Що є основою природного відбору. Теорія еволюції Ч

>>

Природний відбір та його форми

1. Які чинники довкілля можуть призводити до відбору організмів у природі?
2. Чи є взаємини між людиною та природою фактором відбору?

Вчення про природному відборі розроблено Ч. ​​Дарвіном, який вважав сам добір результатом боротьби за існування, яке передумовою - спадкову мінливість організмів.

Генетична сутність природного відбору полягає у виборчому збереженні в популяціїпевних генотипів. Спадковий матеріал, що міститься в них, передається наступним поколінням. Таким чином, природний відбір можна визначити як вибіркове відтворення генотипів, які найкраще відповідають сформованим умовам життя населенню. У 9 класі ви ознайомилися з деякими прикладами дії природного відбору, які можна спостерігати в експерименті або в природі.

Розглянемо ще один досвід, що показує, як у ході природного відбору здійснюється зв'язок між фенотипами та генотипами у популяції. У природі існують деякі види плодових мушок, які знаходять улюблений корм або на вершинах дерев, або на поверхні ґрунтиале ніколи - посередині. Чи можна відбором вивести таких комах, які б літали або тільки вниз, або тільки вгору? На малюнку 73 зображено схему досвіду, що демонструє вплив відбору на генетичний склад популяцій. Плодових мушок поміщали в лабіринт, що складається з безлічі камер, у кожній з яких було влаштовано два виходи - вгору і вниз. У кожній із камер тварині слід було «вирішити», в якому напрямку рухатися. Мушки, що постійно рухалися вгору, опинялися нарешті у верхньому виході з лабіринту. Їх ретельно відбирали для подальшого змісту. Мушки, що рухалися донизу, опинялися в нижньому виході з лабіринту, їх також відбирали. Комах, що залишилися в камерах лабіринту, тобто таких, у яких не було певного напрямку руху, збирали та видаляли з досвіду. Верхніх і нижніх мушок утримували і розводили окремо один від одного. Поступово вдалося створити популяції, всі без винятку особи яких мали певний стереотип поведінки (рух вгору або вниз). Цей результат не був пов'язаний з появою будь-яких нових генів, все сталося тільки завдяки відбору, який впливав на мінливість фенотипів, що вже була в популяції (в даному випадку - мінливість характеру поведінки мушок). Таким чином, дія природного відбору призводить до того, що фенотипи починають впливати на генофонд популяцій. Що станеться, якщо зняти прес природного відбору? Для відповіді це питання експериментатори дозволили мушкам «верхнього» і «нижнього» ярусів розмножуватися разом. Незабаром у популяції відновився вихідний баланс алелів: частина особин рухалася вгору, частина вниз, інші демонстрували ніяких переваг щодо напрямку руху.

Природний відбір змінює склад генофонду, «прибираючи» з популяції особин, ознаки та якості яких дають переваг у боротьбі існування. В результаті відбору генетичний матеріал «передових» особин (тобто які мають властивості, що підвищують їх шанси в боротьбі за життя) починає дедалі більше впливати на генофонд всієї популяції.

У результаті природного добору породжуються дивовижні і різноманітні біологічні адаптації (пристосування) організмів до умов довкілля, у яких протікає життя популяції. Наприклад, загальні адаптації, до яких відносять пристосованість до плавання організмів, що живуть у водному середовищі, або пристосованість кінцівок хребетних тварин до наземного середовища та приватні адаптації:

пристосованість до бігу у коня, антилопи, страуса, копання у кротів, сліпих або лазіння по деревах (мавпи, дятли, пищухи та ін.). Прикладами адаптації є і маскуюче забарвлення, і мімікрія (імітація мирним виглядом зовнішнього вигляду тварини, добре захищеної від нападу хижаків), і складні інстинкти поведінкових, і багато інших. ін (Рис. 74), Слід пам'ятати, що будь-яка адаптація відносна. Вигляд, добре пристосований до цих умов, може виявитися на межі вимирання, якщо умови змінилися або в середовищі з'явився новий хижак чи конкурент. Відомо, наприклад, що риби, добре захищені від хижаків шипами та колючками, частіше потрапляють у мережі рибалки, в яких вони заплутуються і утримуються саме через тверді вирости тіла. Недарма один із принципів (еволюційного вчення) в жартівливій формі звучить так: «Виживають найпристосованіші, але вони є найпристосованішими тільки доти, доки вони виживають».

Отже, змогу еволюційних змін у популяції завжди є. До певного часу вони проявляються лише у мінливості організмів. Щойно починає діяти відбір, населення відповідає цього пристосувальними змінами.

Раніше ви знайомилися з двома основними формами природного відбору: стабілізуючим та рушійним. Нагадаємо, що стабілізуючий відбір спрямований на підтримку вже існуючих фенотипів. Його дію можна проілюструвати малюнком 75. Ця форма відбору зазвичай діє там, де умови життя залишаються постійними протягом багато часу, наприклад у північних широтах чи океанському дні.

Друга форма природного відбору – рушійний; на противагу стабілізуючому ця форма відбору сприяє змінам організмів. Як правило, дія природного відбору стає помітною через великі проміжки часу. Хоча іноді рушійний відбір може виявлятися дуже швидко у відповідь на несподівані та сильні зміни зовнішніх умов (рис. 76). Класичний приклад дії рушійного відбору дає вивчення перцевих п'яденок, що змінюють забарвлення під впливом викидів сажі та закопчення стовбурів дерев в індустріальних районах Англії в XIX ст. (Мал. 78).

Третьою формою природного відбору є дизруптивний або розривний. Розриваючий відбір призводить до виникнення в межах популяцій груп особин, що відрізняються за будь-якими ознаками (забарвленням, поведінкою, простором та ін.). Дизруптивний відбір сприяє підтримці в межах популяцій двох і більше фенотипів та прибирає проміжні форми (рис. 77). Відбувається своєрідний розрив популяції за певною ознакою. Таке явище отримало назву поліморфізм. Поліморфізм характерний для багатьох видів тварин та рослин. Наприклад, у нерки - лососевої риби Далекого Сходу, що проводить життя в морі, а що розмножується в невеликих прісних озерах, з'єднаних з морем річками, є так звана «житлова форма», представлена ​​дрібними карликовими самцями, які ніколи не залишають озер. Серед деяких видів птахів (поморники, зозулі та ін) поширені колірні морфи. У двоточкового сонечка існує сезонний поліморфізм. З двох колірних форм «червоні» сонечка краще виживають взимку, а «чорні» - влітку. Виникнення поліморфізму, певне, багато чому визначається різнорідністю (сезонної чи просторової) умов життя популяції, що породжує відбір, що призводить до виникнення спеціалізованих (відповідних різнорідним умовам) форм не більше однієї популяції.

Творча роль природного добору.

Слід наголосити, що роль природного відбору зводиться не тільки до відсіву окремих нежиттєздатних організмів. Рухаюча форма природного відбору зберігає не окремі ознаки організму, а весь їхній комплекс, всі властиві організму комбінації генів. Природний відбір часто порівнюють із діяльністю скульптора. Як скульптор з безформної брили мармуру створює твір, що вражає гармонійністю всіх його частин, так відбір створює пристосування та види, забираючи з генофонду популяції, неефективні з погляду виживання генотипи. У цьому полягає творча роль природного відбору, оскільки результатом його дії є нові види організмів, нові форми життя.

Природний відбір. Біологічна адаптація. Форми природного відбору: стабілізуючий, рушійний, дизруптивний. Поліморфізм.

1. Що таке пристосованість? Чому вона має відносний характер?
2. Що таке відбір, що стабілізує? У яких умовах його дія проявляється найпомітніше?
3. Що таке рушійний відбір? Наведіть приклади його дії. У яких умовах діє ця форма відбору?
4. У чому полягає творча роль природного добору? Наведіть приклад, який доводить, що дія відбору не обмежується відсіванням окремих ознак, що знижують виживання організмів.

Кам'янський А. А., Криксунов Є. В., Пасічник В. В. Біологія 10 клас
Надіслано читачами з інтернет-сайту

Вчення про природний відбір створено Ч. ​​Дарвіном і А. Уоллесом, які розглядали його як головну творчу силу, що спрямовує еволюційний процес і визначає його конкретні форми.

Природним відбором називається процес, у результаті якого виживають і залишають потомство переважно особини з корисними даних умов спадковими ознаками.

Оцінюючи природний відбір з позицій генетики, можна зробити висновок, що він проводить, по суті, відбір позитивних мутацій і генетичних комбінацій, що виникають при статевому розмноженні, що покращують виживання в популяціях, і вибраковує всі негативні мутації та комбінації, що погіршують вижування. Останні просто гинуть. Природний відбір може діяти і на рівні відтворення організмів, коли ослаблені особини не дають повноцінного потомства, або взагалі не залишають потомства (наприклад, самці, які програли шлюбні поєдинки з сильнішими суперниками; рослини в умовах дефіциту світла або харчування тощо) .

При цьому відбираються або вибраковуються не просто якісь конкретні позитивні або негативні якості організмів, а цілком генотипи, що несуть ці ознаки (включаючи багато інших ознак, що впливають на подальший хід і швидкість еволюційних процесів).

Форми природного відбору

В даний час виділяють три основні форми природного відбору, які наводяться у шкільних підручниках із загальної біології.

Стабілізуючий природний відбір

Ця форма природного відбору характерна для стабільних умов існування, що не змінюються тривалий час. Тому в популяціях відбувається накопичення адаптацій та відбір генотипів (і утворених ними фенотипів), доцільних саме для існуючих умов. Коли популяції досягають певного набору пристроїв, оптимальних і достатніх для виживання в цих умовах, починає діяти стабілізуючий відбір, що відсікає крайні варіанти мінливості і сприяє збереженню деяких середніх консервативних ознак. Усі мутації та статеві рекомбінації, що призводять до відхилення від цієї норми, усуваються при стабілізуючому доборі.

Наприклад, довжина кінцівок у зайців повинна забезпечити їм досить швидке і стійке пересування, що дозволяє уникнути переслідуючого хижака. Якщо кінцівки будуть надто короткими, зайці не зможуть втекти від хижаків і стануть легкою здобиччю, не встигнувши дати потомство. Так із популяцій зайців видаляються носії генів коротколапості. Якщо кінцівки виявляться надто довгими, то біг зайців стане нестійким, вони перекидатимуться, і хижаки легко зможуть їх наздогнати. Це призведе до вилучення з популяцій зайців носіїв генів довголапості. Вижити і дати потомство зможуть лише особини, що мають оптимальну довжину кінцівок та оптимальне їх співвідношення з розмірами тулуба. Це і є проявом стабілізуючого відбору. Під його тиском усуваються генотипи, що відрізняються від якоїсь середньої та доцільної в цих умовах норми. Так само відбувається формування заступницького (маскуючого) забарвлення у багатьох видів тварин.

Те саме стосується форми та розмірів квіток, які повинні забезпечити стійке запилення їх комахами. Якщо квітки будуть мати занадто вузький віночок або короткі тичинки та маточки, то комахи не зможуть дістати до них своїми лапками та хоботками і квітки виявляться незапиленими і не дадуть насіння. Таким чином, відбувається формування оптимальних розмірів та форм квіток та суцвіть.

За дуже тривалих періодів дії стабілізуючого відбору можуть виникати деякі види організмів, фенотипи яких залишаються практично незмінними протягом багатьох мільйонів років, хоча їх генотипи, звичайно, зазнали за цей час зміни. Як приклади можна назвати кістеперу рибу латимерію, акул, скорпіонів та деяких інших організмів.

Рухомий відбір

Ця форма відбору типова для змінних умов середовища, коли виникає спрямований відбір у бік фактора, що змінюється. Так відбувається накопичення мутацій та зміна фенотипу, пов'язаних з цим фактором і призводять до відхилення від середньої норми. Прикладом може служити індустріальний меланіногенез, що проявився у метеликів березової п'ядениці і деяких інших видів лускокрилих, коли під впливом промислової кіптяви відбулося потемніння стовбурів беріз і білі по фарбуванню метелика (результат дії стабілізуючого відбору) стали помітні на цьому тлі, що обумовлено. Виграш здобули темні мутанти, які успішно розмножувалися в нових умовах і стали домінуючою формою у складі популяцій березової п'ядениці.

Зсувом середньої величини ознаки у бік фактора, що діє, можна пояснити появу теплолюбних і холодо-любивих, вологолюбних і посухостійких, солелюбних видів і форм у різних представників живого світу.

Наслідком дії рушійного відбору стали численні випадки пристосувань грибів, бактерій та інших збудників хвороб людини, тварин та рослин до лікарських препаратів та різних отрутохімікатів. Так виникли стійкі до цих речовин форми.

При рушійному відборі зазвичай не відбувається дивергенції (розгалуження) ознак і одні ознаки та несучі їх генотипи плавно замінюються іншими, не утворюючи перехідних або форм, що ухиляються.

Дизруптивний, або розривний відбір

При цій формі відбору переваги одержують крайні варіанти пристроїв, а проміжні ознаки, що склалися в умовах стабілізуючого відбору, стають недоцільними в нових умовах, та їх носії вимирають.

Під впливом дизруптивного відбору формуються дві чи більше форми мінливості, які нерідко призводять до поліморфізму - існування двох або більше фенотипних форм. Цьому можуть сприяти різні умови проживання всередині ареалу, що призводять до появи кількох локальних популяцій усередині виду (так званих екотипів).

Наприклад, постійні косовиці рослин призвели до появи у рослини великого брязкальця двох популяцій, що активно розмножуються в червні та серпні, так як регулярні косовиці стали причиною винищення середньої липневої популяції.

При тривалій дії дизруптивного відбору може статися утворення двох і більше видів, що заселяють одну територію, але виявляють активність у різні терміни. Наприклад, посухи, що часто повторюються в середині літа, несприятливі для грибів, призвели до появи весняних і осінніх видів і форм.

Боротьба за існування

Боротьба існування є основним діючим механізмом природного добору.

Ч. Дарвін звернув увагу на те, що в природі постійно існують дві протилежні тенденції розвитку: 1) прагнення до необмеженого розмноження та розселення та 2) перенаселеність, велика скупченість, вплив інших популяцій та умов життя, що неминуче призводять до виникнення боротьби за існування та обмеження розвитку видів та їх популяцій. Тобто вид прагне зайняти всі можливі для його існування місцеперебування. Але реальність часто виявляється суворою, у результаті чисельність видів та його ареали виявляються значно обмежені. Саме боротьба за існування на тлі високого мутагенезу та комбінативної мінливості при статевому розмноженні призводить до перерозподілу ознак і її прямим наслідком є ​​природний відбір.

Вирізняють три основні форми боротьби за існування.

Міжвидова боротьба

Ця форма, як випливає з назви, складає міжвидовому рівні. Її механізмами є складні біотичні зв'язки, що виникають між видами:

Аменсалізм - заподіяння однією популяцією шкоди іншій популяції (наприклад, виділення антибіотиків, витоптування крупними тваринами трави та гнізд дрібних тварин без жодного виграшу для себе);

Конкуренція - боротьба за загальні джерела харчування та ресурси (за їжу, воду, освітленість, кисень тощо);

Хижацтво - харчування з допомогою інших видів, але цикли розвитку хижаків і жертв пов'язані чи мало пов'язані;

Комменсалізм (нахлібництво) - комменсал живе за рахунок іншого організму, не впливаючи на останній (наприклад, багато бактерій та грибів живуть на поверхні коріння, листя і плодів рослин, харчуючись їх виділеннями);

Протокооперація - взаємовигідні для обох видів відносини, але не обов'язкові (випадкові) для них (наприклад, деякі пташки чистять зуби крокодилам, користуючись залишками їхньої їжі та захистом великого хижака; взаємини раків-пустельників та актиній та ін.);

Мутуалізм - позитивні та обов'язкові для обох видів зв'язку (наприклад, мікоризи, лишайникові симбіози, кишкова мікробіота тощо). Партнери або не можуть розвиватися один без одного, або їх розвиток відбувається гірше за відсутності партнера.

Комбінації цих зв'язків можуть покращувати або погіршувати умови життя та темпи розмноження популяцій у природі.

Внутрішньовидова боротьба

Ця форма боротьби за існування пов'язана з перенаселеністю популяцій, коли між особинами одного виду виникає конкуренція за місце для життя - для гніздування, за світло (у рослин), вологу, елементи харчування, територію для полювання або випасання (у тварин) тощо Виявляється вона, наприклад, у сутичках і бійках у тварин і в затіненні суперників за рахунок швидшого росту у рослин.

До цієї ж форми боротьби за існування відноситься і боротьба за самок (шлюбні турніри) у багатьох тварин, коли потомство може залишити тільки найсильніший самець, а слабкі та неповноцінні самці виключаються із відтворення та їх гени не передаються нащадкам.

Частиною цієї форми боротьби є турбота про потомство, що існує у багатьох тварин і дозволяє знизити смертність серед молодого покоління.

Боротьба з абіотичними факторами середовища

Ця форма боротьби найбільш гостро проявляється у роки з екстремальними погодними умовами – сильними посухами, повенями, заморозками, пожежами, градами, виверженнями тощо. У умовах можуть вижити і залишити потомство лише найсильніші і витривалі особини.

Роль відбору організмів в еволюції органічного світу

Найважливішим чинником еволюції (поруч із спадковістю, мінливістю та інші чинниками) є добір.

Еволюцію умовно можна поділити на природну та штучну. Природною називається еволюція, що у природі під впливом природних чинників середовища, виключаючи безпосередній прямий вплив людини.

Штучною називають еволюцію, що здійснюється людиною з метою виведення таких форм організмів, які задовольняють її потреби.

І в природній, і в штучній еволюції велику роль відіграє відбір.

Відбір - це або виживання більш пристосованих до середовища існування організмів, або вибраковування форм, що не відповідають певним критеріям.

У зв'язку з цим розрізняють дві форми відбору – штучний та природний.

Творча роль штучного відбору полягає в тому, що людина творчо підходить до виведення сорту рослин, породи тварин, штаму мікроорганізмів, комбінуючи різні методи селекції та відбору організмів з метою формування таких ознак, які найбільше відповідають потребам людини.

Природним відбором називають виживання особин, найбільш пристосованих до конкретних умов існування, та його можливість залишити повноцінне у умовах існування потомство.

В результаті генетичних досліджень стало можливим виділення двох видів природного відбору - стабілізуючого та рушійного.

Стабілізуючим називається такий вид природного відбору, у якому виживають ті особи, ознаки яких суворо відповідають даним конкретним умовам середовища, а організми з новими ознаками, що виникли внаслідок мутацій, гинуть чи дають повноцінного потомства.

