Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

9.2: Дарвін, Уоллес та теорія еволюції шляхом природного відбору

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    5865

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Відступ у часі

    Великий каньйон, показаний на малюнку\(\PageIndex{1}\), є американською іконою і одним з чудес природного світу. Це також запис минулого. Подивіться на скельні шари на малюнку. Якби ви йшли по стежці до дна каньйону, з кожним кроком вниз, ви б зробили крок назад у часі. Це тому, що нижні шари гірської породи представляють більш далеке минуле. Скелясті шари та скам'янілості, які вони містять, показують передісторію регіону та його організмів протягом 2-мільярдного періоду часу. Хоча Чарльз Дарвін ніколи не відвідував Гранд-Каньйон, він бачив скельні пласти та скам'янілості в інших куточках світу. Вони були одним з натхненників для його теорії еволюції. Теорія Дарвіна розгойдувала науковий світ. У цьому понятті ви прочитаєте чому.

    Гранд-Каньйон
    Ілюстрація\(\PageIndex{1}\): Гранд-Каньйон

    Що таке теорія еволюції шляхом природного відбору?

    Англієць вісімнадцятого століття Чарльз Дарвін - один з найвідоміших вчених, які коли-небудь жили. Його місце в історії науки цілком заслужене. Теорія еволюції Дарвіна шляхом природного відбору являє собою гігантський стрибок у розумінні людини. Це пояснює і об'єднує всю біологію. Теорія Дарвіна насправді містить дві основні ідеї:

    1. Одна ідея полягає в тому, що еволюція відбувається. Іншими словами, організми змінюються з часом. Життя на Землі змінилося, оскільки нащадки розходилися від спільних предків у минулому.
    2. Інша ідея полягає в тому, що еволюція відбувається шляхом природного відбору. Природний відбір - це процес, при якому живі істоти з корисними рисами дають більше потомства, ніж інші. Це призводить до зміни рис живих істот з плином часу.

    За часів Дарвіна більшість людей вважали, що всі види створені одночасно і залишилися незмінними після цього. Вони також вважали, що Землі всього 6 000 років. Тому ідеї Дарвіна зробили революцію в біології. Як Дарвін придумав ці важливі ідеї? Все почалося, коли він відправився в плавання.

    Вояж Бігля

    У 1831 році, коли Дарвіну було всього 22 роки, він відправився в наукову експедицію на кораблі під назвою HMS Beagle. Дарвін був натуралістом в плаванні. Як натураліст, його завданням було спостерігати та збирати зразки рослин, тварин, скель та скам'янілостей, де б експедиція не вийшла на берег. Маршрут, який пройшов корабель, і зупинки, які вони зробили, показані на карті нижче. Дарвін був зачарований природою, тому любив свою роботу на «Біглі». Він провів більше трьох років п'ятирічної подорожі, досліджуючи природу на далеких континентах і островах. Поки він був у від'їзді, колишній вчитель опублікував розповіді Дарвіна про свої спостереження. На той час, як Дарвін остаточно повернувся до Англії, він прославився як натураліст.

    Карта, що показує подорож Бігля
    Ілюстрація\(\PageIndex{2}\): Вояж Бігля. Ця карта показує маршрут 5-річного плавання Дарвіна на HMS Beagle. Кожна зупинка по шляху промаркована. Маршрут починається з Сіднея. По дорозі вони зупинилися в Хобарті, саунді короля Георга, острові Кокос, Маврикії, Кейптауні, Баїї, Азорських островах, Плімуті, Тенеріфе, Бхайї знову, Ріо-де-Жанейро, островах Монтевідео, Вальпараїсо, Кальяо Ліма, Галапагоські острови, а потім назад до Сіднея. Дарвін та інші на борту врешті-решт облетіли земну кулю.

