical, cantos de pássaros e sapos, etc. Muitas dessas características complicam a vida de seus portadores e os tornam facilmente perceptíveis aos predadores. Parece que estas características não proporcionam quaisquer vantagens aos seus portadores na luta pela existência e, no entanto, são muito difundidas na natureza. Qual foi o papel da seleção natural no seu surgimento e disseminação?

Sabe-se que a sobrevivência dos organismos é um componente importante, mas não o único, da seleção natural. Outro componente importante é a atratividade para indivíduos do sexo oposto. Charles Darwin chamou esse fenômeno de seleção sexual. Ele mencionou pela primeira vez esta forma de seleção em A Origem das Espécies e depois a analisou detalhadamente em A Descendência do Homem e a Seleção Sexual. Ele acreditava que “esta forma de seleção não é determinada pela luta pela existência nas relações dos seres orgânicos entre si ou com condições externas, mas pela competição entre indivíduos do mesmo sexo, geralmente homens, pela posse de indivíduos do outro sexo.”

A seleção sexual é a seleção natural para o sucesso reprodutivo. Características que reduzem a viabilidade dos seus hospedeiros podem surgir e espalhar-se se as vantagens que proporcionam para o sucesso reprodutivo forem significativamente maiores do que as suas desvantagens para a sobrevivência. Um macho que vive pouco, mas é querido pelas fêmeas e, portanto, produz muitos descendentes, tem uma aptidão geral muito maior do que aquele que vive muito, mas produz poucos descendentes. Em muitas espécies animais, a grande maioria dos machos não participa de forma alguma da reprodução. Em cada geração, surge uma competição acirrada entre homens e mulheres. Essa competição pode ser direta e se manifestar na forma de luta por território ou em torneios. Também pode ocorrer de forma indireta e ser determinada pela escolha da fêmea. Nos casos em que as fêmeas escolhem os machos, a competição masculina se manifesta na exibição de suas cores vivas. aparência ou comportamento desafiador namoro. As fêmeas escolhem os machos que mais gostam. Via de regra, esses são os machos mais brilhantes. Mas por que as mulheres gostam de homens brilhantes?

A aptidão de uma mulher depende de quão objetivamente ela é capaz de avaliar a aptidão potencial do futuro pai de seus filhos. Ela deve escolher um homem cujos filhos sejam altamente adaptáveis e atraentes para as mulheres.

Duas hipóteses principais sobre os mecanismos de seleção sexual foram propostas.

De acordo com a hipótese dos “filhos atraentes”, a lógica da escolha feminina é um pouco diferente. Se os machos de cores vivas, por qualquer razão, são atraentes para as mulheres, então vale a pena escolher um pai de cores vivas para seus futuros filhos, porque seus filhos herdarão os genes de cores vivas e serão atraentes para as mulheres na próxima geração. Assim, há um positivo Opinião, o que leva ao fato de que de geração em geração o brilho da plumagem dos machos aumenta cada vez mais. O processo continua a crescer até atingir o limite de viabilidade. Vamos imaginar uma situação em que as mulheres escolhem homens com mais cauda longa. Os machos de cauda longa produzem mais descendentes do que os machos com cauda curta e média. De geração em geração, o comprimento da cauda aumenta porque as fêmeas escolhem machos não com um determinado tamanho de cauda, mas com um tamanho maior que a média. Eventualmente, a cauda atinge um comprimento onde o seu detrimento à vitalidade do macho é equilibrado pela sua atratividade aos olhos das fêmeas.

Ao explicar essas hipóteses, procuramos compreender a lógica das ações das fêmeas. Pode parecer que esperamos demasiado deles, que tais cálculos complexos de aptidão dificilmente lhes sejam possíveis. Na verdade, as mulheres não são mais nem menos lógicas na escolha dos homens do que em todos os outros comportamentos. Quando um animal sente sede, não é por isso que deve beber água para restaurar o equilíbrio água-sal do corpo - ele vai a um bebedouro porque sente sede. Quando uma abelha operária pica um predador que ataca uma colmeia, ela não calcula o quanto com esse auto-sacrifício ela aumenta a aptidão geral de suas irmãs - ela segue o instinto. Da mesma forma, as fêmeas, ao escolherem machos brilhantes, seguem seus instintos - elas gostam de caudas brilhantes. Todos aqueles a quem o instinto sugeriu um comportamento diferente, todos não deixaram descendência. Assim, não estávamos discutindo a lógica feminina, mas a lógica da luta pela existência e da seleção natural - um processo cego e automático que, agindo constantemente de geração em geração, formou toda a incrível variedade de formas, cores e instintos que observamos no mundo da natureza viva.

4. PAPEL DA VARIAÇÃO Hereditária na evolução das espécies e na sua forma

Na teoria evolucionista de Darwin, o pré-requisito para a evolução é a variabilidade hereditária, e as forças motrizes da evolução são a luta pela existência e a seleção natural. Ao criar uma teoria evolutiva, Charles Darwin voltou-se repetidamente para os resultados da prática de criação. Ele mostrou que a diversidade de variedades e raças se baseia na variabilidade. Variabilidade é o processo de surgimento de diferenças nos descendentes em relação aos ancestrais, que determinam a diversidade dos indivíduos dentro de uma variedade ou raça. Darwin acredita que as causas da variabilidade são a influência de fatores nos organismos ambiente externo(direto e indireto), bem como a natureza dos próprios organismos (já que cada um deles reage especificamente à influência do ambiente externo). A variação serve de base para a formação de novas características na estrutura e funções dos organismos, e a hereditariedade consolida essas características Darwin, analisando as formas de variabilidade, identificadas entre Há três delas: definida, indefinida e correlativa.