Наприклад, рослина пристосована до запилення даним конкретним видом комахи (має суворо певні розміри елементів квітки та їх будову). Виникла зміна - збільшився розмір філіжанки. Комаха вільно проникає всередину квітки, не зачіпаючи тичинок, за рахунок чого пилок не потрапляє на тіло комахи, що запобігає можливості запилення наступної квітки. Це призведе до того, що ця рослина не дасть потомства і ознака, що виникла, не буде передана у спадок. При дуже малому розмірі чашечки запилення взагалі неможливе, оскільки комаха не зможе проникнути в квітку.

Стабілізуючий відбір дозволяє подовжити історичний відрізок часу існування виду, оскільки це не дає можливості ознакам виду «розмиватися».

Рухомий відбір - це виживання тих організмів, які мають нові ознаки, дозволяють їм вижити за умов навколишнього середовища.

Прикладом рушійного відбору є виживання метеликів з темним забарвленням на тлі закопчених стволів берези в популяції метеликів, що мають світле забарвлення.

Роль рушійного відбору полягає у можливості виникнення нових видів, що поряд з іншими факторами еволюції уможливило появу сучасного різноманіття органічного світу.

Творча роль природного відбору полягає в тому, що через різні форми боротьби за існування в організмів виникають ознаки, що дозволяють найповніше пристосуватися до цих умов середовища. Ці корисні ознаки закріплюються в організмів з допомогою виживання особин, мають такі ознаки, і вимирання тих особин, які мають корисні ознаки відсутні.

Наприклад, північний олень пристосований до життя у полярній тундрі. Він може там вижити і дати нормальне плідне потомство, якщо зможе нормально добувати свій корм. У оленя кормом є ягель (оленячий мох, відноситься до лишайників). Відомо, що у тундрі довга зима та корм прихований під сніговим покривом, який оленю необхідно зруйнувати. Це стане можливим лише у разі наявності у оленя дуже сильних ніг, забезпечених широкими копитами. Якщо реалізується лише одна з цих ознак, то олень не виживе. Таким чином, в процесі еволюції виживають тільки ті особини, які мають дві описані вище ознаки (у цьому і полягає суть творчої ролі природного відбору стосовно північного оленя).

Важливо розуміти відмінності природного та штучного відбору. Вони такі:

1) штучний відбір здійснює людина, а природний відбір мимоволі реалізується у природі під впливом зовнішніх чинників середовища;

2) результатом штучного відбору є нові породи тварин, сорти рослин та штами мікроорганізмів з корисними для господарської діяльності людини ознаками, а при природному відборі виникають нові (будь-які) організми з ознаками, що дозволяють вижити в строго певних умовах середовища;

3) при штучному відборі які виникли в організмів ознаки можуть бути не тільки не корисними, вони можуть бути шкідливими для даного організму (але вони корисні для діяльності людини); при природному відборі ознаки, що виникли, корисні для даного організму в даному, конкретному середовищі його існування, так як вони сприяють кращому його виживанню в цьому середовищі;

4) природний відбір здійснюється з часу появи організмів Землі, а штучний - лише з приручення тварин і з появи землеробства (вирощування рослин у особливих умовах).

Отже, відбір є найважливішою рушійною силою еволюції та реалізується через боротьбу існування (останнє належить до природного добору).

Природний відбір підвищує шанси на виживання та продовження всього роду, він стоїть на одному ступені з мутаціями, міграціями та перетвореннями у генах. Основний механізм еволюції діє безвідмовно, але за умови, що його роботу ніхто не втручається.

Що таке природний вибір?

Значення цього терміна надав англійський учений Чарльз Дарвін. Він встановив, що природний відбір - це процес, який визначає виживання та розмноження тільки пристосованих до умов навколишнього середовища особин. За теорією Дарвіна найважливішу роль еволюції грають випадкові спадкові зміни.

• рекомбінації генотипів;
• мутації та їх комбінації.

Природний відбір людей

За часів малорозвиненої медицини та інших наук виживала тільки людина, яка має сильний імунітет і стійкий здоровий організм. Недоношених новонароджених дітей не вміли виходжувати, в лікуванні не застосовували антибіотики, не робили операцій і доводилося самостійно впоратися зі своїми хворобами. Природний відбір людей відібрав найсильніших представників людства задля її подальшого розмноження.

У цивілізованому світі не прийнято обзаводитися численним потомством і в більшості сімей не більше двох дітей, які завдяки сучасним умовам життя та медицини цілком можуть дожити до глибокої старості. Раніше в сім'ях було по 12 дітей та більше, а виживало за сприятливих умов не більше чотирьох. Природний відбір у людини призвів до того, що здебільшого вижили загартовані, виключно здорові та сильні люди. Завдяки їхньому генофонду людство досі живе на землі.

Причини природного відбору

Усе життя землі розвивалася поступово, від найпростіших організмів - до найскладніших. Представники тих чи інших форм життя, які не зуміли адаптуватися до навколишнього середовища, не виживали і не відтворювали потомство, гени їх не передавалися наступним поколінням. Роль природного відбору в еволюції призвела до появи здатності на клітинному рівні пристосовуватися до навколишнього середовища та швидко реагувати на його зміни. На причини природного відбору впливає низка найпростіших факторів:

1. Природний відбір спрацьовує тоді, коли світ вироблено нащадків більше, ніж може вижити.
2. У генах організму є спадкова мінливість.
3. Генетичні відмінності диктують виживання та здатність до відтворення потомства у різних умовах.

Ознаки природного відбору

Еволюція будь-якого живого організму - це творчість самої природи і це не її забаганка, а необхідність. Діючи в різних умовах довкілля, не складно здогадатися, які ознаки зберігає природний відбір, всі вони спрямовані на еволюціонування виду, підвищення його стійкості до зовнішніх впливів:

1. Відбираючий чинник грає значної ролі. Якщо в штучному відборі людина вибирає, які ознаки виду зберігати, а які ні (припустимо при виведенні нової породи собак), то за природного відбору перемагає найсильніший у боротьбі своє існування.
2. Матеріал для відбору – це спадкові зміни, ознаки яких можуть допомогти адаптувати нові умови життя або для конкретних цілей.
3. Результат - це ще один ступінь природного відбору, за підсумками якого були сформовані нові види з ознаками, які приносять користь у тих чи інших умовах довкілля.
4. Швидкість дії - мати-природа нікуди не поспішає, обмірковує кожен свій крок і тому для природного відбору характерна низька швидкість змін, штучного - швидка.

Що результат природного відбору?

Всі організми мають свій ступінь пристосовуваності і не можна сказати з упевненістю, як той чи інший вид поведеться в незнайомих умовах середовища. Боротьба за виживання та спадкова мінливість – це сутність природного відбору. Існує багато прикладів рослин і тварин, які були завезені з інших континентів, і які прижилися краще за нових умов життя. Результат дії природного відбору – це цілий набір змін.

• адаптація - пристосування до нових умов;
• різноманітність форм організмів – виникають від загального предка;
• еволюційний прогрес – ускладнення видів.

Чим природний відбір відрізняється від штучного?

Можна з упевненістю сказати, що практично все, що вживається людиною в їжу, рано чи пізно піддавалася штучному відбору. Принципова різниця лише тому, що проводячи «свій» відбір, людина переслідує власну вигоду. Завдяки селекції він одержав добірні продукти, вивів нові породи тварин. Природний, природний відбір спрямований не користь людства, він переслідує лише інтереси даного конкретного організму.

Природний і штучний добір однаково впливають життя всіх людей. За життя недоношеної дитини борються, як і за життя здорової, але разом з тим, природний відбір вбиває п'яниць, що замерзли на вулицях, смертельні хвороби забирають життя звичайних людей, психічно неврівноважені закінчують життя самогубством, стихійні лиха обрушуються на землю.

Види природного відбору

Чому в різних умовах довкілля здатні виживати лише певні представники видів? Форми природного відбору – це писані правила природи:

1. Рухомий відбір відбувається, коли умови середовища змінюються і видам доводиться пристосовуватися, він зберігає генетичну спадщину у певних напрямках.
2. Стабілізуючий відбір - спрямований на особин з відхиленнями від середньостатистичної норми на користь усереднених особин цього ж виду.
3. Дизруптивний відбір, коли виживають особини з крайніми показниками, а чи не з усередненими. Утворитися в результаті такого відбору можуть одразу два нові види. Найчастіше зустрічається у рослин.
4. Статевий відбір - заснований на розмноженні, коли ключову роль відіграє не здатність виживати, а привабливість. Самки, не замислюючись про причини своєї поведінки, обирають гарних, яскравих самців.

Чому людина здатна послабити вплив природного відбору?

Прогрес у медицині зробив крок далеко вперед. Люди, які мали померти – виживають, розвиваються, заводять своїх дітей. Передаючи їм свою генетику, вони породжують слабкий рід. Природний відбір та боротьба за існування стикаються щогодини. Природа вигадує дедалі витонченіші способи контролю над людьми, а людина, намагається не відстати від неї, цим перешкоджаючи природному добору. Людський гуманізм призводить до слабкого вигляду людей.

Природний відбір, процес вибіркового виживання та диференціального розмноження організмів, основний рушійний чинник їхньої еволюції. Ідеї ​​існування природного відбору висловлювалися початку 19 століття різними англійськими натуралістами (зокрема А. Уоллесом). Але лише Ч. Дарвін (1842, 1859) оцінив його як головний чинник еволюції. По Дарвіну, природний добір є результатом боротьби існування; навіть незначні спадкові відмінності між особинами одного виду можуть дати переваги в цій боротьбі, яка обумовлена ​​тенденцією організмів до високої інтенсивності розмноження (у геометричній прогресії) та неможливості збереження всього потомства внаслідок обмеженості природних ресурсів. Загибель переважної кількості особин у кожному поколінні неминуче веде до природного добору - «виживання найпристосованішого» до цих умов. В результаті підсумовування корисних змін протягом багатьох поколінь формуються нові адаптації і зрештою виникають нові види. Міркування про дію природного відбору Дарвін будував переважно на узагальненні досвіду доместикації тварин і рослин за аналогією зі штучним відбором, підкреслюючи, проте, що на відміну від селекції, що проводиться людиною, природний відбір визначається взаємодією організмів з умовами навколишнього середовища і не має певної мети.

Систематичне дослідження природного відбору, розширення та вдосконалення методик його вивчення розпочалося з кінця 19 століття. Використання методів біометрії дозволило встановити статистично значущі відмінності між організмами, що вижили і загинули при зміні умов середовища. Завдяки розробкам Р. Фішера, Дж. Холдейна, З. Райта і З. З. Четверикова, які здійснили синтез класичного дарвінізму і генетики, з'явилася можливість розпочати експериментального вивчення генетичних основ природного добору. Обстежені природні популяції виявилися буквально насичені мутаціями, багато з яких ставали корисними при змінах умов існування або комбінації з іншими мутаціями. Було встановлено, що мутаційний процес та вільне схрещування (панміксія) забезпечують генетичну різнорідність популяцій та унікальність особин, що мають різні шанси на виживання; це зумовлює високу інтенсивність та ефективність природного відбору. Крім того, стало очевидним, що природний відбір має справу не з поодинокими ознаками, а з цілими організмами і що генетична сутність природного відбору полягає в невипадковому (диференційованому) збереженні в популяції певних генотипів, котрі вибірково передаються наступним поколінням. Природний відбір носить імовірнісний характер, діє основі мутаційного процесу та існуючого генофонду, впливає частоту поширення генів та його комбінацій, сприяє зменшенню негативного дії мутацій та освіті механізмів захисту від своїх шкідливого дії, визначаючи цим темпи і напрями еволюції. Під контролем природного відбору перебувають як різноманітні ознаки, а й самі чинники еволюції, наприклад інтенсивність і характер мутабельності, апарат спадковості (звідси поняття «еволюція еволюції»). За відсутності природного відбору відбувається зниження чи втрата пристосованості організмів через накопичення небажаних мутацій, що проявляється у зростанні генетичних вантажів, у тому числі в популяціях сучасної людини.

Виділяють понад 30 форм природного відбору; жодна з них не існує у чистому вигляді, а скоріше характеризує тенденцію дії відбору у конкретній екологічній ситуації. Так, рушійний відбір сприяє збереженню певного відхилення від колишньої норми і призводить до вироблення нових пристроїв через спрямовану перебудову генофонду популяцій, а також генотипів і фенотипів особин. Він може вести до домінування однієї (або кількох) раніше існуючої форми з інших. Класичним прикладом його дії стало переважання в промислових районах темнозабарвлених форм метелика березова п'ядениця, непомітних для птахів на забруднених кіптявою стовбурах дерев (до середини 19 століття зустрічалася лише світла форма, що імітувала плями лишайників на світлих стовбурах берези). Швидке звикання до отрут різних видів комах і гризунів, виникнення резистентності мікроорганізмів до антибіотиків свідчать про те, що тиску рушійного відбору в природних популяціях достатньо для того, щоб забезпечити швидку адаптивну відповідь на різкі зміни середовища. Як правило, селекція за однією ознакою тягне за собою низку перетворень. Наприклад, тривалий відбір на вміст білка або олії в зернах кукурудзи супроводжується змінами форм зерен, розмірів качанів, їх розташування над рівнем ґрунту та ін.

Результатом дії рушійного відбору у філогенезі великих таксонів є ортоселекція, прикладом якої служить встановлена ​​В. О. Ковалевським спрямована еволюція кінцівки предків коня (від п'ятипалості до однопалості), що протікала мільйони років і забезпечила збільшення швидкості та економічності бігу.

Дизруптивний, чи розриваючий, відбір сприяє збереженню крайніх відхилень і веде збільшення поліморфізму. Він проявляється у тих випадках, коли жодна з внутрішньовидових форм з різними генотипами не отримує абсолютної переваги у боротьбі за існування через різноманітність умов, що одночасно зустрічаються на одній території; при цьому насамперед елімінуються особини із середнім чи проміжним характером ознак. Ще на початку 20 століття російський ботанік Н. В. Цингер показав, що велике брязкальце (Alectoroleophus major), квітучий і плодоносить на некошених луках протягом усього літа, на скошуваних луках утворює дві раси: ранньовесняну, встигаючу принести насіння до початку пізньоосінню - низькі рослини, що не ушкоджуються при косовиці, а потім швидко зацвітають і встигають дати насіння до початку морозів. Іншим прикладом поліморфізму служить відмінність у фарбуванні раковин у земляного равлика (Capacea nemoralis), що є кормом для птахів: у густих букових лісах, де протягом усього року зберігається підстилка з червоно-бурого опаду, звичайні особини з коричневим та рожевим забарвленням; на луках з жовтою підстилкою переважають равлики з жовтим забарвленням. У змішаних листяних лісах, де характер фону змінюється з настанням нового сезону, ранньою весною домінують равлики з бурим і рожевим забарвленням, а влітку - з жовтим. Дарвінові в'юрки (Geospizinae) на островах Галапагос (класичний приклад адаптивної радіації) – кінцевий результат тривалого дизруптивного відбору, що призвів до утворення десятків близьких видів.

Якщо зазначені форми природного відбору призводять до зміни і фенотипічної, і генетичної структури популяцій, то вперше описаний І. І. Шмал'гаузеном (1938) стабілізуючий відбір зберігає в популяції середнє значення ознак (норму) і не пропускає наступне покоління геноми особин, які найбільше відхиляються. цієї норми. Він спрямований на підтримку та підвищення стійкості у популяції середнього, раніше сформованого фенотипу. Відомо, наприклад, що під час снігових бурь виживають птахи, які за багатьма ознаками (довжина крила, дзьоба, маса тіла тощо) наближаються до середньої норми, а особини, що відхилилися від цієї норми, гинуть. Розміри і форма квіток у рослин, запилюваних комахами, більш стійкі, ніж у рослин, запилюваних вітром, що обумовлено пов'язаною еволюцією рослин і їх запилювачів, «вибракуванням» форм, що ухилилися від норми (наприклад, джміль не може проникнути в занадто вузький віночок квітки, а хоботок метелика не стосується занадто коротких тичинок у рослин з довгим віночком). Завдяки стабілізуючому відбору при зовнішньому незмінному фенотипі можуть йти суттєві генетичні зміни, що забезпечують незалежність розвитку адаптацій від умов середовища, що коливаються. Однією з результатів дії стабілізуючого добору вважатимуться «біохімічну універсальність» життя Землі.

Дестабілізуючий відбір (назва запропонована Д. К. Бєляєвим, 1970) веде до різкого порушення систем регуляції онтогенезу, розтину мобілізаційного резерву та зростання фенотипічної мінливості при інтенсивному відборі в певному напрямку. Наприклад, відбір зниження агресивності хижих звірів у неволі через перебудову нейрогуморальної системи веде до дестабілізації циклу розмноження, зрушень у термінах линяння, змін у становищі хвоста, вух, у забарвленні та інших.

Виявлено гени, які можуть бути летальними або знижувати життєздатність організмів у гомозиготному стані, а в гетерозиготному, навпаки, підвищувати екологічну пластичність та інші показники. У цьому випадку можна говорити про так званий збалансований відбір, що забезпечує підтримку генетичної різноманітності з певним співвідношенням частот алелів. Прикладом його дії може бути підвищення стійкості у хворих на серповидно-клітинну анемію (гетерозиготних за геном гемоглобіну S) до зараження різними штамами малярійного плазмодія (дивись Гемоглобіни).

Важливим кроком у подоланні прагнення всі ознаки організмів пояснювати дією природного відбору стала концепція нейтральної еволюції, згідно з якою частина змін на рівні білків та нуклеїнових кислот відбувається шляхом фіксації адаптивно нейтральних або майже нейтральних мутацій. Можливий відбір видів, що у периферійних популяціях «раптово» з геохронологічної погляду. Ще раніше було доведено, що катастрофічний відбір, при якому в період різких змін середовища виживає невелика кількість особин і навіть єдиний організм, може стати основою формування нового виду за рахунок хромосомної перебудови та зміни екологічної ніші. Так, утворення ксерофітного, ендемічного виду Clarkia lingulata в горах Сьєрра-Невада в Каліфорнії пояснюють сильною посухою, що спричинила масову загибель рослин, що набула катастрофічного характеру в периферійних популяціях.

Природний відбір, що зачіпає вторинні статеві ознаки особин, називають статевим (наприклад, яскраве шлюбне забарвлення самців у багатьох видів риб і птахів, крики, специфічні запахи, сильно розвинені знаряддя для турнірного бою у ссавців). Ці ознаки корисні, оскільки підвищують можливість їх носіїв у відтворенні потомства. У статевому відборі найбільшу активність виявляють самці, що вигідно виду загалом, т.к. самки залишаються у більшій безпеці під час розмноження.

