V současné době existuje několik forem přirozeného výběru, z nichž hlavní jsou stabilizační, řídící nebo řízené a rušivé.
Stabilizace výběru přispívá k udržení průměrné, dříve stanovené vlastnosti v populaci. Vyskytuje se v případech, kdy fenotypové znaky optimálně odpovídají podmínkám prostředí a konkurence mezi jedinci je relativně slabá. Takový výběr funguje ve všech populacích a jedinci s extrémními odchylkami ve vlastnostech jsou zničeni.
V jakékoli populaci se díky své genetické rozmanitosti rodí jedinci s různým stupněm projevu té či oné vlastnosti. Takovou rozmanitost jedinců pro jakýkoli znak zajišťují genetické a environmentální faktory ovlivňující populace po mnoho generací. Pokud spočítáte počet jedinců, kteří mají ten či onen projev dané vlastnosti, ukáže se, že většina se přiblíží určité průměrné hodnotě, průměrné normě.
Stabilizující selekce vede ke zničení extrémních odchylek a jakoby stabilizuje průměrnou rychlost exprese znaku, což vede ke zúžení rychlosti reakce (obr. 4.1). Pozoruje se za podmínek prostředí, které zůstávají konstantní po dlouhou dobu. V relativně nezměněném prostředí mají výhodu typičtí, dobře adaptovaní jedinci s průměrným projevem znaku a mutanti, kteří se od nich liší, umírají. Lze uvést následující příklad stabilizačního výběru. V roce 1898 objevil americký ornitolog G. Bypass po silném větru a sněžení 136 omráčených a polomrtvých vrabců domácích. Po zahřátí jich 72 přežilo, 64 zemřelo. Ukázalo se, že mrtví vrabci měli buď velmi dlouhá, nebo velmi krátká křídla.
Rýže. 4.1 . Schéma působení stabilizačního (a), hnacího (b) a rušivého (c) přírodního výběru (podle N. V. Timofeeva-Resovského et al., 1977), F- generace. Vyřazené možnosti jsou na populačních křivkách stínovány. Velikost oblouku při selekci v rámci jednoho potomka odpovídá reakční normě.
Výběr jízdy spočívá v tom, že s pomalou změnou podmínek prostředí novým směrem dochází k trvalému posunu průměrné normy jedním nebo druhým směrem. Jinými slovy, při řidičské selekci sledujeme eliminaci mutací s jednou charakteristickou hodnotou, které jsou nahrazeny mutacemi s jinou průměrnou charakteristickou hodnotou. Řídicí selekce tak vede k evoluční změně vyvíjením tlaku na populaci, která upřednostňuje zvýšení frekvence nových alel v ní (viz obr. 4.1). Poté, co se nová průměrná norma exprese znaku (průměrný fenotyp) dostane do optimální shody s novými podmínkami prostředí, nastupuje stabilizační selekce.
Klasickým příkladem evoluční změny podle typu řidičského výběru je výskyt tmavě zbarvených motýlů pod vlivem chemického znečištění atmosféry (průmyslový melanismus). Za posledních 100 let se u více než 80 druhů motýlů vyvinuly tmavě zbarvené formy. Dříve měl například můra březová světle krémovou barvu s černými tečkami. V polovině 19. stol. V Anglii byli objeveni tmavě zbarvení jedinci tohoto motýla, kteří do konce století tvořili 98 %. Melanická forma je výsledkem náhodných mutací a má velkou výhodu v průmyslových oblastech oproti světlým. Světle zbarvení motýli byli neviditelní na kmenech bříz pokrytých lišejníky. S rychlým rozvojem průmyslu způsoboval oxid siřičitý produkovaný spalováním uhlí úhyn lišejníků v průmyslových oblastech a obnažoval tmavou kůru stromů, která byla ještě tmavší, když ji pokrývaly saze. Na tmavém pozadí klovali světle zbarvené můry červenky a drozdy, zatímco melanické formy, které jsou na tmavém pozadí méně nápadné, přežily a úspěšně se rozmnožily.
Rušivý výběr provádí v případech, kdy dvě nebo více geneticky odlišných forem mají výhodu v různých podmínkách, například v různých ročních obdobích. Disruptivní selekce upřednostňuje více než jeden fenotyp a je zaměřena proti intermediárním formám. Zdá se, že podle této charakteristiky roztrhává populaci na několik skupin nacházejících se na stejném území a může za účasti izolace vést k rozdělení populace na dvě nebo více (viz obr. 4.1).
Modelem rušivé selekce by mohla být situace výskytu zakrslých dravých ryb v těle potravy s malým množstvím potravy. Področní veverky často nemají dostatek potravy v podobě rybího potěru. V tomto případě mají výhodu nejrychleji rostoucí jedinci, kteří ve velmi krátké době dosáhnou velikosti, která jim umožní požírat své druhy. Na druhou stranu včelojed s maximálním zpožděním růstu bude ve výhodné pozici, protože jejich malá velikost jim dává možnost dlouhodobě se živit malými planktonními korýši. Taková situace může prostřednictvím stabilizačního výběru vést ke vzniku dvou ras ryb.