Variabilidade específica ou de grupo é a variabilidade que ocorre sob a influência de algum fator ambiental que atua igualmente em todos os indivíduos de uma variedade ou raça e muda em uma determinada direção. Exemplos dessa variabilidade incluem aumento do peso corporal em indivíduos animais com boa alimentação, mudanças na pelagem sob a influência do clima, etc. Uma certa variabilidade é generalizada, abrange toda a geração e se expressa em cada indivíduo de forma semelhante. Não é hereditário, ou seja, nos descendentes do grupo modificado sob outras condições, as características adquiridas pelos pais não são herdadas.

A variabilidade incerta ou individual se manifesta especificamente em cada indivíduo, ou seja, singular, de natureza individual. Está associada a diferenças em indivíduos da mesma variedade ou raça em condições semelhantes. Esta forma de variabilidade é incerta, ou seja, uma característica nas mesmas condições pode mudar em direções diferentes. Por exemplo, uma variedade de plantas produz espécimes com diferentes cores de flores, diferentes intensidades de cor de pétalas, etc. A razão para este fenômeno era desconhecida para Darwin. A variabilidade incerta é de natureza hereditária, ou seja, é transmitida de forma estável aos descendentes. Esta é a sua importância para a evolução.

Com variabilidade correlativa ou correlativa, uma alteração em qualquer órgão causa alterações em outros órgãos. Por exemplo, cães com pelagem pouco desenvolvida geralmente têm dentes subdesenvolvidos, pombos com pés emplumados têm membranas entre os dedos, pombos com bico longo geralmente têm pernas longas, gatos brancos com olhos azuis geralmente surdo, etc. Dos fatores de variabilidade correlativa, Darwin tira uma conclusão importante: uma pessoa, ao selecionar qualquer característica estrutural, é quase “provável que altere involuntariamente outras partes do organismo com base em misteriosas leis de correlação”.

Tendo determinado as formas de variabilidade, Darwin chegou à conclusão de que apenas as mudanças hereditárias são importantes para o processo evolutivo, uma vez que só elas podem acumular-se de geração em geração. Segundo Darwin, os principais fatores da evolução formas culturais- esta é a variabilidade hereditária e a seleção feita pelo homem (Darwin chamou essa seleção de artificial). A variabilidade é um pré-requisito necessário para a seleção artificial, mas não determina a formação de novas raças e variedades.

CONCLUSÃO

Assim, Darwin, pela primeira vez na história da biologia, construiu a teoria da evolução. Isto foi de grande importância metodológica e permitiu não só fundamentar a ideia de evolução orgânica de forma clara e convincente para os contemporâneos, mas também testar a validade da própria teoria da evolução. Esta foi uma fase decisiva em uma das maiores revoluções conceituais nas ciências naturais. O mais importante nesta revolução foi a substituição da ideia teológica de evolução como a ideia de finalidade primordial pelo modelo de seleção natural. Apesar das críticas ferozes, a teoria de Darwin rapidamente ganhou reconhecimento devido ao fato de que o conceito de desenvolvimento histórico da natureza viva explicava melhor os fatos observados do que a ideia da imutabilidade das espécies. Para fundamentar sua teoria, Darwin, ao contrário de seus antecessores, baseou-se em uma enorme quantidade de fatos disponíveis em diversas áreas. O destaque das relações bióticas e sua interpretação evolutiva populacional foi a inovação mais importante do conceito de evolução de Darwin e dá direito à conclusão de que Darwin criou seu próprio conceito de luta pela existência, fundamentalmente diferente das ideias de seus antecessores de Darwin. a doutrina da evolução do mundo orgânico foi a primeira teoria do desenvolvimento criada “materialismo naturalmente histórico nas profundezas da ciência natural, a primeira aplicação do princípio do desenvolvimento a um campo independente Ciências Naturais" Este é o significado científico geral do darwinismo.

O mérito de Darwin reside no fato de ter revelado as forças motrizes da evolução orgânica. O desenvolvimento posterior da biologia aprofundou e complementou suas ideias, que serviram de base para o darwinismo moderno. Em todas as disciplinas biológicas, o lugar de liderança agora ocupa método histórico pesquisas que permitem estudar caminhos específicos de evolução dos organismos e penetrar profundamente na essência dos fenômenos biológicos. A teoria evolucionista de Charles Darwin encontrou ampla aplicação na teoria sintética moderna, onde o único fator orientador da evolução continua sendo a seleção natural, cujo material são as mutações. Uma análise histórica da teoria de Darwin inevitavelmente dá origem a novos problemas metodológicos da ciência, que podem se tornar objeto de pesquisas especiais. A solução destes problemas implica uma expansão do campo do conhecimento e, consequentemente, do progresso científico em muitas áreas: tanto na biologia, na medicina, como na psicologia, sobre a qual a teoria evolucionista de Charles Darwin teve não menos influência do que nas ciências naturais.

Lista de literatura usada

1.Alekseev V.A. Fundamentos do Darwinismo (introdução histórica e teórica). – M., 1964.

2. Velisov E.A. Carlos Darwin. Vida, obra e obra do fundador do ensino evolutivo. – M., 1959.

3. Danilova V.S., Kozhevnikov N.N. Conceitos básicos das ciências naturais. – M.: Aspect Press, 2000. – 256 p.

4. Dvoryansky F.A. Darwinismo. – M.: Universidade Estadual de Moscou, 1964. – 234 p.

5. Lemeza N.A., Kamlyuk L.V., Lisov N.D. Um guia para candidatos a universidades. – M.: Rolf, Iris-press, 1998. – 496 p.

6. Mamontov S.G. Biologia: um guia para candidatos a universidades. –M.: pós-graduação, 1992. – 245 p.

7. Ruzavin G.I. Conceitos de ciências naturais modernas: um curso de palestras. – M.: Projeto, 2002. – 336 p.

8. Sadokhin A.P. Conceitos da ciência natural moderna. – M., 2005.

9. Slopov E.F. Conceitos da ciência natural moderna. – M.: Vlados, 1999. – 232 p.

10. Smygina S.I. Conceitos da ciência natural moderna. – Rostov n/d., 1997.

ESBOÇO DO PLANO

Eles tiram conclusões.