    Спостереження Дарвіна

    Під час довгого плавання Дарвін зробив багато спостережень, які допомогли йому сформувати свою теорію еволюції. Наприклад:

    • Він відвідав тропічні ліси та інші нові місця проживання, де побачив багато рослин і тварин, яких ніколи раніше не бачив, таких як гігантська ігуана та птах-мінубі, зображені нижче. Ці спостереження вразили його великою різноманітністю життя.
    • Він пережив землетрус, який підняв дно океану на 2,7 метра (9 футів) над рівнем моря. Він також знайшов скелі, що містять викопні черепашки, в горах високо над рівнем моря. Ці спостереження припускають, що материки та океани з часом різко змінилися і продовжують змінюватися драматично.
    • Він відвідав скельні виступи, які явно колись були пляжами, які поступово нарощувалися з часом. Це свідчить про те, що повільні, стійкі процеси також змінюють поверхню Землі.
    • Він викопав скам'янілості гігантських вимерлих ссавців, таких як наземний лінивець, скам'янілості яких також зображені нижче. Це було важким доказом того, що організми виглядали зовсім інакше в минулому. Це припускало, що живі істоти - як поверхня Землі - змінюються з часом.
    У своєму плаванні Дарвін побачив гігантських морських ігуан і синьоногих очків
    Малюнок\(\PageIndex{3}\): Під час свого плавання Дарвін побачив гігантських морських ігуан і синьоногих очків. Він також викопав скам'янілий скелет гігантського наземного лінивця, подібного до показаного тут. Зліва: Гігантська морська ігуана, синьо-ногі буби та викопний скелет гігантського наземного лінивця в музеї.

    Галапагоські острови

    Найважливіші спостереження Дарвіна були зроблені на Галапагоських островах (показано на карті вище подорожі Бігль). Галапагоські острови - це група з 16 невеликих вулканічних островів, які знаходяться в 966 кілометрах (600 миль) від західного узбережжя Південної Америки. Окремі Галапагоські острови відрізняються один від одного важливими способами. Деякі кам'янисті і сухі; інші мають кращий грунт і більше опадів. Дарвін помітив, що рослини і тварини на різних островах також відрізнялися. Наприклад, гігантські черепахи на одному острові мали сідлоподібні снаряди, тоді як ті, що знаходяться на іншому острові, мали куполоподібні черепахи, як ви можете бачити на фотографіях нижче. Люди, які жили на островах, могли навіть сказати, з якого острова походить черепаха по її панциру. Це і почало Дарвіну думати про походження видів. Він дивувався, як на кожному острові з'явився свій тип черепахи.

    Галапагоські черепахи з куполоподібним і без купольної форми оболонки
    Малюнок\(\PageIndex{4}\): Галапагоські черепахи мають різну форму оболонок залежно від того, який острів вони населяють. Черепахи з сідлоподібними оболонками можуть дотягнутися, щоб з'їсти листя рослин над головою. Черепахи з куполоподібними снарядами не можуть дотягнутися таким чином. Ці два типи черепах живуть на островах з різними середовищами та джерелами їжі. Як це може пояснити відмінності в їх оболонках?

    Інші впливи на Дарвіна

    Наука, як і еволюція, завжди спирається на минуле. Дарвін не розвивав свою теорію повністю самостійно. На нього впливали ідеї більш ранніх мислителів.

    Праці попередніх вчених

    Троє вчених, чиї праці вплинули на Дарвіна, були Ламарк, Лайелл і Мальтус.

    1. Жан Батіст Ламарк (1744—1829) був важливим французьким натуралістом. Він був одним з перших вчених, хто запропонував, що види змінюються з часом. Однак Ламарк помилявся щодо того, як змінюються види. Його уявлення про успадкування придбаних ознак невірно. Риси, які організм розвивається протягом власного життя, не можуть передаватися потомству, як вважав Ламарк.
    2. Чарльз Лайелл (1797—1875) був відомим англійським геологом. Дарвін взяв з собою на Бігль свою книгу «Принципи геології». У книзі Лайелл стверджував, що поступові геологічні процеси повільно формували поверхню Землі протягом дуже тривалих періодів часу. З цього Лайелл зробив висновок, що Земля повинна бути набагато старшою, ніж більшість людей вважали.
    3. Томас Мальтус (1766—1834) — англійський економіст. Він написав есе під назвою «Про населення». У есе Мальтус стверджував, що людські популяції ростуть швидше, ніж ресурси, від яких вони залежать. Коли населення стає занадто великим, голод і хвороби спалахують. Зрештою, це тримає населення під контролем, вбиваючи найслабших членів.