Zdroj : NA. Lemeza L.V. Kamlyuk N.D. Lisov „Příručka o biologii pro uchazeče o studium na univerzitách“
Přirozený výběr je proces původně definovaný Charlesem Darwinem jako proces vedoucí k přežití a preferenční reprodukci jedinců, kteří jsou lépe přizpůsobeni daným podmínkám prostředí a mají užitečné dědičné vlastnosti. V souladu s Darwinovou teorií a moderní syntetickou evoluční teorií jsou hlavním materiálem pro přirozený výběr náhodné dědičné změny – rekombinace genotypů, mutace a jejich kombinace.
Při absenci pohlavního procesu vede přirozený výběr ke zvýšení podílu daného genotypu v další generaci. Přirozený výběr je však „slepý“ v tom smyslu, že „hodnotí“ spíše fenotypy než genotypy, a k preferenčnímu přenosu genů jedince s užitečnými vlastnostmi do další generace dochází bez ohledu na to, zda jsou tyto vlastnosti dědičné.
Existují různé klasifikace forem výběru. Široce se používá klasifikace založená na povaze vlivu forem výběru na variabilitu znaku v populaci.
Výběr jízdy- forma přirozeného výběru, která funguje za řízených změn podmínek prostředí. Popsal Darwin a Wallace. V tomto případě získají výhody jedinci s vlastnostmi, které se v určitém směru odchylují od průměrné hodnoty. V tomto případě jsou další variace znaku (jeho odchylky v opačném směru od průměrné hodnoty) předmětem negativního výběru. Výsledkem je, že v populaci z generace na generaci dochází k posunu průměrné hodnoty znaku určitým směrem. V tomto případě musí tlak řidičské selekce odpovídat adaptačním schopnostem populace a rychlosti mutačních změn (v opačném případě může tlak prostředí vést k vyhynutí).
Příkladem působení selekce je „průmyslový melanismus“ u hmyzu. „Průmyslový melanismus“ je prudký nárůst podílu melanistických (tmavě zbarvených) jedinců v populacích hmyzu (například motýlů), kteří žijí v průmyslových oblastech. Vlivem průmyslového zásahu kmeny stromů výrazně ztmavly a uhynuly i světlé lišejníky, proto se světlejší motýli stávali pro ptáky lépe viditelnými a tmaví méně viditelní. Ve 20. století dosáhl podíl tmavě zbarvených motýlů v některých dobře prostudovaných populacích můr v Anglii v některých oblastech 95 %, zatímco první tmavě zbarvený motýl (morfa carbonaria) byl zachycen v roce 1848.
Volba řízení nastává, když se prostředí změní nebo se přizpůsobí novým podmínkám, když se rozsah rozšíří. Zachovává dědičné změny v určitém směru a podle toho posouvá rychlost reakce. Například během vývoje půdy jako biotopu se u různých nepříbuzných skupin zvířat vyvinuly končetiny, které se proměnily v končetiny hrabat.
Stabilizace výběru- forma přirozeného výběru, ve které je jeho působení namířeno proti jedincům s extrémními odchylkami od průměrné normy, ve prospěch jedinců s průměrným projevem znaku. Koncept stabilizující selekce byl zaveden do vědy a analyzován I.I. Schmalhausen.
Bylo popsáno mnoho příkladů působení stabilizace selekce v přírodě. Na první pohled se například zdá, že největší přínos do genofondu příští generace by měli mít jedinci s maximální plodností. Pozorování přirozených populací ptáků a savců však ukazují, že tomu tak není. Čím více mláďat nebo mláďat v hnízdě, tím obtížnější je jejich krmení, tím menší a slabší je každé z nich. V důsledku toho jsou jedinci s průměrnou plodností nejvíce fit.
Selekce směrem k průměru byla nalezena pro různé vlastnosti. U savců mají novorozenci s velmi nízkou a velmi vysokou hmotností větší pravděpodobnost úmrtí při narození nebo v prvních týdnech života než novorozenci s průměrnou hmotností. Vezmeme-li v úvahu velikost křídel vrabců, kteří zemřeli po bouři v 50. letech u Leningradu, ukázalo se, že většina z nich měla křídla příliš malá nebo příliš velká. A v tomto případě se ukázalo, že průměrní jedinci jsou nejvíce přizpůsobení.
Rušivý výběr- forma přirozeného výběru, ve které podmínky upřednostňují dvě nebo více extrémních variant (směrů) variability, ale neupřednostňují střední, průměrný stav vlastnosti. V důsledku toho se může objevit několik nových formulářů z jednoho původního. Darwin popsal působení rušivé selekce a věřil, že je základem divergence, ačkoli nemohl poskytnout důkaz o její existenci v přírodě. Disruptivní selekce přispívá ke vzniku a udržení populačního polymorfismu a v některých případech může způsobit speciaci.