Виділяють також груповий відбір, що сприяє збереженню ознак, корисних сім'ї, зграї, колонії. Його окремим випадком у колоніальних комах є відбір родичів, у якому стерильні касти (робітники, солдати та інших.) забезпечують (нерідко ціною життя) виживання плідних особин (маток) і личинок і цим збереження всієї колонії. Альтруїстична поведінка батьків, які вдають поранених, щоб відвести хижака від своїх дітей, загрожує загибеллю імітатору, але загалом підвищує шанси на виживання його потомства.

Хоча уявлення про провідну роль природного відбору в еволюції отримали підтвердження в багатьох експериментах, досі вони піддаються критиці, що виходить з уявлення про неможливість утворення організмів внаслідок випадкової комбінації мутацій. У цьому ігнорується те що, кожен акт природного добору відбувається з урахуванням попередніх результатів його дії, які, своєю чергою, визначають форми, інтенсивність і напрями природного відбору, отже, шляху і закономірності еволюції.

Шмальгаузен І. І. Фактори еволюції. 2-ге вид. М., 1968; Майр Е. Зоологічний вигляд та еволюція. М., 1968; Шеппард Ф. М. Природний відбір та спадковість. М., 1970; Левонтін Р. Генетичні засади еволюції. М., 1978; Wilson D. S. Натуральне вилучення populations and communities. Menlo Park, 1980; Галл Я. М. Дослідження з природного відбору / / Розвиток еволюційної теорії в СРСР. Л., 1983; Гаузе Г. Ф. Екологія та деякі проблеми походження видів // Екологія та еволюційна теорія. Л., 1984; Ратнер Ст А. Короткий нарис теорії молекулярної еволюції. Новосиб., 1992; Докінз Р. Егоїстичний генерал М., 1993; Sober Е. Характер selection: evolutionary theory in philosophical focus. Chi., 1993; Дарвін Ч. Походження видів... 2-ге вид. СПб., 2001; Coyne J., Orr Н. А. Speciation. Sunderland, 2004; Gavrilets S. Fitness landscapes і origin of species. Princeton, 2004; Яблуков А. В., Юсуфов А. Г. Еволюційне вчення. 5-те вид. М., 2004; Сєверцов А. С. Теорія еволюції. М., 2005; Колчинський Е. І. Е. Майр та сучасний еволюційний синтез. М., 2006.

Обговорення явищ та процесів мінливості та спадковості показує, що ці фактори мають велике еволюційне значення. Проте вони є провідними. Основне значення еволюції має природний добір.

Спадкова мінливість, як така, не визначає «долю» її носіїв. Як приклад пошлемося на такі факти. Пісець (Alopex) зустрічається у двох спадково обумовлених формах. Одні особини мають спадково обумовлену здатність набувати до зими білу шерсть. Такі песці називаються білими. В інших песців цієї здібності немає. Це так звані блакитні песці.

Було показано, що друга форма за цією якістю домінує над першою, тобто здатність біліти на зиму виявляється рецесивною властивістю, а збереження темного кольору взимку - домінантним. Ці факти не визначають еволюції песця.

В умовах материкової тундри та на островах, що зв'язуються льодами з материком, панує білий песець, що становить 96-97% загальної чисельності. Блакитні песці трапляються тут відносно рідко. Навпаки, на Командорських островах панує блакитний песець. Було запропоновано таке пояснення цих відносин (Парамонов, 1929). У межах материкової тундри панує суцільний сніговий покрив та джерела живлення дуже обмежені. Тому спостерігається сильна конкуренція через їжу як між песцями, так і між останніми та іншими хижаками, що проникають у тундру (лисиця, вовк, на кордоні з криволісьям – росомаха). У цих умовах біле заступницьке забарвлення дає явні переваги, чим і обумовлено панування білого песця в межах материкової тундри. Інші відносини є на Командорських островах (Берінгове море), де панує блакитний песець. Тут немає суцільного і такого тривалого снігового покриву, їжа рясна, міжвидова конкуренція слабша. Очевидно, що ці відмінності в умовах довкілля визначають і чисельні співвідношення між обома формами песця, незалежно від домінантності або рецесивності їх забарвлення. Еволюція песця визначається, отже, як спадковими чинниками, але значно більшою мірою відносинами його до довкілля, т. е. боротьбою існування і, отже, - природним добором. Цей чинник, має вирішальне еволюційне значення, необхідно розглянути докладніше.

Боротьба за існування

Природний відбір - складний фактор, що безпосередньо виникає з взаємовідносин між організмом і навколишнього його біотичного та абіотичного середовища. Форма цих відносин полягає в тому, що організм становить самостійну систему, а довкілля - іншу систему. Обидві ці системи розвиваються на основі абсолютно різних закономірностей, і кожному організму доводиться стикатися з умовами середовища, що завжди вагаються і змінюються. Темпи цих коливань та змін завжди значно вищі, ніж темпи змін організму, а напрями зміни середовища та мінливості організмів незалежні один від одного.

Тому будь-який організм завжди лише відносно відповідає умовам середовища, компонентом якого він сам є. Звідси і виникає та форма відносин організмів до середовища, яке Дарвін назвав боротьбою існування. Організму справді доводиться боротися з фізико-хімічними факторами середовища. Таким чином, боротьба за існування є, як вказував Енгельс, нормальним станом та неминучою ознакою буття будь-якої живої форми.

Проте, сказаним вище жодною мірою не визначається ще еволюційне значення боротьби за існування і з описаних відносин не випливає той наслідок її, яким цікавився Дарвін, а саме – природний відбір. Якщо ми уявімо якусь одну живу форму, існуючу в даних умовах і провідну боротьбу за існування з фізико-хімічними факторами середовища, то з таких відносин ще не буде якихось еволюційних наслідків. Вони виникають лише тому, що насправді у цьому середовищі завжди є кілька біологічно нерівних живих форм.

Біологічна нерівність, як це вже з'ясовувалося, випливає з мінливості та її наслідків - генотипної неоднорідності, чому різні особини різною мірою відповідають навколишньому середовищу. Тому успіх кожної з них у життєвій боротьбі різний. Звідси і виникає неминуча загибель «менш пристосованих» і виживання «пристосованих більше», а отже, - еволюційне вдосконалення живих форм.

Таким чином, основне значення мають не взаємини кожної окремо взятої живої форми з середовищем, а успіх чи неуспіх у життєвій боротьбі порівняно з успіхом чи неуспіхом у ній інших особин, завжди біологічно нерівних, тобто мають різні шанси на виживання. Звісно, ​​що між особами виникає конкуренція, як би «змагання» у боротьбі життя.

Основні форми боротьби за існування

Змагання проявляється у двох основних формах.

Доводиться розрізняти непряму конкуренцію, коли особини безпосередньо не борються між собою, але з різним успіхом використовують одні й самі засоби для існування чи протидіють несприятливим умовам, і пряму конкуренцію, коли дві форми активно зіштовхуються між собою.

Для пояснення непрямоїБоротьба скористаємося наступним прикладом. Бекетова (1896). З двох зайців, пише Бекетов, переслідуваних хортом собакою, переможе той, який швидше і уникне хорта, але з погляду дарвіністів, зайці, тікаючи від переслідування, боролися між собою в тому сенсі, що виявилися біологічно нерівними по відношенню до іншого фактора середовища - переслідуючому хижакові. Між ними мала місце, отже, непряма конкуренція. Остання є дуже поширеною формою боротьби за існування.

Наведемо ще один приклад. У Біловезькій Пущі здавна жили зубри. Згодом у ліси Пущі було завезено благородні олені, які розмножилися тут у великій кількості. Олені охоче їдять листя та кору молодих дерев. В результаті вони значно знищили листяний молодий підліт, і на тих же місцях, де раніше був цей останній, з'явився хвойний молодняк. Загальний ландшафт Пущі, в такий спосіб, змінився. У місцях, де раніше зростав листяний ліс, було багато вологи, струмків та ключів; зі знищенням густих листяних заростей, кількість вологи, струмків та ключів зменшилася. Зміна ландшафту вплинула загальний стан зубрового стада. Зубри, по-перше, втратили деревний корм, який вони охоче їдять. По-друге, знищення листяних чагарників позбавило зубрів зручних притулків під час отелення і в спеку дня. По-третє, висихання водойм зменшило кількість водопоїв. Тому концентрація зубрів під час водопою у небагатьох водойм привела до великого поширення захворювань фасціолезом (Fasciola hepatica - печінковий двір) і до більш частої загибелі тварин, особливо молодняку. Внаслідок описаних відносин поголів'я зубрового стада стало зменшуватися (Кулагін, 1919). Зубри виявилися «переможеними у боротьбі існування». Цілком очевидно, що форма конкуренції між оленями та зубрами має непрямий характер.

Дещо інші відносини спостерігаються у випадках прямийконкуренції, коли, наприклад, один вид активно витісняє інший. Наприклад, за даними Формозова (Парамонов, 1929), на Кольському півострові лисиця скрізь витісняє песця. В Австралії дикий собака динго витісняє місцевих хижих сумчастих. У Канаді койоти, що проникли сюди, витісняють лисиць. Дергунов (1928) спостерігав запеклу конкуренцію під час гніздування через дупели між боривітерами, огарями і галками, причому боривітер витіснила і тих і інших. У степовій смузі Європи та Азії сокіл балобан замінює сокола сапсана, хоча для останнього є відповідні гніздові угіддя. Подібні відносини спостерігаються і між рослинами. Автором цих рядків, спільно з С. Н. Ягужинським, було зроблено (на Болшевській Біостанції, під Москвою) наступний досвід. Майданчик, зарослий дикими злаками, був очищений і засіяний насінням культурних рослин. Приблизно на відстані 30 метрів від цієї площі була розташована ділянка, засіяна конюшиною. Наступного року на пробному майданчику не залишилося жодної культурної рослини. Однак не відновився і злаковий покрив, незважаючи на те, що сам майданчик був вирізаний у ньому. Вся вона виявилася вкритою конюшиною, хоча конюшина зростала на відстані 30 метрів від неї. На майданчик, зрозуміло, падали насіння і конюшини та злаків, але конюшина витіснила злаки. На зеленому злаковому фоні виділився різкий конюшинний квадрат.

Якщо ми можемо, таким чином, розрізняти дві зазначені форми конкуренції, слід мати на увазі, що в природній обстановці пряма і непряма конкуренція переплітаються між собою і поділ їх умовно.

Навіть у класичних прикладах прямої життєвої конкуренції до неї завжди вплітаються елементи непрямої конкуренції, що виражається різною мірою пристосованості конкуруючих форм до даних умов середовища. Як приклад, що підтверджує сказане, розглянемо відносини між двома видами щурів - пасюком (Rattus norvegicus) та чорним щуром (Rattus rattus). На початку XVIII століття в Європі панував чорний щур. Однак, мабуть, близько 1827 року пасюк проникнув до Європи і швидко поширився в межах європейської Росії. Близько 1730 пасюк на кораблях був завезений з Ост-Індії в Англію, а звідси проник на континент Західної Європи. Відносини між цими видами зазвичай визначаються прямою конкуренцією. Пасюк активно витісняє чорного пацюка, нападаючи на нього. Його перевага за даними Браунера (1906) визначається такими причинами.

1. Пасюк більший і сильніший. Він трохи вищий і довший за чорного щура. Ноги в нього товщі, спина – ширша. Кістки пасюка міцніші, місця прикріплення м'язів виражені різкіше, що вказує на розвиток м'язів.

2. Пасюк добре плаває і тримається на воді в 3-4 рази довше за чорний щур.

3. Пасюки завжди є нападаючою стороною і відрізняються великою агресивністю, тоді як чорний щур тільки захищається. Відомі випадки нападу пасюків навіть на людину.

4. У пасюк сильно розвинений інстинкт стадності, і в сутичках з чорним щуром вони допомагають один одному, тоді як чорні щури часто борються поодинці.

Таким чином, ряд переваг визначає результат боротьби, що має, як видно з викладеного, характер прямої конкуренції між цими видами. В результаті ареал поширення чорного щура сильно скоротився і розпався в межах Європейської частини СРСР на чотири ізольовані ділянки (Кузнєцов). Це скорочення та роздроблення ареалу – свідчення депресивного стану виду.

Однак ці відносини не можуть бути узагальнені. Так, за даними Браунера (1906) і Гамалеї (1903), в одеському порту було знайдено такі відносини: на 24116 спалених щурів пасюків припадало 93,3%, індійського (підвиду чорного) - всього 3 екземпляри. Однак, на пароплавах закордонного плавання та кавказьких, що прибули до одеського порту, стосунки були іншими: з 735 штук єгипетських (чорна) – 76%; типових чорних - 15,5%, рудих (підвид чорної) - 55 штук, пасюків - лише два екземпляри. Пасюки, зазначає Гамалея, були лише в одеському порту. Браунер вказує, що, мабуть, у Єгипті пасюк не витісняє чорного щура (її різновид, тобто єгипетського щура) так легко, як у Європі. Справді, наприклад, на північно-африканському узбережжі є обидва види, а дані щодо щурів на пароплавах (див. вище) позитивно вказують на те, що конкуренція між обома видами в умовах африканських узбереж має інший результат. Ще Труссар (1905) повідомляв, що на африканському узбережжі чорний щур проникає на південь, до зони пустелі, де пасюків немає. Таким чином, якщо в Європі пасюки панують, то в Африці інші стосунки.

Ці факти показують, що результат конкуренції не визначається лише фізичними перевагами одного виду над іншим і що він залежить також і від інших факторів – пристосованості до середовища у широкому значенні слова. Таким чином, непряма та пряма конкуренція, як правило, переплітаються в одне ціле та можуть відрізнятися цілком умовно.

Тут слід підкреслити, що у боротьбі існування, безсумнівно, має цілком певне значення і «мальтузіанський» чинник, т. е. перенаселення. Не будучи основним фактором, все ж таки перенаселення робить боротьбу за існування більш напруженою. Інтенсивність її різко зростає. Це положення легко довести такі факти. Якщо, наприклад, будь-який вид потрапляє в нові місцеперебування, або завозиться сюди людиною, то в ряді випадків спостерігається, що він починає енергійно розмножуватися і швидко зростати в чисельності. Спостереження показують, що ці явища пов'язані з відсутністю в нових місцеперебуваннях конкурентів і ворогів, які знижували чисельність цього виду в колишньому його проживання.

Як бачимо, непряма та пряма боротьба за існування переплітаються між собою у складне ціле. Тому вульгарне розуміння її як прямої боротьби у формі безпосередніх фізичних сутичок між організмами - найбільш далеке від істинного значення цього терміна. Навпаки, боротьбу за існування потрібно розуміти в найширшому сенсі, тобто як форму прямих і непрямих відносин кожного конкретного організму до біотичних та абіотичних факторів середовища, що виникає внаслідок відносності пристосованості будь-якої живої форми до будь-яких умов та компонентів середовища, а також унаслідок перенаселення та конкуренції, що зумовлює винищення непристосованих та виживання пристосованих.

Складні відносини у боротьбі існування

Наведені вище приклади розглядали безпосередні відносини між двома видами. Насправді, ці відносини значно складніші. Будь-який вид мешкає у певній місцевості, що має, перш за все, певну фізико-хімічну, кліматичну та ландшафтну характеристику. Панують у цій місцевості середні температури, кількість опадів, кількість ясних днів у році, характер і ступінь інсоляції, панівні вітри, хімічний склад грунту, його фізична структура, колір і форма земної поверхні, її рельєф, відсутність або багатство водних басейнів - всі ці та інші фактори, разом узяті, входять до складу характеристики певного типу місцеперебування, або стації.

Стаціями є, наприклад, солончаковий степ, ковиловий степ, кам'яниста пустеля, піщана пустеля, лісостеп, листяний ліс, змішаний (тайговий) ліс, хвойний ліс, тундра. Для дрібних водних або навіть мікроскопічних організмів стаціями будуть, наприклад: черепашковий пісок, зарості елодеї, зарості зостери, донний детріт, мулисте дно, відкриті водні простори, поверхня підводних скель тощо.

Вже цих прикладах видно, що стації складаються під впливом як фізико-хімічних чинників, але що у тому освіті беруть участь і організми (наприклад, стація листяного лісу). Але й тварини організми накладають свій друк на стації, та його діяльність також визначає характер її. Всі організми, що населяють цю стацію, перебувають у складних взаєминах і пристосовані до її умов.

Сукупність життєвих форм цієї стації, що у взаємозалежних і взаємозумовлених відносинах, становить історично сформовану екологічну систему життєвих форм (видів) чи биоценоз.

Малюнок показує складні ланцюги харчування, що пов'язують життєві форми біоценозу прерій. Стрілки йдуть від жертви до хижака. Зміна чисельності однієї з життєвих форм тягне за собою низку змін у біоценозі. Якщо вовки, наприклад, винищили бізонів, вони починають поїдати мишей, стаючи конкурентами койота, який переключається на переважне харчування ховрахами. Зниження чисельності ховрахів призводить до підвищення чисельності комах - фактор, що впливає на рослинність, і водночас сприятливий для комахоїдних форм тощо.

Зі сказаного видно, що життєві форми, прямо чи опосередковано, зачіпаються змінами в біоценозі. Легко зрозуміти, що випадання одного з членів біоценозу може спричинити радикальні зміни в ньому. Фактично так і відбувається. Біоценоз у часі змінюється за своїм складом та розвивається у новий біоценоз. Ця зміна складу біоценозу називається сукцесією. Сукцесія чудово показує наявність боротьби за існування в біоценозі та її вплив на видовий склад.

Розглянемо деякі приклади. Систематичний вигін худоби певні пасовища веде до розвитку скотобою. У злаковому степу першим його етапом є руйнування мертвої рослинної підстилки, що накопичується рік у рік, і оголення ґрунту. Такі лисиці займаються однорічними рослинами минулого елементу. Внаслідок погіршення водопроникності ґрунту, ущільненого скотобоєм, зростання трав зменшується. На другому етапі помітно зменшуються в числі ковили і тирси, тимчасово утримується типчак, і переважаючими формами стають полину, ромашник і цибулинний тонконіг. Пізніше ковили і тирси повністю зникають, типчак скорочується в чисельності, а панування переходить до полинів і т. п. Загалом, жорстка злакова рослинність замінюється соковитішими напівпустельними сухолюбами. Ця зміна сприяє степовим гризунам, чисельність яких у зонах скотобою зростає. З іншого боку, скотобою впливає на ентомофауну (комах). З'являються типові для пустельних стацій геофільні (почволюбіві) форми, наприклад, степовий конік замінюється прусиком і т. п. (формозів). Як бачимо, під впливом одного фактора – скотобою – відбулася повна сукцесія, змінився весь склад біоценозу. Новий гідрологічний режим ґрунту зробив колишні рослинні форми непристосованими до нових умов, і їхнє місце зайняли інші форми, що спричинило низку змін у фауні. Одні форми витісняють інші.

