Disposizioni fondamentali della teoria evoluzionistica di Charles Darwin. Teoria evolutiva

Pensare!

Perché proprio nel XIX secolo? era possibile creare e sostanziare la dottrina dell'evoluzione?

L'opera principale di Charles Darwin, in cui è stata delineata la teoria dell'evoluzione, si chiama “L'origine delle specie attraverso la selezione naturale, o la preservazione delle razze favorite nella lotta per la vita”; fu pubblicato nel 1859. Il primo giorno l'intera tiratura, enorme per quei tempi: 1250 copie, era esaurita. La comparsa di quest'opera è stata preceduta da quasi 30 anni di ricerca e riflessione scientifica.

■Partecipazione alla spedizione. Nel 1831, a Charles Darwin, un ventiduenne laureato dell'Università di Cambridge, fu offerta una circumnavigazione del mondo di cinque anni sulla nave da guerra Beagle come naturalista. Il giovane ricercatore ha avuto l'opportunità di studiare la natura degli angoli più remoti del globo.

In Sud America, Darwin trovò fossili di bradipi giganti e armadilli. Le specie moderne di questi animali che vivevano negli stessi luoghi erano molto simili a quelle estinte, il che portò Darwin a pensare alla possibile relazione tra questi organismi.

Studiando le isole vulcaniche dell'arcipelago delle Galapagos, Darwin scoprì che le piante e gli animali dell'isola erano diversi da specie simili trovate nel continente sudamericano. Ad esempio, l'iguana della terraferma è una lucertola terrestre comune che vive in zone aride, mentre l'iguana dell'isola si nutriva nel mare e mangiava alghe. Le varie specie di fringuelli che vivevano sulle isole variavano per dimensioni e struttura del becco, ma erano molto simili alle specie della terraferma. Darwin suggerì che gli uccelli un tempo arrivassero sulle isole dalla terraferma e cambiassero, adattandosi alle diverse fonti di cibo (semi duri, germogli, frutti, insetti).

In Australia, lo scienziato è rimasto stupito dalla straordinaria fauna antica: marsupiali e mammiferi che depongono uova, che si erano estinti da tempo in altri luoghi del globo.

Il viaggio ha svolto un ruolo decisivo nella formazione delle visioni scientifiche di Darwin. Lo scienziato ha raccolto molti dati sulla variabilità degli organismi. Di conseguenza, salito a bordo della nave come sostenitore dell'immutabilità della natura vivente, cinque anni dopo, al ritorno a casa, Darwin era convinto che le specie siano capaci di cambiare e dare origine ad altre specie.

■La dottrina della selezione artificiale di Charles Darwin. I dati raccolti da Charles Darwin durante la sua spedizione e accumulati nella ricerca scientifica dei suoi predecessori e contemporanei indicavano l'esistenza della variabilità nel mondo vivente. Tuttavia, i meccanismi di questi cambiamenti sono rimasti sconosciuti.

Ritornato in Inghilterra, Darwin continuò le sue ricerche scientifiche. Ha attirato l'attenzione sull'esistenza di due fenomeni opposti: ereditarietà e variabilità. A quel tempo, non si sapeva ancora quale fosse la natura di queste due proprietà degli organismi viventi, ma Darwin capì in modo assolutamente corretto che sono l'ereditarietà e la variabilità alla base delle trasformazioni evolutive. Darwin distingueva tra variabilità definita e indeterminata.

Certo, O gruppo, variabilità si verifica sotto l'influenza di fattori ambientali e si manifesta ugualmente in tutti gli individui. Ad esempio, quando la qualità del foraggio migliora, le mucche producono più latte e quando i fertilizzanti vengono applicati ai campi, la resa dei raccolti diventa molto più elevata. Tuttavia, questi cambiamenti non vengono trasmessi alla generazione successiva e, per ottenere un raccolto abbondante l’anno successivo, i campi devono essere nuovamente fertilizzati. Attualmente, questa forma di variabilità è solitamente chiamata non ereditaria o fenotipica.

Darwin era molto più interessato a un'altra forma di variabilità: incerto o individuale. La variabilità incerta è la comparsa in un individuo di una nuova manifestazione di una caratteristica che non era presente nelle forme ancestrali. Darwin credeva che fosse la variabilità indeterminata a garantire l'emergere di nuove specie, perché è ereditaria. Nella biologia moderna è noto che la causa principale della variabilità ereditaria sono le mutazioni.

Era questa forma di variabilità che gli allevatori inglesi usavano per creare nuove razze di animali. A quel tempo, in Inghilterra erano state allevate più di 150 razze di piccioni, molte razze di cani, polli, bovini, ecc. I sostenitori dell'immutabilità delle specie sostenevano che ogni razza ha il proprio antenato selvatico. Darwin dimostrò che non era così. Tutte le razze di polli provengono dai volatili selvatici, tutte le razze bovine provengono dall'uro selvatico e tutta la straordinaria varietà di piccioni proviene dal colombaccio selvatico.

Quando allevavano animali domestici e piante coltivate, gli agricoltori inglesi cercavano tra la prole quegli individui in cui la caratteristica desiderata era più chiaramente espressa. Gli esemplari selezionati furono incrociati tra loro, e dagli organismi della generazione successiva furono nuovamente selezionate quelle forme in cui si esprimeva al meglio la caratteristica necessaria all'uomo. Da una forma iniziale era possibile ottenere contemporaneamente molte varietà o razze diverse se si operava la selezione per caratteristiche diverse. Di conseguenza, quando si sviluppavano nuove varietà e razze, le persone utilizzavano la selezione artificiale.

Selezione artificialeè il processo di creazione di nuove razze di animali e varietà vegetali attraverso la conservazione sistematica e la riproduzione di individui con determinati tratti e proprietà preziosi per l'uomo nel corso di una serie di generazioni. A volte una singola grande mutazione porta alla nascita di una razza. È così che è apparsa la razza anconetana di pecora dalle zampe corte, bassotto, anatra dal becco storto, e nel 2004 è stato scoperto negli USA un gatto con le zampe corte, che ha dato origine a una nuova razza.

La selezione artificiale è stata effettuata dall'uomo in ogni momento, ma nell'antichità lo era inconscio. I nostri lontani antenati lasciarono gli animali migliori o conservarono i semi migliori per la semina, sulla base dell'esperienza pratica, senza porsi un obiettivo specifico. Se un allevatore si prefigge un compito specifico e seleziona per una (due) caratteristiche, si chiama tale selezione metodico.

■ La dottrina della selezione naturale di Charles Darwin. Nelle condizioni artificiali, il fattore che seleziona questo o quell'organismo è l'uomo. Darwin credeva che se fosse riuscito a scoprire un fattore altrettanto attivo in natura, il problema dell'origine delle specie sarebbe stato risolto.

Impressionato dal lavoro di T. Malthus, lesse del desiderio degli organismi di una riproduzione illimitata, Darwin analizzò i modelli di riproduzione di vari organismi. In 750 anni, i discendenti di una coppia di elefanti, gli animali a riproduzione più lenta, possono arrivare a 19 milioni di individui. L'ostrica depone 1 milione di uova a stagione e il famoso fungo palla produce 700 miliardi di spore, eppure il globo non è ricoperto di ostriche e funghi. Sebbene gli individui tendano a riprodursi in modo esponenziale, il numero di adulti di ciascuna specie rimane approssimativamente costante. In altre parole, la maggior parte dei discendenti muore lotta per l'esistenza prima di raggiungere la pubertà.

Darwin identificò tre forme di lotta per l’esistenza: interspecifica, intraspecifica e lotta contro fattori ambientali sfavorevoli.

Lotta intraspecifica avviene tra individui della stessa specie. Questa lotta è particolarmente acuta perché gli organismi appartenenti alla stessa specie hanno bisogni simili. Negli animali, questa lotta si manifesta nella competizione per il cibo e il territorio, in molte piante - nell'ombra di altri individui a causa della crescita più rapida. Durante la stagione riproduttiva, i maschi di molte specie combattono per il diritto di fondare una famiglia. I tornei di accoppiamento portano alla selezione sessuale, quando il maschio più forte lascia la prole e quelli deboli o malati vengono esclusi dal processo di riproduzione e i loro geni non vengono trasmessi alla prole.

Lotta contro i fattori ambientali avversiè di grande importanza per la sopravvivenza degli organismi. Durante un’estate secca, molte piante muoiono, le inondazioni uccidono molti animali e non tutti gli organismi possono sopravvivere a un inverno gelido.

