Экологический способ видообразования характеристика

Механизм экологического видообразования: суть и примеры

Одним из самых важных этапов в эволюции является образование новых видов. Этот процесс протекает под действием таких факторов, как мутации, естественный отбор и изменчивость. В биологии выделяют географическое и экологическое видообразование. Примеры второго встречаются чаще, чем первого. Виды, образованные экологическим путем, называются симпатрическими, а само видообразование носит название симпатрии.

Географическое образование видов

Возникает, когда в быстрорастущем ареале появляется естественное препятствие, делящее ее на группы не позволяющее им скрещиваться. Преградой может служить гора, река, лесная полоса и так далее. Каждая группа животных и растений развивается на своей стороне при разных условиях без обмена генетическим материалом. В итоге рождаются два новых вида.

Хорошим примером служат даурская и сибирская лиственницы. Эти деревья растут на Дальнем Востоке и в Сибири соответственно, поэтому скрещивание между ними невозможно из-за разных мест обитания.

Географическое (оно же аллопатрическое) видообразование протекает очень долго. Формирование новых видов может растянуться на сотни лет. В конце они будут сильно отличаться друг от друга по морфологическим признакам.

Экологические расы

Само понятие симпатрии образовалось от греческих слов «вместе» и «родина». В отличие от географического, процесс экологического видообразования протекает очень быстро и в пределах одного ареала. На территории популяции появляются особи, отличающиеся от остальных. В результате борьбы за существование они образуют новые виды. Промежуточные формы оказываются плохо приспособлены к выживанию, поэтому быстро исчезают.

Этапы экологического видообразования:

• особи селятся в разных условиях, но в пределах одного ареала;
• в генофонде появляются мутации;
• действует естественный отбор;
• происходит закрепление и передача полезных признаков следующему поколению;
• образовавшиеся виды биологически изолированны друг от друга.

Причиной расселения особей могут являться разные сезоны размножения или различные способы питания. Например, в пределах одного озера первая группа форели добывает пищу на глубине, вторая — на поверхности и так далее. В каждой такой группе вырабатываются приспособления, полезные именно для ее среды обитания. Нередко наблюдается генетическая мутация. В процессе естественного отбора нужные признаки закрепляются в поколениях, образуя совершенно разные формы, представители которых не могут скрещиваться и иметь плодовитое потомство. Виды, сформировавшиеся этим путем, называются экологическими расами.

Случайное видообразование

Очень часто в природе спонтанно появляются уникальные организмы, причиной служат генетические мутации. Мгновенное видообразование происходит внутри популяции, то есть оно не предполагает деления ее на группы, но формально его относят к экологическому типу. Есть два пути, приводящих к рождению совершенно новых особей:

1. Полиплоидия — кратное увеличение числа хромосом.
2. Гибридизация — появление потомка от скрещивания родителей, относящихся к разным видам.

Мутанты изначально генетически изолированы от других особей, то есть не могут создавать потомков с ними. Из-за этого часто они погибают без передачи генов следующему поколению. По этой причине явление мгновенного видообразования чаще всего встречается у тех существ, которые способны к бесполому размножению — у растений и низших животных.

Удвоение генетического материала

Примеры полиплоидии в большинстве своем встречаются у представителей царства растений. Но может наблюдаться у кольчатых червей, иглокожих и членистоногих. Потомки с двойным набором хромосом оказываются крупнее своих родителей, более урожайными и легче приспосабливаются к окружающей среде. Нередко полиплоидный вид совсем вытесняет первоначальный, занимая весь ареал.

Удвоение числа хромосом происходит из-за сбоя в митозе клетки. Веретено деления под действием некоторых факторов разрушается, и все удвоенные хромосомы остаются вместе в одной клетке. Ученые стремились исследовать это явление, чтобы затем использовать в селекции для создания полезных растений и животных.

Для разрушения веретена деления люди используют специальные яды, но сбой может произойти и естественным образом. Например, формирование такого полиплоида, как мягкая пшеница, протекало в дикой природе без участия ученых. Но большинство растений с кратным числом хромосом были выведены селекционерами.

Полиплоидия для организма играет важную роль. Благодаря ей у особей усиливаются имеющиеся признаки, делая потомков более конкурентоспособными. Удвоение числа хромосом позволяет заглушить рецессивные гены, закрепляя в поколениях полезные доминанты.

