Научный мир отмечает 200-летие со дня рождения Чарлза Роберта Дарвина, основоположника научной теории эволюции органического мира Земли. Теория Дарвина широко известна, всесторонне обсуждаема, неоднократно критиковалась, однако по сей день остается "единственно верной".
Тем не менее процессы эволюции на Земле по-прежнему таят немало
загадок. Например, каждый час с лица Земли исчезают три вида животных и
четыре вида растений. Такую статистику обычно приводят "зеленые", когда
речь заходит о пагубном воздействии человека на природу. Если эти
данные верны, то за год биосфера нашей планеты оскудевает более чем на
60 тысяч видов! Но не все так плохо: на смену исчезающим представителям
флоры и фауны приходят новые. Их регулярно открывают в дикой природе
ученые. Откуда они берутся?
Странности в природе
Бывший директор программы
ООН по окружающей среде Клаус Топфер утверждает, что число исчезающих
биологических видов неуклонно растет с 2000 года. Трудно сказать,
насколько соответствует действительности расхожий штамп о трех видах
животных в час, ведь точную статистику в этой области вести невозможно.
Есть данные с более щадящими цифрами: исчезают не три вида животных в
час, а лишь один в день. Но Клаус Топфер уверяет, что с конца ХVI века
до 70-х годов прошлого столетия наша планета лишилась 109 видов птиц, 64
видов млекопитающих, 20 видов пресмыкающихся и трех видов земноводных.
Почему же так мало? Ведь нетрудно подсчитать, что за четыре столетия
должно было исчезнуть более 140 тысяч видов?!, пишет sunhome.ru
"Потому что, когда говорят о сокращении биоразнообразия, прежде
всего имеют в виду простейших или насекомых, - поясняет координатор программы
по сохранению биоразнообразия Всемирного фонда дикой природы Владимир
Кревер. - Они составляют 95 процентов всей биомассы Земли, но мы их
просто не замечаем". Кстати, ученые до сих пор спорят, сколько на Земле
насекомых - то ли 1,5 миллиона видов, то ли 2,5 миллиона. Это огромный и
закрытый от нас мир, в нем идут свои процессы. По мнению Кревера,
говорить, что они исчезают, - неправомерно, даже спекулятивно.
Происходит видоизменение, переход к промежуточным формам. Появление
гибридов возможно не только у насекомых, но и у рыб, земноводных или,
скажем, крыс. Что же до исчезающих позвоночных, то этот процесс идет со
скоростью 1-2 вида в несколько десятилетий, не больше.
В беседе с нашим корреспондентом кандидат биологических наук
Зоя Соколова отметила, что зачастую природа сама вносит путаницу в
вопрос о количестве видов: "Для ученых важно установить систематическое
положение, найти место того или иного вида в классификации фауны.
Например, есть такая рыбка - голомянка, обитает только в озере Байкал.
Самцов у них очень мало, они мелкие и нежизнеспособные. Самец прирастает
к жабрам самки и, по сути, становится ее придаточным органом.
Спрашивается, это уже новый вид или все та же голомянка? И таких
странностей в природе хоть отбавляй".
Оказывается, в биологии нет точных данных о количестве видов.
Считается, что это всего лишь бухгалтерия, не слишком интересная и не
очень-то научная. Каждый специалист скрупулезно изучает свою группу.
Если один, скажем, занимается жуками - да и то не всеми (их более 300
тысяч видов), а лишь каким-то семейством, - то он, возможно, будет плохо
знать дрозофил. А какой-нибудь энтузиаст, задавшийся целью
систематизировать информацию, столкнется с тем, что в одной монографии
будет указано 1035 видов в данной группе животных, а в другой - 988. А
все потому, что автор второго научного труда некоторые виды за виды и не
считал!
"Я помню, как один наш преподаватель, когда речь заходила о
биоразнообразии, говорил: в этой аудитории стоит несколько цветочных
горшков, дайте мне время, и я найду в них один-два новых вида почвенных
клещей, - рассказывает старший научный сотрудник кафедры биологической
эволюции биофака МГУ Сергей Ивницкий. - Это характеризует уровень
изученности биоразнообразия в непосредственной близости от нас.