Nella lotta per l'esistenza, alcuni individui affrontano con successo questo compito, mentre altri non possono lasciare la prole o morire. Di norma, i discendenti sono principalmente organismi con caratteristiche utili per le condizioni di vita date. Il risultato della lotta per l’esistenza è la selezione naturale.

Il processo di sopravvivenza e riproduzione degli individui più adatti Darwin nominato selezione naturale, la principale forza motrice che dirige il processo evolutivo. Il materiale per questa selezione è la variabilità ereditaria. Nel processo di selezione naturale si verifica un graduale accumulo di cambiamenti benefici per un gruppo di organismi, che porta alla formazione di una nuova specie.

■ Il significato della teoria di Darwin. Charles Darwin non fu il primo scienziato a creare la teoria dell'evoluzione. Il suo merito sta nel fatto di essere stato il primo a spiegare scientificamente i meccanismi dell'evoluzione in generale e della speciazione in particolare. Darwin considerava i principali fattori dell'evoluzione la variabilità ereditaria degli organismi, la lotta per l'esistenza e la selezione naturale.

Darwin ha illustrato il suo punto di vista con lo stesso esempio utilizzato a suo tempo da J. B. Lamarck per spiegare la sua teoria dell'evoluzione: la giraffa. Darwin teorizzò che in alcune popolazioni ancestrali di giraffe, gli individui variavano leggermente nella lunghezza del collo e delle gambe. Questa ipotesi è del tutto legittima, perché non esistono due individui identici in nessuna popolazione. Durante i periodi di scarsità di cibo nella savana, animali di diverse altezze erano costretti a competere per il fogliame degli alberi (lotta intraspecifica per l'esistenza). Gli animali più alti potevano raggiungere le foglie che crescono sui rami superiori e inaccessibili agli individui più bassi. Pertanto, le giraffe corte morirono e con esse caratteristiche come le gambe e il collo corti scomparvero dalla popolazione. Il collo lungo e le gambe lunghe della giraffa moderna sono il risultato della sopravvivenza preferenziale di generazione in generazione e della riproduzione di individui più alti.

L'insegnamento di Darwin funge da base scientifica naturale per una spiegazione materialistica dell'opportunità della struttura degli organismi viventi, dell'origine e della diversità delle specie ed è uno dei più grandi risultati delle scienze naturali del 19 ° secolo. Nello stesso periodo di Charles Darwin, un altro scienziato naturale, Alfred Russel Wallace, arrivò alle stesse conclusioni sui meccanismi dell'evoluzione. Nel luglio 1858, Darwin e Wallace presentarono le loro idee ad una riunione della Linnean Society a Londra. Successivamente Wallace riconobbe pienamente la priorità di Darwin e introdusse il termine “darwinismo” per designare la nuova teoria dell’evoluzione.

La teoria dell'evoluzione proposta da Darwin fu successivamente ampliata e rivista alla luce di nuovi dati provenienti dalla genetica, dalla biologia molecolare, dalla paleontologia, dall'ecologia e fu chiamata teoria sintetica dell’evoluzione.

Domande per l'autocontrollo

1.Quali osservazioni di Charles Darwin hanno scosso la sua fede nell'immutabilità delle specie?

2.Quali sono le cause della variabilità del gruppo?

3.Cos'è la selezione artificiale?

4.Quali sono le ragioni della lotta per l'esistenza nella natura vivente?

5.Di quali relazioni è conseguenza la selezione naturale?

6.Qual è il ruolo della selezione naturale nell'evoluzione?

Il libro di testo corrisponde al livello base della componente federale dello standard statale di educazione generale in biologia ed è raccomandato dal Ministero dell'Istruzione e della Scienza della Federazione Russa.

Il libro di testo è rivolto agli studenti delle classi 10-11 e completa la linea di N.I. Tuttavia, le peculiarità della presentazione del materiale consentono di utilizzarlo nella fase finale dello studio della biologia dopo i libri di testo di tutte le linee esistenti.

Darwin era molto più interessato a un'altra forma di variabilità: incerto, O individuale. La variabilità indefinita è la comparsa in un individuo di una nuova manifestazione di una caratteristica che non era presente nelle forme ancestrali. Darwin credeva che fosse la variabilità indeterminata a garantire l'emergere di nuove specie, perché è ereditaria. Nella biologia moderna è noto che la causa principale della variabilità ereditaria sono le mutazioni (vedi §).

Era questa forma di variabilità che gli allevatori inglesi usavano per creare nuove razze di animali. A quel tempo, in Inghilterra erano state allevate più di 150 razze di piccioni, molte razze di cani, polli, bovini, ecc. I sostenitori dell'immutabilità delle specie sostenevano che ogni razza aveva il proprio antenato selvatico. Darwin dimostrò che non era così. Tutte le razze di polli provengono dal pollo banchiere selvatico, le razze bovine provengono dall'uro selvatico e tutta la straordinaria varietà di piccioni proviene dal colombaccio selvatico (Fig. 104).

Quando allevavano animali domestici e piante coltivate, gli agricoltori inglesi cercavano tra la prole quegli individui in cui la caratteristica desiderata era più chiaramente espressa. Gli esemplari selezionati furono incrociati tra loro, e dagli organismi della generazione successiva furono nuovamente selezionate quelle forme in cui si esprimeva al meglio la caratteristica necessaria all'uomo. Da una forma iniziale era possibile ottenere contemporaneamente molte varietà o razze diverse se la selezione veniva effettuata per caratteristiche diverse. Di conseguenza, quando si sviluppavano nuove varietà e razze, le persone utilizzavano la selezione artificiale.

Selezione artificiale chiamato il processo di creazione di nuove razze di animali e varietà vegetali attraverso la conservazione sistematica e la riproduzione di individui con determinati tratti e proprietà preziosi per l'uomo nel corso di una serie di generazioni.

A volte una singola grande mutazione porta alla nascita di una razza. È così che è apparsa la razza anconetana di pecora dalle zampe corte, bassotto, anatra dal becco storto, e nel 2004 è stato scoperto negli USA un gatto con le zampe corte, che ha dato origine a una nuova razza.

Riso. 104. Razze di piccioni: A – piccione selvatico; B – soffiatore; B – Giacobino; G – bicchiere; D – piccione viaggiatore; E – piccione pavone

La selezione artificiale è stata effettuata dall'uomo in ogni momento, ma nell'antichità lo era inconscio. I nostri lontani antenati lasciarono gli animali migliori o conservarono i semi migliori per la semina, sulla base dell'esperienza pratica, senza porsi un obiettivo specifico. Se un allevatore si prefigge un compito specifico e seleziona per una (due) caratteristiche, si chiama tale selezione metodico.

La dottrina della selezione naturale di Charles Darwin. Nelle condizioni artificiali, il fattore che seleziona questo o quell'organismo è l'uomo. Darwin credeva che se fosse riuscito a scoprire un fattore altrettanto attivo in natura, il problema dell'origine delle specie sarebbe stato risolto.

Impressionato dal lavoro di T. Malthus, lesse del desiderio degli organismi di una riproduzione illimitata, Darwin analizzò i modelli di riproduzione di vari organismi. In 750 anni, i discendenti di una coppia di elefanti, gli animali a riproduzione più lenta, possono arrivare a 19 milioni di individui. L'ostrica depone 1 milione di uova a stagione e il famoso fungo palla produce 700 miliardi di spore, eppure il globo non è ricoperto di ostriche e funghi. Sebbene gli individui tendano a riprodursi in modo esponenziale, il numero di adulti di ciascuna specie rimane approssimativamente costante. In altre parole, la maggior parte dei discendenti muore lotta per l'esistenza, prima di raggiungere la pubertà.

Darwin identificò tre forme di lotta per l’esistenza: interspecifica, intraspecifica e lotta contro fattori ambientali sfavorevoli.

Lotta intraspecifica avviene tra individui della stessa specie. Questa lotta è particolarmente acuta perché gli organismi appartenenti alla stessa specie hanno bisogni simili. Negli animali, questa lotta si manifesta nella competizione per il cibo e il territorio, in molte piante - nell'ombra di altri individui a causa della crescita più rapida. Durante la stagione riproduttiva, i maschi di molte specie combattono per il diritto di fondare una famiglia. I tornei di accoppiamento portano alla selezione sessuale, quando il maschio più forte lascia la prole e quelli deboli o malati vengono esclusi dal processo di riproduzione e i loro geni non vengono trasmessi alla prole.

Lotta contro i fattori ambientali avversiè di grande importanza per la sopravvivenza degli organismi. Durante un’estate secca, molte piante muoiono, le inondazioni uccidono molti animali e non tutti gli organismi possono sopravvivere a un inverno gelido.

