Естественный и искусственный отбор, их сходство и отличия.

1. Естественный отбор - процесс выживания особей с полезными в данных условиях среды наследственными изменениями и оставление ими потомства - главная движущая сила эволюции. Ненаправленный характер наследственных изменений, их разнообразие, преобладание вредных мутаций и направляющий характер естественного отбора - сохранение особей только с полезными в определенной среде наследственными изменениями.

2. Искусственный отбор - основной метод селекции, которая занимается выведением новых сортов растений и пород животных. Искусственный отбор - сохранение человеком для последующего размножения особей с наследственными изменениями, интересующими селекционера.

3. Сравнение естественного и искусственного отбора.

4. Роль естественного отбора в создании новых сортов растений и пород животных - повышение их приспособленности к условиям среды.

36. Основные методы селекции животных.

Создание пород домашних животных началось вслед за их приручением и одомашниванием, которое началось 10-12 тыс. лет назад. Содержание в неволе снижает действие стабилизирующей формы естественного отбора. Различные формы искусственного отбора (сначала бессознательный, а затем методический) приводят к созданию всего многообразия пород домашних животных.

В селекции животных, по сравнению с селекцией растений, есть ряд особенностей. Во-первых, для животных характерно в основном половое размножение, поэтому любая порода является сложной гетерозиготной системой. Оценка качеств самцов, которые внешне у них не проявляются (яйценоскость, жирномолочность), оцениваются по потомству и родословной. Во-вторых, у них часто поздняя половозрелость, смена поколений происходит через несколько лет. В-третьих, потомство немногочисленное.

Основными методами селекции животных являются гибридизация и отбор . Различают те же методы скрещивания - близкородственное скрещивание, инбридинг , и неродственное - аутбридинг . Инбридинг, как и у растений, приводит к депрессии . Отбор у животных проводится по экстерьеру (определенным параметрам внешнего строения), т.к. именно он является критерием породы.

1. Внутрипородное разведение: направлено на сохранение и улучшение породы. Практически выражается в отборе лучших производителей, выбраковке особей, не отвечающих требованиям породы. В племенных хозяйствах ведутся племенные книги, отражающие родословную, экстерьер и продуктивность животных за много поколений.

2. Межпородное скрещивание используют для создания новой породы. При этом часто проводят близкородственное скрещивание, родителей скрещивают с потомством, братьев с сестрами, это помогает получить большее число особей, обладающих нужными свойствами. Инбридинг сопровождается жестким постоянным отбором, обычно получают несколько линий, затем производят скрещивание разных линий.

Хорошим примером может служить выведенная академиком М.Ф.Ивановым порода свиней - украинская белая степная. При создании этой породы использовались свиноматки местных украинских свиней с небольшой массой и невысоким качеством мяса и сала, но хорошо приспособленных к местным условиям. Самцами-производителями были хряки белой английской породы. Гибридное потомство вновь было скрещено с английскими хряками, в нескольких поколениях применялся инбридинг, были получены чистые линии, при скрещивании которых получены родоначальники новой породы, которые по качеству мяса и массе не отличались от английской породы, по выносливости - от украинских свиней.

3. Использование эффекта гетерозиса . Часто при межпородном скрещивании в первом поколении проявляется эффект гетерозиса, гетерозисные животные отличаются скороспелостью и повышенной мясной продуктивностью. Например, при скрещивании двух мясных пород кур получают гетерозисных бройлерных кур, при скрещивании беркширской и дюрокджерсейской пород свиней получают скороспелых свиней с большой массой и хорошим качеством мяса и сала.

4. Испытание по потомству проводят для подбора самцов, у которых не проявляются некоторые качества (молочность и жирномолочность быков, яйценоскость петухов). Для этого производителей-самцов скрещивают с несколькими самками, оценивают продуктивность и другие качества дочерей, сравнивая их с материнскими и со среднепородными.

5. Искусственное осеменение используют для получения потомства от лучших самцов производителей, тем более что половые клетки можно хранить при температуре жидкого азота любое время.

6. С помощью гормональной суперовуляции и трансплантации у выдающихся коров можно забирать десятки эмбрионов в год, а затем имплантировать их в других коров, эмбрионы так же хранятся при температуре жидкого азота. Это дает возможность увеличить в несколько раз число потомков от выдающихся производителей.