Рождение гибридов

В природе работает защита от межвидового скрещивания. Разные растения и животные не могут соединяться и дать потомство по ряду причин. Но если гибриды все-таки появляются на свет, то они чаще всего бывают бесплодными. Но иногда может возникнуть ряд мутаций, позволяющий уникальным особям оставлять потомство. Тогда возникает новый вид. Так, после скрещивания рябины и кизила в дикой природе появился рябинокизильник, растущий в Сибири.

При выведении новых сортов растений и пород животных селекционеры часто используют межвидовое скрещивание. Культурная слива получилась при соединении терна и алычи. Среди представителей животных в сельском хозяйстве есть:

• мул — гибрид осла и лошади;
• базл — соединение барана с козой;
• нар — потомок одногорбого и двугорбого верблюдов;
• хайнак — гибрид яка и коровы.

Особи, рожденные от разных видов, имеют нарушенный баланс генов и хромосом, поэтому возникают трудности с образованием гамет. Наука позволяет преодолевать бесплодие гибридов благодаря полиплоидии. При увеличении генетического материала вдвое баланс восстанавливается, и особи могут давать потомство. Но возможен этот прием только при выведении сортов растений. Гибриды животных либо остаются бесплодными, либо могут скрещиваться, но их потомки теряют положительные качества.

Сравнительная таблица

И аллопатрия, и симпатрия являются движущими силами эволюции. В основе обоих процессов лежит естественный отбор, приводяищий к формированию новых видов. Тем не менее между этими процессами очень много отличий. В таблице приведено сравнение географического и экологического видообразования.

Аллопатричекое	Симпатричекое
Расселение по новым территориям, разделенных механической преградой.	Освоение разных ниш в пределах одного ареала или изменение образа жизни.
Географическая изоляция.	Биологическая изоляция.
Процесс протекает долго.	Процесс очень быстрый.
Возникает из-за пространственной разобщенности особей.	Появляется внезапно, как следствие мутации или гибридизации

Экологическое видообразование — образование новых видов в пределах одной популяции. Этот тип больше характерен для представителей царства растений. У животных симпатрия может протекать только с примесью аллопатрии. Принципы симпатрического видообразования используются в селекции.

Задание для закрепления темы: «Опишите механизм экологического видообразования в природе на примере форели в озере Севан».

Источник

Способы видообразования: географическое и экологическое

Вы будете перенаправлены на Автор24

Видообразование – это процесс эволюционного развития видов в природе.

Способы видообразования

У всех организмов, которые размножаются половым путем, видом называют совокупность связанных между собой популяций. Если особи различных популяций скрещиваются между собой и обмениваются генетическим материалом, то вид остается относительно целостной системой. Если обмен между генами по каким-либо причинам затрудняется, то может произойти видовое расчленение. Поскольку поток генов останавливается, то ее генофонд становится относительно самостоятельным. Постепенно в каждой популяции накапливаются оригинальные мутации, а именно возникают конкретные различия.

Выделяют несколько форм видообразования, но важнейшую роль в природе играет экологическое и географическое видообразование.

Экологическое видообразование

Что касается экологического видообразования, то его определяют как путь появления нового вида в природе, при котором вид не выходит за рамки сложившегося ареала, Такой процесс видообразования еще называется симпатрическим и происходит внутри одной популяции.

Среди признаков экологического видообразования выделяют:

• наличие определенных факторов, а именно динамики специфических условий обитания того или иного исходного вида. Чаще всего причинами видового расхождения являются сезонность воспроизведения потомства или различие в способах питания;
• также существенное влияние на образование новых видов в рамках экологического видообразования влияет генетическая изоляция (по сути, образованная на мутациях), которая в последствии дает возможность возникновения репродуктивной изоляции;
• расселение особи в пределах одного ареала, но в различных экологических условиях;
• образование мутаций, помогающее расширить занимаемые экологические ниши;
• действие естественного отбора;
• закрепление и передача признаков по наследству;
• возникновение репродуктивной изоляции.

Готовые работы на аналогичную тему

Весьма ярким примером видообразования по экологическому типу является становление нескольких видов люцерны. Серповидная люцерна произрастает у горных подножий, а клейкая разновидность растет в горах. Считается, что оба вида «вышли» из одной популяции, но заняли экологические ниши, не меняя самого ареала.