Nella lotta per l'esistenza, alcuni individui affrontano con successo questo compito, mentre altri non possono lasciare la prole o morire. Di norma, i discendenti sono principalmente organismi con caratteristiche utili per le condizioni di vita date. Il risultato della lotta per l’esistenza è la selezione naturale.

Il processo di sopravvivenza e riproduzione degli individui più adatti Darwin nominato selezione naturale, la principale forza motrice che dirige il processo evolutivo. Il materiale per questa selezione è la variabilità ereditaria. Nel processo di selezione naturale si verifica un graduale accumulo di cambiamenti benefici per un gruppo di organismi, che porta alla formazione di una nuova specie.

Il significato della teoria di Darwin. Darwin non fu il primo scienziato a creare la teoria dell'evoluzione. Il suo merito sta nel fatto di essere stato il primo a spiegare scientificamente i meccanismi dell'evoluzione in generale e della speciazione in particolare. Darwin considerava i principali fattori dell'evoluzione la variabilità ereditaria, la lotta per l'esistenza e la selezione naturale.

Darwin ha illustrato il suo punto di vista con lo stesso esempio utilizzato a suo tempo da J.B. Lamarck per spiegare la sua teoria dell'evoluzione: la giraffa. Darwin teorizzò che in alcune popolazioni ancestrali di giraffe, gli individui variavano leggermente nella lunghezza del collo e delle gambe. Questa ipotesi è del tutto legittima, perché non esistono due individui identici in nessuna popolazione. Durante i periodi di scarsità di cibo nella savana, animali di diverse altezze erano costretti a competere per il fogliame degli alberi (lotta intraspecifica per l'esistenza). Gli animali più alti potevano raggiungere le foglie che crescono sui rami superiori e inaccessibili agli individui più bassi. Pertanto, le giraffe corte morirono e con esse caratteristiche come le zampe corte e la glea scomparvero dalla popolazione. Il collo lungo e le gambe lunghe della giraffa moderna sono il risultato della sopravvivenza preferenziale di generazione in generazione e della riproduzione di individui più alti.

L'insegnamento di Darwin funge da base scientifica naturale per una spiegazione materialistica dell'opportunità della struttura degli organismi viventi, dell'origine e della diversità delle specie ed è uno dei più grandi risultati delle scienze naturali del 19 ° secolo.

Nello stesso periodo di Charles Darwin, un altro scienziato naturale, Alfred Russell Wallace, arrivò alle stesse conclusioni sui meccanismi dell'evoluzione. Nel luglio 1858, Darwin e Wallace presentarono insieme le loro idee in una riunione della Linnean Society a Londra. Successivamente Wallace riconobbe pienamente la priorità di Darwin e introdusse il termine “darwinismo” per designare la nuova teoria dell’evoluzione.

La teoria dell'evoluzione proposta da Darwin fu successivamente ampliata e rivista alla luce di nuovi dati provenienti dalla genetica, dalla biologia molecolare, dalla paleontologia, dall'ecologia e fu chiamata teoria sintetica dell’evoluzione.

Rivedi domande e compiti

1. Quali osservazioni di Charles Darwin hanno scosso la sua fede nell'immutabilità delle specie?

2. Quali sono le cause della variabilità del gruppo?

3. Cos'è la selezione artificiale?

4. Quali sono le ragioni della lotta per l'esistenza nella natura vivente?

5. Quali relazioni sono le conseguenze della selezione naturale?

6. Qual è il ruolo della selezione naturale nell'evoluzione?

Domanda 1. Quali dati geologici servirono come prerequisito per la teoria evoluzionistica di Charles Darwin?

Grazie allo studio degli strati della crosta terrestre si è ottenuta una grande quantità di dati paleontologici e si è dimostrato che negli strati più antichi si trovano solo resti di molluschi e pesci, negli strati successivi compaiono resti di rettili, e addirittura più tardi - mammiferi. Georges Cuvier lo ha spiegato con la sua teoria delle catastrofi (cambiamenti improvvisi delle condizioni di vita e disastri naturali globali), ma il geologo inglese Charles Lyell ha dimostrato che la superficie terrestre cambia gradualmente sotto l'influenza di fattori naturali (vento, pioggia, onde, eruzioni vulcaniche, eccetera.). Di conseguenza, la teoria della catastrofe come modo di spiegare i reperti paleontologici è errata.

Domanda 2. Quali scoperte nel campo della biologia, fatte nella prima metà del XIX secolo, hanno contribuito alla formazione delle visioni evoluzionistiche di Charles Darwin?

Le seguenti scoperte biologiche hanno contribuito alla formazione delle opinioni di Charles Darwin:

T. Schwann ha creato la teoria cellulare, che postulava che gli organismi viventi sono costituiti da cellule, le cui caratteristiche generali sono le stesse in tutte le piante e gli animali. Ciò servì come forte prova dell'unità d'origine del mondo vivente;

K. M. Baer ha dimostrato che lo sviluppo di tutti gli organismi inizia con l'uovo e durante il corso dello sviluppo embrionale nei vertebrati appartenenti a classi diverse, nelle fasi iniziali viene rivelata una chiara somiglianza degli embrioni;

Studiando la struttura dei vertebrati, J. Cuvier ha stabilito che tutti gli organi animali fanno parte di un sistema integrale. La struttura di ciascun organo corrisponde al principio della struttura dell'intero organismo, e un cambiamento in una parte del corpo deve causare cambiamenti in altre parti.

Domanda 3. Quali osservazioni di Charles Darwin hanno scosso la sua fede nell'immutabilità delle specie?

Il viaggio sulla nave Beagle ha avuto un ruolo decisivo nella formazione delle visioni scientifiche di Charles Darwin. In Sud America, Charles Darwin trovò resti fossili di bradipi giganti e armadilli. Le specie moderne di questi animali che vivevano negli stessi luoghi erano molto simili a quelle estinte, il che portò Darwin a pensare alla possibile relazione tra questi organismi.

Charles Darwin rimase molto colpito dalle differenze che scoprì nella composizione delle specie della flora e della fauna dei diversi continenti. In particolare, in Australia, ha studiato i marsupiali, antichi mammiferi quasi estinti in altri luoghi del globo. Di estrema importanza, infine, si rivelarono le osservazioni di Charles Darwin sugli animali delle isole oceaniche, che spesso dimostrano un legame diretto con le originarie forme continentali. Così, sulle isole vulcaniche delle Galapagos, Darwin scoprì varie specie di fringuelli che differivano per dimensioni e struttura del becco, ma erano molto simili alle specie della terraferma. Darwin suggerì che gli uccelli una volta arrivassero sulle isole dalla terraferma e cambiassero, adattandosi alle diverse fonti di cibo (semi duri, frutti, insetti).

Domanda 4. Discutete in classe perché le basi della moderna teoria dell'evoluzione delle specie biologiche non avrebbero potuto essere gettate prima della metà del XIX secolo.

Le basi della moderna teoria dell'evoluzione delle specie biologiche non avrebbero potuto essere poste prima della metà del XIX secolo, poiché non era stata ancora accumulata una quantità sufficiente di conoscenze nel campo della geologia, della biologia e della genetica.

Domanda 5. Utilizzando ulteriori fonti di informazione, segna sulla mappa il percorso del viaggio di Charles Darwin intorno al mondo.

Sulla mappa, i punti indicano i punti visitati da Charles Darwin.

1 - Devonport, 2 - Tenerife, 3 - Isole di Capo Verde, 4 - Bahia, 5 - Rio de Janeiro, 6 - Montevideo, 7 - Isole Falkland, 8 - Valparaiso, 9 - Lima, 10 - Isole Galapagos, 11 - Tahiti, 12 - Nuova Zelanda, 13 - Sydney, 14 - Hobart, 15 - King George's Bay, 16 - Isole Cocos, 17 - Mauritius, 18 - Città del Capo, 19 - Bahia, 20 - Azzorre.

Domanda 6. Analizza il testo del paragrafo. Compila e compila la tabella “Prerequisiti socioeconomici e scientifici naturali per l’emergere della teoria di Charles Darwin”.

L'opera principale di Charles Darwin, "L'origine delle specie", che cambiò radicalmente la comprensione della natura vivente, apparve nel 1859. Questo evento fu preceduto da più di vent'anni di lavoro sullo studio e sulla comprensione del ricco materiale fattuale raccolto sia dallo stesso Darwin che da altri scienziati.

8 34. PREREQUISITI SCIENTIFICI E SOCIOECONOMICI DELLA TEORIA DI DARWIN

Per apprezzare più pienamente il pieno significato della rivoluzione nella scienza biologica compiuta da Charles Darwin, prestiamo attenzione allo stato della scienza nella prima metà del XIX secolo, quando fu creata la teoria della selezione naturale.