Jednou z možných situací v přírodě, ve které vstupuje do hry rušivý výběr, je situace, kdy polymorfní populace okupuje heterogenní stanoviště. Různé formy se přitom přizpůsobují různým ekologickým výklenkům nebo subnikům.
Příkladem rušivé selekce je utváření dvou ras ve větším chrastí na seno loukách. Za normálních podmínek pokrývají období květu a zrání semen této rostliny celé léto. Na senosných loukách však semena produkují především ty rostliny, které stihnou vykvést a dozrát buď před obdobím sečení, nebo vykvetou na konci léta po sečení. V důsledku toho se tvoří dvě rasy chrastí - rané a pozdní kvetení.
Disruptivní selekce byla prováděna uměle v experimentech s Drosophila. Výběr byl proveden podle počtu štětin, ponecháni byli pouze jedinci s malým a velkým počtem štětin. Výsledkem bylo, že zhruba od 30. generace se obě linie velmi rozcházely, a to i přesto, že se mouchy nadále mezi sebou křížily a vyměňovaly si geny. V řadě dalších experimentů (s rostlinami) intenzivní křížení bránilo účinnému působení rušivé selekce.
Sexuální výběr - Toto je přirozený výběr pro reprodukční úspěch. Přežití organismů je důležitou, ale ne jedinou složkou přirozeného výběru. Další důležitou složkou je atraktivita pro jedince opačného pohlaví. Darwin tento fenomén nazval sexuální selekcí. "Tato forma selekce není určena bojem o existenci ve vztazích organických bytostí mezi sebou nebo s vnějšími podmínkami, ale soutěží mezi jedinci jednoho pohlaví, obvykle muži, o vlastnictví jedinců druhého pohlaví." Vlastnosti, které snižují životaschopnost jejich hostitelů, se mohou objevit a šířit, pokud výhody, které poskytují pro reprodukční úspěch, jsou výrazně větší než jejich nevýhody pro přežití. Byly navrženy dvě hlavní hypotézy o mechanismech sexuálního výběru. Podle hypotézy „dobrých genů“ to samice „udůvodňuje“ následovně: „Pokud se tomuto samci navzdory jeho světlému opeření a dlouhému ocasu nějak podařilo nezemřít ve spárech predátora a přežít do puberty, pak tedy, má dobré geny, které mu to umožnily. To znamená, že by měl být vybrán jako otec svých dětí: předá jim své dobré geny.“ Výběrem barevných samců si samice vybírají dobré geny pro své potomky. Podle hypotézy „atraktivních synů“ je logika ženské volby poněkud odlišná. Pokud jsou pestrobarevní samci z jakéhokoli důvodu atraktivní pro samice, pak se vyplatí vybrat pro své budoucí syny pestrobarevného otce, protože jeho synové zdědí pestrobarevné geny a v příští generaci budou pro samice atraktivní. Vzniká tak pozitivní zpětná vazba, která vede k tomu, že z generace na generaci je jas opeření samců stále intenzivnější. Proces pokračuje v růstu, dokud nedosáhne hranice životaschopnosti. Při volbě samců nejsou ženy o nic více a o nic méně logické než v celém svém jiném chování. Když zvíře pocítí žízeň, nemyslí si, že by mělo pít vodu, aby obnovilo rovnováhu voda-sůl v těle – jde k napajedlu, protože cítí žízeň. Stejně tak se samice při výběru jasných samců řídí svým instinktem – mají rády světlé ocasy. Všichni, kterým instinkt napovídal jiné chování, všichni neopustili potomky. Nemluvili jsme tedy o logice žen, ale o logice boje o existenci a přírodní výběr – slepý a automatický proces, který, neustále působící z generace na generaci, vytvořil veškerou úžasnou rozmanitost tvarů, barev a instinktů, které pozorujeme ve světě živé přírody .
Podrobné řešení Oddíl strana 148 z biologie pro žáky 9. ročníku, autoři S.G. Mamontov, V.B. Zacharov, I.B. Agafonová, N.I. Sonin 2016
Otázka 1. Jaké formy přírodního výběru existují?
V současné době existuje několik forem přirozeného výběru, z nichž hlavní jsou stabilizační, hnací a rušivé.
Otázka 2. Za jakých podmínek prostředí fungují různé formy výběru?
Hnací forma přirozeného výběru funguje, když se změní podmínky prostředí. Stabilizující přírodní výběr funguje za stálých, neměnných podmínek prostředí. Rušivý výběr působí při náhlých změnách existence organismu.
Otázka 3. Proč si mikroorganismy – zemědělskí škůdci a další organismy vyvinou rezistenci vůči pesticidům?