Чудовою рисою цих відносин є те, що певний біоценоз, розвиваючись, підготовляє заміну його іншим. Так, наприклад, відкладення рослинних решток на трав'яному болоті призводить до підвищення поверхні болота. Замість улоговини утворюється опуклий рельєф. Приплив води зменшується, і на місці трав'яного (осокового) болота розвивається сфагнум зі мізерною вищою рослинністю, представленою болотною шейхцерією (Scheuchzeria palustris). Цей комплекс (Sphagnum + Scheuchzeria) ущільнюється та створюються умови, які сприяють приєднанню до нього третьої форми - гармати (Eriophorum yaginatum). При цьому і сфагновий покрив виявляється іншим видом (замість Sph. medium - Sph. Inseni). Підвищення сфагнового килима, що продовжується, сприяє появі сосни. Так кожен біоценоз підготовляє свою смерть (Сукачов, 1922).

Явище сукцесій демонструє явище боротьби за існування у біоценозі.

Коливання чисельності виду як прояв боротьби за існування

Іншим важливим фактом, що свідчить про боротьбу за існування, є коливання чисельності виду за річними циклами.

Цей факт було вивчено щодо низки форм - шкідливих гризунів, промислової фауни тощо.

Малюнок показує, що роки чисельної депресії змінюються роками чисельного підйому, причому коливання чисельності мають приблизно ритмічний характер. Розглянемо це явище "хвиль життя", найближчим чином пов'язане з боротьбою за існування.

а. Причини ритмічності коливань чисельності. Було встановлено, що ритм чисельних коливань різний різних видів. Наприклад, для мишоподібних гризунів він дорівнює в середньому десять років (Виноградів, 1934), для песців 2-4 років, для білок, у північних лісах Євразії та Америки, 8-11 років і т. д. За роками чисельної депресії йдуть роки підйому . Очевидно, що причини характеру ритмічності частково залежать від специфічних особливостей кожного біологічного виду. Так, С. А. Северцов (1941) показує, що для кожного виду характерний певний типовий коефіцієнт індивідуальної смертності. Так як плодючість кожного виду в середньому типова для нього, звідси виникає специфічна крива наростання чисельності. Чим менший коефіцієнт приросту виробників, тим повільніше і наростання чисельності (Сіверцов, 1941). Отже, наростання чисельності (розмноження) відбувається щодо кожного виду певною мірою закономірно. Воно триває деякий час, протягом якого поступово зростає щільність населення виду, причому максимум цієї щільності знов-таки для різних форм різний. Так, для мишей він дорівнює 5 мілл. штук на кв. милю, а для зайців 1000 кв. милю (Сіверцов, 1941). Після досягнення більшої щільності населення виникає дія низки несприятливих факторів, що елімінують. При цьому у різних форм спостерігається різна комбінація елімінуючих факторів, що найбільше впливають на них. Для гризунів найбільше значення мають епізоотії, що виникають унаслідок тісного контакту між особинами під час масового розмноження. У копитних велике значення мають епізоотії та кліматичні депресії. Однак, на зубрів, наприклад, погіршення кліматичних умов впливає мало (стійкість проти них), а епізоотії, навпаки, мають велике значення, що елімінує. Навпаки, кабани не страждають від епізоотії тощо. буд. (Сіверцов, 1941). Отже, і з цього боку ясно видно видову специфічність як причину ритмічності коливань. Сказане підтверджується також тим, що у всеїдних форм (евріфаги) ритм коливань чисельності менш виражений, ніж у форм, прив'язаних до одноманітного корму (стенофаги). Наприклад, у всеїдних лисиць мінливість кормових умов не викликає різких коливань чисельності (Наумов, 1938). Навпаки, для білки важливе значення має врожай насіння хвойних дерев (Формозов, Наумов і Киріс, 1934), і коливання чисельності її значні.

Вкажемо, нарешті, що кожному виду притаманний специфічний біотичний потенціал, під яким Чепман (1928) розуміє спадково зумовлений ступінь опірності виду в боротьбі за існування, що визначається потенціалом розмножуваності і потенціалом виживання в умовах середовища, що коливаються.

Таким чином, безумовно для кожного виду спостерігається приблизно правильна ритмічність чисельних коливань, що визначається його біотичним потенціалом.

Однак значення цього фактора не слід переоцінювати. "Внутрішні" причини ритмічності чисельних коливань, виявляючись при порівнянні різних видів, покриваються "зовнішніми" причинами, тобто екологічними умовами в межах кожного окремого виду. Наприклад, у лисиць що у лісі, коливання чисельності не великі, але у степових і пустельних районах вони помітніші (Наумов, 1938). Для білки ритм чисельних коливань за умов північних лісів Євразії та Америки, як зазначалося, дорівнює 8-11 років, у середніх широтах 7 років, а південних частинах її ареалу - 5 років (Наумов, 1938).

Ці дані доводять, що у різних умовах боротьба існування має різну інтенсивність і що вона визначається лише «внутрішніми» особливостями виду. Для комах взагалі не вдалося встановити правильних ритмів чисельних коливань, як видно з наступних даних для околиць Москви (Кулагін, 1932).

Зрештою питання у всіх випадках покривається взаємовідносинами між видом та середовищем.

б. Елементи біотичного потенціалу виду. Як було зазначено, біотичний потенціал виду є складним цілим, що складається з потенціалу розмножуваності та потенціалу виживання. Розглянемо ці елементи біотичного потенціалу окремо.

Потенціал розмножуваності, Насамперед, залежить від плодючості виду. Остання визначається числом дитинчат у посліді та числом послідів у році. Ці чинники призводять до величезного зростання чисельності потомства. Наприклад, швидкість розмноження горобця така, що з припущенні, що це потомство вижило, одна пара горобців протягом десяти років дала популяцію, що з 257.716.983.696 особин. Нащадок однієї пари дрозофіл, що дає на рік у середньому 30 кладок по 40 яєць кожна, за один рік покрила всю землю шаром в мільйон миль товщини. За тих же умов одна особина хмелевої попелиці дала б за літо потомство чисельністю 1022 особи. Одна самка совки-гами за літо теоретично може дати 125 000 гусениць тощо.

Однак потенціал розмножуваності виду залежить не тільки від плодючості. Величезне значення має також вік першого плодоношення самки. Як вказує С. А. Северцов (1941), при рівній кількості дитинчат вид, у якого самки досягають статевої зрілості в більш ранньому віці і у яких період між двома дітонародженнями коротше, буде розмножуватися швидше.

Велике значення має, далі, тривалість життя особин виду, - величина, загалом, специфічна кожному за виду (З. А. Северцов, 1941). Не зупиняючись на цьому питанні докладно, вкажемо лише, що види, що мають дуже низьку плодючість, можуть мати високий потенціал розмножуваності, якщо для них характерні великі терміни індивідуальної тривалості життя. Класичним прикладом цього можуть бути посилання Дарвіна на розмножуваність слонів. Незважаючи на виняткову повільність їх розмноження, теоретичні розрахунки показують, що в період 740-750 років від однієї пари могло б вийти близько дев'ятнадцяти мільйонів живих слонів (Дарвін). Нарешті, слід підкреслити, що потенціал розмножуваності залежить також умов розвитку потомства і зокрема від форм турботи про потомство. Не зупиняючись на описі самого явища, що носить у різних групах тварин дуже різний характер, підкреслимо лише, що турбота про потомство підвищує потенціал розмножуваності. Тому, як правило, у форм, що мають невисоку плідність, спостерігається сильний розвиток пристосувань до захисту потомства. І навпаки, відсутність або слабка вираженість таких пристроїв, як правило, компенсується високою плідністю. Таким чином, потенціал розмножуваності визначається цілою низкою факторів: плодючістю, числом приплодів у році, тривалістю життя, пристосуваннями до захисту потомства.

Потенціал виживанняє величиною іншого порядку і визначається ступенем пристосованості особин виду до умов їх стації. Ця пристосованість, як ми знаємо, відносна, чому численні чинники середовища впливають населення виду елімінуючим (винищуючим) чином, стримуючи дію потенціалу розмножуваності. Які саме чинники стримують розмножуваність? Коротко зупинимося на них.

Велике значення мають, перш за все, кліматичні фактори, особливо температура та кількість опадів. Для кожного виду існує певний оптимум кліматичних факторів, в умовах якого підвищується виживання, а чисельність виду зростає відповідно до його потенціалу розмножуваності. Природно, що в роки, близькі до оптимальних умов, крива "хвилі життя" піднімається, і назад - ухилення від оптимуму, в той чи інший бік знижують розмножуваність. Наведемо деякі приклади.

Взимку 1928 року в околицях Ленінграда спостерігалося масове вимерзання ляльок капустяної білянки, що зимують, а в зиму 1924/25 років - гусениць озимої совки. Експериментально встановлено, що, наприклад, виховання лялечок озимої собки при Т° +22.5° С, підвищує плодючість метеликів, що відродилися з них, до максимуму (1500-2000 яєць). Однак, коливання в той чи інший бік від цього оптимуму знижують плодючість. Так, при Т ° = +10-12 ° С, плодючість метеликів падає до 50%. У теплокровних, через їхню здатність до регуляції тепла, температурний фактор має менший вплив. Однак, все ж таки зміни температури впливають, наприклад, на швидкість розвитку статевих залоз. Підвищення Т° до певної межі прискорює формування статевих залоз, проте подальше зростання її надає гальмуючу дію.

Кліматичні чинники впливають як на плодючість, а й чисельність особин виду. Наприклад, у дуже суворі зими спостерігається підвищення відсотка загибелі тварин. Цікаві дані про загибель птахів у сувору зиму 1939/1940 років повідомляють Дементьєва та Шимбірева (1941). Сірі куріпки, наприклад, місцями майже повністю вимерли, або різко зменшились у чисельності. Спостерігалася масова загибель лисих, багатьох водоплавних птахів, сов (в Україні), горобців, снігурів, чечеток, чижів, кліщів тощо.

Елімінуючий вплив кліматичних факторів носить при цьому двоїстий характер (прямий і непрямий), впливаючи, наприклад, на харчування (кількість корму) і на стійкість проти захворювань (ослаблення організму).

Поряд з кліматичними слід поставити ґрунтові або едафічні фактори. У посушливі роки грунт більшою чи меншою мірою позбавляється вологи, і це явище впливає на розмноження багатьох комах, личинкові стадії яких біологічно пов'язані з грунтом. Промерзання ґрунту взимку також губить багато форм.

Велику помірну дію на розмножуваність надає хижак. У деяких випадках вона має майже вирішальне значення. Наприклад, сонечко відалія (Vedalia cardinalis) обриває розмноження черв'яків з роду Icerya з великою швидкістю внаслідок ненажерливості як личинок цього жука, так і дорослої форми. Одна личинка відали за своє життя може знищити понад 200 личинок червця. Деякі жужелиці так само є потужним винищувальним фактором. Спостереження над жужелицею Carabus nemoralis показали дивовижну ненажерливість цього хижого жука. Наприклад, одна самка, у момент упіймання, важила 550 мг, а після 2,5 години їжі мала вагу, рівну 1005 мг, причому її черевце здулося і випнулося з-під елітр. Розмноження комах поміряється також птахами та ссавцями. Комахоїдні птахи мають у цьому відношенні велике значення. В одному лісництві було встановлено, що синиці знищили за зиму до 74% усіх гусениць, що зимували, метелики-златогузки. Знищення мишоподібних гризунів хижими птахами та ссавцями також значно. Тому, наприклад, знищення степового тхора (Putorius eversmanni) викликає зростання чисельності гризунів.

У місцях концентрації гризунів концентруються і хижаки, що сприяють зниженню чисельності перших. Ці відносини характеризуються найцікавішою рисою. Першими знищуються гризуни, які у більш відкритих стаціях. У стаціях, найбільш сприятливих для переживання, загибель гризунів менше, і вони не знищуються хижаками. Такі «стації переживання» (Наумов, 1939) грають роль природних резервів, у яких гризуни щодо недоступні хижакові. Число хижаків починає падати, а чисельність гризунів - зростати відповідно до їх специфічного потенціалу розмножуваності.

Загалом тут нагадують відносини, показані малюнку. Підйом чисельності жертви викликає зростання чисельності хижака, а подальше зниження чисельності жертви знижує і чисельність хижака. Для окремих видів спостерігаються, однак, дуже складні чисельні співвідношення, які ми тут розберемо в стислих рисах.

Результат елімінуючої діяльності хижака залежить від особливостей жертви, специфічних ознак хижака, умов середовища. У складних умовах біоценозу проблема вирішується з великими труднощами. Гаузе в ряді робіт пішов шляхом розчленування проблеми. Обравши, як об'єкт, інфузорій, Гаузе штучно створював обмежений «мікрокосмос», що складається, наприклад, із двох видів - хижака та жертви. Були взяті дві інфузорії – Paramaecium caudatum (жертва) та Didinium nasutum (хижак). Дідініум швидко плаває (швидше за парамецію) і висмоктує свої жертви. Тому в однорідному «мікрокосмосі», тобто в живильному середовищі без «притулків», хижак зрештою цілковито знищує парамецій і гине сам. Цілком інші результати були отримані в неоднорідному «мікрокосмосі» (його роль виконувала пробірка, що складала 0,5 см 3 поживної суміші, в якій парамеції частково були приховані). У цьому випадку результат був різним. Іноді гинув хижак, а жертва розмножувалася. Однак, якщо в мікрокосмос періодично вводилися нові кількості інфузорій, то виникали періодичні «хвилі життя», в ході яких зростання чисельності жертви викликало подальше зростання чисельності хижака, а кількісна депресія першою викликала зменшення населення хижака.

Таким чином, умови середовища істотно позначаються на результаті описаних відносин.

Перейдемо тепер до властивостей хижака. Якщо хижак володіє потужними засобами нападу (як Didinium), то його вплив на популяцію жертви різкіше, і на певній території хижак, за відомих умов, може повністю винищити жертву, або створить стимули до переходу жертви (якщо у неї виявляться відповідні морфо- фізіологічні організаційні можливості) в інше середовище проживання. Якщо, однак, жертва добре захищена, здатна чинити опір, швидко бігає, або інтенсивно розмножується, а хижак має відносно слабкі знаряддя нападу, то явище обмежується зазначеними вище періодичними коливаннями. У природній обстановці можуть спостерігатися різні відносини і, отже, у середньому роль хижака має еволюційне значення. Залежність хижаків еврифагів і стенофагів від коливання видобутку, очевидно, різна.

Велике значення має кормовий режим. Роки чи періоди недоліків у харчуванні різко знижують опір особин даного виду всім переліченим вище елімінуючим факторам. Голодування тягне у себе зниження активності, зниження оборонних інстинктів, ослаблення опірності проти інфекцій, зниження плодючості тощо. п. Наприклад, білка, у роки кормового достатку, дає 2-3 посліду по 4-5 бельчат у кожному, яловість її перевищує 5 -10%. У роки голоду яловість досягає 20-25%, число послідів в середньому дорівнює 1-5, число молодих 2-3 білизни. У роки сильного розмноження лемінгів, останні, під впливом нестачі кормів, великими масами спрямовуються в нові місцеперебування. Безліч тварин гине при спробах подолати водні перепони, а головним чином – від нападів хижаків. За лемінгами прямують полярні сови, лисиці, песці та голодні північні олені. Після таких мандрівок кількість звірів різко знижується.

Таким чином, кожен вид постійно зазнає елімінуючого тиску біотичних та абіотичних факторів середовища. Усі перелічені вище чинники впливають спільно, як система чинників. Одні з них цього року близькі до оптимуму для цього виду, інші, навпаки, впливають елімінуючим чином. Величезне впливом геть організм надають також комбінації конкретних чинників (наприклад, температура і вологість). Як правило, впливають саме комбінації різних факторів середовища.

Потенціал виживання у умовах визначається двома причинами. По-перше, він залежить від стану провідних для цього виду факторів. Якщо, наприклад, цього виду найбільше значення мають температура і вологість, причому стан цих чинників оптимально, то відоме несприятливість інших чинників меншою мірою позначиться чисельності виду.

Однак, вирішальне значення має ступінь опірності виду факторів середовища, що елімінують. Опірність виду визначається його екологічною валентністю, під якою розуміється розмах його здатності пристосування до умов середовища, що змінюються. Валентність може бути широкою, і такі види називаються евріадаптивними або відносно вузькою (стенадаптивні види). Однак, якою б широкою не була валентність, вона ніколи, як правило, не рівнозначна по відношенню до всіх факторів, що елімінують. Вигляд, наприклад, може мати широку екологічну валентність по відношенню до температурних коливань (евритермні види), але бути вузько специфічним щодо кормового режиму (стенофаги), або бути стенотермним, але в той же час еврифагом тощо. Крім того, і Евріадаптивність має межі. Наприклад, пасюк є типовим прикладом евріадаптивної форми, проте, як ми бачили, його екологічна валентність має певні межі.

У будь-якому разі, ступінь евріадаптивності, по відношенню до даного фактора середовища і всіх факторів стації і біоценозу в цілому, є основою характеристики потенціалу виживання виду, причому потенціал виживання, в середньому, прямо пропорційний екологічної валентності виду.

Наведемо деякі приклади, що пояснюють. У роки зі зниженим кормовим режимом потенціал виживання еврифагів вищий, ніж стенофагів. Деякі хижаки при нестачі одного виду живлення перемикаються на інший, що дозволяє їм уникнути важких умов. Всеїдність низки видів комах дозволяє їм утримуватися у житті за браку певних рослин. Стенофаги за цих умов гинуть. Тому, наприклад, і боротьба зі шкідливими комахами чи нематодами – еврифагами, як правило, важче, ніж зі стенофагами.

Отже, біотичний потенціал виду, його життєвість, є деяка рівнодіюча двох величин - потенціалу розмножуваності та потенціалу виживання, що у свою чергу визначається ступенем екологічної валентності виду. Під впливом сукупності зазначених вище елімінуючих факторів, кількість дорослих особин даного покоління завжди менша за кількість новонароджених. Цей факт відносно добре вивчений шляхом кількісних аналізів динаміки чисельності потомства, що народилося цього року, та його подальшої долі. Як правило (на що вказував ще Дарвін), серед молодих особин спостерігається велика смертність, що призводить до швидкого зниження чисельності потомства. Аналізуючи склад популяції виду за віком і підраховуючи відсоткове відношення кожної вікової групи до загальної кількості особин (це вдається виконати, зокрема, щодо промислових звірів та птахів), можна встановити, що спад чисельності завжди підпорядковується деякою кривою. Наприклад, на малюнку показано зменшення кількості потомства білки. Як видно, у перший рік життя смертність велика, потім її темпи падають і смертність дорослих форм стає менш інтенсивною.