Il geologo C. Lyell ha dimostrato l'incoerenza delle idee di Cuvier sulle catastrofi improvvise che cambiano la superficie della Terra e ha dimostrato il punto di vista opposto: la superficie della Terra cambia continuamente e non sotto l'influenza di forze speciali, ma sotto l'influenza di fattori quotidiani ordinari: fluttuazioni di temperatura, vento, pioggia, onde e attività vitale di organismi vegetali e animali. Lyell includeva i terremoti e le eruzioni vulcaniche come fattori naturali permanenti.

Pensieri simili furono espressi molto prima di Lyell da M.V. Lomonosov nella sua opera “Sugli strati della terra” e Lamarck. Ma Lyell ha sostenuto le sue opinioni con prove numerose e rigorose. La teoria di Lyell ha avuto una grande influenza sulla formazione della visione del mondo di Charles Darwin.

In biologia furono fatte numerose scoperte importanti che si rivelarono incompatibili con le idee dell'immutabilità della natura e dell'assenza di parentela tra le specie. La teoria cellulare di T. Schwann ha mostrato che la struttura di tutti gli organismi viventi si basa su un elemento strutturale uniforme: la cellula. Gli studi sullo sviluppo degli embrioni dei vertebrati hanno permesso di scoprire gli archi branchiali e la circolazione branchiale negli embrioni di uccelli e mammiferi, che hanno suggerito la parentela di pesci, uccelli, mammiferi e l'origine dei vertebrati terrestri da antenati che conducono uno stile di vita acquatico. Scienziato russo accademico. K. Baer ha dimostrato che lo sviluppo di tutti gli organismi inizia con l'uovo e che nelle prime fasi dello sviluppo si riscontra una sorprendente somiglianza nella struttura degli embrioni di animali appartenenti a classi diverse.

La teoria dei tipi sviluppata da J. Cuvier ha svolto un ruolo importante nello sviluppo della biologia. Sebbene J. Cuvier fosse un convinto sostenitore dell'immutabilità delle vedove, la somiglianza della struttura degli animali all'interno del tipo da lui stabilito indicava oggettivamente la loro possibile parentela e origine dalla stessa radice.

Quindi, nelle aree più impegnative delle scienze naturali (geologia, paleontologia, biogeografia, embriologia, anatomia comparata, studio della struttura cellulare degli organismi), i materiali raccolti dagli scienziati contraddicevano le idee del divino.

origine nom e immutabilità della natura. Il grande scienziato inglese Charles Darwin è stato in grado di spiegare correttamente tutti questi fatti, generalizzarli e creare una teoria dell'evoluzione.

Ripercorriamo le fasi principali della vita di Darwin, la formazione della visione del mondo di Darwin e il suo sistema di prove.

Charles Robert Darwin è nato il 12 febbraio 1809 nella famiglia di un medico. All'università studiò prima medicina, poi alla facoltà teologica e progettava di diventare sacerdote. Allo stesso tempo mostrò una grande propensione per le scienze naturali e si interessò alla geologia, alla botanica e alla zoologia. Dopo la laurea all'università, a Darwin fu offerto (1831) un posto come naturalista sulla nave Beagle, partendo per un viaggio intorno al mondo per rilievi cartografici. Darwin accettò l'invito e i cinque anni trascorsi nella spedizione (1831-1836) diventarono un punto di svolta nel suo destino scientifico e nella storia della biologia.

Durante il viaggio, le osservazioni effettuate in modo molto accurato e professionale hanno costretto Darwin a riflettere sulle ragioni delle somiglianze e delle differenze tra le specie. La sua scoperta principale, scoperta nei depositi geologici del Sud America, sono gli scheletri di dentati giganti estinti, molto simili ai moderni armadilli e bradipi. Darwin fu ancora più colpito dallo studio della composizione delle specie animali nelle Isole Galapagos.

Su queste isole vulcaniche di origine recente, Darwin scoprì specie di fringuelli strettamente imparentate, simili alle specie della terraferma, ma adattate a diverse fonti di cibo: semi duri, insetti, nettare di fiori di piante. Sarebbe assurdo supporre che per ogni isola vulcanica che emerge il Creatore crei la sua specie speciale di animali. È più ragionevole trarre un'altra conclusione: gli uccelli sono arrivati ​​​​sull'isola dalla terraferma e sono cambiati a causa dell'adattamento alle nuove condizioni di vita. Darwin solleva quindi la questione del ruolo delle condizioni ambientali nella speciazione. Darwin osservò un quadro simile al largo delle coste africane. Gli animali che vivono sulle isole di Capo Verde, nonostante alcune somiglianze con le specie della terraferma, differiscono ancora da loro per caratteristiche significative. Inoltre, dal punto di vista della creazione delle specie, Darwin non poteva spiegare le caratteristiche di sviluppo del roditore tucutuco da lui descritto, che vive in tane sotterranee e dà alla luce piccoli vedenti, che poi diventano ciechi.

Questi e molti altri fatti scossero la convinzione di Darwin nella creazione delle specie. Ritornato in Inghilterra, si pose il compito di risolvere la questione dell'origine delle specie. 172

Rivedi domande e compiti

Quali dati geologici servirono come prerequisito per la teoria evoluzionistica di Darwin? Descrivere i prerequisiti scientifici naturali per la formazione delle visioni evoluzionistiche di Charles Darwin

Quali osservazioni di Charles Darwin hanno scosso la sua convinzione nell’immutabilità delle specie?

b 35. CAP. L’INSEGNAMENTO DI DARWIN SULLA SELEZIONE ARTIFICIALE

Darwin ritornò in Inghilterra dal suo viaggio intorno al mondo come convinto sostenitore della variabilità delle specie sotto l'influenza delle condizioni ambientali. Anche i dati provenienti dalla geologia, paleontologia, embriologia e altre scienze hanno evidenziato la variabilità del mondo organico. Tuttavia, la maggior parte degli scienziati non ha riconosciuto l'evoluzione: nessuno ha osservato la trasformazione di una specie in un'altra. Pertanto, Darwin concentrò i suoi sforzi sulla rivelazione del meccanismo del processo evolutivo. A questo scopo si rivolse alla pratica dell'agricoltura in Inghilterra. A quel tempo, gli agricoltori e gli hobbisti inglesi avevano allevato 150 razze di piccioni, molte razze di cani, bovini, polli, ecc. È stato svolto intensamente il lavoro sulla selezione di nuove razze di animali e varietà di piante coltivate. I sostenitori della costanza delle specie sostenevano che ogni varietà, ogni razza ha uno speciale antenato selvatico. Darwin dimostrò che non era così. Tutte le razze di pollo provengono dal pollo selvatico, le anatre domestiche dal germano reale selvatico e le razze di coniglio dal coniglio selvatico europeo. Gli antenati del bestiame erano due tipi di uro selvatico, mentre i cani erano il lupo e, per alcune razze, forse lo sciacallo. Allo stesso tempo, le razze animali e le varietà vegetali possono differire in modo molto netto. Guarda la fig. 93. Mostra alcune razze di piccioni domestici. Hanno proporzioni corporee, dimensioni, piumaggio, ecc. disuguali, sebbene discendano tutti dallo stesso antenato: il colombaccio selvatico.

Le appendici della testa dei galli sono estremamente varie (Fig. 94) e sono tipiche di ciascuna razza. Un quadro simile si osserva tra le varietà di piante coltivate. Le varietà di cavolo, ad esempio, sono molto diverse tra loro. Da una specie selvatica, l'uomo ha ottenuto cavoli, cavolfiori, cavoli rapa, cavoli, il cui gambo supera l'altezza di una persona, ecc. (vedi Fig. 87).

Varietà di piante e razze di animali servono a soddisfare i bisogni umani: materiali o estetici. Questo da solo dimostra in modo convincente che sono creati dall’uomo. Come ha fatto l'uomo ad ottenere numerose varietà di piante e razze di animali, e a quali leggi si affida nel suo lavoro? Darwin ha trovato la risposta a questa domanda studiando i metodi

Riso. 94. Appendici della testa di galli di varie razze di allevatori inglesi. I loro metodi erano basati su un principio: quando allevavano animali o piante, cercavano tra loro esemplari che portassero il tratto desiderato nell'espressione più vivida e lasciavano solo tali esemplari per la riproduzione. Se, ad esempio, il compito è aumentare la resa del grano, l'allevatore seleziona da un'enorme massa di piante alcuni dei migliori esemplari con il maggior numero di spighette. L’anno successivo vengono seminati i chicchi solo di queste piante e tra questi si ritrovano nuovamente gli esemplari con il maggior numero di spighette.