    Знання штучного відбору

    Це були не єдиний вплив на Дарвіна. Він також усвідомлював, що люди можуть розводити рослини та тварин, щоб мати корисні риси. Вибравши, яким рослинам або тваринам було дозволено розмножуватися, вони могли з часом змінювати риси організму. Голуби на малюнку нижче - хороші приклади. Дарвін назвав цей тип зміни організмів штучним відбором. Він використовував слово штучний, щоб відрізнити його від природного відбору.

    звичайний скельний голуб
    Сілезький качалка
    Фангейл голуб
    Малюнок\(\PageIndex{5}\): Штучний відбір у голубів. Голуби-любителі розводять голубів, щоб мати певні характеристики. Штучний відбір у голубів. Два химерних на вигляд голуба праворуч були виведені від звичайного скельного голуба на крайньому лівому куті.

    Дарвін розвиває свою теорію

    Дарвін багато років думав про роботу Ламарка, Лайелла та Мальтуса; про те, що він бачив у своєму плаванні; і що він знав про штучний відбір. Що все це означало? Як все це поєднувалося? Врешті-решт, все це зійшлося в його теорії еволюції шляхом природного відбору. Легко зрозуміти, як ці впливи допомогли сформувати ідеї Дарвіна, хоча насправді Дарвіну знадобилися роки, щоб сформулювати свою теорію. Його міркування йшли так:

    1. Як і Ламарк, Дарвін припускав, що види можуть змінюватися з часом. Скам'янілості, які він знайшов, допомогли переконати його в цьому.
    2. Від Лайєлла Дарвін побачив, що Земля і її життя дуже старі. Таким чином, було достатньо часу для еволюції, щоб створити велику різноманітність життя, яке спостерігав Дарвін.
    3. З Мальтуса Дарвін знав, що популяції можуть рости швидше, ніж їхні ресурси. Це «перевиробництво потомства» призвело до «боротьби за існування», за словами Дарвіна.
    4. З штучного відбору Дарвін знав, що деякі потомства мають випадкові варіації, які можуть передаватися у спадок. У природі потомство з певними варіаціями може з більшою ймовірністю пережити «боротьбу за існування» і розмножуватися. Якщо це так, вони передадуть свої сприятливі варіації своєму потомству.
    5. Дарвін придумав термін придатність для позначення відносної здатності організму виживати і виробляти родючі потомства. Природа підбирає ті варіації, які найбільш корисні. Тому він назвав цей вид відбору природним відбором.
    6. Дарвін знав, що штучний відбір може змінити вітчизняні види з часом. Він зробив висновок, що природний відбір також може змінити дикі види з часом. Насправді він думав, що якщо вид зміниться достатньо, він може перетворитися на новий вид.

    Теорія Уоллеса теж

    Ви коли-небудь чули приказку, що «великі уми думають однаково?» Це, безумовно, стосується Чарльза Дарвіна та іншого англійського натураліста на ім'я Альфред Рассел Уоллес. Уоллес жив приблизно в той же час, що і Дарвін, а також їздив у далекі місця для вивчення природи. Уоллес не був таким відомим, як Дарвін, але він розробив в основному ту ж теорію еволюції. Працюючи в тому, що зараз Малайзія, Уоллес надіслав Дарвіну статтю, яку він написав, пояснюючи його еволюційну теорію. Ідеї Уоллеса послужили підтвердженням того, що Дарвін вже думав. Це також підштовхнуло Дарвіна закінчити і опублікувати свою книгу «Про походження видів». Опублікована в 1859 році книга назавжди змінила науку. У ньому чітко прописана теорія еволюції Дарвіна шляхом природного відбору і надала переконливі аргументи та докази, що підтверджують її.

    Застосування теорії Дарвіна та Уоллеса

    Наступний приклад застосовує теорію еволюції Дарвіна і Уоллеса шляхом природного відбору. Вона пояснює, як жирафи прийшли мати такі довгі шиї, як ті, що зображені на фото нижче.