7. Отдаленная гибридизация , межвидовое скрещивание, известно с древних времен. Чаще всего межвидовые гибриды стерильны, у них нарушается мейоз, что приводит к нарушению гаметогенеза. С глубокой древности человек использует гибрид кобылицы с ослом - мула, который отличается выносливостью и долгожительством. Но иногда гаметогенез у отдаленных гибридов протекает нормально, что позволило получить новые ценные породы животных. Примером являются архаромериносы, которые, как и архары, могут пастись высоко в горах, а, как мериносы, дают хорошую шерсть. Получены плодовитые гибриды от скрещивания местного крупного рогатого скота с яками и зебу. При скрещивании белуги и стерляди получен плодовитый гибрид - бестер, хорька и норки - хонорик, продуктивен гибрид между карпом и карасем.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 4

Тема: Сравнение естественного и искусственного отбора.

Цель: Дать сравнительную характеристику естественного и искусственного отбора, найти черты сходства и различия, выяснить роль естественного и искусственного отбора.

Оборудование: табл. «Естественный отбор», «Искусственный отбор».

Ход работы

1. Естественный отбор - это выживание и размножение наиболее приспособленных к условиям среды организмов определенного вида. Искусственный отбор - это выведение человеком новых сортоворганизмов определенного вида.

№ п/п	Свойства	Тип отбора
		Природный	Искусственный
	Источник эволюционных изменений	Наследственная изменчивость, борьба за существование	Наследственная изменчивость
	Причина	Действие факторов среды и численность популяции	Человеческий фактор
	Движущая сила	Эволюции	Селекции
	Какие формы сохраняются	Формы с жизненно важными признаками, приспособленные к среде	Формы с полезными для человека признаками. Эти признаки могут быть вредными для организма
	Какие формы элиминируются	Нежизнеспособные или неприспособленные к условиям среды формы	Формы с нужными для человека признаками
	Последствия отбора	Образование новых видов: а) стабилизирующий б) движущий в) розриваючий	Выведение новых пород и сортов: а) сознательный б) бессознательный
	Виды отбора

Вывод: Черты сходства: основой, или источником эволюционных изменений при искусственном и естественном отбора является наследственная изменчивость. В результате естественного и искусственного отбора образуются новые органические формы.

Черты различия: Основой естественного отбора является наследственная изменчивость и борьба за существование. Это главная движущая сила эволюции. Он всегда действует на пользу организма, популяции и всего вида в целом, потому что способствует выживанию наиболее приспособленных организмов.

Из разнообразных наследственных изменений остаются лишь те, что отвечают условиям существования. Эти изменения приводят в конечном счете к появлению новых видов организмов.

В этом заключается творческая роль естественного отбора.

Различают виды естественного отбора: стабилизирующий, движущий и розриваючий (дизруптивный): а) Стабилизирующий отбор - сводится к элиминации особей с большим отклонением Признака от стабильной (средней). Он поддерживает постоянство фенотипа в стабильных условиях; б) Движущий - действует в случае изменения условий существования и сводится к элиминации особей с стабильными признаками. Происходит смещение нормы реакции в определенном направлении; в) Дизруптивный - действует в нестабильных условиях и сводится к элиминации особей со средними, промежуточными признаками и сохранению крайних типов. Приводит к полиморфизму в популяции.

Искусственный отбор проводит человек, который подбирает и хранит в живых организмах только полезные для себя признаки. Творческая роль искусственного отбора - выведение новых. сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов. Искусственный отбор может быть сознательным и бессознательным: а). Бессознательное - когда человек бессознательно отбирает к

Искусственный отбор. Для обоснования исторического принципа развития живой природы Дарвин глубоко изучил многовековую практику земледелия и животноводства и пришел к выводу: многообразие пород домашних животных и возделываемых сортов растений является результатомизменчивости, наследственности и искусственного отбора.

Искусственный отбор осуществляется человеком и может быть двояким: сознательным (методическим) - в соответствии с поставленной целью, какую намечает себе селекционер, и бессознательным, когда человек не ставит перед собой Цели по выведению породы или сорта с заранее заданными свойствами, а просто устраняет менее ценные особи и оставляет на племя лучшие. Бессознательный отбор проводился человеком на протяжении многих тысячелетий: даже дикари во время голода оставляли на племя более полезных животных, а убивали менее ценных. В неблагоприятные периоды первобытный человек в первую очередь употреблял нележкие плоды или более мелкие семена и в этом случае также совершал отбор, но бессознательный. Во всех случаях такого отбора сохранились наиболее продуктивные формы животных и более урожайные сорта растений, хотя человек здесь выступал как слепой фактор отбора, каким может быть любой другой фактор среды. .1