Ciò continua per diversi anni e, di conseguenza, appare una nuova varietà di grano a più punte.

La base di tutto il lavoro sull'allevamento di una nuova varietà di piante (o razza di animali) è la variabilità delle caratteristiche degli organismi e la selezione da parte dell'uomo di tali cambiamenti che deviano maggiormente nella direzione da lui desiderata. Nel corso delle generazioni, tali cambiamenti si accumulano e diventano una caratteristica stabile della razza. Solo la variabilità individuale, incerta (mutazionale) conta per la selezione. Perché la mutazione

Il fenomeno è piuttosto raro; la selezione artificiale può avere successo solo se effettuata tra un gran numero di individui. Ci sono anche casi in cui una singola grande mutazione porta alla nascita di una nuova razza. Nacquero così la razza anconetana della pecora dalle zampe corte, il bassotto, l'anatra dal becco adunco e alcune varietà di piante. Gli individui con caratteristiche radicalmente modificate furono preservati e utilizzati per creare una nuova razza.

Di conseguenza, la selezione artificiale si riferisce al processo di creazione di nuove razze di animali e varietà di piante coltivate attraverso la conservazione e riproduzione sistematica di individui con determinati tratti e proprietà preziosi per l’uomo nel corso di una serie di generazioni.

Darwin identificò due forme di selezione artificiale: conscia, o metodica, e inconscia.

La selezione metodica consiste nel fatto che l'allevatore si pone un determinato compito e seleziona una o due caratteristiche. Questa tecnica ti consente di ottenere un grande successo. Dlrvin fornisce un esempio del rapido sviluppo di nuove razze. Quando fu fissato il compito di trasformare la cresta pendente del gallo spagnolo in una cresta eretta, nel giro di cinque anni fu raggiunta la forma desiderata. I polli con la barba furono allevati dopo sei anni. Le possibilità della selezione artificiale nel cambiare e trasformare la struttura e le proprietà sono estremamente grandi. Ad esempio, una mucca di razza produce una produzione di latte di 700-800 litri di latte all'anno e singoli individui di moderne razze da latte

Fino a 10.000 l. La lana merino ha quasi 10 volte più pelo per unità di superficie rispetto alle pecore di razza eterogenea. Esistono differenze molto grandi nella struttura corporea delle diverse razze canine: levriero, bulldog, San Bernardo, barboncino o Spitz.

La condizione per il successo della selezione artificiale metodica è un gran numero iniziale di individui. Tale selezione è impossibile nella produzione agricola su piccola scala (contadina). Non è possibile sviluppare una nuova razza se l'azienda agricola ha 1-2 cavalli o più pecore.

Pertanto, lo studio dei metodi di selezione utilizzati nell'agricoltura capitalista su larga scala in Inghilterra nel XIX secolo permise a Darwin di formulare il principio della selezione artificiale e, con l'aiuto di questo principio, di spiegare non solo la ragione del miglioramento delle forme, ma anche la loro diversità.

Tuttavia, gli animali domestici, così significativamente diversi dai loro antenati selvatici, sono comparsi nell'uomo preistorico molto prima dell'uso consapevole dei metodi di selezione. Come è successo? Secondo Darwin, nel processo di addomesticamento degli animali selvatici, l’uomo attuava una forma primitiva di selezione artificiale, da lui definita inconscia. Tale selezione è chiamata inconscia nel senso che non vi era alcun obiettivo nello sviluppo di una razza o varietà particolare. Ad esempio, gli animali peggiori venivano uccisi e mangiati per primi e quelli più preziosi venivano preservati (una mucca più produttiva, un pollo ben covato, ecc.). Darwin porta l'esempio degli abitanti della Terra del Fuoco, i quali, durante i periodi di carestia, mangiano cani che sono peggiori nella cattura delle lontre, e cercano a tutti i costi di preservare i cani migliori. La selezione inconscia esiste ancora nell'agricoltura contadina, ma la sua influenza sull'aumento della diversità degli animali domestici e delle piante coltivate si manifesta molto più lentamente. Darwin non poteva fornire esempi di addomesticamento degli animali selvatici attraverso la selezione artificiale effettuata sperimentalmente. Ci sono esempi del genere oggi.

Lo scienziato domestico D.K. Belyaev, lavorando con volpi nero-argento allevate (famiglia Canine), ha scoperto un fenomeno interessante. Gli animali differivano notevolmente nel loro comportamento e nelle reazioni agli esseri umani. D.K. Belyaev ha identificato tre gruppi tra loro: aggressivo, che cerca di attaccare una persona; codardo-aggressivo, ha paura di una persona e allo stesso tempo vuole attaccarla; e relativamente calmo con uno spiccato istinto investigativo. All'interno di quest'ultimo gruppo, lo scienziato ha operato una selezione basata sulle reazioni comportamentali: ha lasciato per la riproduzione animali più tranquilli, in cui l'interesse per l'ambiente prevaleva sulla reazione di paura e di difesa. Grazie alla selezione, nel corso di diverse generazioni, è stato possibile ottenere individui che si comportavano come i cani domestici: entravano facilmente in contatto con gli esseri umani, godevano di affetto, ecc. La cosa più sorprendente è che durante la selezione per caratteristiche comportamentali, le caratteristiche morfologiche e fisiologiche degli animali sono cambiate: le orecchie si sono abbassate, la coda si è piegata a forma di uncino (come nei husky siberiani) e sulla fronte è apparso un asterisco, così caratteristico dell'animale domestico ( cani non di razza). Se le volpi selvatiche si riproducono una volta all'anno, quelle domestiche si riproducono due volte. Anche alcuni altri segnali sono cambiati.

L'esempio descritto rivela una relazione tra i cambiamenti nella struttura e nel comportamento degli animali. Darwin notò questa relazione e la chiamò variabilità correlativa (o correlativa). Ad esempio, lo sviluppo delle corna nelle pecore e nelle capre è combinato con la lunghezza della loro lana. Gli animali interrogati hanno il pelo corto. I cani di razze senza pelo di solito presentano anomalie nella struttura dei denti. Lo sviluppo della cresta sulla testa dei polli e delle oche è combinato con un cambiamento nel cranio. Nei gatti, la pigmentazione del mantello è associata al funzionamento dei sensi: i gatti bianchi con gli occhi azzurri sono sempre sordi. La variabilità correlativa si basa sull'azione pleiotropica dei geni.

Domande per la revisione e i compiti

Raccontaci le conquiste dell'agricoltura inglese nel XIX secolo.

Come ha risolto Charles Darwin la questione degli antenati degli animali domestici?

Fornisci esempi della varietà di razze di animali domestici e di varietà di piante coltivate.

Cosa spiega questa diversità?

QUAL È IL metodo PRINCIPALE per allevare nuove varietà e razze?

Quali forme di selezione artificiale conosci?

Come cambiano la struttura e il comportamento degli animali durante il processo di addomesticamento. Fornire esempi

| 36. CAP. L'INSEGNAMENTO DI DARWIN SULLA SELEZIONE NATURALE

Selezione artificiale, cioè la conservazione degli individui con tratti utili per la riproduzione e l'eliminazione di tutti gli altri viene effettuata da una persona che si pone determinati compiti. I tratti accumulati attraverso la selezione artificiale sono utili per gli esseri umani, ma non per gli animali. Darwin ha suggerito che in natura, in modo simile, si accumulano tratti utili solo per gli organismi e per la specie nel suo insieme, a seguito dei quali si formano specie e varietà. In questo caso è stato necessario stabilire la presenza di incerta variabilità individuale negli animali e nelle piante selvatiche. Inoltre, era necessario dimostrare l'esistenza in natura di un fattore guida che agisce in modo simile alla volontà umana nel processo di selezione artificiale.

Darwin ha dimostrato che tra i rappresentanti delle specie selvatiche di animali e piante, la variabilità individuale è molto ampia. Le deviazioni individuali possono essere benefiche, neutre o dannose per il corpo. Tutti gli individui lasciano prole? In caso negativo, quali fattori trattengono gli individui con tratti benefici ed eliminano tutti gli altri?

Darwin si rivolse all'analisi della riproduzione degli organismi.