    • У минулому жирафи мали короткі шиї. Але була ймовірність варіації довжини шиї. Деякі жирафи мали шиї трохи довше середнього.
    • Тоді, як і зараз, жирафи харчувалися листям дерев. Можливо, клімат став більш сухим, а листя стали мізернішими. Жирафів було б більше, ніж дерева могли б підтримати. Таким чином, виникла б «боротьба за існування».
    • Жирафи з більш довгими шиями мали перевагу. Вони могли дістатися до листя, інші жирафи не могли. Тому довгошиї жирафи частіше виживали і розмножувалися. Іншими словами, вони мали більшу придатність.
    • Ці жирафи передали довгошийну рису своєму потомству. З кожним наступним поколінням популяція містила жирафи з більш довгими шиями. Зрештою, всі жирафи мали дуже довгі шиї.
    жираф
    Малюнок\(\PageIndex{6}\). Африканські жирафи. Жирафи харчуються листям високо на деревах. Їх довгі шиї дозволяють їм досягати листя, яких не можуть інші наземні тварини. Як показує цей приклад, випадкові варіації можуть допомогти виду вижити, якщо навколишнє середовище змінюється. Варіація серед видів допомагає гарантувати, що принаймні один вид зможе пережити екологічні зміни.
    Характеристика: Надійні джерела

    У першому розділі своєї книги «Про походження видів» Чарльз Дарвін обговорював, як штучний відбір, також званий селективним розведенням, був успішним у зміні рис тварин, включаючи голубів, котів, великої рогатої худоби та собак. Він використовував цю дискусію як плацдарм, щоб представити свою ідею природного відбору, а також надати їй підтримку.

    Використання селективного розведення для зміни ознак інших видів має дуже довгу історію. Насправді археологічні дані свідчать про те, що селективне розведення як рослин, так і тварин почалося ще 10 000 років тому на Близькому Сході, коли попередні мисливці-збирачі почали одомашнювати тварин і вирощувати злакові рослини. Приблизно в цей час зміни клімату призвели до посилення посухи, що змусило людей зосередитися навколо постійних джерел води. Ці концентрації населення не могли підтримуватися дикими тваринами та рослинами поблизу, забезпечуючи стимул для винаходу сільського господарства та використання селективного розведення для збільшення кількості доступної їжі. Протягом тисячоліть такі види рослин, як пшениця та рис, а також тварин, таких як кози та вівці, вибірково розводилися та змінювалися від своїх диких предків.

    У Новому Світі дике зерно під назвою теосінте, зображене зліва на малюнку\(\PageIndex{7}\), було вибірково розведено корінними американцями для отримання більших і численніших їстівних ядер. Результатом стала сучасна кукурудза (зазвичай її називають кукурудзою), показана праворуч на тій же картинці. Теосінте був дуже маленьким з меншою кількістю зерен на ньому. Сучасна кукурудза громіздка і з набагато більшою кількістю зерна на ній. Після створення кукурудзи вона поширилася по Америці і була завезена в Європу європейськими дослідниками і торговцями. Сьогодні кукурудза все ще є дієтичним продуктом і найбільш широко вирощуваною зерновою культурою в Америці.

    Кукурудза штучний відбір
    Малюнок\(\PageIndex{7}\): Селекційна селекція змінила теосінт (зліва) на сучасну кукурудзу (праворуч). Середній колос - гібрид, отриманий шляхом селекції теосінту з кукурудзою.

    Диких предків одомашненої пшениці та рису було легко ідентифікувати, оскільки сучасні види нагадують своїх диких побратимів. Однак це було не так з кукурудзою, яка зовні сильно відрізняється від теосінту. Кукурудза також з'явилася досить раптово в археологічних записах, тому її походження викликало особливий інтерес.

    Перейдіть в Інтернет, щоб дізнатися більше про селективне розведення теосінту на кукурудзу. Використовуйте лише надійні джерела, такі як веб-сайти університетів, щоб знайти відповіді на наступні питання:

    1. Де і коли був вибірково розведений теосінт для отримання кукурудзи?
    2. Як так швидко відбувся перехід від дикого теосінту до сучасної кукурудзи?
    3. Яка генетична основа цієї зміни?