Поскольку инвентаризация фауны далека от завершения (а пересмотр видов -
процесс постоянный), то подводить итог не имеет смысла. Если такую базу
и создадут, она будет очень динамичная".
Существует Международный кодекс зоологической номенклатуры. Он
утверждает нормативы, по которым описывается новый вид. Если вы
считаете, что обнаружили доселе неизвестное животное, вам надо
опубликоваться в специализированном журнале, а затем убеждать
рецензентов, что этот вид ранее описан не был. И не факт, что эксперты
согласятся с вами. Различия могут быть ничтожными и незаметными глазу.
Когда-то считалось, что обыкновенный малярийный комар представлен всего
одним видом. А потом выяснилось, что это целая группа. Отличия - в
яйцевой стадии развития насекомых. С тех пор это вошло в учебники.
Ну а когда к биологам подключились генетики, выяснилось, что и
хромосомный набор у, казалось бы, одинаковых животных может быть
абсолютно разным. Например, серых полевок, или лесных мышей,
насчитывается не один десяток видов, но различить многие из них по
наружным признакам практически невозможно. А вот разница в числе и
строении хромосом у них может быть весьма существенной, что прекрасно
видно под микроскопом. И при этом близкие виды не скрещиваются друг с
другом - они способны различать "своих" и "чужих" по запаху и некоторым
другим особенностям. Сергей Ивницкий сравнивает открытие новых видов
внутри уже существующих с матрешкой: сняли крышку - там еще одна, под
ней - третья, и т. д.
И в кислоте - жизнь
Несмотря на отсутствие единой базы, тут и там мелькает цифра
официально зарегистрированных животных и растений - около 1,8 миллиона
видов. И этот список регулярно пополняется - как правило, за счет
насекомых, которые, как было сказано, составляют подавляющую часть
биомассы. Но оказывается, по поверхности планеты бродят и неизвестные
науке "зверушки" покрупнее. Сообщения на эту тему стали появляться лишь в
последние годы. Так, недавно международная группа ученых опубликовала
отчет об исследованиях глубоководной части антарктических морей,
проведенных с 2002 по 2005 год. В этом уголке Мирового океана обнаружено
более 700 ранее неизвестных видов беспозвоночных. Другая экспедиция в
лесах Суринама открыла 24 вида, в том числе шесть рыб и одну лягушку.
В 2006 году случилась настоящая сенсация: новая разновидность
млекопитающих найдена не где-нибудь в дебрях Африки, а на территории
Европы. Существо назвали кипрской мышью (mus cypriacus) - именно на
Кипре его и обнаружили, причем исследование показало, что этот вид
обитает на острове около 9-10 тысяч лет! От других видов мышей их
кипрская "родственница" отличалась более крупными глазами, ушами и
головой.
В том же 2006 году были опубликованы результаты исследований,
проведенных экспедицией Всемирного фонда дикой природы на острове
Калимантан (Борнео). В болотах удалось найти уникальных змей, которые
способны менять окраску. В центральной части острова, где сохранились
непроходимые леса, обнаружили древесную лягушку красно-коричневого
цвета, ранее неизвестную науке. Было открыто около 30 разновидностей
рыб, которые оказались самыми маленькими позвоночными в мире. Их длина
не превышает одного сантиметра. Кроме того, болотная вода, где они
обитают, по уровню кислотности в 100 раз превосходит обычную дождевую.
То есть если раньше считалось, что подобные воды просто непригодны для
жизни, то теперь выяснилось: именно кислая среда обеспечивает комфортные
условия множеству видов животных и растений, нигде больше в природе не
встречающихся.
Вообще на острове Борнео за последние 15 лет было открыто и
классифицировано почти 400 новых видов животных. Это настоящий
"затерянный мир" - там сохранились вымирающие в других регионах мира
носороги, слоны, дымчатые леопарды и гиббоны. Сравниться с Борнео может
разве что Новая Гвинея. Года два назад на этом острове нашли 20 новых
видов лягушек, четыре вида бабочек, а в 2007-м обнаружили новый вид
опоссума, который оказался одним из самых маленьких сумчатых в мире, а
также гигантскую крысу.