Pozoruhodným příkladem působení selekce je vznik odolnosti zvířat vůči pesticidům. Tento výběr přispívá k posunu průměrné hodnoty vlastnosti nebo vlastnosti a vede ke vzniku nové formy místo staré, která již neodpovídá novým podmínkám.
Otázka 4. Co je sexuální výběr? Dát příklad.
Sexuální výběr je soutěž mezi samci o možnost rozmnožování. Tomuto účelu slouží zpěv, demonstrativní chování, námluvy a často rvačky mezi samci. Příkladem je páření tetřeva lesního v období rozmnožování a boje o samici.
Otázka 5. Proč si myslíte, že ze všech faktorů evoluce se pouze přírodní výběr nazývá hnací silou evoluce?
Přírodní výběr je základní evoluční proces. Jeho působením se v populaci zvyšuje počet jedinců s maximální zdatností, naopak ubývá jedinců s nepříznivými vlastnostmi.
Pouze přirozený výběr zachovává jedince s určitými změnami užitečnými pro konkrétní podmínky prostředí a dává změnám určitý směr.
Otázka 6: Připravte zprávu nebo prezentaci na téma „Živé fosilie“.
Co mají společného ginkgo, coelacanth, vrápenci a nautilus? Ukazuje se, že všichni patří do skupin zvířat a rostlin, které na Zemi žijí již mnoho milionů let. Všechny prošly během těchto nekonečně dlouhých geologických epoch velmi malými změnami a všechny mají zvláštní rysy, které se zdají primitivní ve srovnání s většinou moderních skupin rostlin a živočichů. A konečně, všichni mají velmi málo žijících příbuzných. Všechno jsou to živé fosilie.
V roce 1938, 23. prosince, byla mladá kurátorka jednoho z jihoafrických muzeí Marjorie Courtenay-Latimer naléhavě povolána na pláž, aby se podívala na podivně vypadající a velmi ošklivé ryby, které právě ulovili místní rybáři. Ukázalo se, že je to velká ryba, asi metr a půl dlouhá, ale první, co Marjorie zaujalo, bylo její zbarvení - modro-bledě fialové se stříbrnými znaky. V životě nic podobného neviděla. Jak ale doručit ryby do muzea? Byly Vánoce a místní taxikář rozhodně odmítl vozit „toho smradu“ v autě. Pohrůžka zavoláním dalšího taxíku nakonec zapůsobila, ale přesunout rybu byť jen na krátkou vzdálenost nebylo jednoduché: vážila celých 58 kg. V Jižní Africe připadají Vánoce na léto a ledničky byly tehdy ještě vzácností. Není divu, že se ryby začaly rozkládat alarmující rychlostí. Marjorie poslala naléhavý dopis s kresbou záhadné ryby slavnému ichtyologovi, profesoru Jamesi Leonardu Brierleymu Smithovi, který žil 400 km odtud v Grahamstownu. Profesor však dopis a kresbu obdržel až 3. ledna 1939. Brierley Smith se na kresbu zmateně díval. Něco takového už určitě viděl... Ale kde a kdy? A najednou to vědci došlo: díval se na mimozemšťana z dávné minulosti, na něco, co předtím viděl jen na ilustracích knih o dávno zmizelých zvířatech! Stručně řečeno, před ním byl obraz tvora, který byl před téměř 100 miliony let považován za vyhynulého. Profesorův odhad se zcela potvrdil v únoru, kdy se k rybě konečně dostal. Telegrafní agentury rozšířily do celého světa senzační zprávu: „NAŠEL CHYBĚJÍCÍ ODKAZ!“
Hledá se Coelacanth!
Pokud jeden coelacanth padl do rukou vědců, znamená to, že musí existovat další. Začalo horečné pátrání po nových informacích o coelacantech a hlavně po nových exemplářích. Nálezci byla přislíbena značná odměna. Plakáty a letáky s coelacanth byly distribuovány po celé jižní a východní Africe. Ale na žádné další tselacapty jsme nenarazili. Smith byl v rozpacích. Pokud coelacanths skutečně žili u pobřeží Jižní Afriky, pak měli rybáři ulovit jiné exempláře. Možná se tento coelacanth odchýlil od své obvyklé trasy? Nebo byla jeho stanoviště daleko odsud? Profesor pečlivě prostudoval mapu oceánských proudů a zjistil, že silné podvodní proudy se řítí od pobřeží východní Afriky na jih. Možná coelacanths žijí severněji a je třeba je hledat jinde. Smithovu pozornost přitáhla skupina ostrovů mezi Madagaskarem a africkou pevninou. Říká se jim Komory. Je zvláštní, že druhý coelacanth, stejně jako první, se znovu objevil o Vánocích. Ano, byl Štědrý večer a od objevení prvního živého coelacantha uplynulo přesně 14 let. A Brierley Smith byl tisíce kilometrů daleko od vytoužené kořisti. V naprostém zoufalství se obrátil o pomoc na předsedu vlády Jihoafrické unie Daniela Malana a ten souhlasil, že mu dá k dispozici vládní letadlo pro přepravu nelakanthy.