Tutti gli organismi lasciano una prole significativa, a volte molto numerosa. Un'aringa individuale genera in media circa 40mila uova, storione - 2 milioni, rane - fino a 10mila.

caviale. Su una pianta di papavero maturano fino a 30-40 mila semi all'anno. Anche gli animali che si riproducono lentamente hanno il potenziale per lasciare un numero enorme di prole. Le femmine di elefante danno alla luce vitelli di età compresa tra i 30 ei 90 anni. In 60 anni danno alla luce una media di 6 cuccioli di elefante. I calcoli mostrano che anche con un tasso di riproduzione così basso, dopo 750 anni la prole di una coppia di elefanti ammonterebbe a 19 milioni di individui. Sulla base di questi e molti altri esempi, Darwin giunge alla conclusione che in natura qualsiasi specie animale e vegetale tende a riprodursi secondo una progressione geometrica. Allo stesso tempo, il numero di adulti di ciascuna specie rimane relativamente costante.

Ciascuna coppia di organismi produce molti più figli di quelli che sopravvivono fino all'età adulta. La maggior parte degli organismi nati muoiono prima di raggiungere la maturità sessuale. Le cause della morte sono varie: mancanza di cibo dovuta alla competizione con rappresentanti della propria specie, attacco di nemici, effetto di fattori fisici ambientali sfavorevoli - siccità, forti gelate, alte temperature, ecc. Ciò porta alla seconda conclusione fatta da Darain: in natura c'è una continua lotta per l'esistenza. Questo termine dovrebbe essere inteso in senso lato come qualsiasi dipendenza degli organismi dall'intero complesso di condizioni della natura vivente e inanimata che lo circonda. In altre parole, la lotta per l’esistenza è un insieme di relazioni diverse e complesse che esistono tra gli organismi e le condizioni ambientali. Quando un leone prende la preda dalle iene, è implicita una lotta per il cibo. Si può dire che una pianta alla periferia del deserto combatta la siccità, ma si presume anche che dipenda dall'umidità.

Darwin individuò tre forme principali di lotta per l'esistenza: a) interspecifica, b) intraspecifica, c) lotta con condizioni ambientali sfavorevoli.

Lotta tra le specie. Gli esempi di lotta tra specie sono numerosi. Sia i lupi che le volpi cacciano le lepri. Tra lupi e lepri, così come tra volpi e lepri, c'è un'intensa lotta per l'esistenza. La mancanza di prede condanna i predatori alla fame e alla morte. Allo stesso tempo, c'è anche competizione per il cibo tra i predatori: lupi e volpi.

Ciò non significa che entrino direttamente in conflitto tra loro, ma il successo dell'uno significa il fallimento dell'altro. Gli erbivori possono sopravvivere e lasciare prole solo se riescono a evitare i predatori e ricevono cibo. Ma diversi tipi di mammiferi si nutrono di vegetazione e anche di più

Lotta intraspecifica. Negli esempi sopra riportati di relazioni interspecifiche, la tensione della lotta tra le specie è indebolita dal fatto che, di regola, gli organismi non hanno una, ma diverse fonti di cibo. Ad esempio, la volpe mangia non solo lepri, ma anche topi e uccelli. Gli individui della stessa specie hanno gli stessi bisogni di cibo, territorio e altre condizioni di vita. Pertanto, la competizione tra loro è la più intensa. Darwin considerava la lotta intraspecifica la più intensa. Ad esempio, gli uccelli della stessa specie competono per i siti di nidificazione. Durante la stagione riproduttiva, i maschi di molte specie di mammiferi e uccelli competono tra loro per il diritto di fondare una famiglia (selezione sessuale).

Lotta contro le condizioni ambientali sfavorevoli. I fattori di natura inanimata hanno un enorme impatto sulla sopravvivenza degli organismi. Molte piante muoiono durante gli inverni freddi con poca neve. In caso di forti gelate, la mortalità aumenta anche tra gli animali che vivono nel suolo (talpe, lombrichi). In inverno, quando manca l’ossigeno disciolto nell’acqua, i pesci muoiono. I semi delle piante vengono spesso portati dal vento in habitat sfavorevoli e non germinano.

Tutte le forme di lotta per l'esistenza sono accompagnate dalla distruzione di un numero enorme di organismi o portano al fatto che alcuni di essi non lasciano prole.

Chi sopravvive in questa continua lotta per l’esistenza? Le osservazioni mostrano che gli organismi vegetali e animali sono caratterizzati da una variabilità universale di caratteristiche, proprietà e da un'infinita varietà delle loro combinazioni. Anche nella prole di una coppia di genitori, nessun individuo è completamente identico (ad eccezione dei gemelli monozigoti). Nella lotta per l'esistenza, coloro che sopravvivono e lasciano la prole sono coloro che hanno un tale complesso di caratteristiche e proprietà che consentono loro di competere con maggior successo con gli altri. Pertanto, in natura esistono processi di distruzione selettiva di alcuni individui e di riproduzione preferenziale di altri - un fenomeno chiamato selezione naturale (o sopravvivenza del più adatto) da Darwin. Quando le condizioni ambientali cambiano, alcuni altri segnali potrebbero rivelarsi utili per la sopravvivenza rispetto a prima. Di conseguenza, la direzione della pressione selettiva cambia e la struttura genetica della specie viene ricostruita. Grazie alla riproduzione, nuove caratteristiche si diffondono ampiamente e appare una nuova specie.

Di conseguenza, le specie cambiano nel processo di adattamento alle condizioni ambientali. La forza trainante del cambiamento delle specie, ad es. l’evoluzione è la selezione naturale. Il materiale per la selezione è la variabilità ereditaria (indefinita, individuale, mutazionale). La variabilità causata dall'influenza diretta dell'ambiente esterno sugli organismi (gruppo, modificazione) non è importante per l'evoluzione, poiché non è ereditaria.

Darain immaginava l'emergere di nuove specie come un lungo processo di accumulo di cambiamenti individuali benefici, che aumentavano di generazione in generazione. Perché sta succedendo? Le risorse vitali (cibo, luoghi di riproduzione, ecc.) sono sempre limitate. Pertanto, la lotta più feroce per l'esistenza avviene tra gli individui più simili. Al contrario, tra individui diversi all’interno della stessa specie ci sono meno bisogni identici e la competizione è più debole. Pertanto, individui diversi hanno un vantaggio nel lasciare la prole. Con ogni generazione, le differenze diventano più pronunciate e le forme intermedie, convergenti tra loro, si estinguono. Quindi da una specie si formano due o più. Darwin chiamò divergenza il fenomeno della divergenza dei caratteri che porta alla speciazione (dal latino Shue^o - devio, parto). Darwin illustra il concetto di divergenza con esempi presenti in natura. La competizione tra predatori a quattro zampe portò al fatto che alcuni di loro passarono a nutrirsi di carogne, altri si trasferirono in nuovi habitat, alcuni addirittura cambiarono il loro habitat: iniziarono a vivere nell'acqua o sugli alberi, ecc.

La divergenza può essere causata anche da condizioni ambientali disomogenee nelle diverse aree del territorio occupato dalla specie. Ad esempio, anche i gruppi di individui di una specie accumuleranno di conseguenza diversi cambiamenti. Si verifica un processo di divergenza dei segni. Dopo un certo numero di generazioni tali gruppi diventano varietà e poi specie.

L'azione della selezione naturale può essere osservata nella realtà. Diamo un'occhiata ad alcuni esempi.

Nel nostro paese è diffusa la mantide comune - un grande insetto predatore (la lunghezza del corpo nelle femmine raggiunge 48-76 mm), che si nutre di una varietà di piccoli insetti -

Fig 95. Forme della farfalla della falena di betulla

afidi, cimici, mosche. Il colore di diversi individui di questa specie può essere verde, giallo e marrone. Le mantidi religiose verdi si trovano solitamente tra l'erba e gli arbusti, mentre quelle marroni si trovano sulle piante che stanno svanendo dal sole. Gli scienziati hanno dimostrato la non casualità di questa distribuzione degli animali in un esperimento su un'area marrone sbiadita sgomberata dall'erba. Mantidi di tutti e tre i colori erano legate ai pioli sul sito. Durante l'esperimento, gli uccelli hanno distrutto il 60% del giallo, il 55% del verde e solo il 20% delle mantidi marroni il cui colore del corpo corrispondeva al colore dello sfondo. Esperimenti simili sono stati condotti con le pupe della farfalla dell'orticaria. Se il colore delle pupe non corrispondeva al colore dello sfondo, gli uccelli distruggevano molte più pupe che nel caso del colore corrispondente allo sfondo. Gli uccelli acquatici nel bacino catturano principalmente pesci il cui colore non corrisponde al colore del fondo.