"Под капотом" эволюции
В числе прочего человек не замечает, как в природе продолжает идти эволюция. При критике дарвинизма порой задают дилетантский вопрос: почему сейчас обезьяна не превращается в человека? Дескать, не значит ли это, что homo sapiens не мог произойти от приматов и вообще не имеет с ними никаких "родственных" связей? Или что эволюция завершена? "Нет, не значит. Дело в том, что обезьяны давно отошли от одной общей ветви с человеком. Мы пошли по одному пути развития, они - по другому, - отвечает Сергей Ивницкий. - Ключевым моментом явилось то, что предки человека сошли с дерева на землю, а предки обезьян остались. Это ведь разные среды обитания. Ну, слезет современная обезьяна с дерева, и куда она пойдет? Выйдет на шоссе? Будет осваивать нефтяные скважины?"
Тем не менее эволюция, по словам Сергея Ивницкого,
продолжается "прямо за окнами". Немногие знают, что столь хорошо
знакомые нам подвальные комары расплодились во многих городах мира лишь в
20-30-е годы прошлого века. Раньше эти кровососы обитали в природе в
грязных водоемах, а затем вдруг начали заселять города мира прямо-таки
лавинообразными темпами. Причем их популяции "научились" долго
существовать без кровососания, в ожидании подходящего случая напиться
крови. Как это произошло - непонятно. Но эволюционный скачок налицо.
Другой пример - ворона. В дикой, нетронутой природе это теперь редкая
птица, она не способна ни шишку расклевать, ни поймать насекомое. Зато
ворона приспособилась жить в городе, где много отбросов, и благодаря
высокой рассудочной деятельности просто вытворяет чудеса. Сухари вороны
бросают отмачиваться в лужи, а орехи подкладывают под колеса автомобилей
и даже на трамвайные рельсы. А насытившись, любят озорничать, пугая
прохожих или катаясь с церковных куполов. Тут впору задаться вопросом: а
не эволюционировала ли эта птица до разумного существа?
За всю историю на Земле сменились миллионы видов животных.
Средняя продолжительность существования одного вида - около миллиона
лет. Хотя некоторые живут до 60-70 миллионов лет, как латимерия -
древняя кистеперая рыба. Конечно, было бы интересно понять механизмы
появления и исчезновения видов (не будем говорить об искусственном
уничтожении). Сергей Ивницкий считает, что здесь уместна такая аналогия.
Чтобы узнать, как ездят автомобили, как они поворачивают и
останавливаются, нужно поднять крышку капота и заглянуть под нее. Там и
находится самое интересное. И что же удалось обнаружить "под капотом"
эволюции? Естественный отбор как двигатель всего процесса. Мутации генов
в роли стартера. Была установлена и направленность движения - изменений
признаков.
"Естественному отбору все равно, каким образом одна
разновидность получит преимущество над другой, - говорит Сергей
Ивницкий. - На каждом этапе отбор слепо действует в пользу тех, кто
оставляет больше половозрелого потомства. Но в результате течение
эволюции почему-то становится упорядоченным, она развивается по
определенным направлениям, подобно потоку воды в русле канала. По сию
пору наиболее интригующим вопросом остается такой: как случайное
изменение может привести к выстраиванию строгой конструкции? Без ответа
на этот вопрос невозможно объяснить и происхождение жизни на Земле. Ведь
как только образовалась сложная молекула, она должна тут же начать
разрушаться. Об этом говорит второй закон термодинамики - о постоянном
возрастании энтропии, то есть хаоса. А в случае с эволюцией все
наоборот: движение происходит от простого к сложному, от хаоса к
порядку".
Ученые возлагают надежды на теорию динамики неравновесных систем. Это направление физики развивается последние 20-25 лет, его называют новым взглядом в науке и в биологии в частности. А некоторые сравнивают с теорией относительности. Эта теория пытается объяснить, как в сложной системе, пропускающей через себя много энергии, появляются новые необычные свойства. Для объяснения загадок эволюции - то, что надо.