As respostas dos representantes dos grupos são ilustradas com gráficos afixados no quadro. Todo o grupo participa na elaboração do relatório, pelo que todo o grupo também é avaliado.

4. Resumo e conclusão:

Assim, podemos tirar a seguinte conclusão:

As flutuações no número de predadores ficam atrás das flutuações
número de vítimas;

A diminuição da intensidade da luta intraespecífica ocorre devido à diminuição da densidade populacional, devoração de “vítimas”, saída de “vítimas” da população para outro território => fome de “predadores” => morte de “predadores”;

A redução da intensidade da luta entre espécies ocorre devido à divisão dos recursos em ações;

Em geral, a luta interespecífica leva à diminuição do número de espécies conquistadas;

As populações sobreviventes, no decurso da selecção natural, adquirem e consolidam características e propriedades que lhes são valiosas sob determinadas condições.

Os alunos anotam conclusões gerais sobre a lição em um caderno.

V. Resumo da lição

Reflexão. Ponto de discussão. Conformidade das conclusões com as tarefas e objetivos atribuídos.

Junto com o professor, os alunos avaliam o grau de alcance do objetivo no início da aula e marcam os participantes mais ativos, dando notas pelo trabalho realizado na aula.

Trabalho de casa (criativo): crie seus próprios modelos de relacionamento entre diferentes populações em um ambiente específico.

Aplicações para a lição

Questionário

1. O jogo começou com o mesmo número de indivíduos de cada opção de “vítima”. De qual variante (genótipo) sobraram mais indivíduos, menos, o número permaneceu praticamente inalterado, quais variantes desapareceram?

2. O jogo começou com o mesmo número de indivíduos de cada variante do “predador”. Como mudou o número de indivíduos de cada variante (genótipo): permaneceram mais, permaneceram menos, praticamente não mudaram, quais variantes desapareceram?

3. Por que ocorreram mudanças nas populações de “presas” e “predadores”?

4. Como a predação regula as populações de presas? O sucesso de caça de um “predador” depende da densidade populacional da “presa”?

5. Qual o efeito da presença de abrigos (dobras, áreas de baixo contraste do tapete) na densidade populacional?

6. O que foi maior: a natalidade ou a morte das “vítimas”?

7. Por quais recursos houve luta intraespecífica entre as “vítimas”?

8. Como é que os indivíduos “presas” reduziram a competição entre si?

9. Por quais recursos houve luta intraespecífica entre “predadores”?

10. Qual é o resultado da competição entre populações de diferentes espécies de “predadores” por um recurso?

11. Que variantes de especialização de “predadores” você observou?

12. A estabilidade da população de “predadores” - colheres - revelou-se superior à de outros “predadores”. Que princípio de partilha de recursos utilizou este “predador”?

Cartão de instruções№ 1

Técnicas de modelagem

Após a primeira “caça” (bem como uma após a outra), as “vítimas” restantes são duplicadas. Por exemplo, se sobrar apenas um feijão no habitat, os alunos colocam outro, se sobrarem quatro, mais quatro, etc. Isso simboliza a reprodução. Os “predadores” só podem duplicar (“multiplicar-se”) depois de terem engolido mais de 40 “vítimas”. Assim, após a primeira caçada, ou seja, na segunda geração, podem aparecer “filhos”: “filho-faca”, “filha-garfo”, “filha-colher”. Convencionalmente chamamos todos os sobreviventes ou aqueles nascidos após a primeira “caça” de crianças. Se a “caça” não teve sucesso e o “predador” conseguiu comer apenas 20-40 “vítimas”, ele só tem força para manter a vida (não há reprodução). Quando são colhidas menos de 20 “vítimas”, o “predador” morre de fome. O “predador” coloca as vítimas capturadas em seu “estômago” (placa de Petri) para calcular o resultado da caça.

Grupo nº 1

Comunidade

"vítimas"

Genótipo das “vítimas”

(populações 1-5)

Campo de habitat

heterospermoso

1. Sementes de abóbora (50 unid.)

2. Sementes de melancia (50 unid.)

4. Grãos de café (50 unid.)

5. Sementes de girassol (50 unid.)

Cartão de instruções№ 2

Técnicas de modelagem

A modelagem é realizada da seguinte forma.

“Vítimas” saem de potes para as mesas; Munidos de talheres, os alunos iniciam a “caça”. Na primeira “caçada” os “predadores” são uma faca, um garfo e uma colher.

Cada “caça” dura 30 segundos. São três caçadas no total. A caça pode ser realizada com música.

Após a primeira “caça” (bem como uma após a outra), as “vítimas” restantes são duplicadas. Por exemplo, se sobrar apenas um feijão no habitat, os alunos colocam outro, se sobrarem quatro, mais quatro, etc. Isso simboliza a reprodução. “Predadores” podem dobrar (“multiplicar”) somente após engolir mais de 40 “vítimas”. Assim, após a primeira caçada, ou seja, na segunda geração, podem aparecer “filhos”: “filho-faca”, “filha-garfo”, “filha-colher”. Convencionalmente chamamos todos os sobreviventes ou aqueles nascidos após a primeira “caça” de crianças. Se a “caça” não teve sucesso e o “predador” conseguiu comer apenas 20-40 “vítimas”, ele só tem força para manter a vida (não há reprodução). Quando são colhidas menos de 20 “vítimas”, o “predador” morre de fome. O “predador” coloca as vítimas capturadas em seu “estômago” (placa de Petri) para calcular o resultado da caça.