È importante notare che non è solo un tratto che conta per la sopravvivenza, ma un complesso di tratti. Nello stesso esperimento con le mantidi, che era molto semplice rispetto alle condizioni naturali reali, tra individui marroni protetti dalla colorazione del corpo, gli uccelli beccavano insetti irrequieti e in movimento attivo. Le mantidi calme e sedentarie evitavano l'attacco. Lo stesso segno, a seconda delle condizioni ambientali, può contribuire alla sopravvivenza o, al contrario, attirare l'attenzione dei nemici. Nella fig. 95 mostra due forme della falena della betulla 182. Sulla betulla la forma chiara è appena percettibile, mentre la forma mutante di colore scuro è chiaramente visibile (L). Le farfalle scure vengono beccate prevalentemente dagli uccelli. La situazione cambia vicino alle imprese industriali: la fuliggine che ricopre i tronchi degli alberi crea uno sfondo protettivo per i mutanti, mentre la farfalla luminosa è chiaramente visibile (.B)

Le mutazioni e il processo sessuale creano eterogeneità genetica all'interno di una specie. La loro azione, come si può vedere dagli esempi forniti, non è direzionata. L'evoluzione è un processo diretto associato allo sviluppo di adattamenti man mano che la struttura e la funzione di animali e piante diventano progressivamente più complesse. Esiste un solo fattore evolutivo diretto: la selezione naturale.

Possono essere soggetti a selezione singoli individui o interi gruppi. In ogni caso, la selezione preserva gli organismi più adatti a un dato ambiente. Spesso la selezione preserva caratteristiche e proprietà sfavorevoli per un individuo, ma vantaggiose per un gruppo di individui o per la specie nel suo insieme. Un esempio di tale dispositivo è la puntura frastagliata di un'ape. Un'ape che punge lascia una puntura nel corpo del nemico e muore, ma la morte di un individuo contribuisce alla conservazione della famiglia delle api.

I fattori di selezione sono le condizioni ambientali, ovvero l'intero complesso delle condizioni ambientali abiotiche e biotiche. A seconda di queste condizioni, la selezione agisce in direzioni diverse e porta a risultati evolutivi diversi. Attualmente esistono diverse forme di selezione naturale, di cui verranno prese in considerazione solo le principali.

Domande per la revisione e i compiti

Cos'è la selezione naturale?

Perché esiste la selezione naturale in natura?

Qual è la lotta per l'esistenza? Quali sono le sue forme?

Quale forma di lotta per l'esistenza è la più intensa e perché?

In che modo le specie divergono?

Cosa spinge il cambiamento delle specie?

Cosa serve da materiale per la selezione naturale?

9 37. FORME DI SELEZIONE NATURALE

Selezione di guida. Questa selezione contribuisce a uno spostamento del valore medio di un tratto o di una proprietà e porta all'emergere di una nuova forma al posto di quella vecchia, che non corrisponde più alle nuove condizioni. La forma trainante della selezione naturale opera quando le condizioni ambientali cambiano.

Sopra è stato considerato un esempio con la farfalla della falena di betulla. La distribuzione del mutante di colore scuro di questa farfalla è

il risultato della selezione guida. Esempi molto eclatanti dell'azione di selezione a favore di un tratto che promuove la sopravvivenza possono essere l'emergere della resistenza degli animali ai pesticidi. Ad esempio, la resistenza all'inferno, che provoca sanguinamento, si diffonde molto rapidamente tra i ratti grigi. Ora i topi mangiano l'esca avvelenata da tale inferno senza danni. L’uso dei pesticidi in agricoltura nella lotta contro gli insetti “dannosi” ha portato a un risultato simile. Dopo l'esposizione agli inferni, gli individui che risultano resistenti all'inferno sopravvivono. Questi individui hanno un vantaggio riproduttivo, grazie al quale il tratto di resistenza si diffonde e diventa predominante tra gli individui di una determinata specie.

Pertanto, il ruolo guida nella diffusione di nuove caratteristiche all'interno di una data specie quando le condizioni ambientali cambiano appartiene alla forma trainante della selezione naturale.

Il ruolo della selezione naturale non si limita all’eliminazione dei tratti individuali che riducono la vitalità o la competitività degli organismi. La selezione determina la direzione dell'evoluzione raccogliendo e integrando costantemente numerose deviazioni casuali. Va ricordato che in realtà, in natura, la selezione preserva non i tratti individuali, ma interi fenotipi, cioè l'intero complesso di caratteristiche, e quindi alcune combinazioni di geni inerenti a un dato organismo.

La selezione viene spesso paragonata all'attività di uno scultore. Come uno scultore crea un'opera da un blocco di marmo informe che stupisce per l'armonia di tutte le sue parti, così la selezione crea adattamenti e specie, eliminando dalla riproduzione gli individui meno riusciti o, in altre parole, le combinazioni di geni meno riuscite. Pertanto, parlano del ruolo creativo della selezione naturale, poiché il risultato della sua azione sono nuovi tipi di organismi, nuove forme di vita.

La selezione stabilizzante opera in condizioni ambientali costanti. L'importanza di questa forma di selezione è stata sottolineata dall'eccezionale scienziato russo I.I. Schmalhausen. La selezione stabilizzante mira a mantenere una caratteristica o proprietà media precedentemente stabilita: la dimensione del corpo o delle sue singole parti negli animali, la dimensione e la forma di un fiore nelle piante, la concentrazione di ormoni 184

o glucosio nel sangue nei vertebrati, ecc. La selezione stabilizzante preserva l'idoneità della specie eliminando brusche deviazioni nell'espressione di un tratto dalla norma media. Pertanto, nelle piante impollinate dagli insetti, la dimensione e la forma dei fiori sono molto stabili. Ciò è spiegato dal fatto che i fiori devono corrispondere alla struttura e alle dimensioni corporee degli insetti impollinatori. Un calabrone non è in grado di penetrare in una corolla di un fiore troppo stretta e la proboscide di una farfalla non sarà in grado di toccare gli stami troppo corti di piante con una corolla molto lunga. In entrambi i casi i fiori che non corrispondono pienamente alla struttura degli impollinatori non formano semi. Di conseguenza, i geni che causano deviazioni dalla norma vengono eliminati dal pool genetico della specie. La forma stabilizzante della selezione naturale protegge il genotipo esistente dagli effetti distruttivi del processo di mutazione. In condizioni ambientali relativamente costanti, gli individui con espressione media dei tratti hanno la massima forma fisica e vengono eliminate brusche deviazioni dalla norma media. Grazie alla selezione stabilizzante, sono sopravvissuti fino ai giorni nostri “fossili viventi”: il pesce celacanto, i cui antenati erano diffusi nell'era Paleozoica; un rappresentante di antichi rettili, hatteria, che sembra una grande lucertola, ma non ha perso le caratteristiche strutturali dei rettili dell'era mesozoica; scarafaggio relitto, che è cambiato poco dal periodo Carbonifero; Pianta di ginkgo gimnosperma, che dà un'idea delle antiche forme estinte nel periodo giurassico dell'era mesozoica (Fig. 96). L'opossum nordamericano raffigurato nella stessa immagine conserva l'aspetto caratteristico degli animali vissuti decine di milioni di anni fa.

Selezione sessuale. Gli animali dioici differiscono nella struttura dei loro organi riproduttivi. Tuttavia, le differenze di genere spesso si estendono a segnali e comportamenti esterni. Puoi ricordare l'abito luminoso di piume di un gallo, un grande pettine, speroni sulle gambe e un canto forte. I fagiani maschi sono molto belli rispetto ai molto più modesti polli. Le zanne delle mascelle superiori - zanne - crescono particolarmente fortemente nei trichechi maschi. Numerosi esempi di differenze esterne nella struttura dei sessi sono chiamati dimorfismo sessuale e sono dovuti al loro ruolo nella selezione sessuale. La selezione sessuale è la competizione tra i maschi per avere la possibilità di riprodursi. Il canto, il comportamento dimostrativo e il corteggiamento servono a questo scopo. Spesso si verificano scontri tra maschi (Fig. 97).

Negli uccelli, l'accoppiamento durante la stagione riproduttiva è accompagnato da giochi di accoppiamento o accoppiamento. La rappresentazione si esprime in una peculiare posizione del corpo, in movimenti particolari, nello spiegamento e gonfiamento del piumaggio, nella produzione di suoni peculiari. Ad esempio, il fagiano di monte sui lek si riunisce in gruppi di diverse dozzine nelle radure delle foreste anche di notte. Il picco della corrente si verifica al mattino presto. Tra i maschi nascono aspri combattimenti, mentre le femmine siedono ai margini della radura o tra i cespugli. Come risultato della selezione sessuale, i maschi più attivi, sani e forti lasciano la prole, gli altri sono esclusi dalla riproduzione e i loro genotipi scompaiono dal pool genetico del VKDA.