С давних пор человека поражало многообразие органического мира. Как оно возникло? Учение о естественном отборе объяснило, как образуются новые виды в природе. Дарвин исходил из фактов, касающихся домашних пород. Первоначально породы домашних животных были менее разнообразными по сравнению с современными. Преследуя разные цели, люди проводили искусственный отбор в различных направлениях. В результате породы дивергировали, т. е. расходились в признаках между собой и с их общей родоначальной породой.
Дивергенция в естественных условиях. Дивергенция происходит все время в природе, и ее движущей силой является естественный отбор. Чем больше отличаются друг от друга потомки какого-либо вида, тем легче они расселяются по более многочисленным и более разнообразным ареалам, тем легче будут размножаться. Дарвин рассуждал таким образом. Какое-то хищное четвероногое по численности достигло предела возможности существования в данной местности. Допустим, что физические условия страны не изменились; может ли этот хищник размножаться дальше? Да, если потомки захватят места, занятые другими животными. А это может произойти в связи с переходом на другую пищу или в новые условия обитания (на деревьях, в воде и т. п.). Чем разнообразнее будут по своим признакам потомки этого хищника, тем шире они распространятся.
Дарвин приводит пример. Если на одном участке земли посеять травы одного вида, а на другом, похожем, -- травы, относящиеся к нескольким различным видам или родам, то во втором случае общий урожай будет больше.
В природе на участке, площадью чуть большей 1 м 2 , Дарвин насчитал 20 различных видов растений, принадлежащих к 18 родам и 8 семействам.
Подобные факты подтверждают правильность положения, выдвинутого Дарвином: «...наибольшая сумма жизни осуществляется при наибольшем разнообразии строения...» Между растениями одного вида при их одинаковых потребностях в почве, влаге, освещении и т. д. происходит самое ожесточенное биологическое состязание. При естественном отборе будут сохраняться формы, наиболее отличающиеся друг от друга. Чем заметнее становятся различия между приспособительными признаками форм, тем больше расходятся и сами формы.
Благодаря естественному отбору процесс эволюции носит дивергентный характер: от одной исходной формы берет начало целый «веер» форм, как бы особые ветви от одного общего корня, но не все они получают дальнейшее развитие. Под действием естественного отбора в бесконечно длинном ряду поколений одни формы сохраняются, другие вымирают; одновременно с процессом дивергенции идет процесс вымирания, и оба они тесно связаны между собой. Наиболее расходящиеся по признакам формы обладают наибольшими возможностями выжить в процессе естественного отбора, так как они меньше конкурируют между собой, чем промежуточные и родоначальные, которые постепенно редеют и вымирают.
Разновидность -- ступень к образованию вида. Дарвин представлял, что процесс образования новых видов в природе начинается с распадения вида на внутривидовые группы, которые он назвал разновидностями.
Благодаря естественному отбору и дивергенции разновидности приобретают все более различающие их наследственные признаки и становятся особыми, новыми видами.
Различие между разновидностью и видом очень велико. Разновидности одного вида скрещиваются между собой и дают плодовитое потомство. Виды в естественных условиях, как правило, не скрещиваются, благодаря чему происходит биологическая изоляция видов.
Чтобы лучше пояснить, как идет процесс видообразования в природе, Дарвин предложил следующую схему (рис. 11).
На схеме изображены возможные пути эволюции 11 видов одного рода, обозначенных буквами А, В, С и т. д. -- до L включительно. Расстояния между буквами показывают близость между видами.
Так, виды, обозначенные буквами D и Е или F и G, менее сходны друг с другом, чем виды А и В или К и L и т. п. Горизонтальные линии означают отдельные этапы в эволюции этих видов, причем каждый этап условно принят за 1000 поколений.
Проследим эволюцию вида А. Пучок пунктирных линий из точки А изображает его потомков. В силу индивидуальной изменчивости они будут отличаться друг от друга и от родоначального вида А. Полезные изменения сохранятся в процессе естественного отбора. При этом обнаружит свое полезное действие дивергенция: признаки, наиболее различные между собой (линии а 1 и т 1 пучка), сохранятся, будут накапливаться из поколения в поколение и все более расходиться. Со временем систематики признают а 1 и т 1 особыми разновидностями.