Grupo nº 2

Comunidade

"vítimas"

Genótipo de “presas” (populações 1-5)

Campo de habitat

Feijão-

massa

1. Bolotas (50 unid.)

2. Feijão médio variegado (50 unid.)

3. Feijão branco pequeno (50 unid.)

4. Cereja de pássaro (50 unid.)

5. Massa (50 unid.)

Tabela de relatórios

“Variações no número de “Vítimas”

Genótipo das “vítimas”

Eu geração

("pais")

Geração II

("crianças")

Geração III

(“netos”)

Geração IV (“bisnetos”)

era

comido

fugiu

esquerda

Depois

reprodução

comido

fugiu

esquerda

Pós-reprodução

comido

fugiu

esquerda

Depois de criar

Sementes de abóbora

Sementes de girassol

Sementes de melancia

Abrico. ossos

Tabela de relatórios

“Flutuações no número de “predadores”

Genótipo "Predador"	Eu geração	Geração II	Geração III	Geração IV
Comeu	Resultado	Comeu	Resultado	Comeu	Resultado	Número de indivíduos




Filha do garfo
Filha do garfo				Deixado para viver
filha de colher
filha de colher				Deixado para viver
Neta garfo

Biologia. Biologia geral. Grau 11. Nível básico Sivoglazov Vladislav Ivanovich

9. A seleção natural é a principal força motriz evolução

Lembrar!

Que tipos de seleção você conhece?

Cite as formas de seleção natural que você conhece.

Seleção natural- esta é a sobrevivência e reprodução preferencial dos indivíduos mais adaptados de cada espécie e a morte dos organismos menos adaptados. O princípio da seleção natural, apresentado pela primeira vez por Charles Darwin, é fundamental na teoria da evolução. É a seleção natural o terceiro fator necessário que direciona o processo evolutivo e garante a consolidação de certas mudanças na população.

A seleção natural é baseada em diversidade genética E número excessivo de indivíduos na população. A diversidade genética cria material para seleção, e um número excessivo de indivíduos leva à competição e, consequentemente, à luta pela existência (§ 4).

A maioria das espécies se reproduz de forma muito intensa. Muitas plantas produzem um grande número de sementes, mas apenas uma parte insignificante delas, ao germinar, dá origem a novas plantas. Os peixes põem centenas de milhares de ovos, mas apenas dezenas de indivíduos atingem a maturidade. A discrepância entre o potencial de reprodução exponencial das espécies e os recursos limitados é a principal razão da luta pela existência. A morte de organismos pode ocorrer por vários motivos. Às vezes pode ser acidental, por exemplo, como resultado da secagem de um reservatório ou de um incêndio. No entanto, geralmente aqueles indivíduos que estão mais adaptados a determinadas condições de vida e têm certas vantagens têm maior probabilidade de sobreviver e deixar descendentes. Os menos aptos têm menor probabilidade de deixar descendentes e maior probabilidade de morrer. Por isso, a seleção natural é o resultado da luta pela existência.

A seleção natural desempenha um papel criativo na natureza, porque de toda a variedade de mudanças hereditárias não direcionadas, ela seleciona e consolida apenas aquelas que proporcionam à população ou espécie como um todo adaptações ótimas a determinadas condições de existência.

Atualmente, graças ao desenvolvimento da genética, as ideias sobre seleção se expandiram significativamente e foram reabastecidas com novos fatos. Existem várias formas de seleção natural.

Forma motriz de seleção. Numa população que está há muito tempo em condições de existência estáveis, a gravidade de certas características varia em relação a um determinado valor médio. Quantia máxima os indivíduos de uma determinada população estão perfeitamente adaptados a condições específicas. Contudo, se as condições ambientais começarem a mudar, os indivíduos cuja expressão da característica se desvia da média podem ganhar uma vantagem. A pressão de seleção levará a uma mudança no valor médio de uma característica ou propriedade na população e ao surgimento de um novo valor médio ideal correspondente às condições alteradas (Fig. 19). A mudança na maioria das características sob a influência da seleção pode ocorrer muito rapidamente porque existe uma enorme diversidade genética em qualquer população.

Consideremos um dos exemplos clássicos que comprovam a existência de uma forma motriz de seleção natural na natureza - o fenômeno do melanismo industrial na borboleta mariposa da bétula (Fig. 20). A cor das asas desta borboleta crepuscular é muito semelhante à cor da casca das árvores cobertas de líquenes. Nesses troncos, as mariposas passam o dia, bem camufladas e escondidas de seus inimigos naturais– pássaros. Desenvolvimento ativo da indústria na Inglaterra nos séculos XVIII e XIX. levou à poluição severa das florestas. Como resultado, nas áreas industriais, a maioria dos líquenes morreu e os troncos das bétulas escureceram com fuligem. Borboletas de cores claras tornaram-se muito visíveis nessas árvores e os pássaros começaram a bicá-las ativamente. Nas condições atuais, os indivíduos mais escuros ganharam vantagem. O desenvolvimento da indústria fez com que as raras borboletas escuras se tornassem as mais típicas, e os indivíduos claros, pelo contrário, se tornassem extremamente raros. A seleção natural deslocou o valor médio de uma característica (neste caso, a cor) até que a população se adaptasse às novas condições de vida. Pelo exemplo acima fica claro que a seleção ocorre de acordo com o fenótipo, ou seja, de acordo com a manifestação externa do traço. Porém, como resultado, são selecionados genótipos que determinam o desenvolvimento desses fenótipos, ou seja, na natureza, a seleção preserva não características ou genes individuais, mas combinações inteiras de genes inerentes a um determinado organismo.