Подібні криві можуть бути вже викреслені для великої кількості видів. На тому ж малюнку показано динаміку чисельності віку ялини. Легко бачити подібність цих кривих, незважаючи на глибокі відмінності біологічних об'єктів (білка та ялина). Очевидно, що ми маємо тут справу із загальною причиною. Цією останньою і є боротьба за існування, якій однаково підпорядковуються всі біологічні об'єкти. Криві показують, що боротьба за існування має цілком очевидне значення, що елімінує: частина особин гине. Отже, боротьба існування є природний елімінуючий чинник, що зумовлює винищення менш пристосованих і залишкове виживання більш пристосованих.

Типи елімінації

Важливо з'ясувати, яким є еволюційне значення елімінуючої дії боротьби за існування. Якщо одні особини гинуть, а інші виживають, виникає питання, чим же визначається ця відмінність.

Відповідь на це питання стане зрозумілою, якщо ми врахуємо характер елімінації, її типи, які ми зараз розглянемо.

а) Індивідуальна невиборча (випадкова) елімінація стосується окремих особин. Така, наприклад, загибель ластівки на чіпких колючках реп'яха. Загибель ця - випадкова і спостерігається рідко (подібний випадок описаний для однієї кажана). Однак, таких випадків у житті рослин і тварин досить багато, і вони можуть мати певне значення, наприклад, у період гніздування, коли випадкова загибель самки, що годує, тягне за собою загибель всього її потомства. Теоретично можна собі уявити, що таким чином може загинути і якийсь мутант, а отже і його потомство.

б) Групова невиборча (випадкова) елімінаціястосується вже не окремих особин, а групи особин і визначається більш поширеною дією будь-якого випадкового винищувального фактора, наприклад, обмеженої лісової пожежі, місцевого зимового паводку, гірського обвалу, раптового місцевого заморожування (особливо після дощу), змиву частини тварин або рослин потоками зливи і т. д. і т. п. У подібних випадках гинуть і «пристосовані» та «непристосовані». При цьому загибель може торкнутися груп особин певного генотипного складу. Наприклад, якщо виник мутант, який не встиг розмножитися у великих кількостях, повільно поширюється і має невелику площу (центр) поширення, то випадкова групова елімінація може охопити весь індивідуальний склад потомства мутанта. Незалежно від відносної корисності або шкідливості даної мутації, її носії можуть бути знищені. Таким чином, випадкова групова елімінація в подібних випадках може вплинути на генетичний склад виду, хоча все ж вона і не має провідного еволюційного значення.

в) Катастрофічна невиборча елімінаціявиникає при ще ширшому поширенні винищувальних факторів, наприклад, надзвичайного морозу, повені, лісових пожеж, що охопили великі масиви, виняткової посухи, потоків лави та інших лих, що поширилися на широкі простори. І в цьому випадку гинуть і «пристосовані» та «непристосовані». Проте ця форма елімінації може мати велике еволюційне значення, ще ефективніше впливаючи на генетичний склад виду та надаючи сильний вплив на цілі біоценози.

Наумов (1939) спостерігав, що внаслідок злив у степовій частині Південної України нори гризунів були залиті, що спричинило різке зниження чисельності полівок. У той самий час місцева населення курганчикової миші помітно змінилася. Пояснюється це більшою рухливістю мишей проти полівками. При весняному таненні снігів, нори гризунів закриваються крижаними пробками, причому полівки гинуть з голоду, тоді як миші виживають, оскільки роблять запаси кормів у підземних камерах. Вибраний приклад показує дію біологічної нерівності двох видів по відношенню до одного й того самого зовнішнього фактора. Очевидно, що подібні відносини можуть мати своїм наслідком еволюцію біоценозів (сукцесію) та зміну видового складу окремих пологів, сімейств тощо.

Прикладом катастрофічної елімінації може бути масова загибель вихухоли під час зимових паводків чи загибель сірих куріпок суворою зимою 1839/40 і т. д. Основна ознака катастрофічної еліманації - масове знищення особин виду, незалежно від їхнього потенціалу виживання.

г) Тотальна (загальна) елімінація. Слід виділити і цю форму елімінації, в умовах якої гине вся популяція виду, тобто всі особини, що входять до її складу. Ця форма елімінації також має невибірковий характер. Вона можлива у випадках, коли ареал виду невеликий, або коли останній цілком охоплюється впливом будь-яких несприятливих чинників. Ймовірно, тотальна елімінація стала, наприклад, причиною загибелі мамонта в Сибіру. Легко уявити, що тотальна елімінація може призвести до загибелі всю популяцію будь-якого ендеміка, що займає, наприклад, одну якусь гірську вершину або невеликий острів, цілком охоплені яким-небудь стихійним лихом і т.п.

Зі сказаного з приводу тотальної елімінації видно, що абсолютне розмежування перерахованих форм невиборчої елімінації неможливе. Багато що визначається, як бачимо, чисельністю виду, кількістю особин, що входять до його складу. Елімінація, що має значення груповий для одних видів, буде тотальною для інших. Багато що визначається також властивостями тих живих форм, які зазнали впливу даних елімінуючих факторів. Наприклад, обмежена лісова пожежа буде згубною для рослин, тоді як тварини можуть від неї піти. Однак і тваринне населення в цьому відношенні нерівноцінне. Дуже дрібні ґрунтові форми, що живуть у лісовому ґрунтовому настилі, загинуть у великих кількостях. Те саме трапиться з багатьма комахами, наприклад, лісовими мурахами, багатьма жуками тощо. . Ссавці і птахи в більшості випадків зможуть піти. Однак і тут багато визначається стадією індивідуального розвитку. Тут не буде особливої ​​різниці між яйцем жука та яйцем птиці, гусеницею метелика та пташеням. У всіх випадках, звичайно, найбільше страждають форми, що знаходяться на ранніх стадіях індивідуального розвитку.

д) Виборча елімінаціямає найбільше еволюційне значення, оскільки у разі забезпечується головний ефект боротьби за існування, т. е. загибель найменш пристосованих і виживання найбільш пристосованих. Виборча елімінація заснована на генетичній різнорідності особин або їх груп, а отже, на характері модифікацій і біологічній нерівності різних форм, що виникає звідси. Саме в цьому випадку виникає закономірне вдосконалення та прогресивна еволюція виду.

Внутрішньовидова та міжвидова боротьба за існування

Виборча елімінація – найбільш характерний момент боротьби за існування, її фактичний вираз. Через виборчу елімінацію незадовільних форм досягається залишкове збереження найбільш пристосованих особин чи груп особин.

Виникає питання, у межах яких саме груп особин виборча елімінація має найбільше еволюційне значення? Дарвін вказував, що це питання пов'язане з питанням про інтенсивність боротьби за існування. Найбільшого значення він надавав внутрішньовидової боротьби за існування. Найбільш різке змагання між формами відбувається у межах одного виду, оскільки потреби особин одного виду найбільш близькі один до одного, а отже, конкуренція між ними виражена значно гостріше.

Ми вже знаємо, що особи одного виду біологічно нерівні, тобто мають різні шанси на опірність винищувальним факторам середовища. Ця біологічна нерівність, очевидно, виявляється у тому, що різні особини мають деякі відмінності в біотичному потенціалі.

Далі ми знаємо, що між особами існує непряма та пряма конкуренція, і що вона (по Дарвіну) тим інтенсивніша, чим ближче один до одного за своїми потребами конкуруючі особи. Звідси очевидно, що кожна особина виду має, якщо можна так висловитися, подвійне життєве «навантаження»: а) воно чинить опір, в міру свого біотичного потенціалу, елімінуючим факторам середовища і б) конкурує головним чином за їжу та простір з іншими особами виду. Так само очевидно, що боротьба з елімінуючими факторами тим напруженіша, чим напруженіша конкуренція з іншими особами виду. Адже ця конкуренція є хіба що «додатковим навантаженням», що обтяжує боротьбу існування. Зі сказаного стає зрозумілим, що сумарно боротьба за існування особливо інтенсивна між особинами з близькими життєвими інтересами, тобто особинами, що характеризуються однією і тією ж екологічною нішою.

Під нішою розуміється комплекс матеріальних умов середовища, в межах яких особини а) виявляються найбільш пристосованими, б) витягують кормові засоби та в) мають можливість найбільш інтенсивно розмножуватися. Точніше - ніша є комплекс матеріальних умов середовища, у яких біотичний потенціал виду має найповніше вираз.

Наприклад, для червоного клопа його нішою є ґрунт. Клоп живиться трупами комах, висмоктуючи їх соки за допомогою свого хоботка. Грунт служить йому джерелом вологи. Автор часто спостерігав, що червоний клоп занурює хоботок у землю і смокче воду. Рослинний покрив служить йому притулком. На землі здійснюється розмноження. Самки роблять у ґрунті маленькі норки, куди відкладаються яєчка. Прихильність до ґрунту, як ніші, викликала й зміни в організації червоного клопа. Задня (льотна) пара крил у нього перетворена на рудименти. Отже, прихильність до ґрунту призвела до втрати здатності до польоту. Інший добрий приклад - ніша вихухолі. Всі життєві потреби її і насамперед необхідне рясне харчування задовольняються в басейнах і затонах річок. Чудово, як і розмноження пов'язані з водної стихією. Автор неодноразово спостерігав «ігри» вихухолів у воді, а в умовах спеціально влаштованого віварію та спроби до коїтусу, скоєні у воді (Парамонов, 1932). Таким чином, водна маса поємних озер і затонів, багатих на рослинність та інші кормові ресурси, стає нішою хохулі, до якої вона пристосована у всіх провідних рисах своєї морфофізіологічної організації. Саме тому і нори вихухолів, як правило, мають єдиний вихід – у воду.

Так як особини одного виду, як правило, характеризуються однією і тією ж чи якісно близькими нішами, то саме внутрішньовидова боротьба за існування є найінтенсивнішою. Таким чином, Дарвін абсолютно правильно виділив внутрішньовидову боротьбу як самостійну категорію конкурентних взаємин між організмами. Розглянемо деякі приклади внутрішньовидової боротьби за існування, встановлені як польовими спостереженнями, і експериментальними дослідженнями. Згадаймо описані вище відносини між білим та блакитним песцем (непряма внутрішньовидова боротьба за існування). У разі материкової тундри переважає білий песець, а умовах Командорських островів - блакитний. Іншим прикладом можуть бути відносини між типовою і меланістичною формами метелика березової п'ядениці. Типова світлокрила форма (Amphidasis betularia) спочатку панувала, але в 60-х роках в Англії (на околицях Манчестера) почалося енергійне розмноження темнокрилої форми (A. b. doubledayria). Остання витіснила типову (світлокрилу) спершу в Англії, а потім (у 80-х роках) той же процес набув поширення і в Західній Європі. Дементьєв (1940) посилається на такі приклади. Блакитний гусак (Anser coerulescens) у більшій частині свого ареалу витіснений білим мутантом. На о-ві св. Вінцента (Антильська група островів) виник меланістичний мутант нектарниці Coereba saccharina. У 1878 році мутант став чисельно переважаючим, в 1903 типова форма була знайдена лише в одному примірнику і т. п.

Експериментальні дані також підтверджують наявність внутрішньовидової боротьби за існування. Прикладом можуть бути чудові дослідження Сукачова (1923) над смертністю різних внутрішньовидових генетичних форм звичайного кульбаби (Taraxacum officinale). На ділянках кульбаба висівався у складі трьох спадкових форм, умовно позначених через А, В і С. Посіви були змішаними та чистими, в умовах рідкісної та густої посадки. Було досліджено відсоток смертності в різних умовах, як це видно з таблиці.

Розглянемо дані цих таблиць.

Таблиця показує, що різні внутрішньовидові форми диференційовані щодо потенціалу виживання. Причому тут констатується, що у різних умовах потенціал виживання також змінюється. Так, у рідкісній чистій культурі смертність зростає у ряді С-А-В, у густій ​​чистій - В-А-С, у рідкій змішаній та у густій ​​змішаній С-А-В.

З таблиці видно, що форми А, В і С мають різний потенціал розмножуваності. Отже, цілком очевидно, що всередині виду спостерігається диференціювання за рівнем потенціалу розмножуваності. Наприклад, в умовах змішаних культур форма С має найвищий потенціал розмножуваності, форма А - найнижчий.

Нарешті, дані обох таблиць показують, що у густих культурах смертність більша, а рідкісних - менше. У такому ж відношенні змінюється і плодючість. Дані Сукачова свідчать, що біотичний потенціал внутрішньовидових форм не однаковий і що, отже, популяція виду справді складається з біологічно нерівних груп. Викладений матеріал показує також, що всередині виду відбувається боротьба за існування, що має своїм наслідком виборчу елімінацію, в ході якої знищуються форми, що мають найменший, у цих умовах, біотичний потенціал, тобто найменш пристосовані до них. Нарешті, дані Сукачова підкреслюють, що виживання найбільш пристосованих (що мають найвищий біотичний потенціал) відбувається не через вибір їх, а через винищення найменш пристосованих.

Міжвидова боротьбаза існування також може бути дуже інтенсивним. Деякі приклади її наводилися вище. У ряді випадків, а саме, якщо інтереси видів взаємно близькі, інтенсивність міжвидової боротьби не менша, ніж внутрішньовидова. Наприклад, дуже гостра конкуренція спостерігається між двома видами раків - східним вузькопалим (Astacus leptodactylus) та широкопалим (A. astacus), причому перший витісняє другого.

Навіть між видами різних систематичних груп конкуренція дуже велика. Наприклад, Закарян (1930) спостерігав, що рослина петросимонія (Р. brachiata), як правило, витісняє інші види, що ростуть на тих же дослідних ділянках. Так, в одному спостереженні, в березні місяці, на тому самому ділянці росли петросімонія і ще два види - Salsoda crassa і Sueda splendens. Було нараховано: 64 особини петросіонії, 126 – S. crassa та 21 – S. splendens. До осені збереглася лише петросимонія. Таким чином, в умовах тієї самої стації між видами відбувається гостре змагання. Тільки тоді, коли види глибоко різні за своїми потребами, конкуренція з-поміж них слабшає. Тоді набирає чинності закон (Дарвін) про найбільшу суму життя при найбільшому різноманітті.

Слід пам'ятати, що «міжвидова боротьба» який завжди обов'язково менш інтенсивна, ніж «внутривидовая». Інтенсивність конкуренції визначається багатьма чинниками, і ступенем близькості займаних ніш. Якщо два види займають ту саму нішу, то конкуренція між ними матиме характер «внутрішньовидової боротьби». Гаузе (1935) досліджував подібний випадок. У «мікрокосмос» було введено дві інфузорії Paramaecium aurelia та Glaucoma scintillans. Якщо виховувати Р. aurelia окремо, кількість особин зростає до деякого насичуючого рівня. Те саме відбувається в ізольованій культурі глаукоми. Якщо в мікрокосмосі живляться обидві інфузорії, глаукома, що має великий темп розмноження, встигає захопити всі харчові ресурси до моменту, коли парамеція тільки починає чисельне зростання, і в результаті остання повністю витісняється. Подібні ж результати виникають у культурі, що містить два види парамецій, причому Р. aurelia повністю витісняє інший вид, що менш продуктивно використовує кормові ресурси - Р. caudatum. Однак, тут виникає ускладнення, що полягає в тому, що переваги одного виду над іншим, як зазначалося вище (для відносин між щурами), залежать від умов середовища. У дослідах Гаузе виявилося, що й мікрокосмос містить продукти життєдіяльності які у ньому мікроорганізмів, то перемагає Р. aurelia; якщо мікрокосмос промивається чистим сольовим розчином, то Р. caudatum може витіснити Р. aurelia.

Перейдемо тепер до видів із різними нішами. У мікрокосмос були поміщені дві парамеції – Р. aurelia та Р. bursaria. Другий вигляд має темне забарвлення, що залежить від симбіотичних водоростей, що живуть в її плазмі. Водорості виділяють (на світлі) кисень, і це робить P. bursaria менш залежною від кисню середовища. Вона може вільно існувати на дні пробірки, де накопичуються дріжджові клітини, що осідають. Ними інфузорії та харчуються. Р. aurelia більш киснелюбна (оксифільна) і тримається у верхніх частинах пробірки. Обидві форми споживають дріжджі і бактерії, але перші більш ефективно використовуються Р. bursaria, а другі Р. aurelia. Таким чином, ніші їх не збігаються. Малюнок показує, що за цих умов можливе постійне співіснування обох видів. Отже, як бачимо, експериментальні дані підтверджують становище Дарвіна про падіння інтенсивності конкуренції з розбіжністю інтересів (дивергенція характерів), а цим - корисність дивергенції.

Класичними прикладами боротьби за існування є відносини між різними видами дерев в умовах лісу. У лісі легко спостерігається конкуренція між деревами, у ході якої окремі особини перебувають у переважному становищі, інші - різних ступенях придушення.

У лісівництві розрізняють: 1) виключно пануючі стовбури (I); 2) панівні з менш добре розвиненою кроною (II); 3) панівні, крони яких знаходяться у початкових стадіях дегенерації (III); відживаючі та вмираючі стволи (V). Різні види дерев у різних умовах існування виразно витісняють одне одного. Так, у Данії було простежено витіснення берези буком. Чисті березові ліси збереглися тільки в пустельних і піщаних місцевостях, але там, де ґрунт скільки-небудь придатний для бука, він заглушує березу. У такому стані вона може прожити довгий час, але в кінцевому рахунку гине, тому що бук довголітніший за неї, а крона його - більш потужна. До того ж бук дає підлітку під кронами берези, тоді як остання не може рости під пологом бука.

Природний відбір

З боротьби за існування випливає, як її наслідок, природний відбір. Дарвін не мав можливості спертися на прямі спостереження, що безпосередньо підтверджують дію природного відбору. Для ілюстрації його він скористався, як сам вказував, «уявними» прикладами. Щоправда, ці приклади дихають самим життям. Проте вони були суворими доказами природного відбору. Надалі становище змінилося, і поступово почали з'являтися роботи, у яких було дано обгрунтування фактів природного добору.

Факти, які свідчать користь теорії природного добору, можна розбити дві групи: непрямі докази природного відбору і прямі.

Непрямі докази природного відбору. Сюди відносяться групи фактів, які отримують своє найзадовільніше або навіть єдине пояснення на ґрунті теорії природного відбору. З великої кількості подібних фактів зупинимося на наступних: заступницьке забарвлення і форма та явища мімікрії, особливості адаптивних ознак ентомофільних, орнітофільних та теріофільних кольорів, адаптивні ознаки острівних комах, адаптивна поведінка, як! підтвердження відбору.