Пусть в течение первого этапа -- первой тысячи лет -- от вида А произошли две ясно выраженные разновидности а 1 и т 1 . Под действием условий, вызвавших изменения родительского вида А, эти разновидности станут изменяться и дальше. Может быть, на десятом этапе они будут иметь такие различия между собой и с видом А, что их следует считать за два отдельных вида: а 10 и т 10 . Часть разновидностей будет вымирать, и, возможно, десятого этапа достигнет только f 10 , образуя третий вид. На последнем этапе представлены 8 новых видов, взявших начало от вида A: a 14 , q 14 , р 14 , в 14 , f 14 , о 14 , е 14 и т 14 . Виды a 14 , q 14 и р 14 ближе друг к другу, чем к остальным видам, и образуют один род, остальные-виды дают еще два рода. Эволюция вида I протекает сходным образом.
Судьба других видов иная: из них только виды Е и F доживают до десятого этапа, вид Е потом вымирает. Особо заметьте вид F 14: он сохранился до нашего времени почти неизмененным по сравнению с родоначальным видом F. Так может произойти, если условия окружающей среды не изменяются или очень мало изменяются в течение длительного времени.
Дарвин подчеркивал, что в природе не всегда сохранялись лишь наиболее расходящиеся, крайние разновидности, средние также могли выжить и дать потомство. Один вид может обогнать другой в своем развитии; из крайних разновидностей иногда развивается только одна, но может развиться и три. Все зависит от того, как складываются бесконечно сложные отношения организмов между собой и с окружающей средой.
Примеры видообразования. Приведем примеры образования видов, причем будем пользоваться термином подвид, принятым в науке вместо «разновидность».
Широко расселенные виды, например медведь бурый, заяц-беляк, лисица обыкновенная, белка обыкновенная, встречаются от Атлантического до Тихого океана и имеют большое число подвидов. В средней полосе СССР произрастает более 20 видов лютика. Все они произошли от одного родоначального вида. Потомки его захватили различные места обитания -- степи, леса, поля -- и благодаря дивергенции постепенно обособились друг от друга сначала в подвиды, потом в виды (рис. 12). Ознакомьтесь с другими примерами на том же рисунке.
Видообразование продолжается и в наше время. На Кавказе живет сойка с черным оперением на затылке. За самостоятельный вид ее еще нельзя считать, это подвид обыкновенной сойки. В Америке встречается 27 подвидов певчего воробья. Большинство из них внешне мало отличаются один от другого, но некоторые имеют резкие отличия. Со временем промежуточные по своим признакам подвиды могут вымереть, а крайние станут самостоятельными молодыми видами, утеряв способность скрещиваться друг с другом.
Значение изоляции. Обширность территории расселения вида благоприятствует естественному отбору и дивергенции. Это происходит при расселении какого-либо вида в обособленных друг от друга местностях. В подобных случаях проникновение организмов из одной местности в другую сильно затруднено и возможность скрещивания между ними резко снижается или совершенно отсутствует.
Приведем примеры. На Кавказе в разделенных высокими горами местностях водятся особые подвиды бабочек, ящериц и пр. В озере Байкал живут многие виды и роды ресничных плоских червей, ракообразных и рыб, больше нигде не встречающихся. Это озеро отделено от других водных бассейнов горными хребтами уже около 20 млн. лет и только через реки сообщается с Северным Ледовитым океаном.
В других случаях организмы не могут скрещиваться вследствие биологической изоляции. Например, два вида воробья -- домовый и полевой -- зимой держатся совместно, но гнездятся они обычно по-разному: первый -- под крышами домов, второй -- в дуплах деревьев, по опушкам леса. Вид черного дрозда в настоящее время распадается на две группы, еще неразличимые внешне. Но одна из них обитает в глухих лесах, другая держится близ жилья человека. Это начало образования двух подвидов.