Arroz. 19. Forma motriz da seleção natural: A, B, C – mudanças sucessivas no valor médio de uma característica

Arroz. 20. Mariposas escuras e claras em troncos de árvores: A – claras; B – troncos de bétula escuros

Existem muitos exemplos que comprovam a existência de uma forma impulsionadora de seleção natural. Estes incluem, por exemplo, o surgimento da resistência dos insectos aos pesticidas. Os indivíduos que sobrevivem ao uso de inseticidas ganham vantagem em novas condições, deixam descendentes e contribuem para a disseminação da resistência a esses medicamentos na população.

Sob a influência da forma motriz da seleção natural, pode ocorrer não apenas o fortalecimento de um traço, mas também seu enfraquecimento até seu completo desaparecimento, por exemplo, a perda de olhos em uma toupeira ou a redução de asas em alguns insetos que vivem em áreas ventosas nas costas marítimas.

Assim, quando as condições ambientais mudam, o papel principal na evolução é desempenhado pela forma motriz da seleção natural.

Arroz. 21. Forma estabilizadora de seleção natural

Forma estabilizadora de seleção. Em condições ambientais constantes, atua a seleção estabilizadora, que visa preservar o valor médio previamente estabelecido de uma característica ou propriedade (Fig. 21). Se uma população estiver perfeitamente adaptada a determinadas condições ambientais, isso não significa que a necessidade de seleção desapareça. Em cada população surgem constantemente novas mutações e combinações de genes, portanto, surgem indivíduos com características que se desviam do valor médio. A ação dessa forma de seleção visa a destruição de indivíduos portadores de características que se desviam significativamente da norma média.

Existem muitos exemplos da ação de uma forma estabilizadora de seleção natural. Durante fortes tempestades nas regiões costeiras da Inglaterra, são principalmente os pardais com asas longas e curtas que morrem, enquanto os pássaros com asas de tamanho médio sobrevivem. Em uma grande ninhada de mamíferos, os filhotes que se desviam mais acentuadamente da média em alguns aspectos geralmente morrem.

Esta forma de seleção não altera o valor médio de uma característica, mas a gama de variabilidade fenotípica é reduzida. Nesse caso, os indivíduos com expressão média do traço levam a vantagem máxima, portanto, a grande semelhança de todos os indivíduos observada em qualquer população é resultado da ação de uma forma estabilizadora de seleção natural. Se as condições ambientais permanecerem inalteradas por muito tempo, os indivíduos de uma determinada população também permanecerão inalterados. Graças à ação da seleção estabilizadora, espécies que viveram há milhões de anos sobreviveram até hoje praticamente inalteradas: samambaias, tubarões, baratas relíquias, peixes celacantos com nadadeiras lobadas e o réptil hatteria (Fig. 22).

Arroz. 22. Os animais mais antigos preservados na fauna moderna: A – celacanto; B – hatteria

Em essência, a ação de seleção estabilizadora visa preservar os organismos que apresentam homeostase ideal para determinadas condições de existência constantes. Isto implica a ausência de mutações ou combinações desfavoráveis de alelos nos genótipos de tais indivíduos.

Revise perguntas e tarefas

1. O que é seleção natural?

2. Em que se baseia a ação da seleção natural?

3. Que formas de seleção natural você conhece?

4. Sob que condições ambientais opera cada forma de seleção natural?

5. Qual a razão do aparecimento de microrganismos e pragas? Agricultura e outros organismos resistentes aos pesticidas?

Pensar! Faça isso!

1. Dê exemplos de várias formas de seleção natural na natureza que você conhece.

2. Explique por que mesmo a influência de longo prazo da seleção estabilizadora não leva à uniformidade fenotípica completa na população.

Trabalhar com computador

Consulte o requerimento eletrônico. Estude o material e complete as tarefas.

Descubra mais

Forma de seleção disruptiva ou dilacerante.Às vezes, na natureza, uma mudança nas condições faz com que a seleção comece a agir contra indivíduos com características médias. Nesse caso, variantes extremas de adaptações ganham vantagem, e características intermediárias que se desenvolveram sob condições de seleção estabilizadora tornam-se inadequadas em novas condições e seus portadores morrem. Como resultado, dois novos são formados a partir da população única anterior.

Por exemplo, o corte constante em julho levou ao fato de que a população inicialmente única do grande chocalho, cuja floração e frutificação ocorriam principalmente em julho, se dividiu (Fig. 23). No mesmo território, começaram a existir duas populações, apresentando atividade em épocas diferentes: as plantas de uma delas tiveram tempo de florescer e formar sementes antes da roçada - em junho, e da outra - após a roçada - em agosto. Com a ação prolongada de seleção disruptiva, podem formar-se duas ou mais espécies que vivem no mesmo território, mas são ativas em tempo diferente Do ano.

Arroz. 23. Forma disruptiva de seleção natural

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GAPOU VO "Faculdade Agrária e Industrial de Nikologorsk".

A seleção natural é a principal força motriz da evolução.

Professor de biologia

E. A. Kirgizova

METAS

Desenvolver conceitos sobre várias formas de seleção natural.
Para formular a capacidade dos alunos de comparar Formas diferentes seleção natural entre si e identificá-los corretamente de acordo com suas características essenciais.
Consolidar o conhecimento sobre a seleção natural - como principal e orientador do processo evolutivo.

PLANO DE AULA

O conceito de "seleção natural".
Formas de seleção natural.
O papel criativo da seleção natural.
A seleção sexual como forma estabilizadora da seleção natural.
Comparação da seleção natural e artificial.

EXPLICAR OS TERMOS

Luta pela existência.

Luta intraespecífica pela existência.

Luta interespécies pela existência.