Географическое видообразование

Географическое видообразование — это процесс образования видов при расширении исходного ареала, либо его разделении на части, при возникновении физических преград.

Возникающие преграды должны быть непреодолимы для всех особей популяции. Такой тип видообразования называют аллопатрическим. Географическое видообразование является наиболее изученными видом видообразования, но нельзя назвать его максимально важным. Все формы видообразования имеют одинаковую степень эволюционной значимости, так как в конечном счете приводят к образованию новых видов.

Главным фактором географического видообразования можно назвать пространственное разобщение популяции. Это разобщение создается географическими барьерами (морями, реками, хребтами и пр.) и другими различиями в местах обитания. Так, при расширении ареала вида популяции сталкиваются с иными почвенно-климатическими условиями и сообществами животных, растений, микроорганизмов. Внутри популяции постоянно происходят наследственные изменения, борьба за существование, естественный отбор. Именно эти факторы позволяют эволюционном процессу протекать с достаточной степенью стабильности и не прерывать систему образования новых видов в природе.

Существующие географические барьеры препятствуют возникновению непрерывного генетического потока и гаметы теряют возможность встречаться. Длительное разобщение в конечном итоге приводит к образованию нового вида и генетической изоляции. Такой процесс можно отследить на примере сибирской лиственницы. Ее популяции имеют очень широкий ареал обитания. Мутации, а также систематическое скрещивание дают возможность новым генам соединиться в оригинальные комбинации и сделать популяцию генетически неоднородной.

В ходе борьбы за существование и в результате естественного отбора возможностью к выживанию обладали только те особи, которые имели полезные изменения, характерные для данных условий. С течением времени популяции приобретали все более резкие различия, что повлекло за собой возникновение биологической изоляции или не возможности скрещивания особей различных популяций одного вида.

Следует также отметить тот факт, что экологическое видообразование не связано с разобщением популяций в период возникновения генетической и происходит только при наличии генетической изоляции и происходит только при нахождении видов в пределах одного и того же ареала обитания. При действии конкретных эволюционных процессов генный состав популяций меняется весьма существенно вплоть до того момента, когда возникнет биологическая изоляция, характерная для различных видов живых организмов, приводящая к накоплению мутаций.

Например, в настоящее время известно пять видов синиц, которые, скорее всего, образовались в ходе пищевой специализации. К ним относят:

Первый вид питается крупными насекомыми, а хохлатая синица употребляет пищу семена различных хвойных деревьев. Также существуют и другие виды синиц, что только подтверждает теорию о наличии различных типов видообразования.

Таким образом, в ходе микроэволюции один способ видообразования меняется на другой, либо они действуют одновременно. Поэтому весьма трудно установить границы действия всех типов видообразования и каждого из представленных способов в отдельности. 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.

Источник

Механизм экологического видообразования в природе

Что такое экологическое видообразование

Экологическое видообразование — это путь возникновения вида через освоение новой территории, которая не выходит за пределы привычного ареала обитания. Такой механизм видообразования называют также симпатрическим (слово греческого происхождения, что в переводе на русский будет означать «происходящие с единой родины»).

Факторы, вызывающие возникновение симпатрии

Экологическое видообразование возникает и успешно проистекает в силу определенных факторов. Самые важные из них:

• динамика изменений окружающей среды. Происходит различие у исходного и нового видов в периоде размножения (меняется его сезонность) в силу определенного внешнего влияния (к примеру, человеческое вмешательство);
• фактор генетической мутации;
• генетическая изоляция. Обеспечивается за счет различного рода случайных мутаций;
• осваивание новым видом разных экологических ниш. Обеспечивает его выживаемость;
• механизм естественного отбора. Мутации, которые привели к изменению в генотипе отдельных особей, закрепляются, передаются по наследству и позволяют адаптироваться к факторам, возникшим извне;
• репродуктивная изоляция. Особи исходного и нового вида не скрещиваются между собой по причине разных периодов размножения и занимаемых экологических ниш.

Начало процесса и условия, необходимые для протекания

Процесс экологического видообразования разделяется на несколько этапов:

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.