Многовековой практикой искусственного отбора были выведены многие ценные формы. В частности, к середине XIX в. в сельскохозяйственной практике зарегистрировано более 300 сортов пшеницы, в пустынях Северной Африки возделывалось 38 разновидностей финиковой пальмы, в Полинезии - 24 формы хлебного дерева и столько же сортов банана, в Китае - 63 сорта бамбука. Винограда насчитывалось около 1000 сортов, крыжовника - более 300, около 400 пород крупного рогатого скота, 250 пород овец, 350 пород собак, 150 пород голубей, много ценных пород кроликов, кур, уток и др. Сторонники постоянства видов считали, что каждый такой сорт или порода ведет начало от своего прямого предка. Однако Дарвин доказал, что источник многообразия пород животных и сортов культурных растений - один или небольшое число диких предков, потомки которых были преобразованы человеком в разных направлениях сообразно его хозяйственным целям, вкусам и интересам. При этом селекционер использовал присущую отбираемым формам наследственную изменчивость.

Дарвин выделял изменчивость определенную (теперь называется модификационной) и неопределенную. При определенной, или групповой, изменчивости все или почти все потомство особей, подвергавшихся действию одинаковых условий, изменяется в одном направлении; например, при нехватке пищи животные теряют в массе, в холодном климате шерсть у млекопитающих более густая 1 т. д. Неопределенная, или индивидуальная, изменчивость появляется в бесконечно разнообразных, часто едва заметных, случайных, разнонаправленных отклонениях отельных особей, живущих вместе, в пределах одного орта, одной породы, одного вида. В настоящее время эту форму изменчивости называют генотипической. Изменчивость передается потомству не только при половом размножении, но и при вегетативном: нередко у растения вырастают побеги с новыми свойствами или развиваются почки, из которых формируются плоды с новыми качествами (виноград, крыжовник) - результат мутации в соматической клетке почки.

В явлениях изменчивости Дарвин открыл ряд важных закономерностей, а именно: при изменении одного какого-либо органа или признака возможно изменение других. Например, на участке прикрепления упражняемой мышцы к кости развивается гребень, у болотных птиц шея удлиняется одновременно с удлинением конечностей, толщина волоса у овец изменяется соответственно с увеличением толщины кожи. Такая изменчивость называется соотносительной или коррелятивной. На основе коррелятивной изменчивости селекционер может предсказать те или иные уклонения от первоначальной формы и проводить отбор в желаемом направлении.

Естественный отбор в отличие от искусственного осуществляется в самой природе и состоит в отборе в пределах вида наиболее приспособленных особей к условиям конкретной среды. Дарвин открыл известную общность в механизме искусственного и естественного отбора: при первой форме отбора в результаты воплощается сознательная или неосознанная воля человека, при второй - господствуют законы природы. В том и другом случае создаются новые формы, однако при искусственном отборе, несмотря на то что изменчивость затрагивает все органы и свойства животных и растений, полученные породы животных и сорта растений сохраняют признаки, полезные для человека, но не для самих организмов. Напротив, естественный отборсохраняет особи, у которых изменения полезны для их собственного существования в данных условиях.

В природе постоянно наблюдается определенная и неопределенная изменчивость. Ее интенсивность здесь менее выражена, чем у домашних форм, так как изменение природной среды происходит малозаметно и чрезвычайно медленно. Возникающая качественная неоднородность особей внутри видов как бы выводит на эволюционную арену множество "претендентов", предоставляя естественному отбору браковать менее приспособленных к выживанию. Процесс природной "выбраковки", по Дарвину, осуществляется на основе изменчивости, борьбы за существование и естественного отбора. Материал для естественного отбора поставляет неопределенная (генотипическая) изменчивость организмов. Именно по этой причине потомство любой пары диких (как, впрочем, и домашних) организмов оказывается неоднородным. Если изменения полезны, это повышает шансы на выживание и продолжение рода. Всякое вредное для организма изменение неукоснительно приведет к его уничтожению или невозможности оставить потомство. Выживание или гибель особи - конечный итог "борьбы за существование", которую Дарвин понимал не в прямом, а в переносном смысле. Он различалтри формы борьбы за существование:

А) внутривидовую - наиболее ожесточенную, так как особи одного вида нуждаются в сходных источниках питания, которые к тому же ограничены, в сходных условиях для размножения, одинаковых убежищах;

В) борьбу живых организмов с факторами неживой природы - условиями внешней среды при засухе, наводнениях, ранних заморозках, выпадении града гибнут многие мелкие животные, птицы, черви, насекомые, травы.