1. Заступне забарвлення та форма. Під заступницьким забарвленням і формою, або криптичним забарвленням і формою розуміється подібність організмів (за фарбуванням або формою) з предметами їх нормальної життєвої обстановки.

Явища криптичного подібності поширені у природі. Розглянемо деякі приклади криптичного забарвлення та форми.

Російський зоолог В. А. Вагнер (1901) описав павука (Drassus polihovi), який тримається на гілках дерев і чудово схожий на нирки. Його черевце вкрите складками, схожими на покривні лусочки нирок. Павук здійснює короткі та швидкі переміщення, відразу приймаючи позу спокою та імітуючи нирку. Таким чином криптична подібність пов'язана з криптичною поведінкою (позою спокою) - факт, надзвичайно характерний для описуваних явищ, які поширені серед тварин, у тому числі і хребетних. Так, багато деревних птахів мають оперення, пофарбоване і орнаментоване під колір і поверхню кори. Такі птахи (наприклад, багато сови, пугача, сичики, зозулі, козоїди, пищухи тощо) у позі спокою зовсім непомітні. Сказане особливо належить самкам. Їхня криптична схожість з корою має велике значення з тієї причини, що зазвичай саме самка сидить на яйцях, або охороняє пташенят; Тому, в тих випадках, коли самці лісових видів (наприклад, тетеруки та глухарі) добре відрізняються один від одного за забарвленням, їх самки забарвлені дуже подібно (однорідно). З цієї причини, наприклад, у звичайного фазана (Phasianus colchicus) кольорові географічні різновиди властиві лише самцям, тоді як самки всіх географічних підвидів цього птаха пофарбовані дуже подібно, покровительственно. Подібні явища спостерігаються і в інших тваринах.

Закономірності криптичного забарвлення. Основна особливість криптичних явищ у тому, що криптично пофарбовані ті частини тіла, які оголені очі хижака. Так, наприклад, у метеликів, що складають крила дахи (внаслідок чого до спостерігача звернені верхні сторони передніх крил), криптичне забарвлення завжди є саме на цій верхній стороні. Інші частини крила, прикриті (у позі спокою) і тому невидимі, можуть мати і часто мають яскраве забарвлення. Наприклад, у червонокрилої стрічки (Catoeala nupta та інші види) на задніх крилах є яскраві червоні смуги. Під час швидкого польоту цього метелика вони мелькають перед очима. Однак, достатньо їй сісти на кору, як відразу криптично забарвлені (під колір кори) передні крила дахоподібно налягають на яскраві задні крила, і метелик зникає з очей, якщо тільки був упущений на увазі ламаний кривий його польоту. Ще ефективніше це явище у каллім (Kallima), у яких криптична подібність досягає високої спеціалізації.

Як у всіх денних метеликів, крила у них складаються за спиною не дахом (як у нічниць), а паралельно один одному. Тому в позі спокою верхні сторони крил приховані, а нижні звернені до спостерігача. При цьому приховані верхні сторони мають яскравий колір, видимий під час польоту (наприклад, жовті смуги на блакитному тлі), а нижні зовнішні зовнішні сторони мають критичне забарвлення. Уоллес, який спостерігав калім на о. Суматрі, вказує, що досить метелику сісти на гілку дерева, і вона втрачається, чому сприяє не тільки криптичне фарбування крил, а й їх криптичний малюнок і форма, надзвичайно схожі на листову пластинку з черешком.

Отже, криптична забарвлення, по-перше, є в тих особин, яким воно особливо корисне (наприклад, у самок), по-друге, воно розвивається в тих частинах тіла, які оголені для ока хижака (там, де воно потрібне, як маскує) засіб). По-третє, криптичні явища завжди пов'язані з позою спокою, т. е. з критичним поведінкою, що посилює криптичний ефект маскування (Oudemans, 1903).

Однак ці чудові явища на сказаному не закінчуються. Палочники (Phasmidae), вперше вивчені Бетсом (1862), як відомо, разюче нагадують сучки. Поза спокою (критична поведінка) ще посилює цю схожість. Якщо доторкнутися до паличника, то він деякий час погойдується на кшталт коливальної подихом вітру билинки (охоронні рухи). Якщо взяти паличника в руки, він впадає в стан танатозу (рефлекторна тимчасова нерухомість, що легко припиняється). При цьому паличник складає свої ноги вздовж тіла і стає абсолютно невідмінним від сухої билинки. Явище танатозу властиво багатьом комахам.

2. Мімікрія. Так називається подібність одних тварин (наслідувачів, або імітаторів) з іншими, що мають значення "моделей", причому "імітатори" отримують з подібності з "моделлю" ту чи іншу вигоду. Мімікрія широко поширена серед комах, зокрема й у російській природі. Деякі мухи з сімейства Syrphidae імітують ос і джмелів, тоді як багато комах, що входять до складу різних загонів, а також деякі павуки, біологічно пов'язані з мурахами і утворюють групу так званих мирмекофілів, напрочуд схожі на мурах. Деякі метелики наслідують інших, - неїстівним, з якими вони літають разом.

В Африці водиться метелик Papilio dardanus, що має дуже великий ареал, від Абіссінії до Капської колонії включно і від східних берегів до Сенегалу та Золотого Берега. Крім того, Р. dardanus водиться на Мадагаскарі. Форма, що живе на цьому острові, має загалом типові для роду ознаки в малюнку і контурі крила, нагадуючи наших російських махаонів.

Зовсім інша картина спостерігається на африканському континенті. Тут крім Абіссінії, де водяться типові самки Р. dardanus, спостерігається широкий поліморфізм аналізованого виду. Цей поліморфізм пов'язаний у разі з мімікрією.

У Південній Африці, а саме в Капській колонії, самки Р. dardanus цілком змінені. Крила їх позбавлені балансувань і до обману нагадують крила іншого місцевого метелика Amauris echeria (також не має балансувань):

Це – «модель», яку місцева Р. dardanus імітує. Мало того, A. echeria живе також у Наталі, причому утворює тут особливу місцеву форму, яка пов'язана поряд переходів із капськими формами того ж виду. І ось наслідують цього виду самки Р. dardanus дають паралельний ряд перехідних форм (від капських до натальських), що імітують перехідні форми «моделі».

Проте, що описується цим явищем не обмежується. У Капській колонії, крім A. echeria, літають ще два метелики A. niavius ​​та Danais chrysippus. Відповідно до них, місцеві самки Р. dardanus дають ще дві імітаційні форми. Одна їх імітує D. chrysippus, а інша A. niavius.

Таким чином, Р. dardanus має кілька форм самок, що імітують кілька моделей, а саме капську і натальську форму A. echeria. A. niavius, Danais chrysippus.

Виникає природне питання: у чому полягає біологічний сенс цих імітацій? Було встановлено, що «моделі» належать до неїстівних метеликів. Комахоїдні тварини принаймні уникають їх. При цьому птахи безумовно ооіентуються зором, і певне забарвлення (і форма) метеликових крил умовно-рефлекторно пов'язується з неприємними для птахів відчуттями (мабуть, смаковими). Отже, «імітатори» (у разі самки Р. dardanus), залишаючись насправді їстівними, але володіючи у той самий час подібністю з неїстівною «моделлю», певною мірою, захищені від нападу птахів, які «приймають» їх за останню.

3. Пояснення криптичних явищ та мімікрії на ґрунті теорії природного відбору. Явища криптичної форми і поведінки, так само як описані вище явища мімікрії настільки широко поширені в різних групах організмів, що в них не можна не бачити певної закономірності, яка вимагає причинного пояснення. Останнє цілком досягається грунті теорії природного добору. Проте були запропоновані й інші пояснення. Деякі дослідники припускають, що, наприклад, криптичне забарвлення, малюнок і форма – результат впливу фізико-хімічних факторів, вправи чи наслідок особливих психічних факторів тощо.

Розглянемо ці припущення. Чи можна, наприклад, припустити, що «предок» каллім «вправлявся» у подібності до листа, або самки Р. dardanus – у подібності до відповідних «моделей»? Безглуздість такого «пояснення» очевидна. Так само безглуздо припущення, що питання йде про вплив клімату, температури, вологості, їжі тощо.

Як ці чинники надали паличнику подібність із сучком, а каллиме - з листом? Чому ці фактори криптично вплинули на нижню сторону крил калліми та на верхню сторону крил червоної стрічки? Очевидно, що спроба звести прозоре забарвлення і форму, або мімікрію до суто фізіологічної дії зовнішніх факторів – безплідна. Слід замислитися над тим, що у каліми та стрічки заступницьке забарвлення є лише на тих сторонах крил, які звернені (в позі спокою) до зовнішнього середовища. Ті ж сторони крил, які в позі спокою заховані, не тільки не мають у цих видів покровительского забарвлення, але, навпаки, мають яскравий малюнок, що різко кидається в очі. У багатьох сутінкових та нічних метеликів невелика частина задніх крил залишається видимою у позі спокою. І ось, саме ця частина задніх крил має криптичне забарвлення, тоді як решта їх, прихована від погляду комахоїдної птиці, цього криптичного забарвлення не має.

Очевидно, що в подібних випадках так само безглуздо говорити про вправу, вплив їжі, світла, температури, вологи і т. п. і т. п., як і в попередніх прикладах.

Якщо, таким чином, явища криптичної подібності та мімікрії з зазначених точок зору незрозумілі, то, навпаки, вони отримують задовільне пояснення у світлі теорії відбору.

Справді, з описаних вище чинників цілком зрозуміло, що криптична подібність і мімікрія – корисні їх власників. Усі спадкові зміни, які зумовлювали виникнення криптичного подібності, утримувалися з їхньої корисності. Отже, з покоління до покоління природним шляхом відбувався відбір на криптичні якості.

Аналогічно пояснюється і мімікрія. Було, наприклад, встановлено, що з яєчок однієї і тієї ж форми Р. dardanus можуть з'явитися самки трьох зазначених вище типів. Отже у відомій місцевості можуть з'явитися різні форми самок Р. dardanus, але фактично збережуться ті з них, які краще за інші імітують місцеву модель. Інші, навіть якби з'явилися, мають значно менше шансів на виживання, тому що в цій місцевості немає відповідної неїстівної моделі, а отже, птахи знищуватимуть таких «безпідставних» імітаторів.

Це загальне пояснення вимагає, однак, деякої розшифровки. Якщо ми, наприклад, спробуємо проаналізувати криптичну схожість каліми з листком, відразу виявиться, що воно складається з дуже великої кількості елементів. Подібність каліми з листовою пластинкою має детальний, а не загальний характер. Така загальна листоподібна форма складених крил, балансири, які у складеному вигляді відповідають живцю листа, серединна лінія криптичного малюнка крила, що імітує серединну жилку листа; елементи бокового жилкування; плями на крилах, що імітують грибкові плями на листі, загальне забарвлення нижньої сторони крил, що імітує колір сухого кавового листа, нарешті, поведінка калими, що використовує свою криптичну схожість з листом за допомогою відповідної пози спокою.

Всі ці елементи криптичного забарвлення, форми та поведінки не могли виникнути раптово. Те саме справедливо і для описаних випадків мімікрії. Така раптова освіта всіх перерахованих елементів була б дивом. Однак, чудес не буває, і зрозуміло, що криптичні елементи каліми складалися історично. З погляду теорії відбору, криптична подібність і мімікрія виникли, як випадкова і до того ж приблизна схожість. Однак, якщо виникнувши, воно потім, як корисне, зберігалося. Утримавшись у поколіннях, початкова криптична подібність було виражено у різних особин різною мірою та у різному числі елементів. В одних особин криптичний ефект даної ознаки (наприклад, колір крила) або ефект подібності до неїстівної форми був досконаліший, ніж у інших. Однак, природно, що за наявності в цій місцевості пильних комахоїдних птахів, перевагу мали особини з найвищим ефектом та найбільшою кількістю криптичних ознак або ознак мімікрії.

Таким чином, у довгих рядах поколінь виживали форми, які найбільш криптично досконалі. Звичайно, таким чином, що криптична подібність і мімікрія необхідно вдосконалювалися. Кожна криптична ознака посилювалась, а кількість таких криптичних ознак накопичувалася. Так історично складався, наприклад, описаний вище комплекс криптичних ознак каліми. Зі сказаного не випливає, звичайно, що організм, як ціле - простий результат підсумовування ознак. Криптичні ефекти безумовно накопичувалися, але це накопичення завжди пов'язане із загальною перестійною організму в результаті комбінування шляхом схрещування. Це питання розглядається нижче.

Однак, якщо криптична подібність і мімікрія повинні були в ході історії вдосконалюватися, тоді слід очікувати, що різні види, наприклад, види метеликів, повинні знаходитися і в геологічній сучасності на різних ступенях цієї пристосувальної досконалості. Те, що теоретично очікується, справді й спостерігається у природі. Насправді критичне забарвлення та форма у різних видів виражена з різним ступенем досконалості. У ряді випадків комаха не має спеціальних криптичних ознак. Однак його забарвлення відповідає загальному колориту місцевості, наприклад, лісу. Наприклад, багато п'яниці, розпластавши крила, сидять на білій корі берези і маючи темні крила, різко виділяються на світлому фоні кори. Проте вони залишаються непомітними, оскільки схожі одне з можливих чорних плям кори цього дерева. Подібні випадки дуже поширені. Автор цих рядків спостерігав одного сутінкового метелика із сімейства Notodontitae - Lophopteryx camelina. Зі складеними крилами метелик нагадує жовту тріску кори. Метелик злетів з дерева і «застряг» у хвої сосни, неподалік землі, зберігаючи повну нерухомість. Добре видима на зеленому фойє, вона все ж таки не кидається в очі завдяки подібності з жовтою тріпочкою. Скинута в сачок, вона залишалася в стані танатозу, і її подібність до тріски кори продовжувала вводити в оману. Подібні явища приблизної подібності з одним із можливих у цій обстановці предметів можуть бути названі неспеціальним критичним забарвленням.

Від таких випадків можна знайти безліч тереходів до більш спеціальної схожості.

Наша Polygonium c-album, наприклад, сідаючи на лісову підстилку, стає схожою на уривок засохлого листа. Метелик Diphtera alpium, сідаючи на кору, імітує малюнок і колір лишаю і т.д.

У цих випадках питання йде про більш спеціальне криптичне забарвлення.

Підібравши ряд видів від неспеціального до криптичного забарвлення, ми отримаємо картину розвитку цього явища. Однак, ще переконливішим є той факт, що вдосконалення критичних ознак можна констатувати в межах одного виду. Так, Шванвін (1940) показав, що в межах одного і того ж виду метелика Zaretes isidora можна встановити кілька форм, у яких криптичні ознаки (подібність до сухого листа) досягають різного ступеня досконалості. На малюнку показана примітивніша форма Zaretes isidora forma itis. Як бачимо, вздовж заднього крила тягнеться поздовжня смуга (Up), що імітує серединну жилку сухого листа. Проте ця імітація ще недосконала. Продовження «серединної жилки» листа в межах переднього крила поки що неясно, а крім того, криптичний ефект знижений наявністю інших смуг (Е3, Ua, Е3 р), які порушують схожість із серединною жилкою листа. Інша форма - Zaretes isidora f. strigosa - схожість із листом значно більша. Середня «жилка» (Up) виразніша, Е 3 частково розпалася, Ua - у стані повного руйнування, так само, як Е 3 р. На передньому крилі серединна жилка значно розвинулася, а серія темних смуг у основі переднього крила охоплена процесом деградації. Завдяки цьому ефект імітації серединної жилки листа посилився. Якщо ми тепер порівняємо цих метеликів з калімою, то побачимо, що у неї криптичний ефект ще досконаліший. Так у Zaretes продовження лінії, що імітує серединну жилку листа, на передньому крилі дещо зміщено. У каліми цього немає. Таким чином, на прикладах обох форм і каліми виявляється, що схожість з листом з очевидністю досягається шляхом послідовного зміщення та руйнування всіх частин малюнку, які порушують криптичний ефект. Цей приклад показує, що подібність із листом виникла не раптом, а розвивалося і вдосконалювалося. При цьому обидві форми - Zaretes forma itis та f. strigosa є прикладами різних ступенів досягнутого ефекту. Ці явища цілком відповідають теорії відбору і, отже, непрямим доказом його.

Однак, ще знаменнішим є той факт, що серединна жилка крила каліми виникла частково за рахунок інших елементів малюнка, ніж у Zaretes. Отже, той самий ефект має різне походження. Різними шляхами досягнуто імітації листової пластинки. Цілком очевидно, що фактором, який зумовив ці результати, були не клімат і не вправа, а око хижака. Птахи винищували форми, менш подібні до листа, а форми, більш подібні до нього, виживали.

Що стосується психічних факторів, які нібито викликали описувані явища, то кращим доказом, що спростовує це безглузде уявлення, є випадки мімікрії у рослин, коли, наприклад, моделлю служить комаха, а імітатором є квітка.

На малюнку показана квітка орхідеї Ophrys muscifera, надзвичайно схожа на джмеля. Подібність це ґрунтується на наступному:

1) Квітка запилюється комахами. 2) Квітка не має запаху, а комаха, що запилює його, не шукає нектару і не отримує його. 3) Відвідувачами квітки є лише самці. 4) Квітка, певною мірою, схожа на самку того ж виду комахи. 5) Самець, сідаючи на квітку, веде себе так само, як при копуляції з самкою, 6) Якщо видалити частини квітки, що викликають схожість його з самкою, то квітка не приваблює самців (Козо-Полянський, 1939). Всі ці особливості дозволяють стверджувати, що криптичні ознаки квітки є чудовим пристосуванням до запилення. В даному випадку цілком зрозуміло, що ні теорія «вправи», ні вплив кліматичних та психічних факторів нічого не пояснюють. Описаний випадок зрозумілий лише точки зору теорії відбору і є одним із найвитонченіших непрямих доказів його (Козо-Полянський, 1939).

До цього ж висновку наводить вивчення основних закономірностей мімікрії. Наводимо найголовніші із цих закономірностей (Карпентер і Форд, 1936).

а) Мімікрія позначається лише з видимих ​​чи про візуальних ознаках.

б) Систематичні ознаки моделі та імітатора можуть бути і, як правило, є зовсім різними (тобто вони належать зовсім різним систематичним групам). Але з видимості (візуально) імітатор надзвичайно схожий модель.

в) Імітатор і модель, як правило, займають ту саму область поширення.

г) Імітатори та модель літають спільно.

д) Імітатор відхиляється від звичайного вигляду тієї систематичної групи, до якої належить.