1. Разъединение популяций одного вида в пределах одного прежнего ареала в связи с изменившимися экологическими условиями.
2. Возникновение мутаций: особенности, позволяющие приспособиться к новым условиям обитания, сохраняются в популяции и передаются из поколения в поколения.
3. Изменение генофонда популяции.
4. Развитие репродуктивной изоляции, вследствие которой представители разных популяций перестают смешиваться между собой.
5. Формирование нового вида, родственного исходному.

Кроме того, на данный процесс влияет путь размножения, которого придерживается новообразовавшаяся популяция. Выделяют следующие пути:

• полиплоидия (отличительная характеристика экологического видообразования у растений, распространяющаяся также на некоторых червей и иглокожих) — кратное увеличение гаплоидного набора хромосом в клетках при мейозе;
• гибридизация — скрещивание особей разных видов; наблюдается как у растений, так и у животных.

Биологи отмечают, что полиплоидия — более действенный и конкурентоспособный путь видообразования, который обеспечивает выживаемость нового вида. Зачастую имеет место такое развитие событий, когда возникший вид полностью вытесняет родительский (исходный).

Еще одним важным условием для обеспечения успешного экологического (симпатрического) видообразования является характеристика размножения — половое или бесполое, так как важным фактором выступает генетическая мутация.

Таким образом, среди растений, размножающихся бесполым способом, одна мутировавшая особь, отличающаяся от родительской группы, может дать начало новому виду. В то же время механизм экологического видообразования у животных несколько отличается: необходимо, чтобы представитель популяции, являющийся носителем мутации, мог размножаться и передавать генетические особенности по наследству.

Примеры экологического видообразования

Примеры возникновения нового вида путем экологического видообразования обширны и разнообразны. Во многих случаях речь идет о формировании «экологических рас».

Экологическая раса — это популяция одного и того же вида, обладающая различным генофондом вследствие репродуктивной изоляции. Представители разных экологических рас обитают в пределах одного ареала, но в отличных друг от друга экологических условиях.

Процесс возникновения нового вида симпатрическим путем происходит достаточно быстро по сравнению с иными путями (в масштабах эволюции).

Экологическое видообразование распространено как в природных условиях, так и среди селекционеров, которые разводят новые виды животных и растений в сельскохозяйственных целях.

Самые яркие примеры экологического видообразования:

• люцерна серповидная и люцерна клейкая; люцерна серповидная обитает у подножия гор, в то время как люцерна клейкая произрастает в горах;
• рябинокизильник — новый вид, возникший природным естественным путем в результате скрещивания рябины и кизила, распространен в лесистой части центральной Сибири;
• культурная слива — вид, полученный искусственным путем в результаты образования гибрида терна и алычи;
• традесканция — одна из разновидностей произрастает в тенистых местах, другая — на территории, не защищенной от солнечного света и тепла;
• погремок большой — из-за выкашивания травы данный вид растения не имел возможности размножаться, в результате возникло два подвида, один из которых размножается до сезонного покоса, второй — после, в конце лета;
• множество разновидностей рыб-цихлид в озере Виктория (Восточная Африка) — ситуация примечательна тем, что озеро Виктория — одно из самых молодых (12 тыс. лет), и в нем за короткие сроки возникли разнообразные виды рыб, которые морфологически схожи между собой, но генетически изолированы и практически не скрещиваются между собой, отличаются разным поведением и способом приспособления к окружающей среде;
• 5 разновидностей форели севанской — эти экологические расы рыб обитают на разных глубоководных уровнях озера Севан (Армения), отличаются различными периодами нереста;
• яблонные мухи-пестрокрылки — изначально личинки мух этого вида развивались только в плодах боярышника, произрастающего в восточной части Северной Америки. После того, как в Северную Америку были завезены яблоневые деревья, образовалась новая экологическая ниша, которую мухи-пестрокрылки успешно освоили. Вследствие того, что плоды яблони и боярышника развиваются в разное время, экологические расы одного вида мух значительно отличаются друг от друга и практически не скрещиваются между собой;
• черные дрозды — у разновидностей черного дрозда различаются места обитания: одни предпочитают гнездиться глубоко в лесах, другие — рядом с человеком.

Несмотря на разнообразие примеров экологического видообразования среди животных и растений его механизм одинаков для всех и включает в себя репродуктивную изолированность.

Источник