Конвергенция. В сходных условиях существования животные различных систематических групп иногда приобретают сходные приспособления к окружающей среде, если подвергаются действию одного и того же отбирающего фактора. Этот процесс получил название конвергенции -- схождения признаков. Например, передние роющие конечности крота и медведки очень сходны, хотя эти животные относятся к разным классам. Сильно напоминают друг друга по форме тела китообразные и рыбы, сходны конечности у плавающих животных, относящихся к разным классам. Конвергентными бывают и физиологические особенности. Накопление жира у ластоногих и китообразных объясняется результатом естественного отбора в условиях водной среды: уменьшает потерю тепла организмом.
Конвергенция в пределах далеких систематических групп (типов, классов) объясняется только действием сходных условий существования на течение естественного отбора. На конвергенцию у сравнительно близкородственных животных влияет еще и единство их происхождения, которое как бы облегчает возникновение сходных наследственных изменений. Именно поэтому она и наблюдается чаще в пределах одного и того же класса.
Многообразие видов. Учение Дарвина об эволюции органического мира объясняет многообразие видов как неизбежный результат естественного отбора и связанной с ним дивергенции признаков.
Постепенно в процессе эволюции виды усложнялись, органический мир поднимался на все более высокую ступень развития. Однако повсюду в природе одновременно сосуществуют животные и растения, обладающие разной степенью сложности своей организации.
Почему же естественный отбор не «поднял» все низкоорганизованные группы на высшую ступень организации?
Естественным отбором все группы растений и животных приспособлены лишь к своим условиям существования, поэтому и не могли подняться все на одну и ту же высокую ступень организации. Если эти условия не требовали повышения сложности строения, то степень ее и не повышалась потому, что, по словам Дарвина, «при очень простых жизненных условиях высокая организация не оказала бы никакой услуги». В Индийском океане при более или менее постоянных условиях обитают виды головоногих моллюсков (наутилусов), почти не изменившиеся на протяжении многих сотен тысячелетий. То же относится к современным кистеперым рыбам.
Таким образом, одновременное сосуществование организмов разной сложности строения объясняется теорией естественного отбора и дивергенцией.
Результаты естественного отбора. Естественный отбор имеет три тесно связанных важнейших следствия: 1) постепенное усложнение и повышение организации живых существ; 2) приспособленность организмов к условиям внешней среды; 3) многообразие видов.
При изменении условий жизни число индивидуальных различий особей одного вида в результате естественного отбора увеличивается и отмечается расхождение признаков внутри вида. В результате внутри одного вида образуется несколько групп с разными признаками и свойствами. Естественно, что борьба за существование в большинстве случаев приведёт к постепенному вымиранию промежуточных форм и выживанию тех, которые приспособились к изменившейся среде. Таким путём от одного родоначального вида в историческом процессе образуется несколько новых видов.
Согласно учению Дарвина, новые виды возникают за счёт наследования из поколения в поколение и постепенного накопления незначительных изменений, приобретённых организмами в онтогенезе . В результате приспособления организмов внутри одного вида к различным условиям образуется несколько новых видов. На рис. 40 отражено возникновение из вида А — трёх, из вида Б — двух новых видов. Как видно из рисунка , изменения в новых видах А, в свою очередь, привели к образованию 14 новых видов. В отдельных случаях новые виды возникают в результате постепенного изменения родоначального вида. Примером этого может служить образование видов Е 10 , F 10 при постепенном изменении видов Е, F.
С изменением условий жизни меняется и направление естественного отбора. Если группы особей одного широко расселенного вида попадают в разные условия или начинают например, охотиться за разной добычей, то отбор в этих группах пойдет в разных направлениях. Это приведет к формированию у них различных приспособлений. В результате из одного вида через естественный отбор образуется несколько новых видов, т. е. осуществится процесс видообразования. Для его иллюстрации Дарвин приводит схему дивергенции или расхождения признаков.