Lutando contra condições adversas

ambiente.

Luta pela existência

- Esse complexo e diversificado relações entre indivíduos dentro das espécies, entre espécies e condições ambientais.

Luta intraespecífica- ocorre entre indivíduos da mesma espécie.

Este é o mais difícil e nítido de todos os tipos.

Competição entre predadores por presas, competição por território, por uma fêmea, por espaço para viver, por locais de reprodução.

Luta interespécies– leva à evolução de ambas as espécies em interação, ao desenvolvimento de adaptações mútuas nelas. Fortalece e agrava a luta intraespecífica.

Este é o uso unilateral de uma espécie por outra.

Combate às condições ambientais adversas- os vencedores são os indivíduos mais viáveis (com metabolismo e processos fisiológicos eficazes).

Estas são plantas e animais dos desertos e do extremo norte.

Luta pela existência

Intraespecífico

Deslocamento de uma espécie por outra de seu habitat

Relação entre predador e presa

Competição para

fontes

água e comida

Competição por locais de nidificação de aves

Interespecífico

Encontre relações entre conceitos e imagens

Luta intraespecífica, luta interespecífica, luta contra condições ambientais desfavoráveis.

DÊ RESPOSTAS ÀS PERGUNTAS

1. Qual é o significado da luta pela existência?

- na formação da aptidão dos organismos.

2. Qual é o resultado da luta pela existência?

- seleção natural.

3. O que você acha que é a seleção natural?

Seleção natural -

sobrevivência dos organismos mais aptos.

DÊ RESPOSTAS ÀS PERGUNTAS

4. O que faz com que surjam adaptações?

indivíduos?

- como resultado da ação da luta pela existência e

seleção natural.

5. Que variabilidade isso tem?

maior significado?

- variabilidade hereditária.

A base para o sucesso da evolução é

múltiplo organismos.

SELEÇÃO NATURAL

Carlos Roberto Darwin

(Inglês Charles Robert Darwin; 1809-1882) - naturalista e viajante inglês.

- sobrevivência seletiva e reprodução dos organismos mais aptos

(C.Darwin)

um processo em que os indivíduos mais aptos de cada espécie sobrevivem preferencialmente e deixam descendentes e os menos aptos morrem

Ambiente natural com condições próprias

3. Fator de seleção

1. Pré-requisito necessário

2. Personagem

Variabilidade hereditária

Dirigido

(sempre direcionado para uma maior adaptabilidade ao meio ambiente)

CARACTERÍSTICAS DA SELEÇÃO NATURAL

Aumentar a diversidade de formas de organismos; complicação consistente da organização no decorrer de evolução progressiva; extinção de espécies menos adaptadas

6. Consequência

4. Essência genética

5.Resultado

Preservação não aleatória de certos genótipos numa população e sua participação seletiva na transmissão de genes para a próxima geração

Transformação do pool genético populacional, formação de adaptações

O PAPEL CRIATIVO DA SELEÇÃO NATURAL

A seleção natural é capaz de selecionar propositalmente, de geração em geração, indivíduos mais adaptados às condições ambientais. Ao selecionar características úteis, a seleção natural cria novas espécies.

SELEÇÃO NATURAL

Causa: luta pela existência.

Material: variabilidade hereditária

Eficiência: Quanto mais mutações diferentes houver em uma população (quanto maior a heterozigosidade da população), maior será a eficiência da seleção natural e mais rápida será a evolução.

MECANISMO DE EVOLUÇÃO

(de acordo com a teoria de Charles Darwin)

Evolução– o processo de desenvolvimento histórico da natureza viva baseado na variabilidade, hereditariedade e seleção natural.

SELEÇÃO NATURAL

Variabilidade hereditária

(mutações, variabilidade combinativa)

Heterogeneidade populacional

(aparência de indivíduos com uma variedade de características)

A luta pela existência (em suas diversas manifestações)

“Vitória” dos indivíduos mais aptos com importantes características favoráveis

“Derrota” dos indivíduos menos adaptados e com características desfavoráveis

Sobrevivência e participação preferencial na reprodução

Eles não têm chance de procriação

Eliminação seletiva

Eliminação da reprodução

Características desfavoráveis não são transmitidas aos descendentes

Traços favoráveis são transmitidos aos descendentes

FORMAS DE SELEÇÃO NATURAL

Natural

seleção

Movendo-se

(dirigido)

Estabilizando

Disruptivo

(rasgando)

Pressão de seleção

SELEÇÃO DE CONDUÇÃO

A-D – mudanças sucessivas na norma de reação sob a pressão da força motriz da seleção natural

SELEÇÃO DE CONDUÇÃO

Leva à destruição de indivíduos com a antiga norma de reação e à formação de uma população de indivíduos com novas características. Ocorre em condições ambientais que mudam lentamente. As mudanças hereditárias resultantes são benéficas.

Melanismo industrial na borboleta mariposa

As borboletas que viviam nos troncos das bétulas eram de cor clara. Entre eles, formas de cor escura apareciam de vez em quando e eram destruídas pelos pássaros. Devido ao desenvolvimento da indústria e à poluição do ar, os troncos das bétulas adquiriram uma tonalidade acinzentada. Como resultado, as borboletas de cores claras foram destruídas pelos pássaros, enquanto as de cores escuras foram preservadas. Depois de algum tempo, todas as borboletas da população tornaram-se escuras.

O melanismo industrial é a variabilidade causada pelo intenso desenvolvimento industrial e pela deterioração ambiental.

SELEÇÃO DE CONDUÇÃO

Transforma espécies sob condições ambientais variáveis. Garante a ampla distribuição da vida, sua penetração em todos os nichos ecológicos possíveis. Sob condições estáveis de existência, a seleção natural não cessa, mas continua a agir na forma de seleção estabilizadora.