В результате всех этих сложных взаимоотношений множество организмов погибает либо, будучи ослабленными, не оставляет потомства. Выживают особи, обладающие хотя бы минимальными полезными изменениями. Приспособительные признаки и свойства возникают не сразу, они накапливаются естественным отбором из поколения в поколение, что приводит к тому, что потомки отличаются от своих предков на видовом и более высоком систематическом уровне.

Борьба за существование неизбежна в связи с существующим в природе интенсивным размножением. Эта закономерность не знает исключений. Организмов всегда рождается больше, чем способных дожить до взрослого состояния и оставить потомков. Подсчеты показывают: если бы выживали все рождающиеся мыши, то в течение семи лет потомство одной пары заняло бы всю сушу земного шара. Самка рыбы трески за один раз мечет до 10 млн. икринок, одно растение пастушьей сумки дает 73 тыс. семян, белены - 446 500 и т. п. Однако "геометрическая прогрессия размножения" никогда не осуществляется, так как между организмами происходит борьба за пространство, пищу, убежище от врагов, конкуренция при выборе полового партнера, борьба за выживание при колебаниях температуры, влажности, освещения и т. п. В этой "схватке" большинство родившихся гибнет, не оставляя потомства, и поэтому в природе численность особей каждого вида в среднем остается постоянной.

Таблица Формы отбора (Т.Л. Богданова. Биология. Задания и упражнения. Пособие для поступающих в ВУЗы. М.,1991)

Показатели	Искусственный отбор	Естественный отбор
Исходный материал для отбора		Индивидуальные признаки организма
Отбирающий фактор		Условия среды (живая и неживая природа)
Путь изменений:
благоприятных	Отбираются, становятся производительными	Остаются, накапливаются, передаются по наследству
неблагоприятных	Отбираются, бракуются, уничтожаются	Уничтожаются в борьбе за существование
Характер действия	Творческий - направленное накопление признаков на пользу человека	Творческий - отбор приспособительных при знаков на пользу особи, популяции, вида, приводящий к возникновению новых форм
Результат отбора	Новые сорта растений, породы животных, штаммы микроорганизмов	Новые виды
Формы отбора	Массовый; индивидуальный; бессознательный (стихийный); методический (сознательный)	Движущий, поддерживающий уклонения в изменяющихся условиях среды; стабилизирующий, поддерживающий постоянство средней нормы реакции при неизменных условиях среды

Считается учение об искусственном отборе. Основные характеристики, виды и особенности этого понятия мы разберем в нашей статье.

Движущие силы эволюции

Согласно эволюционной теории, современные виды возникли в результате ряда адаптационных изменений диких животных. Под действием каких процессов это происходило? К ним относятся наследственная изменчивость и борьба за существование, следствием которых является естественный отбор. Суть последнего заключается в преобладающем выживании наиболее приспособленных видов. В природе он происходит и сейчас.

Характеристика искусственного отбора

Человек уже давно научился использовать отбор для получения видов с полезными свойствами. Для этого он сохраняет потомков самых производительных особей. Такой вид отбора называется искусственным. Его целью является выведение ценных в хозяйственном отношении растений и штаммов микроорганизмов.

Их формирование началось с приручения и выращивания диких видов. К примеру, все современные породы собак имеют единственного предка, которым является волк. Первоначально основной характеристикой искусственного отбора являлся его бессознательный характер. Это значит, что человек осуществлял его без определенной цели. Самых крупных особей животных он оставлял для размножения, а лучшие семена - для посева на следующий год. Менее ценные экземпляры использовались в пищу. Результаты такого процесса будут видны только через продолжительное время.

Как достигнуть появления новых признаков у самоопыляемых растений и животных, которые способны к самооплодотворению? В этом случае селекционеры применяют мутации - резкие скачкообразные изменения генотипа, которые возникают в результате действия определенных факторов. Их называют мутагенными. Это доказано опытным путем. Если проводить самоопыление растений с самыми крупными семенами, то полезные признаки не появляются даже спустя шесть поколений.