В схеме заглавными буквами (А, В, С, D и т. д.) под нижней чертой условно обозначены отдельные виды одного рода. Параллельные линии снизу вверх (с I по XIV) символизируют смену поколений во времени. Дарвин условно принимает, что от одной линии до соседней проходит смена в тысячу поколений. Пунктирные линии, направленные снизу вверх, иллюстрируют историческую судьбу этих поколений на разных этапах развития. Чем больше расстояние между пунктирными линиями, пересекающими одну параллельную черту, тем больше различие между расходящимися группами особей в соответствующем поколении (II линия), чем между точками а5 и m5 (V линия) . Это значит, что первоначальное расхождение (различие) между двумя группами потомков (а2 и m2) общего исходного вида A, возникшее в течение 2000 поколений, меньше, чем те различия, которые развились через 5000 поколений (а5 и m5). Поэтому, говорит Дарвин, мы можем принять, что группы а2 и m2 представляют собой еще две разновидности одного общего вида, а группы а5 и m5 уже будут двумя новыми видами, имеющими общего предка (вид A).
Таким образом, по Дарвину, новые виды возникают через ряд промежуточных ступеней: сначала возникают две (или больше) разновидности в пределах одного вида; эти разновидности, продолжая расходиться в своих признаках, постепенно становятся подвидами и, наконец, новыми видами. Разновидность представляет собой ступень к образованию нового вида. При этом, согласно схеме дивергенции, как правило, один старый вид дает не один, а несколько видов.
Дивергентный характер видообразования возникает потому, что первоначальное различие организмов внутри вида увеличивает его численность. Дарвин иллюстрирует это положение таким примером: общее число волков начинает расти по мере того, как разные семьи этого хищника начинают охотиться на разную добычу. Одни волки «специализируются» на домашнем скоте, другие — на диких животных. В результате общее число волков возрастает. Возникают разные направления естественного отбора среди них и как следствие этого — дивергенция.
Вернемся к схеме дивергенции. В ходе эволюции возникают и новые направления отбора (пунктирные линии от вида A и вида I многократно ветвятся). Какие-то из этих линий оказываются тупиковыми: их потомки не доживают до современности (XIV линия) и вымирают, вытесненные более приспособленными видами. Не оставляют после себя потомства (т.е. вымирают) и многие из исходных видов. А некоторые (линия F на схеме) доживают до современности, почти не изменив своих признаков.
На конечном этапе рассмотренного процесса вновь возникшие виды обнаруживают различную степень сходства. На линии XIV отчетливо видны 5 групп наиболее близких друг другу видов. Причина этой близости, как хорошо видно из схемы, — в близком родстве таких видов. Систематик, объединяя близкие виды в один род , тем самым отражает родство общность происхождения этих видов.
Роды в свою очередь объединяются в семейства, семейства — в отряды и т. д. Схема дивергенции показывает что и в этом случае основа таких объединений — сам процесс эволюции. При очень близком родстве виды будут принадлежать к одному роду, при более далеком — к одному семейству. Наконец, очень далекие виды попадут в разные классы одного типа. Это будет означать, что все виды одного типа имеют в конце концов одного общего предка, только предок этот необычайно древний.
Итак, современные системы растений и животных отражают определенный этап эволюции. При этом важно помнить, что современные виды, описанные систематиками, реальны сейчас, но исторически временны: когда-то давно они были только подвидами; в каком-то далеком будущем они могут стать родами, объединяющими группы новых родственных видов; эти новые будущие виды в современности — только подвиды или разновидности. Таким образом, схема дивергенции поясняет, как эволюция является основой современной систематики. Вместе с тем она показывает, что дивергенция неизбежно приводит к возникновению многообразия органических форм в природе.
Схема дивергенции помогает разобраться еще в одном важном вопросе. Общее нарастание многообразия органических форм весьма усложняет те взаимоотношения, которые возникают между организмами в природе. Поэтому в ходе исторического развития наибольшие преимущества получают, как правило, наиболее высокоорганизованные формы. Тем самым осуществляется общее поступательное развитие растительного и животного мира на Земле от низших форм к высшим.
Однако в тех случаях, когда условия жизни не усложняются, а остаются практически неизменными, и организмы сохраняются без дальнейшего усложнения.
Наряду с дивергенцией результатом эволюции может быть и противоположный итог — конвергенция, или схождение признаков. Конвергенция возникает при однонаправленном действии- естественного отбора у систематически далеких друг от друга организмов, когда эти организмы обитают в сходных условиях. Примером конвергентного сходства может служить обтекаемая форма тела у акулы (рыба), ихтиозавра (вымер, шее водное пресмыкающееся) и дельфина (водное млекопитающее). Сходство форм тела здесь вызвано не близким род. ством, а однонаправленностью действия естественного отбора в одной и той же водной среде, где такая форма полезна и для рыбы, и для дельфина.