Série filogenética do cavalo

Desenvolvimento de resistência a pesticidas

Aumentando o tamanho do corpo do cavalo

Pressão de seleção

SELEÇÃO ESTABILIZADORA

Variabilidade inicial de características.

Há um estreitamento da norma de reação.

SELEÇÃO ESTABILIZADORA

Em condições ambientais ligeiramente variáveis (constantes), o número de indivíduos com uma taxa de reação média aumenta. De geração em geração, as formas extremas são eliminadas e os organismos com uma determinada norma de reação são fixados (preservação da norma fenotípica média)

SELEÇÃO ESTABILIZADORA

Preserva os indivíduos com a norma de reação estabelecida sob determinadas condições e elimina todos os desvios dela.
Opera em condições ambientais que não mudam por muito tempo.

Espécies relíquias

Hatteria

SELEÇÃO ESTABILIZADORA

GINKGO (Ginkgo biloba), a única espécie sobrevivente da vasta ordem Ginkgoidae, que floresceu durante a era Mesozóica.

O único representante moderno é G. biloba (G. biloba) - árvore de 30-40 m de altura, até 1 m de espessura, com copa extensa; dióico.

Encontrado em poucas áreas do Leste Asiático.

O nome da planta significa “damasco prateado” em japonês.

Espécies relíquias

SELEÇÃO ESTABILIZADORA

Snapdragon.

As flores das plantas snapdragon são polinizadas por abelhas. O tamanho das flores corresponde ao tamanho do corpo dos zangões. Todas as plantas que possuem flores muito grandes ou muito pequenas não são polinizadas e não formam sementes, ou seja, são eliminadas pela seleção estabilizadora.

COMPARAÇÃO DE FORMULÁRIOS DE SELEÇÃO

ESTABILIZANDO

EM MOVIMENTO

1. Constância do ambiente externo

1. Mudança nas condições ambientais

2. Neutralização de mutações selecionando combinações nas quais seus efeitos nocivos sejam neutralizados

2. Revelando o estoque de variabilidade

3.Melhorar o genótipo com um fenótipo constante.

3. Seleção de mutações neutralizantes e suas combinações

4. Formação de reserva de mobilização de variabilidade hereditária

4. Formação de novos genótipos e fenótipos

COMPARAÇÃO DE FORMULÁRIOS DE SELEÇÃO

ESTABILIZANDO

EM MOVIMENTO

Ao eliminar os desvios da norma, forma ativamente mecanismos genéticos que garantem o desenvolvimento estável dos organismos e a formação de fenótipos ideais baseados em vários genótipos.
Garante o funcionamento estável dos organismos em uma ampla gama de flutuações nas condições externas familiares à espécie.

Desempenha um papel decisivo na adaptação dos organismos vivos às mudanças nas condições externas ao longo do tempo.
Garante a ampla distribuição da vida, sua penetração em todos os nichos ecológicos possíveis.
Sob condições estáveis de existência, a seleção natural continua a atuar na forma de seleção estabilizadora.

SELEÇÃO DISRUPTIVA

(rasgando)

Pressão de seleção

Observado

lacuna na norma de reação (indivíduos com valor médio são deslocados)

SELEÇÃO DISRUPTIVA

(rasgando)

O período de floração e amadurecimento das sementes no chocalho do prado se estende por quase todo o verão, com a maioria das plantas florescendo e frutificando no meio do verão. Nos prados de feno, beneficiam-se aquelas plantas que têm tempo para florescer e produzir sementes antes do corte, e aquelas que produzem sementes no final do verão, após o corte. Como resultado, duas raças de chocalho são formadas - floração precoce e floração tardia.

Um tipo de seleção natural em uma população de animais ou plantas que leva ao surgimento de duas ou mais novas formas a partir de uma original.

SELEÇÃO DISRUPTIVA

(rasgando)

Às vezes, as condições ambientais mudam drasticamente, de tal forma que formas extremas ganham vantagem. O número de formas extremas aumenta rapidamente, o que, com a participação do isolamento, pode levar à transformação das espécies. Esta seleção é dirigida contra formas intermediárias.

Por exemplo, na ausência de alimentos necessários para o crescimento de poleiros juvenis, ou seja, alevinos de outros peixes, apenas “anões” (indivíduos com crescimento acentuadamente lento, que podem se alimentar de crustáceos planctônicos por muito tempo) e “gigantes” (indivíduos capazes de já no final do primeiro ano de vida comerem percas fritas da sua própria geração). Em tal situação no reservatório há vários anos, como resultado de D. o. Serão formadas raças hereditárias de “gigantes” e “anões”.

SELEÇÃO DISRUPTIVA

(rasgando)

Esta forma de seleção ocorre quando dois ou mais geneticamente várias formas ter uma vantagem em condições diferentes, por exemplo, em diferentes estações do ano.

O caso da sobrevivência preferencial em Inverno formas “vermelhas” e no verão “pretas” da joaninha de duas manchas.

SELEÇÃO NATURAL

ESTABILIZANDO

NORMA DE CARACTERÍSTICA

NÃO MUDA,

MAS O NÚMERO DE INDIVÍDUOS

AUMENTA

EM MOVIMENTO

TRABALHA DE DENTRO

EM DOIS OU MAIS

INSTRUÇÕES

VÁLIDO

SÓ EM UM

DIREÇÃO

MUDANDO

NORMA

SINAL

RASGANDO

AGIR DE FORA

FORTALECE

FITNESS

DOIS FORMADOS

E MAIS NOVIDADES

NORMAS DE CARACTERÍSTICAS

SELEÇÃO SEXUAL

uma forma de seleção natural em algumas espécies animais baseada na competição de um sexo pelo acasalamento com indivíduos do outro sexo.