    Рецензія

    1. Державна теорія еволюції Дарвіна шляхом природного відбору.
    2. Опишіть два спостереження, зроблені Дарвіном під час його плавання на Біглі, які допомогли йому розвинути свою теорію еволюції.
    3. Що таке успадкування набутих ознак? Який вчений розвинув цю помилкову ідею?
    4. Що таке штучний відбір? Як це працює?
    5. Як Альфред Рассел Уоллес сприяв теорії еволюції шляхом природного відбору?
    6. Застосовуйте теорію еволюції Дарвіна шляхом природного відбору до конкретного випадку. Наприклад, поясніть, як галапагосські черепахи могли розвиватися сідлоподібні черепахи.
    7. Чому спостереження Дарвіна за галапагоськими черепахами змусили його дивуватися, як походять види?
    8. Поясніть, як праці Чарльза Лайелла і Томаса Мальтуса допомогли Дарвіну розвинути свою теорію еволюції шляхом природного відбору.
    9. Якщо людина будує великі м'язи завдяки спеціальній дієті і великій кількості важкої атлетики, чи є великі м'язи рисою, яка автоматично передаватиметься своїм дітям? Чому чи чому ні?
    10. Якби гіпотетична екосистема мала необмежені ресурси, доступні для всіх організмів, що живуть в ній, як ви думаєте, як це вплине на еволюцію?
    11. Яке найкраще визначення «фітнес» з точки зору еволюції?
      1. Кількість сухої м'язової маси в організмі
      2. Здатність організму займатися фізичними вправами протягом тривалого періоду часу
      3. Здатність організму дожити до старості
      4. Здатність організму виживати і виробляти родюче потомство
    12. При природному відборі організми відбираються по ___________; при штучному відборі організми відбираються по __________.
    13. Поясніть, чому природні відмінності між людьми важливі для еволюції.
    14. Правда чи брехня. Сучасна кукурудза еволюціонувала з теосінту шляхом природного відбору.
    15. Правда чи брехня. Теорія еволюції стверджує, що живі організми на землі все еволюціонували відразу, а потім перестали змінюватися.
    16. Правда чи брехня. Скам'янілості вимерлих тварин - один з видів доказів, який підтримує теорію еволюції Дарвіна.

    Атрибуції

    1. Ободок Великого Каньйону за передбачуваним Ratte~CommonSwiki, CC BY 2.5 через Wikimedia Commons
    2. Подорож Бігля Семур, ліцензований CC BY-SA 4.0 через Wikimedia Commons
    3. Компіляція по CK-12 на основі
      1. Галапагоська морська ігуана від A.Davey, ліцензована CC BY 2.0 через Flickr.com
      2. Блакитногий Бубі Ніколя де Камаре, ліцензований CC BY 2.0 через Flickr.com
      3. Megatherium americanum від LadyOfHats, випущений у суспільне надбання через Вікісховище
    4. Компіляція по CK-12 на основі
      1. Галапагоська гігантська черепаха Ніколя де Камаре, ліцензована CC BY 2.0 через Flickr.com
      2. Geochelone nigra Катріона Маккаллум, CC BY 2.5 через Wikimedia Commons
    5. Компіляція голубів Сюзанни Вакім ліцензована CC BY-SA 4.0 на основі
      1. Палома бравія Дієго Делсо, ліцензований CC BY-SA 4.0 через Wikimedia Commons
      2. Сілезький кропер Джима Гіффорда, ліцензований CC BY-SA 2.0 через Wikimedia Commons
      3. Fantail Джима Гіффорда, ліцензованого CC BY-SA 2.0 через Вікісховище
    6. Сітчастий жираф Самбуру Ден Лундберг, ліцензований CC BY-SA 2.0 через Wikimedia Commons
    7. Селекція кукурудзи Джона Доблі, CC BY 2.5 через Wikimedia Commons
    8. Текст адаптований з біології людини CK-12 ліцензований CC BY-NC 3.0