"Zlatý důl" pro rybáře
Brzy se v mořích začalo lovit stále více coelacaitů. Nyní byly mezi místními rybáři velmi žádané. Muzea za ně nabízela velké peníze a brzy se začaly prodávat soukromníkům jako vzácné kuriozity. Navíc někteří dokonce tvrdili, že z coelacanthů lze připravit nápoj lásky.
Vědci zjistili, že coelacanths žijí ve významných hloubkách, od 183 do 610 m. Nacházejí se pouze v místech, kde je sladká voda obsažena v tloušťce
skály, prosakuje podvodními jeskyněmi do oceánu, extrémně specifického prostředí. To znamená, že rozsah (oblast rozšíření daného živočišného druhu) ielacanthů může být velmi malý, a proto je jejich populace s největší pravděpodobností poměrně malá. Zlou ironií osudu se jim může stát osudným už samotný fakt nálezu živých coelacanthů. Coelacanths se totiž množí extrémně pomalu. Samice produkuje obrovská vejce – velikost grapefruitů – a nosí je v sobě, dokud se nevylíhnou mláďata. To znamená, že celkový počet vajíček u samic coelacanth je relativně malý a jejich potomků je málo. I když se šance na přežití miniaturních coelacanthů vylíhnutých z vajíček ukáže jako docela dobrá, tak pomalé rozmnožování činí jejich druh jako celek extrémně zranitelným a intenzivní lov coelacanthů může vést k tomu, že jsou všichni chyceni.
Starý čtyřnožec
Coelacanths patří do velmi starobylé skupiny lalokoploutvých ryb neboli sarcopterygů. Párové prsní a pánevní ploutve (tj. ploutve umístěné těsně za očima a na břiše) coelacanth rostou na koncích speciálních výběžků, které vypadají jako nedostatečně vyvinuté nohy. Ocasní ploutev se skládá ze tří částí, prostřední je připevněna ke krátké noze.
Hlavní rozdíl mezi coelacanthy a jinými rybami spočívá v jejich ploutvích. Vědcům se podařilo nafilmovat coelacanty v přírodních podmínkách a vidět, jak plavou a hledají potravu. Ukázalo se, že coelacanths používají párové ploutve stejně jako moderní čolci, ještěrky a psi používají nohy při chůzi: nejprve udělá krok jeden pár nohou umístěný diagonálně, poté druhý pár. Jediný rozdíl je v tom, že coelacanth nepoužívá své končetiny k chůzi po zemi, ale k plavání. Zdá se, že je hrabe, když loví ryby nebo hlavonožce. Někdy coelacanth dokonce plave pozpátku nebo břichem nahoru.
Takhle plave živý coelacanth. Všimněte si, že jedna z předních ploutví směřuje dopředu a druhá dozadu. Coelacanths své masité ploutve používají v podstatě stejně jako čtyřnohá zvířata nohy, to znamená, že jimi pohybují tam a zpět stejným způsobem, pouze jejich končetiny hrají roli veslařských vesel. Existuje teorie, podle níž všichni čtyřnozí obratlovci - obojživelníci, plazi a savci - pocházejí z přímých předků moderních coelacanthů.
Chybějící článek nebo evoluční slepá ulička?
Nikdo nemůže skutečně říci, kde coelacanth zaujímá na evolučním měřítku. Někteří paleontologové se domnívají, že jde o blízkého příbuzného předků prvních obojživelníků, jakýsi chybějící článek mezi rybami a obojživelníky. Jiní ho považují za představitele slepé větve evolučního procesu, která patří do zvláštní starověké skupiny, která téměř úplně vymřela v dávné geologické éře.
Během devonského období historie Země, před 400 miliony let, byli coelacanthové rozšířeni. Žili jak ve sladkovodních jezerech, tak na otevřeném oceánu. Až dosud je pro nás v minulém a současném životě coelacantha mnoho nejasného a záhadného. Proč téměř všichni coelacanthové vyhynuli? A proč jen málo z nich přežilo u pobřeží Komorských ostrovů? Co bylo na tomto místě tak zvláštního? Souhlas, byla by velká škoda, kdyby coelacanths, kteří na Zemi existovali 400 milionů let, zmizeli beze stopy kvůli rozmarům bohatých turistů a přemrštěným apetitům některých muzeí.
Les Araucaria. Tyto prastaré jehličnany se poprvé objevily na Zemi v období triasu. Dnes pocházejí z Jižní Ameriky, Austrálie a Nové Guineje; takové jejich rozložení naznačuje, že kdysi jejich předkové žili na starověkém superkontinentu Gondwana. Tyto rané rostliny nesoucí semeno produkovaly semena na vnitřní straně dřevitých šupinatých listů, které tvořily jehličnaté šišky (vložka).