Ці закономірності неможливо пояснити вправою у подібності з моделлю. Безглуздість цього «пояснення» самоочевидна, особливо щодо імітаторів-рослин. Не менш безглуздо це пояснення щодо комах, які дають найбільше прикладів мімікрії. Взагалі не може бути мови про те, щоб тварина, а тим більше рослина, шляхом вправи імітувала свою зовнішність під модель. Можна було б припустити, що модель і імітатор, живучи разом, піддаються впливу тих самих чинників, тому й подібні.

Виявляється, однак, що їжа моделі та імітатора, а також середовище, а яким вони розвиваються, часто-густо глибоко різні. Тому й фізіологічне пояснення мімікрії нічого не дає. Лише теорія відбору задовільно пояснює мімікрію. Як і криптичне забарвлення, мімікрія виникла і розвивалася через її корисність. Придбання імітуючих ознак підвищує потенціал виживання, отже, і біотичний потенціал виду. Тому відбір йшов у напрямку розвитку ознак, що імітують, через знищення менш вдалих імітаторів. Далі ми побачимо, що цей висновок підтверджено експериментально.

4. Апосематичні забарвлення та форми. З попереднього викладу видно, що основу явищ мімікрії лежить подібність імітатора з моделлю. Ця подібність заснована на тому, що, наприклад, модель неїстівна, і, отже, подібність із нею обманює ворога, який «приймає» їстівну комаху за неїстівну. Таким чином, у своєму походженні види-імітатори з очевидністю пов'язані з видами-моделями. Неїстівність обумовлена ​​неприємним запахом, отруйними або пекучими властивостями виділень, органами, що жаліють і т. п. Ці властивості пов'язані, як правило, з яскравими і помітними забарвленнями, різкими малюнками, наприклад чергуються темними і яскраво жовтими смугами, як це ми бачимо у ос, або яскравим червоним, або жовтим фоном, на якому є чорні плями (як у сонечок) і т. п. У неїстівних гусениць багатьох метеликів забарвлення дуже яскраве і строкате. Цими яскравими фарбами та малюнками комаха як би «заявляє» про свою неїстівність, наприклад, птахи особистим досвідом навчаються розрізняти таких комах і, як правило, не чіпають їх. Звідси стає зрозумілим, що подібність до таких неїстівних комах має корисне значення і набуває роль візуального пристосування, яке розвивається у їстівних комах. Звідси і виникає явище мімікрії. Далі ми побачимо, що це пояснення мімікрії було підтверджено експериментально. Застережливі забарвлення та малюнки отримали назву апосематичних, а відповідні мімікричні малюнки – псевдоапосематичні.

5. Зупинимося нарешті на явищах розпізнавального забарвлення, пов'язаної іноді з відповідною поведінкою. Прикладом може бути розпізнавальне забарвлення у очеретяні (Житков і Бутурлін, 1916). Забарвлення пухового покриву цього птаха - криптична. Тільки підхвість пофарбовано в чистий білий колір. Черепашка дотримується густих болотних чагарників. Виведення птиці складається приблизно з 12 пташенят. Тримати цю групу пташенят у зборі, за умов густих чагарників, важко. Птахи можуть легко відбитися від своєї матері, втратити її з поля зору і стати видобутком навіть дрібних хижаків. І ось очеретяниця, пробираючись у заростях, високо піднімає свій хвіст, оголюючи біле підхвість, яке служить для пташенят «путівником», керуючись яким вони безпомилково йдуть за матір'ю.

Таким чином, біле підхвість очеретяниці - пристосування, що підвищує виживання потомства.

Описаний випадок цікавий, однак, і з іншого боку. Біле підхвість є у багатьох птахів, і воно може і не мати описаного вище значення. Подібні зауваження і робилися антидарвіністами, які вказували, що ознака виникає й без відношення для його корисності.

Однак це зауваження - лише свідчення нерозуміння теорії відбору. Ознака стає пристосуванням лише за умов певних відносин із навколишньою життєвою обстановкою. В інших умовах може бути індиферентним. Таким чином, розібраний приклад - зайве свідчення того факту, що пристосування не є чимось абсолютним, а лише явище відношення даної ознаки до конкретних умов середовища.

6. Особливості адаптивних ознак ентомо-, орніто- та теріофільних кольорів.. Ми вже описували пристосування ентомофільних кольорів до запилення їх комахами. Виникнення цих пристосувань під впливом відбору самоочевидне, оскільки ніякими іншими теоріями пояснити пристосованість ентомофільних кольорів до комах неможливо.

Не менш яскравими прикладами дії відбору є адаптивні ознаки орніто- та теріофільних кольорів.

Орнітофільні квіти пристосовані до запилення птахами. Птахи орієнтуються зором. Квіти мають бути яскраво забарвленими, тоді як запах не має значення. Тому орнітофільні квіти, як правило, не мають запаху. Однак, вони мають яскраве забарвлення, що приваблює птицю. Наприклад квіти, запилювані колібрі, мають яскраве червоне, блакитне або зелене забарвлення, що відповідає чистим кольорам сонячного спектру. Якщо в межах однієї і тієї ж групи рослин є орнітофільні форми, то вони й мають кольори спектру, а інші подібного забарвлення не мають. Таким чином, цілком очевидно, що орнітофільна забарвлення квітів - пристосування до відвідування птахами. Однак, найбільш чудово, що орнітофільні квіти пристосовані до птахів не тільки за забарвленням, а й за своєю будовою. Так, у них спостерігається збільшення міцності кольорів за рахунок розвитку механічних тканин (у ксерофітів) або підвищення тургору (у рослин вологих тропічних областей). Орнітофільні квіти виділяють рясний рідкий чи слизовий нектар.

У квітки орнітофільного рослини Holmskioldia sanguinea філіжанка сростнолепестная. Вона відбулася шляхом злиття п'яти листових органів і має форму вирви вогненно-червоного кольору. Віночок квітки, того ж кольору, має форму мисливського рогу. Тичинки вигнуті і виступають трохи назовні, як і маточка. Квітка не має запаху; Найбільше виділення нектару - рано-вранці, в години польоту нектарниці Cirnirys pectoralis. Птахи занурюють свою вигнуту дзьоб у віночок, сідаючи на квітку, або зупиняючись перед ним у повітрі, на зразок колібрі, тобто тремтячи крилами. Дзьоб точно відповідає вигину віночка. Враження таке, що дзьоб здається відлитим за формою віночка, а останній подібний до маски птиці. Коли дзьоб занурений, пильовики торкаються пір'я чола і запилюють його. При відвідуванні іншої квітки пилок легко потрапляє на рильце і відбувається перехресне запилення (Porsch, 1924).

Нарешті, зупинимося на квітах, які можна назвати теріофільними, тобто пристосованими до запилення їх ссавцями, зокрема, кажанами. Теріофільні квіти мають ряд своєрідних ознак. Кажани легко можуть пошкодити квітку. У зв'язку з цим теріофільні квіти, пристосовані до запилення кажанами, відрізняються надзвичайною міцністю тканин, а окремі їх частини (як і у випадку орнітофільних квітів) зрощені один з одним. Так як кажани літають у сутінки, то теріофільні квіти видають запах тільки в цей час. У сутінковий годинник у них спостерігається і виділення нектару (Porsch). Зі свого боку, і деякі кажани, що користуються квітами, пристосовані до останніх. Так у довгомовного вампіра (Glossophaga soricina) морда витягнута, а мова подовжена і забезпечена щіткою, що набирає нектар.

Таким чином, будова та розфарбування квітки, характер запаху або його відсутність, а також час виділення нектару виявляються з вражаючою точністю пристосованими до відвідувачів (метеликів, джмелів, птахів, ссавців), відповідаючи їх організації, часу польоту, особливостям поведінки.

Навряд чи треба доводити, що без теорії відбору всі описані пристосування довелося б віднести за рахунок абсолютно незбагненної та таємничої «здатності» набувати доцільної будівлі, у всіх деталях пристосованої до відвідувачів квітів. Навпаки, теорія добору дає цілком природне пояснення описаним явищам. Акт запилення перехресників є життєво важливою якістю, без якого відтворення нащадків важко. Тому чим краще пристосована рослина до свого запилювача, тим більше у нього шансів на розмноження.

Таким чином, пристрої неминуче відточувалися до ступеня високої досконалості, там, де вони були біологічно необхідні.

Чудово, що це досконалість та точність пристосування особливо високі, коли квітка відвідується лише одним певним споживачем нектару. Якщо цього немає, то пристосування до них, як правило, мають більш загальний, універсальний характер.

7. Зупинимося тепер на острівних безкрилих комах, як приклад непрямого доказу природного відбору. Посилаючись на Волластона, Дарвін вказував на той факт, що на о. Мадера із 550 видів жуків 200 видів нездатні до польоту. Це явище супроводжується такими ознаками. Ряд фактів вказує на те, що жуки, що часто-густо літають, заносяться вітром у море і гинуть. З іншого боку, Волластон зауважив, що мадерські жуки ховаються, поки дме вітер і немає сонця. Далі було констатовано, що безкрилі комахи особливо характерні для сильно обдуваних вітрами островів. З цих фактів Дарвін дійшов висновку, що безкрилість комах таких островів вироблена відбором. Літаючі форми забираються вітром і гинуть, а безкрилі зберігаються. Отже, через постійну елімінацію крилатих форм складається нелітаюча фауна океанічних островів, що обдуваються вітрами.

Ці припущення повністю підтвердилися. Було з'ясовано, що відсоток безкрилих форм на островах, що обдуваються вітрами, завжди значно вищий, ніж на материках. Так, на Кросетських островах на 17 пологів комах - 14 безкрилих. На Кергеленських островах із загального числа восьми ендемічних видів мух лише один вид має крила.

Можна було б, звичайно, сказати, що відбір тут не до чого. Наприклад, у дрозофіли спостерігаються безкрилі мутанти. Отже, безкрилість - результат мутацій, а відбір тільки «підхоплює» мутацію, якщо вона корисна, як це і має місце на островах, що обдуваються вітрами. Проте, саме безкрилість острівних комах добре виявляє творчу роль відбору. Розглянемо відповідний приклад.

Одна з кергеленських безкрилих мух має крім безкрилості іншу рису: вона завжди тримається на нижній стороні листя рослин, стійких проти вітру. При цьому лапки цієї мухи забезпечені чіпкими кігтиками. У іншої кергеленської мухи - Amalopteryx maritima - поряд з рудиментацією крил, стегна задніх ніг мають сильну розвинену мускулатуру, з чим пов'язана здатність мухи до стрибків. Далі, цією комахою властиво цікава поведінка. Як тільки сонце покривається хмарами (провісник вітру), комахи, що не літають, відразу ховаються, йдучи в грунт, ховаючись в гущавині трав'янистої рослинності, переміщаючись на нижню сторону листя і т. п. Отже, безкрилість або рудиментація крил пов'язана з цілим рядом інших . Легко бачити незведення таких «острівних» якостей в одній мутації. Питання йдеться про накопичення, дією відбору цілого комплексу «острівних» ознак.

Одним із чудових непрямих доказів природного відбору є особливості кергеленських квіткових рослин. На цих островах немає рослин, запилюваних комахами. Цей факт стане зрозумілим, якщо згадати, що політ пов'язаний із загибеллю. Тому на кергеленських островах, що обдуваються вітрами, є тільки вітрозапильні рослини. Очевидно, що комахозапильні рослини не змогли втриматися на островах за відсутністю відповідних комах. У зв'язку з цим у кергеленських квіткових зникли і пристосування до запилення комахами, зокрема яскраве забарвлення. Наприклад, у гвоздикових (Lyallia, Colobanthus) пелюстки позбавлені яскравого забарвлення, а у місцевих жовтяничних (Ranunculus crassipes, R. trullifolius) пелюстки зведені до ступеня вузьких смужок. З зазначених вище причин флора кергеленських островів вражає бідністю фарб і, за словами одного з натуралістів, що її спостерігали, набула «меланхолійного відтінку». Ці явища надзвичайно яскраво виявляють дію природного відбору.

8. Адаптивна поведінка як непрямий доказ відбору. Поведінка тварин у часто ясно вказує на те, що воно склалося під впливом відбору. Кафтановський (1938) показує, що кайри кладуть свої яйця на карнизах, густо населених іншими кайрами. Через кожний місце між птахами відбуваються жорстокі бійки. Новоприбулу кайру інші птахи зустрічають чутливими ударами міцного дзьоба. Проте кайра вперто дотримується цих густо заселених карнизів, незважаючи на те, що поряд є вільні. Причини такої поведінки пояснюються дуже просто. Кафтановський вказує, що дифузні, т. е. рідко населені колонії піддаються нападам хижих чайок, тоді як у густо населені колонії останні не вішаються нападати чи легко відганяються колективної атакою.

Зрозуміло, як виробився інстинкт колоніальності у кайр. Особи, які не мали таких інстинктів, піддаються безперервній елімінації, і в найбільш сприятливому становищі виявляються особини, які прагнуть відкласти яйце в середовищі густо населеної колонії птахів.

Особливо показовими є приклади адаптивної поведінки, пов'язаної з суто інстинктивними діями, наприклад, у комах. Сюди відноситься, наприклад, діяльність багатьох перетинчастокрилих, зокрема деяких ос-паралізаторів, описаних Фабром та іншими дослідниками. Деякі оси нападають, наприклад, на павуків, вражають за допомогою свого жала їхні нервові центри та відкладають на тіло павука своє яєчко. Личинка, що вилупилася, харчується живою, але паралізованою здобиччю. Оса, що паралізує павука, безпомилково вражає жалом його нервові центри, а з іншого боку, павук, агресивний по відношенню до інших комах, виявляється безпорадним проти того виду оси, яка є його специфічним ворогом. Така пара конкретних видів - оса і павук, хижак-паралізатор та її жертва, отже, хіба що пристосовані друг до друга. Оса нападає лише певний вид павуків, а павук виявляється беззахисним щодо певного виду оси. Цілком очевидно, що формування такого зафіксованого зв'язку між двома конкретними видами можна пояснити лише на грунті теорії відбору. Питання йдеться про історично виникли зв'язки між формами, що найбільш підходять один до одного в описаних відносинах.

Перейдемо до прямих доказів існування у природі природного добору.

Прямі докази природного відбору

Значна кількість прямих доказів природного відбору отримано з допомогою відповідних польових спостережень. З відносно великої кількості фактів наведемо лише деякі.

1. Під час бурі у Новій Англії загинуло 136 горобців. Бемпес (Bumpes, 1899) досліджував довжину їхніх крил, хвоста і дзьоба, причому з'ясувалося, що загибель мала вибірковий характер. Найбільший відсоток загиблих становили горобці, які відрізнялися або довшими, ніж у нормальних форм, або, навпаки, коротшими крилами. Таким чином, виявилося, що в даному випадку мав місце відбір на середню норму, тоді як форми, що ухиляються, загинули. Тут очевидна дія відбору, заснованого на нерівності особин стосовно елімінуючого чинника - бурі.

2. Уелдон (Weldon, 1898) встановив факт зворотного порядку - виживання у звичайних умовах однієї внутрішньовидової форми, а змінених умовах - інший. Велдон вивчав мінливість одного краба, у якого існує певне співвідношення між шириною чола і довжиною тіла, що виражається в тому, що при зміні довжини тіла змінюється також і ширина чола. Було знайдено, що у період від 1803 по 1898 рік середня ширина чола у крабів певної довжини поступово зменшилася. Велдон встановив, що ця зміна пов'язана з адаптивними змінами, залежними від виникнення нових умов існування. У Плімуті, де проводилися спостереження, було збудовано мовляв, що послабив дію припливів і відливів. Внаслідок цього морське дно плімутського берега стало інтенсивно засмічуватися частинками ґрунту, що приноситься річками та органічними опадами стічних вод. Ці зміни вплинули на фауну дна, і Велдон поставив у зв'язку з ними і зміни ширини лоба крабів. Для перевірки цього було поставлено такий досвід. Краби з вужчим і ширшим чолом були поміщені в акваріуми. Вода містила домішку глини, яка з допомогою мішалки залишалася у змученому стані. Загалом в акваріумах було розміщено 248 крабів. Незабаром частина крабів (154) загинула, і виявилося, що всі вони належали до «широколобої» групи, тоді як решта 94, які вижили – до «вузьколобої». Було з'ясовано, що в останніх фільтрація води в зябрової порожнини проходить досконаліше, ніж у «широколобих», що і стало причиною загибелі останніх. Таким чином, в умовах чистого дна «вузьколобі» форми не мали переваги і кількісні співвідношення не були на їхню користь. При зміні умов почався відбір на «вузьколобість».

Описаний приклад кидає світло на елімінацію горобців (1). Деякі автори вважають результати спостережень Бемпеса доказом те, що відбір нічого нового не створює, лише зберігає середню норму (Берг, 1921). Результати спостережень Уелдона спростовують це. Очевидно, що в умовах, типових для цієї місцевості, виживає середня норма. В інших умовах середня норма може елімінуватися і виживуть форми, що ухиляються. Зрозуміло, що протягом геологічного часу за зміни умов, як правило, відбуватиметься саме останнє. У нових умовах висунуть нові особливості.

Залежність еволюції від середовища дуже ясно видно з наступного прикладу.

3. Гаррісон (Harrison, 1920) спостерігав чисельні співвідношення особин метелика Oporabia autumnata, що у двох різних ділянках лісу у районі Клівленда (Йоркшир, Англія). За даними Гаррісона, близько 1800 року, змішаний ліс, що складався з сосни, берези та вільхи, був розбитий на дві частини. Після бурі у південній половині лісу частина сосен загинула, і вони виявилися заміщеними березою. Навпаки, у північній частині берези та вільхи стали рідкісними. Таким чином, ліс виявився розбитим на дві стації: в одній панували сосни, а в іншій – берези.

У цьому лісі і жив згаданий метелик. У 1907 року було помічено, що її диференціювалася на дві форми - темнокрилу і светлокрылую. Перша панувала у сосновому лісі (96%), а друга – у березовому (85%). Сутінкові птахи (козоїди) і кажани поїдали цих комах, і Гаррісон знаходив на лісовій підстилці крила знищених метеликів. При цьому виявилося, що у темному сосновому борі крила, що лежали на землі, належали переважно світлій формі, хоча чисельне відношення темного різновиду до світлого у сосновому лісі було 24:1. Отже, в темному лісі птахи і кажани вистачали саме світлий різновид, як помітніший. У цьому прикладі ясно видно, що відповідність між забарвленням метелика та колоритом її стації постійно підтримується дією природного відбору.

Перейдемо тепер до експериментальних доказів природного відбору. Останні, переважно, стосуються захисної дії криптичного, сематичного та апосематичного забарвлення та мімікрії.