“Essa forma de seleção é determinada não pela luta pela existência nas relações dos seres orgânicos entre si ou com as condições externas, mas pela competição entre indivíduos de um sexo, geralmente homens, pela posse de indivíduos do outro sexo.”

(C.Darwin)

Polimorfismo

Dimorfismo sexual

Características sexuais secundárias

conjunto de traços ou características que distinguem um sexo do outro (com exceção das gônadas, que são as características sexuais primárias).

Polimorfismo é a existência dentro de uma espécie de várias formas claramente morfologicamente diferentes.

Polimorfismo em animais dióicos é a presença de indivíduos de aparência diferente dentro do mesmo sexo.

Polimorfismo sazonal- como uma espécie de ecológico.

A aparência do inseto depende da época.

Na população de borboletas mariposas, as gerações que aparecem na primavera distinguem-se pela cor vermelho-avermelhada das asas com um arranjo característico de manchas escuras. Ao mesmo tempo, a geração de verão consiste em indivíduos com asas marrons. Esse fenômeno se deve ao fato de que na primavera, em temperaturas mais baixas, o corpo da borboleta produz menos pigmento escuro, responsável pela cor das asas.

Em insetos sociais é observado polimorfismo sexual, associada à divisão de funções de diferentes indivíduos de uma família ou colônia (por exemplo, a rainha e as operárias das abelhas).

Teste de generalização

1. A matéria-prima para a seleção natural é

A) luta pela existência B) variabilidade mutacional

C) mudança no habitat dos organismos D) adaptabilidade dos organismos ao seu ambiente

2. A base da teoria evolucionista de Charles Darwin é a doutrina da

A) divergência B) seleção natural C) degeneração D) seleção artificial

3. A seleção, em que os indivíduos com manifestação média de um traço são retidos e os indivíduos com desvios da norma são descartados, é chamada

A) condução B) metódica C) espontânea D) estabilização

4. A natureza criativa da seleção natural na evolução se manifesta em

A) aumento da competição entre espécies

B) enfraquecer a competição entre as populações

C) aumento da competição entre indivíduos da mesma espécie

D) o surgimento de novas espécies

5. A eficiência da seleção natural diminui quando

A) intensificação da luta intraespecífica B) mudança na norma de reação

C) enfraquecer o processo de mutação D) fortalecer o processo de mutação

Teste de generalização

6. A que leva um aumento no processo de mutação em uma população natural?

A) aumentando a eficiência da seleção natural

B) aumentar a intensidade da circulação de substâncias

B) um aumento no número de indivíduos

D) melhorar a autorregulação

7. A ação da seleção natural leva a

A) variabilidade mutacional B) preservação de características úteis para humanos

C) cruzamento aleatório D) surgimento de novas espécies

8. O resultado da evolução é

A) variabilidade hereditária B) luta pela existência

C) diversidade de espécies D) aromorfoses

9. Graças a que forma de seleção os peixes com nadadeiras lobadas foram preservados na natureza?

A) metódico B) condução C) estabilização D) rasgamento

10. O principal resultado da evolução é

A) a adaptabilidade dos organismos ao seu ambiente

B) flutuações no tamanho da população

C) diminuição do número de populações da espécie

D) a luta pela existência entre indivíduos da mesma espécie

Respostas ao teste de generalização

Indicadores

Seleção artificial

Material de origem para seleção

Fator seletivo

Seleção natural

O caminho das mudanças favoráveis

Natureza da ação

Resultado da seleção

Formulários de seleção

Indicadores

Material de origem para seleção

Seleção artificial

Fator seletivo

Seleção natural

Humano

O caminho das mudanças favoráveis

Características individuais do corpo

Selecionado, torne-se produtivo

O caminho da mudança desfavorável

Condições ambientais

Permanece, acumula, é herdado

Selecionado, rejeitado, destruído

Natureza da ação

Criativo – acúmulo direcionado de características para o benefício de uma pessoa

Resultado da seleção

Destruído na luta pela existência

Novas variedades de plantas, raças de animais, cepas de microrganismos

Formulários de seleção

Criativo - seleção de características adaptadas em benefício de um indivíduo, população, espécie, levando ao surgimento de novas formas

Massa, individual, inconsciente, metódico

Novas espécies

Movente, estabilizador, perturbador, sexual

TRABALHO DE CASA

§3.4, pp. 136 – 139 livro didático para alunos. Educação instituições do meio ambiente prof. educação “Biologia Geral” V.M. Konstantinov.

§ 47, pp. 166 – 169 livro “Biologia Geral” D.K. Belyaeva.

Preencha a tabela " Características comparativas seleção artificial e natural"

FONTES DE INFORMAÇÃO

Biologia geral: um livro didático para estudantes. Educação instituições de ensino médio prof. educação / V.M. Konstantinov, A.G. Rezanov, E.O. Fadeeva; Ed. V. M. Konstantinova.- M.: Centro Editorial "Academia", 2010.
Biologia geral: livro didático. Para as séries 10-11. Educação geral instituições/ D.K. Belyaev, P.M. Borodin, N.N. Vorontsov e outros; Ed. D. K. Belyaeva, G.M. Dymshitsa. – M.: Educação, 2005. – 304 p.
Lerner G.I. Aulas de biologia. Biologia geral. 10º, 11º anos. Testes, perguntas, tarefas: Tutorial. – M.: Eksmo, 2005. – 352 p.
SE. Biologia de Ishkina. Planos de aula. 11º ano / Ed. D. K. Belyaeva, A.O. Ruvinsky. – Volgogrado, 2002. – 120 p.
Petunina O.V. Aulas de biologia no 11º ano. Planejamento detalhado - Yaroslavl: Development Academy, Academy Holding, 2003. - 304 p.