Таким образом, на основе действия естественного отбора формируется относительная приспособленность, образуются новые виды, нарастает общее многообразие органических форм в природе и осуществляется прогрессивное развитие животного и растительного мира на Земле.
Наименьший таксон (категория в биологии) носит название вида. Вид - группа особей, имеющих сходные морфологические признаки, свободно скрещивающихся и при этом дающих плодовитое потомство. Существуют и другие, более обширные таксоны. Группа близких видов, например, образует род, а из близких родов получается семейство и так далее. Но сегодня мы поговорим о наименьшей таксономической категории, то есть виде. Что такое вид, как образуется данный таксон, а также какие способы видообразования существуют в природе? Итак, начнем.
Видообразование в природе
Видообразование - процесс образования новых видов и их изменения. Существует такое понятие, как барьер межвидовой совместимости. Что же это такое?
Это тот случай, когда виды при скрещивании не имеют способности давать плодовитое потомство. По теории эволюции, видообразование зависит от наследственной изменчивости. На сегодняшний день в биологии существует два типа видообразования - географическое и экологическое. Поговорим о каждом из них подробнее.
Географическое видообразование
Географическое, или, как его еще называют, аллопатрическое видообразование, представляет собой образование новых видов в пространственной изоляции. Проще говоря, образование вида идет из популяций, обитающих в разных географических ареалах. Так как популяции длительное время разделены, между ними возникает генетическая изоляция.
Она сохраняется даже в том случае, если популяции больше не являются разделенными. Можно привести немало Возьмем пример с майским ландышем. Он имеет сразу пять самостоятельных ареалов, которые сначала считались единым. Важно, что все они находятся на довольно большом расстоянии друг от друга. На каждой из территорий появились расы, что привело к образованию самостоятельных видов растения. Также на примере миграции рассмотрим расселение синицы большой. обитающий в Европе, начал расселяться ближе к востоку. Для этого были северный и южный пути. Ближе к югу образовались такие подвиды, как бухарская и малая синицы, ближе к северу - малая и большая. Последние не дают гибридов.
Так и получилось, что вследствие такого расселения между ними возник репродукционный барьер. Рассмотрим еще один пример. Давний вид австралийских попугайчиков существовал в Южной Австралии. Стоит отметить, что это довольно влажная территория. При наступлении засухи ареал изменился, вследствие чего территория разделилась на две части: восточную и западную. Естественно, на протяжении долгого времени на каждой из них сформировались различные виды попугайчиков. Еще через длительное время практически восстановился исходный ареал. Климатические условия вновь стали прежними, но когда-то единый вид уже не мог скрещиваться, так как произошла генетическая изоляция. Таким образом, аллопатрическое видообразование связано с изоляцией. Вследствие этого образуются новые самостоятельные виды.
Экологический путь видообразования
Существует, помимо географического, и другой способ. Это экологическое видообразование. Оно и имеет также и второе название - симпатрическое. Что это за способ? Экологическое видообразование представляет собой образование новых видов в результате расхождения особей по отдельным территориям. То есть в начале вид обитает на одном ареале, а позже, вследствие усиливающейся конкуренции, он расселяется на иные территории. Например, можно наблюдать следующую ситуацию. Погремок большой цветет все лето. Но если каждый год в середине лета косить на этой территории траву, то растение уже не сможет давать семена. По этой причине сохраняются семена, которые были даны до кошения или после.
Таким образом, оба типа, находящиеся на одном лугу, не могут между собой скрещиваться. Экологическое видообразование можно подтвердить по наличию близких видов на прилегающих ареалах. Иногда эти ареалы и вовсе совпадают.
Видообразование и его роль
Способы видообразования изучаются давно, но изучение это довольно затруднено. Это связано с длительностью процесса видообразования. Экологическое и географическое видообразование очень различаются между собой, тем не менее каждое из них имеет определенное значение в жизни природы. Главная их роль - образование новых видов.