4. Поултон (Poulton, 1899) експериментував з 600 лялечок кропив'янки. Лялечки були розташовані на різних кольорових фонах, що відповідають і не відповідають їхньому забарвленню. Виявилося, що у разі відповідності забарвлення лялечок - забарвлення фону, сумарно птахами було знищено 57% їх, тоді як на невідповідному тлі, на якому лялечки були добре помітні, було знищено 90%. Аналогічні досліди були зроблені Чеснолою (di-Cesnola, 1904), який показав, що богомоли, посаджені на тлі, що не відповідає їхньому забарвленню, були знищені птахами. Методика цих дослідників була проте елементарна. Чеснола експериментував із невеликою кількістю богомолів.

Значно переконливіші дані Бєляєва та Геллера.

5. Бєляєв (1927), як і Чеснола, експериментував із богомолами. Майданчик розміром 120 м 2 був очищений від високих рослин і набув блідо-бурого кольору. На майданчику було розміщено 60 богомолів, прив'язаних до кілочків, вбитих у землю на відстані 1 м один від одного. Богомоли були бурі, солом'яно-жовті та зелені, причому бурі богомоли були погано помітні на блідо-бурому тлі майданчика. Винищувачами служили чекани-кам'янки, що трималися на огорожі майданчика і поїдали богомолів. Таким чином у досвіді виразно показаний процес відбору.

Аналогічні дані великому матеріалі показані Геллером (Heller, 1928). Комахи були посаджені на дослідні майданчики у шаховому порядку. Винищувачами були кури.

Відбувся виразний відбір, оскільки комахи, що не відповідають фарбуванню ґрунту, знищені на 95,2%, а у разі гомохромії, навпаки, вижили 55,8%.

Досліди Бєляєва і Геллера цікаві й у іншому відношенні: вони показують, що гомохромія це не дає повної гарантії виживання, лише підвищує біотичний потенціал цієї форми. Зрештою, треба наголосити на ще одному висновку. Богомоли належали до одного виду, та їх колірні відмінності є внутрішньовидовими варіаціями. Досліди Бєляєва та Геллера показали, таким чином, що відбір іде всередині популяції виду.

6. Каррік (Carrik, 1936) експериментував з гусеницями, спостерігаючи захисне значення криптичного забарвлення. Він встановив, що кропивник, наприклад, не помічав гусениць п'ядениці, що мають криптичне забарвлення. Проте, досить було гусениці поворухнутися, як раптом кропивник атакував її. Подібні спостереження були зроблені та іншими авторами, і вони доводять, що криптичне забарвлення тісно пов'язане з криптичною поведінкою (позою спокою) та охоронними рухами.

7. У наведених вище прикладах показано справжнє значення криптичного забарвлення. Перейдемо тепер до значення мімікрії. Мостлер (Mostler, 1935) спробував встановити, якою мірою роблять дію апосеметичне і псевдоапосематическое забарвлення. Мостлер експериментував з осами, джмелями та бджолами, а також З мухами, що імітують перших. На великому матеріалі було показано, що птахи, як правило, не їдять перетинчастокрилих, крім птахів спеціально пристосованих, що пов'язано, мабуть, зі смаковими рефлексами. Цей рефлекс виробляється гаразд особистого досвіду. Коли молодим птахам було запропоновано мухи, що імітують перетинчастокрилих, вони їх спочатку їли. Однак, коли їм попередньо запропонували перетинчастокрилих, і вони виробили негативний рефлекс цих комах, вони перестали брати і мух імітаторів. Досвід блискуче показав значення апосематичного та псевдоапосематичного забарвлення.

Наступний досвід особливо важливий. Мюльман (Miihlmann, 1934), експериментуючи з птахами, використовував, як їжу, борошняних черв'яків. Хробаки були пофарбовані нешкідливою фарбою, і птахи охоче їх їли. Після цього досвід було видозмінено. Птахам було запропоновано такі ж пофарбовані черв'яки, але частина з них була пофарбована сумішшю фарби, з неприємними на смак речовинами. Птахи перестали брати таких черв'яків, але вони не брали і просто пофарбованих, тобто їстівних. Виникли стосунки, що нагадують ті, що існують між імітатором та моделлю. Забарвлені неприємною сумішшю грали роль моделі, просто пофарбовані – імітатора. Було, отже, доведено, що подібність імітатора до моделі має захисне значення. Потім досвід був видозмінений в такий спосіб. Мюльман поставив за мету з'ясувати, наскільки птахи здатні розрізняти малюнок. Фарба наносилася на певні членики тіла черв'яків, їм надавався певний малюнок, і в такому вигляді черв'яки включалися в описаний вище досвід. Виявилося, що птахи розрізняли малюнки і не брали виразно розфарбованих хробаків, якщо останні були неприємні на смак. Цей результат кидає світло процес удосконалення криптичного малюнка. Якщо птахи розрізняють малюнок, то чим досконаліше, наприклад, критична схожість крила метелика з листком, тим більші шанси на виживання. У світлі дослідів Мюльмана цей висновок набуває високого рівня достовірності.

Підлоговий відбір

Теорія статевого відбору викликала найбільше заперечень, навіть із боку багатьох дарвіністів. Виявилося, що у ряді випадків її застосування може оспорюватись і що, наприклад, яскраве забарвлення самців може бути пояснено інакше. Так, Уоллес припускав, що забарвлення та малюнок не впливають на вибір самок і що найбільше значення має сила самця, яка і проявляється у яскравішому забарвленні. Таким чином, Воллес по суті заперечував статевий відбір. Теорію статевого відбору намагалися відкинути тому підставі, що вона побудована на антропоморфизме, т. е. на механічному перенесенні емоцій людини у тварин. Така механічна екстраполяція людських уявлень про красу на тваринах справді помилкова. Ми, звичайно, не знаємо, що «думає індичка» про індичку, що хизується перед нею, проте ми не можемо на підставі простих спостережень ні заперечувати, ні захищати теорію статевого відбору. Житков (1910) виходячи з низки польових спостережень показує, наприклад, що токование тетеревів і бої турухтанів, часто-густо, відбуваються без участі самок і що, отже, вибору самців немає. Житков також зазначив, що на тетерячих струмах найбільш активні самці б'ються в центральних частинах струму. Інші, слабші і молоді, тримаються на околицях його, ближче до самок, чому «з більшою часткою ймовірності можна висловити припущення, що на їхню частку нерідко випадає увага самки».

Подібні факти начебто говорять проти теорії статевого добору. Було висловлено також припущення, що яскраве забарвлення самців має значення, що не приваблює, а страшне. Особливо докладно розвинув цю теорію Фаусек (1906). Безсумнівно, що теорія страхітливого (загрозливого) забарвлення не може заперечуватися.

Слід, проте, сказати, що зазначені міркування сутнісно не спростовують теорії статевого відбору. Це насамперед відноситься до згаданих спостережень Житкова, за даними якого тетерева токують і без самок, а косачі (самці тетерева), що б'ються, не звертають жодної уваги на самок і в разі їх присутності. Перше спостереження показує лише, що пристосування до шлюбного періоду так само відносні, як і будь-яке пристосування. Поведінка косачів на току стає пристосуванням за наявності певних відносин, саме у присутності самок. За інших відносинах самі явища немає значення пристосувань до шлюбного періоду. Нічого іншого це спостереження Житкова не доводить. Що стосується його другого спостереження, то в даний час ми добре знаємо про прямому впливі токування на статеве збудження самців та самок . Можна думати, що саме токуючі самці після токування, в стані підвищеного статевого збудження, більш активно зближуються з самками і, що саме вони мають найбільший успіх, тоді як самці, що не беруть участь у струмуванні і в бійках, внаслідок відсутності статевого збудження залишаються осторонь. Таким чином, у разі тетеруків ми, можливо, маємо справу з тією формою статевого відбору, коли активною стороною є самець. Ця форма статевого відбору, без сумніву, - окремий випадок природного відбору. Сила самця, його озброєння, його пристосування до активного захисту та нападу мають велике життєве значення у боротьбі за існування. Наприклад, великі ікла можуть мати значення і у боротьбі за самку та у захисті проти ворогів. Таким чином, у подібних випадках можна говорити про збіг статевого та природного відбору, причому спарювання з більш енергійним і сильнішим самцем (якщо його ознаки та властивості спадково обумовлені), зрозуміло, підвищує життєвий рівень виниклої від таких самців популяції. Таку форму статевого відбору ми, безумовно, спостерігаємо у високо організованих ссавців (псові, олені, котики) та у птахів. Якщо при цьому виникають явища, описані Житковим, то не можна ж забувати відносності будь-яких пристосувань і очікувати, що велика сила і краще озброєння у всіх випадках забезпечують спарювання саме самців, а не інших, слабших. По-друге, під час обговорення дійсності аналізованої форми статевого відбору необхідно врахувати ще один чинник, зокрема, висоту організації. Не можна, наприклад, «спростовувати» теорію статевого відбору, оперуючи прикладами із стосунків між статями у низько організованих форм. Строго кажучи, статевий відбір, на відміну природного відбору, відбувається через вибір відповідних особин, отже, пов'язані з високим розвитком нервової системи та органів чуття. Тому можна стверджувати, що значення статевого відбору зростає з підвищенням організації. З цієї точки зору цікава спроба Дж. С. Хакслі (1940) підійти до відносин між статями в історичному аспекті. Він розрізняє такі три основні групи цих відносин. А - форми без схрещування, у яких гамети з'єднуються незалежно від будь-якого контакту між особинами, наприклад, шляхом вивільнення яєць і сперми у воду, як це ми бачимо у кишковопорожнинних, у анелід та більшості кісткових риб. Природно, що про статевий добір тут не може бути й мови. В - форми зі спарюванням, однак, тільки для здійснення коїтусу, без подальшого тривалого співжиття підлог. У цьому випадку ми бачимо розвиток спеціальних пристроїв, що залучають обидві статі один до одного. Сюди відносяться дві категорії явищ: а) Розвиток спроможності до парування з однією особиною. Наприклад: виявлення протилежної статі за допомогою органів нюху, зору, слуху, збудження статевих рефлексів дотиками або охопленням (у деяких крабів, у безхвостих амфібій), статевими іграми, що стимулюють спарювання (тритони, деякі двокрилі тощо), боротьбою та залякуванням (жуки-олені, ящірки, колюшки, богомоли тощо). б) Розвиток здатності до спаровування більш ніж з однією особиною за допомогою: а) боротьби, б) токування, в) боротьби та токування (як це спостерігається у турухтанів, тетеруків, райських птахів). З - тривале співжиття статей як на час койтуса, а й у ході подальших відносин. Відбувається спарювання: а) з однією особиною або б) з кількома особинами, причому спарювання пов'язане з боротьбою, або боротьбою в комбінації із приверненням уваги і т.д.

Схема Хакслі заснована на прогресивному розвитку системи органів розмноження, і в цьому її недолік. Правильніше було б будувати цю схему на прогресивному розвитку нервової системи. Насправді, навряд чи правильно в одну рубрику поміщати статеві ігри у тритонів та дрозофіли, стосунки між самцями жуків-оленів та ящірок. Якщо класифікувати взаємовідносини між статями за рівнем розвитку нервової системи, можна констатувати, що статевий відбір, у своїх типових формах, проявляється у вищих тварин (хребетних, особливо у птахів та ссавців), здатних до умовно-рефлекторної діяльності.

Потрібно не забувати відносність значення статевого відбору. Наприклад, найсильніший самець не завжди матиме найбільшого успіху. На тетерячих струмах койтус не завжди забезпечений тільки для самців, що беруть участь у струмуванні. Але в середньому найсильніші, найактивніші самці мають все ж таки більше шансів, ніж інші. Критика теорії відбору першого типу, коли спарювання залежить від змагання між самцями, ґрунтується на неправильному тлумаченні теорії пристосувань. Критики нав'язують дарвінізму уявлення про абсолютне значення пристроїв, а потім, наводячи випадки, коли такі пристрої не дійсні, заявляють, що вони взагалі не мають значення. Насправді, будь-яке пристосування, як ми знаємо, відносно, і тому статевий відбір не завжди йде за схемою, запропонованою Дарвіном.

Центральне місце теорії статевого відбору займає проблема яскравих забарвлень самців багатьох птахів (та інших тварин, але особливо птахів). Адже саме яскраве, що демаскує забарвлення самців, що суперечить теорії природного відбору, вимагає пояснення. Дарвін і висунув дотепну теорію, згідно з якою самки вибирають найкрасивіших самців. Спростувати чи підтвердити цю теорію можна лише експериментально. Даних із цього приводу мало. Наведемо, проте, такі результати експериментальних спостережень (Cinat - Thomson, 1926) над статевим відбором у хвилястого папужки (Melopsittacus undulatus). У самців цього птаха спостерігаються пишні пір'я, що утворюють комір, який має кілька великих темних плям (1-5) або 1-3 менших розмірів. Що більше плям, то краще розвинений комір. За кількістю плям, самці були позначені відповідно № 1, № 2, № 3 і т. д. Виявилося, що самки віддають перевагу самцям з великим числом плям. У клітину були посаджені самці № 2 і № 4. Усі самки вибирали самців № 4. Далі було зроблено такі експерименти. Самцям на коміри було підклеєно додаткове темне пір'я. Дослідам були піддані самці № 4, № 3, № 2 і № 1. Контрольні досліди показали, що самки обирають самців № 3 і № 4. Цим самцям було залишено їхнє природне вбрання. Потім у вольєру було пущено «прикрашені самці» № 2+1 та № I + II (римські цифри позначають число приклеєних пір'я). Хоча їх успіх і був нижчим за очікуване, все ж виявилося, що він був подвійним у порівнянні з їх колишнім успіхом (коли ці самці не мали підклеєного пір'я). В іншому експерименті самцю № 4 (що мав успіх) був відрізаний пишний комір і видалено темне пір'я на ньому. Він був пущений у вольєру і зазнав повної невдачі. При всій можливій неточності, методики (дані були б точніше із застосуванням варіаційної статистики), все ж таки ці досліди показують, що самки розрізняють і вибирають самців за їх нарядом.

Отже, існування статевого відбору встановлено експериментально. Слід підкреслити, що в дослідах Cinat-Thomson самки вибирають самців, що підтверджує центральне положення теорії статевого відбору як фактора, що зумовлює яскраве забарвлення самців.

Питання про статевий відбір останнім часом отримав цікаве висвітлення в роботах ряду авторів, у тому числі Машковцева, який на підставі літературних даних і власних спостережень (Машковцев, 1940) дійшов висновку, що присутність самця надає стимулюючий вплив на розвиток яєчника і кількість яєць самок. Велике значення має також загальна обстановка шлюбного періоду, наявність гнізда, поява весняної зелені, проталін тощо. Якщо, наприклад, самки сидять без самців і без гнізда, то яєчники розвиваються лише малою мірою. Навпаки, якщо поставити гніздо і пустити самців, то починається швидка овуляція (розвиток яєць) та інтенсивний розвиток яєчників. Таким чином, зовнішні екологічні фактори, а також гніздо та самець (його запах та зовнішній вигляд), впливають на самку, стимулюючи овогенез. Якщо зіставити ці дані хоча б з дослідами Cinat Thomson, стає зрозумілим, що органи чуття (насамперед органи зору) мають у птахів велике значення у виникненні статевого збудження у самок. Ознаки самця (а також наявність гнізда і відповідної екологічної обстановки), через органи чуття, мабуть, збуджують діяльність гіпофіза самки, що виділяє гонадотропний гормон (стимулятор функції яєчника). Ми, зовнішні роздратування і особливо присутність самця, - сильний чинник, який підсилює статеву продукцію самки. Викладені дані, безумовно, підтверджують основні положення теорії Дарвіна про статевий відбір. У цьому стає дуже можливим, що статевий добір, будучи особливою формою природного відбору, грає величезну роль, як чинник, що підвищує плодючість самки. Збільшення коефіцієнта розмножуваності (за відомих сприятливих загальних умов) веде до підвищення загального біотичного потенціалу виду. Цими відносинами знімається негативне значення демаструючого забарвлення самців, і вона стає фактором прогресивного розвитку та життєвого успіху виду.

Підлоговий відбір та статевий диморфізм. З попереднього викладу видно, що статевий відбір пов'язані з морфофізіологічними відмінностями між самцем і самкою. Відомо, що самець і самка розрізняються за своїми вторинностатевими ознаками і що останні виникають під впливом чоловічого і жіночого статевих гормонів, що виробляються в статевих залозах. Досвіди з пересадкою статевих залоз від самця до самки і від останньої до самця переконливо демонструють залежність вторинно-статевих ознак від гормональної діяльності статевих залоз. Ці відносини дозволяють ніби звести статевий диморфізм до суто гормональних впливів і бачити в них причини відмінностей між самцем і самкою. За такої постановки питання теорія статевого відбору стає, начебто, зайвою. Звичайно, на нижчих щаблях філогенетичного розвитку проблема статевого диморфізму може бути вирішена на ґрунті теорії статевого гормонального ефекту. Ми можемо також вважати, що статевий диморфізм у випадках визначається генетичними чинниками. Наприклад, у круглих черв'яків статевий диморфізм виражений дуже виразно, і самці добре відмінні від самок за своїми вторинно-статевими ознаками, тоді як говорити про статевий відбір, у межах цієї групи організмів, важко. Ні змагання між самцями, ні вибір самця самкою тут не мають місця, хоча відношення між статями у нематод і повинні бути віднесені до другої рубрики Дж. С. Хакслі. Самець і самка вступають у койтус, причому йому передує охоплення самцем тіла самки. Самець обвиває її хвостом, намацує статевий отвір і вводить свої спікули, виливаючи потім насіння з сім'явивергувального каналу. Ці явища пов'язані з статевим відбором. Численні спостереження автора над поведінкою самців показують, що койтус відбувається внаслідок випадкових зустрічей.

У вищих тварин - у безхребетних (комах), і більше у хребетних- статевий відбір безсумнівний. Отже, виникає питання, що ж тут є причиною статевого диморфізму - статевий відбір або формотворчий вплив гормональних факторів? На це питання має бути дана така відповідь. Історично статевий диморфізм виник у його гормональних зв'язках. Тому він і має нижчі групи, у яких статевого відбору немає. Однак, у вищих форм, особливо у птахів і ссавців, історично гормональні фактори поступаються чільним місцем статевому відбору, причому статевий диморфізм набуває значення особливої ​​форми мінливості, що служить матеріалом для виникнення статевого відбору. Яскраве забарвлення, сила та озброєння самця – безпосередній наслідок впливу статевих гормонів. Однак саме під впливом статевого відбору відбувалося переважне розмноження потомства тих самців, у яких їх відмітні ознаки були розвинені найбільш повно і виразно. Таким чином, через статевий відбір зовнішніх ознак посилився гормональний ефект статевої залози і, отже, відбір на статевий диморфізм.