Rostliny z minulosti
Největší živý tvor na Zemi – obří mamutí strom neboli sekvojovec-dendron – rostl na naší planetě ještě v době dinosaurů. Možná, že kdysi dávno se mezi háji mamutích stromů pásla stáda dlouhokrkých dinosaurů – sauropodů, jejichž vzdálenými potomky jsou dnes nejvyšší stromy na Zemi. Jeden druh mamutího stromu byl znám pouze ve fosilní formě až do roku 1948, kdy byly ve střední Číně objeveny živé exempláře.
Takzvaný „kapraďový strom“, neboli ginkgo, má ještě dávnější historii. Podobné stromy rostly v hojnosti již v období permu, asi před 280 miliony let. Dnes na Zemi zůstal pouze jeden druh stromu ginkgo. Jeho „primitivní“ vějířovité listy, jejichž žilnatina tvoří bizarní obrazec v podobě řady větví ve tvaru Y, jsou téměř totožné s fosilními listy z triasových hornin, jejichž stáří se odhaduje na 200 milionů let. Pro jejich jedlá semena se ginkgo pěstuje po staletí v Číně a Japonsku.
Dalším příkladem živých fosilií jsou stromy rodu Araucaria. Zkamenělé dřevo s podobnou strukturou bylo nalezeno v paleozoických horninách.
První "znečišťovatelé"
Nejstarší žijící fosilie na Zemi žijí ve Shark Bay u pobřeží Austrálie. Tam v mělké vodě rostou podivné vrstvené mohyly vysoké až 1,5 m, často obnažené při odlivu. Jsou odpadním produktem modrozelených řas, jejichž propletená vlákna drží sedimentární materiál a nějak uvolňují vápenec z vody. Podobné valy – nazývají se stromatolity – se skládají z vrstev řas a sedimentárních hornin, které je stmelují.
Podobné struktury byly rozšířeny po celém světě již v prekambrické éře. Ve skutečnosti byly v horninách starých až 3 miliardy let nalezeny fosilní pozůstatky téměř přesně stejných stromatolitů. Prastaré stromatolity způsobily na Zemi skutečně revoluční změny, obohatily její atmosféru kyslíkem (pomocí fotosyntézy, viz str. 52). Pro mnohé živé organismy té doby, které se přizpůsobily životu v prostředí bez kyslíku, se to zřejmě rovnalo silnému „znečištění“ životního prostředí. Nicméně později se vyvinuly nové formy života, které byly s pomocí kyslíkového „krmení“ schopny přejít k novému, mnohem energetičtějšímu způsobu života, který evolučnímu procesu výrazně urychlil.
Většina stromatolitů vyhynula přibližně před 80 miliony let. Možná jejich počet prudce poklesl v důsledku zalednění nebo nějaké jiné klimatické změny, nebo je možná ve velkém sežrala raná mnohobuněčná zvířata. Dnes se stromatolity vyskytují jen na několika místech na Zemi. Jedním z nich je Shark Bay. Toto je mimořádně zvláštní místo. Je tam velké horko a velmi málo srážek a voda je prakticky nehybná. Kvůli silnému odpařování na hladině zálivu se voda v ní natolik zasolila, že v ní nemohou žít plži a další predátoři, kteří se obvykle rojí v mělké vodě. Je zřejmé, že podobná odlehlá místa, bez jakýchkoli predátorů, existovala také na světě dříve, a to umožnilo stromatolům přežít na naší planetě několik miliard let.
Poslední z Ammonitů
U pobřeží tichomořského ostrova Vanuatu se vám za tiché měsíční noci možná poštěstí spatřit bledé spirálovité mušle houpající se ve vodě asi metr od hladiny. Zpod těchto skořápek hledí velké oči do temné tloušťky vody. Před jejich očima se kdysi v nekonečné řadě míhala podivná a hrozná stvoření - ichtyosauři, plesiosauři, obrněné ryby. Objevovali se a mizeli beze stopy, ale nautilové, majitelé těchto očí, je všechny přežili. Obecně platí, že hlubinní živočichové, nautilusové, z nějakého důvodu, který znají jen oni, se občas vynoří na hladinu právě na tomto místě a loví zde humry a jiné korýše a chytají je svými chapadly podobnými chobotnicím. Když je sledujete, jak loví, nemůžete si pomoct, ale představte si, že sedíte na břehu prehistorického moře 200 milionů let před svým vlastním narozením.