A volte il piumaggio riproduttivo brillante appare negli animali solo durante la stagione riproduttiva. Le rane rane maschi acquisiscono

l'acqua ha un bellissimo colore azzurro brillante. La colorazione brillante dei maschi e il loro comportamento dimostrativo li smaschera dai predatori e aumenta la probabilità di morte. Tuttavia, ciò è vantaggioso per la specie nel suo insieme, poiché le femmine rimangono più al sicuro durante il periodo riproduttivo. La connessione tra l'aspetto discreto delle femmine e la cura della prole è chiaramente visibile nell'esempio del falarope, abitante delle nostre latitudini settentrionali. In questi uccelli solo il maschio incuba le uova. La femmina ha un colore molto più brillante.

Il dimorfismo sessuale e la selezione sessuale sono piuttosto diffusi nel mondo animale, fino ai primati (Fig. 98). Questa forma di selezione dovrebbe essere considerata un caso speciale di selezione naturale intraspecifica.

Darwin ha dimostrato che il principio della selezione naturale spiega l'emergere di tutte, senza eccezioni, le principali caratteristiche del mondo organico: dalle caratteristiche caratteristiche di grandi gruppi sistematici di organismi viventi ai piccoli adattamenti. La teoria di Darwin pose fine ad una lunga ricerca da parte dei naturalisti che cercavano di trovare una spiegazione per molte somiglianze osservate in organismi appartenenti a specie diverse. Darain ha spiegato questa somiglianza per parentela e ha mostrato come avviene la formazione di nuove specie, come avviene l'evoluzione.

Da un punto di vista teorico generale, la cosa principale nell'insegnamento di Darwin è l'idea dello sviluppo della natura vivente, opposta all'idea di un mondo congelato e immutabile. Il riconoscimento degli insegnamenti di Darwin fu un punto di svolta nella storia delle scienze biologiche. I fatti accumulati nel periodo predarwiniano dello sviluppo della biologia hanno ricevuto nuova luce. Sono emerse nuove direzioni in biologia: embriologia evolutiva, paleontologia evolutiva, ecc.

L'insegnamento di Darwin funge da base scientifica naturale per una spiegazione materialistica dell'opportunità della struttura degli organismi viventi, dell'origine e della diversità delle specie.

La Troyes di Darwin fu una delle più grandi conquiste delle scienze naturali del XIX secolo.

Domande e compiti di revisione Quali forme di selezione naturale esistono?

In quali condizioni ambientali opera ciascuna forma di selezione naturale? Qual è la ragione della comparsa della resistenza ai pesticidi nei microrganismi, nei parassiti agricoli e in altri organismi 7 Cos'è la selezione sessuale?

Domanda 1. Quali osservazioni di Charles Darwin hanno scosso la sua fede nell'immutabilità delle specie?

Il viaggio sulla nave Beagle ha avuto un ruolo decisivo nella formazione delle visioni scientifiche di Charles Darwin. In Sud America, Charles Darwin trovò resti fossili di bradipi giganti e armadilli. Le specie moderne di questi animali che vivevano negli stessi luoghi erano molto simili a quelle estinte, il che portò Darwin a pensare alla possibile relazione tra questi organismi.

Charles Darwin rimase molto colpito dalle differenze che scoprì nella composizione delle specie della flora e della fauna dei diversi continenti. In particolare, in Australia, ha studiato i marsupiali, antichi mammiferi quasi estinti in altri luoghi del globo. Di estrema importanza, infine, si rivelarono le osservazioni di Charles Darwin sugli animali delle isole oceaniche, che spesso dimostrano un legame diretto con le originarie forme continentali. Così, sulle isole vulcaniche delle Galapagos, Darwin scoprì varie specie di fringuelli che differivano per dimensioni e struttura del becco, ma erano molto simili alle specie della terraferma. Darwin suggerì che gli uccelli una volta arrivassero sulle isole dalla terraferma e cambiassero, adattandosi alle diverse fonti di cibo (semi duri, frutti, insetti).

Domanda 2. Quali sono le cause della variabilità del gruppo?

La variabilità di gruppo, o specifica, identificata da Charles Darwin nasce sotto l'influenza di fattori ambientali e si manifesta approssimativamente allo stesso modo in tutti gli individui della popolazione. Tuttavia, questa variabilità non è ereditaria. Ad esempio, concimando le piante, puoi ottenere un buon raccolto. Ma per ottenere lo stesso raccolto l'anno prossimo, è necessario applicare nuovamente il fertilizzante. Questa variabilità è attualmente chiamata non ereditaria (fenotipica, modificazione).

Domanda 3. Cos'è la selezione artificiale?

La selezione artificiale è il processo di creazione di nuove razze di animali e varietà vegetali attraverso la conservazione e la riproduzione sistematica di individui con determinati tratti e proprietà preziosi per l’uomo nel corso di una serie di generazioni. Se la selezione viene effettuata sulla base di una serie di caratteristiche, cioè selezionano semplicemente gli individui “migliori” senza fissare un obiettivo specifico, allora tale selezione viene chiamata inconscia. Se un allevatore si pone un compito specifico e seleziona in base ad una (due) caratteristiche, tale selezione si chiama metodologica.

Grazie alla selezione artificiale, entro la metà del XIX secolo. Sono state allevate più di 150 razze da una specie di piccione selvatico, dozzine di razze di polli dal pollo banchiere e razze bovine dall'uro selvatico.

Domanda 4. Quali sono le ragioni della lotta per l'esistenza nella natura vivente?

La ragione più comune della lotta per l'esistenza è la discrepanza tra le richieste (bisogni) del corpo e le condizioni ambientali. In genere, le condizioni reali differiscono notevolmente dalle condizioni ideali. Ciò ha permesso a Charles Darwin di identificare tre forme principali di lotta per l’esistenza.

Lotta contro i fattori ambientali avversi. Molto spesso, la causa di questa lotta sono vari fenomeni meteorologici, siccità, inondazioni e molti altri disastri naturali. Di norma, quando le condizioni di vita cambiano, gli individui più adattati a queste nuove condizioni sopravvivono e lasciano la prole.

Lotta tra le specie. Si basa sull'interazione delle specie. Ne esistono due varianti principali: "predatore - preda" e competizione di specie simili. Ad esempio, un abete rosso con una chioma densa non consente ai pini di svilupparsi alla sua ombra.

Lotta intraspecifica. La sua ragione principale è la competizione tra individui all'interno di una specie biologica. In questo caso, la lotta non è solo per il cibo, ma anche per il territorio di nidificazione (caccia), nonché per i partner riproduttivi. Un esempio lampante sono i tornei di accoppiamento, quando i maschi competono per una femmina e solo il vincitore può continuare la sua linea familiare trasmettendo materiale genetico alla prole.

Domanda 5. Quali relazioni sono le conseguenze della selezione naturale?

Domanda 6. Qual è il ruolo della selezione naturale nell'evoluzione?

Dopo aver caratterizzato per primo la selezione artificiale e la sua capacità di creare nuove razze e varietà, Charles Darwin dimostrò poi in modo convincente l'esistenza di un processo simile in natura. La chiamò selezione naturale. La selezione naturale è la sopravvivenza e la riproduzione preferenziale degli individui più adattati di ciascuna specie e la morte degli organismi meno adattati. Il principio della selezione naturale, proposto per primo da Charles Darwin, è fondamentale nella teoria dell'evoluzione. È la selezione naturale il fattore che dirige il processo evolutivo e garantisce il consolidamento di alcuni cambiamenti nella popolazione.

La selezione naturale si basa sulla diversità genetica e sul numero eccessivo di individui in una popolazione. La maggior parte delle specie si riproducono in modo molto intensivo. La discrepanza tra il potenziale delle specie di riprodursi in modo esponenziale e le risorse limitate è la ragione principale della lotta per l’esistenza. La morte degli organismi può avvenire per vari motivi. A volte può essere accidentale, ad esempio a causa del prosciugamento di un serbatoio o di un incendio. Tuttavia, di solito gli individui che sono più adattati a determinate condizioni di vita e hanno determinati vantaggi hanno maggiori probabilità di sopravvivere e di lasciare prole. I meno adatti hanno meno probabilità di lasciare prole e hanno maggiori probabilità di morire. Pertanto, la selezione naturale è il risultato della lotta per l’esistenza.

La selezione naturale gioca un ruolo creativo in natura, perché dall'intera varietà di cambiamenti ereditari non diretti, seleziona e consolida solo quelli che forniscono alla popolazione o alla specie nel suo insieme adattamenti ottimali a determinate condizioni di esistenza.

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