Более эффективным является сознательный отбор. Его еще называют методическим. При этом человек сознательно выводит искусственный вид с конкретными свойствами. Такой отбор ведется в ряду поколений, пока не будет достигнут желаемый результат.

Сравнительная характеристика искусственного и естественного отбора

Оба вида отбора имеют ряд сходных признаков. Их основой является наследственная изменчивость - свойство организмов передавать определенные признаки и особенности развития потомкам. В обоих случаях ценными оказываются свойства, которые повышают жизнеспособность особей. При естественном отборе виды, которые не имеют благоприятных изменений, погибают в результате борьбы за существование. А при искусственном они бракуются или уничтожаются.

Основной характеристикой искусственного отбора является непосредственное участие человека и высокие темпы получения результата. Необходимые изменения могут быть достигнуты за период от 10 до 20 лет. В природе эти процессы происходят сотни и даже миллионы лет.

Массовый отбор

Существует две формы искусственного отбора. Одним из них является массовый. В этом случае полезные свойства исходного материала определяются только на основе фенотипических признаков. Таким образом, человек визуально определяет, какие виды использовать для дальнейшего размножения и культивации.

Такой искусственный отбор - пример использования простых методов в селекции. Применяется он достаточно часто, однако имеет ряд недостатков. Несмотря на внешнюю схожесть, особи могут быть разнородны генетически: гетерозиготными или гомозиготными по доминантной аллели. В этом случае эффективность отбора значительно снижается. Ожидаемый результат появится только в случае скрещивания гетерозигот. Но в следующих поколениях проявление полезных признаков будет уменьшаться, поскольку будет увеличиваться число гомозиготных организмов.

Индивидуальный отбор

Эта форма имеет ряд преимуществ. Индивидуальный искусственный отбор, примеры которого мы рассматриваем, проводится с учетом генотипа исходного материала. Для этого применяют метод анализирующего скрещивания, а также изучения родословных.

После выбора родительских пар применяют систему скрещивания - гибридизацию. Она может осуществляться в пределах одного или разных видов. В любом случае селекционеры встречаются с рядом сложностей. Так, после ряда родственных скрещиваний повышается гомозиготность потомства. Следствием этого является вырождение, ослабление и гибель линии. Но этот метод является идеальным для получения чистых линий.

При неродственном скрещивании повышается первоначально гетерозиготность. Это приводит к появлению у потомков первого поколения гибридной силы. Такое явление называется гетерозис. Гибриды при этом имеют большую жизнеспособность по сравнению с родителями. Но в последующих поколениях этот эффект ослабевает.

Итак, к основным характеристикам искусственного отбора относятся направленная деятельность человека, быстрые темпы получения результата, учет особенностей генотипа отборочного материала.

Обитающих в природных условиях, присутствует индивидуальная изменчивость , которая может проявляться в трёх видах — полезная, нейтральная и вредная. Обычно организмы с вредной изменчивостью погибают на различных этапах индиви-дуального развития . Нейтральная изменчивость организмов не влияет на их жизнеспособность. Индивиды с полезной изменчивостью выживают благодаря преимуществу во внутривидовой, межвидовой борьбе или в борьбе против неблагоприятных условий окружающей среды.

Движущий отбор

При изменении условий среды выживают те особи вида, у которых проявилась наследственная изменчивость и в связи с этим развились признаки и свойства, соответствующие новым условиям, а те особи, которые не имели такой изменчивости, погибают. Во время своего путешествия Дарвин обнаружил, что на океанических островах, где господствуют сильные ветры, встречается мало длиннокрылых насекомых и много насекомых с рудиментарными крыльями и бескрылых насекомых. Как объясняет Дарвин, насекомые с нормальными крыльями не могли противо-стоять сильным ветрам на этих островах и погибали. А насекомые с рудиментарными крыльями и бескрылые совсем не поднимались в воздух и скрывались в щелях, находя там укрытие. Этот процесс, который сопровождался наследственной изменчивостью и естествен-ным отбором и продолжался в течение многих тысяч лет, привёл к сокращению численности на этих островах длиннокрылых насекомых и к появлению особей с рудиментарными крыльями и бескры-лых насекомых. Естественный отбор, который обеспечивает возникновение и развитие новых признаков и свойств организмов, называется движущим отбором .

Дизруптивный отбор

Дизруптивный отбор — это форма естественного отбора, приводящая к об-разованию ряда полиморфных форм, отличающихся друг от друга в пре-делах одной популяции.