Přísně vzato, nautiluses nejsou amoniti. Jsou blízkými příbuznými amonitů, jejichž fosilní pozůstatky se poprvé objevují v ordovických nalezištích. Věda zná přes 3000 fosilních druhů nautilů, ale pouze šest z nich přežilo dodnes. Nějak se jim podařilo přežít obrovskou katastrofu, která na konci křídového období vyhladila z povrchu Země jejich příbuzné, amonity, ale i dinosaury a mnoho dalších zvířat. Možná, že nautilusové přežili, protože žili ve velkých hloubkách: následky
zemřel přibližně před 345 miliony let. Tato malá zvířata jsou vědcům známá již řadu let. V roce 1992 byl však objeven nový druh cephalodiscus, velmi podobný graptolitům. Tito malí jsou umístěni ve svých vlastních „pohárech“ a tvoří vitální společenství s jinými podobnými „hrnky“. Každý hlavonožec se přes den schovává ve svém kalichu a v noci vylézá po výběžcích na kalichu, aby si získal potravu pro sebe. Podobné projekce byly nalezeny na mnoha fosilních graptolitech.
Samci a samice nautilusů společně svačí.
Nautiluses jsou mořští predátoři příbuzní chobotnicím a chobotnicím. Jejich skořápky jsou rozděleny do samostatných komor. Některé komory jsou naplněny plynem, který pomáhá zvířatům zůstat na hladině. Když chce nautilus stoupat nebo klesat, reguluje obsah plynu ve svém obalu. Během ordoviku se oceány na Zemi doslova hemžily nautily, ale následně se jejich počet začal snižovat a většina z nich už vymřela.
Evoluce je příběhem vítězů a přírodní výběr je nestranným soudcem, který rozhoduje o tom, kdo bude žít a kdo zemře. Příklady přirozeného výběru jsou všude: veškerá rozmanitost živých bytostí na naší planetě je produktem tohoto procesu a lidé nejsou výjimkou. O člověku se však dá polemizovat, protože je již dlouho zvyklý obchodně zasahovat do oblastí, které byly dříve posvátnými tajemstvími přírody.
Jak funguje přirozený výběr?
Tento mechanismus odolný proti selhání je základním procesem evoluce. Svým působením zajišťuje růst populace počet jedinců, kteří mají soubor nejpříznivějších vlastností, které zajišťují maximální adaptabilitu na životní podmínky v prostředí, a zároveň - pokles počtu méně adaptovaných jedinců.
Za samotný termín „přirozený výběr“ vděčí věda Charlesi Darwinovi, který tento proces srovnal s umělým výběrem, tedy selekcí. Jediný rozdíl mezi těmito dvěma druhy je v tom, kdo vystupuje jako soudce při výběru určitých vlastností organismů - člověk nebo prostředí. Pokud jde o „pracovní materiál“, v obou případech se jedná o malé dědičné mutace, které se hromadí nebo jsou naopak v další generaci vymýceny.
Teorie vyvinutá Darwinem byla neuvěřitelně odvážná, revoluční, na svou dobu dokonce skandální. Nyní však přírodní výběr nevyvolává ve vědeckém světě pochybnosti, navíc je nazýván „samozřejmým“ mechanismem, protože jeho existence logicky vyplývá ze tří nesporných faktů:
- Živé organismy zjevně produkují více potomků, než jsou schopny přežít a dále se rozmnožovat;
- Naprosto všechny organismy podléhají dědičné variabilitě;
- Živé organismy obdařené různými genetickými vlastnostmi přežívají a množí se s nestejným úspěchem.
To vše způsobuje tvrdou soutěž mezi všemi živými organismy, která pohání evoluci. V přírodě, evoluční proces, zpravidla probíhá pomalu a lze rozlišit následující fáze:
Principy klasifikace přírodního výběru
Na základě směru působení se rozlišují pozitivní a negativní (řezné) typy přírodního výběru.
Pozitivní
Jeho činnost je zaměřena na upevnění a rozvoj užitečných vlastností a pomáhá zvyšovat počet jedinců s těmito vlastnostmi v populaci. V rámci konkrétních druhů tedy pozitivní výběr působí na zvýšení jejich životaschopnosti a v měřítku celé biosféry - na postupné zvyšování složitosti struktury živých organismů, což dobře ilustruje celá historie evolučního procesu. Například, transformace žáber, která trvala miliony let u některých druhů starých ryb doprovázelo střední ucho obojživelníků proces „přicházení na souš“ živých organismů v podmínkách silného odlivu a odlivu.
Negativní
Na rozdíl od pozitivní selekce, řezná selekce nutí ty jedince, kteří jsou nositeli škodlivých vlastností, které mohou významně snížit životaschopnost druhu za stávajících podmínek prostředí, vypadnout z populace. Tento mechanismus funguje jako filtr, který nepropustí nejškodlivější alely a brání jejich dalšímu rozvoji.
Když se například s rozvojem palce na ruce předkové Homo sapiens naučili tvořit pěst a používat ji v bojích proti sobě, jedinci s křehkou lebkou začali umírat na poranění hlavy (jak dokládají archeologické nálezy ), vzdání životního prostoru jedincům se silnější lebkou.
Velmi rozšířená klasifikace je na základě povahy vlivu výběru na variabilitu znaku v populaci:
- pohybující se;
- stabilizace;
- destabilizující;
- rušivé (trhání);
- sexuální.
Stěhování
Hnací forma přirozeného výběru eliminuje mutace s jednou průměrnou hodnotou znaku a nahrazuje je mutacemi s jinou průměrnou hodnotou stejného znaku. Díky tomu je například možné vysledovat nárůst velikosti zvířat z generace na generaci – stalo se tak u savců, kteří po smrti dinosaurů, včetně předků lidí, získali pozemskou nadvládu. Jiné formy života se naopak výrazně zmenšily. Starověké vážky byly v podmínkách vysokého obsahu kyslíku v atmosféře ve srovnání s moderními velikostmi gigantické. Totéž platí pro ostatní hmyz..
Stabilizace
Na rozdíl od hybné síly se snaží zachovat stávající vlastnosti a projevuje se v případech dlouhodobého zachování podmínek prostředí. Příklady zahrnují druhy, které se k nám dostaly od starověku téměř beze změny: krokodýli, mnoho druhů medúz, obří sekvoje. Existují také druhy, které existují, prakticky beze změny, po miliony let: toto je prastará rostlina ginkgo, přímý potomek prvních ještěrek hatterie, coelacanth (laločnatá ryba, kterou mnozí vědci považují za „prostřední článek“ mezi rybami a obojživelníky).
Volby stabilizace a řízení působí ve spojení a jsou dvěma stranami stejného procesu. Řidič se snaží zachovat mutace, které jsou nejvýhodnější v měnících se podmínkách prostředí, a když se tyto podmínky ustálí, proces skončí vytvořením nejlépe přizpůsobené formy. Zde přichází na řadu stabilizační výběr– zachovává tyto časem prověřené genotypy a neumožňuje množení mutantních forem, které se odchylují od obecné normy. Dochází ke zúžení reakční normy.
Destabilizující
Často se stává, že se ekologická nika obsazená druhem rozšíří. V takových případech by byla pro přežití druhu prospěšná širší reakční rychlost. V podmínkách heterogenity prostředí dochází k procesu, který je opačný než stabilizační selekce: vlastnosti s širší reakční rychlostí získávají výhodu. Například heterogenní osvětlení nádrže způsobuje širokou variabilitu barvy žab v ní žijících a v nádržích, které se neliší v rozmanitosti barevných skvrn, mají všechny žáby přibližně stejnou barvu, což přispívá k jejich maskování ( výsledek stabilizačního výběru).
rušivý (trhání)
Existuje mnoho populací charakterizovaných polymorfismem -
koexistence v rámci jednoho druhu dvou nebo i více forem na základě nějaké charakteristiky. Tento jev může být způsoben různými důvody, přírodními i antropogenními. Například, sucha nepříznivá pro plísně, spadající uprostřed léta, určoval vývoj jejich jarních a podzimních druhů a senoseče, ke kterému v této době docházelo i v jiných oblastech, vedly k tomu, že u některých druhů trav semena některých jedinců dozrávají brzy, zatímco ostatní - pozdě, to je před a po senoseči.
Sexuální
Sexuální výběr stojí stranou v této sérii logicky založených procesů. Jeho podstata spočívá v tom, že zástupci stejného druhu (zpravidla samci) mezi sebou soutěží o právo na plození. . Přitom se u nich tyto znaky často rozvíjejí, které negativně ovlivňují jejich životaschopnost. Klasickým příkladem je páv s luxusním ocasem, který nemá praktické využití, navíc ho zviditelní dravcům a může překážet v pohybu. Jeho jedinou funkcí je přilákat samičku a tuto funkci úspěšně plní. Existují dvě hypotézy vysvětluje mechanismus ženské volby:
- Hypotéza „dobrých genů“ - samice si vybírá otce pro budoucí potomstvo na základě jeho schopnosti přežít i s takovými sekundárními pohlavními znaky, které ztěžují existenci;
- Hypotéza atraktivních synů – samice se snaží produkovat úspěšné mužské potomky, které si zachovají otcovy geny.
Pohlavní výběr má pro evoluci velký význam, protože hlavním cílem jedinců jakéhokoli druhu není přežít, ale zanechat potomstvo. Mnoho druhů hmyzu nebo ryb umírá okamžitě, jakmile splní tuto misi – bez toho by na planetě nebyl život.
Uvažovaný nástroj evoluce lze charakterizovat jako nekonečný proces pohybu k nedosažitelnému ideálu, protože životní prostředí je téměř vždy o krok či dva napřed před svými obyvateli: to, čeho bylo dosaženo včera, se dnes mění, aby se zítra stalo zastaralým.
