Географический аллопатрический способ видообразования

Аллопатрический процесс видообразования и примеры

аллопатрическое видообразование или географическое видообразование — это вид видообразования, возникающий из-за географической изоляции между биологическими популяциями одного и того же вида. «Алопатрик» происходит от греческого Аллос что означает «отдельный» и Патрис что означает «страна».

Во время этого видообразования население делится на некоторый географический барьер. Для наземных организмов этот барьер может быть горным хребтом или рекой. Напротив, масса суши была бы географическим барьером для популяции водных организмов..

С течением времени особи популяций на каждой стороне барьера различаются. Некоторые из этих различий могут быть отражены в репродуктивной биологии вида, поэтому, когда две популяции воссоединяются, устраняя барьер, они больше не могут скрещиваться. Затем рассматриваются отдельные виды.

Аллопатрическое видообразование может возникнуть, даже если барьер немного «пористый», то есть даже если некоторые люди могут пересечь барьер для спаривания с членами другой группы.

Чтобы видообразование считалось «аллопатрическим», поток генов между будущими видами должен быть значительно уменьшен, но он не должен быть полностью сведен к нулю.

Видообразование — это постепенный процесс эволюции популяций у разных видов. Сам по себе вид определяется как популяция, чьи особи могут скрещиваться.

Таким образом, во время видообразования представители популяции образуют две или более отдельные популяции, которые больше не могут воспроизводить друг друга..

• 1 Шаги аллопатрического видообразования
  • 1.1 Географическое изменение
  • 1.2 Генетические мутации
  • 1.3 Разграничение между популяциями
• 2 примера
  • 2.1 Фруктовая муха
  • 2.2 Белка Кайбаб
  • 2.3 Кролики Порто Санто
• 3 Ссылки

Стадии аллопатрического видообразования

Географическое изменение

На первом этапе географическое изменение разделяет членов населения на более чем одну группу. Такие изменения могут включать, например, образование новой горной цепи или нового водного пути, или развитие новых каньонов..

Человеческая деятельность, такая как гражданское строительство, сельское хозяйство и загрязнение окружающей среды, может оказывать влияние на среду обитания и приводить к миграции некоторых членов населения..

Генетические мутации

Различные генетические мутации происходят и накапливаются в разных популяциях с течением времени. Различные вариации генов могут привести к различным характеристикам между двумя популяциями.

Дифференциация между популяциями

Популяции становятся настолько разными, что представители каждой популяции больше не могут размножаться и оставлять плодовитое потомство, даже если они снова находятся в одной и той же среде обитания в одно и то же время. Если это так, то произошло аллопатрическое видообразование.

примеров

Фруктовая муха

Типичный пример видообразования наблюдается в эксперименте с плодовыми мушками, в котором популяция преднамеренно делится на две группы, и каждая получает различную диету.

После многих поколений мухи выглядели иначе и предпочитали спариваться с мухами своей собственной группы. Если бы эти две популяции продолжали расходиться в течение длительного времени, они могли бы стать двумя разными видами посредством аллопатрического видообразования.

Белка Кайбаб

Около 10 000 лет назад, когда юго-запад Соединенных Штатов был менее засушливым, леса в этом районе поддерживали популяцию белок деревьев с пучками волос, которые росли из их ушей..

Небольшая популяция древесных белок, живущих на плато Кайбаб Гранд-Каньона, была географически изолирована, когда погода изменилась, в результате чего районы на севере, западе и востоке превратились в пустыню.

Всего в нескольких километрах к югу жили остальные белки, известные как белки Abert (Sciurus aberti), но две группы были разделены Большим каньоном. С изменениями во времени, как по внешнему виду, так и по экологии, белка Кайбаб (Sciurus kaibabensis) на пути к становлению новым видом.

В течение многих лет географической изоляции небольшая популяция белок Кайбаб была отделена от широко распространенных белок аберта различными способами..

Пожалуй, наиболее очевидными являются изменения цвета кожи. У белки кайбаба теперь белый хвост и серый живот, в отличие от серого хвоста и белого живота белки Аберт.

Биологи считают, что эти удивительные изменения возникли в белках кайбабов в результате эволюционного процесса, называемого дрейфом генов. Некоторые ученые считают, что белки кайбаб и белочка аберта — это разные популяции одного и того же вида (S. aberti).

Однако, поскольку белки кайбаб и аберт репродуктивно изолированы друг от друга, некоторые ученые классифицируют белку кайбаб как другой вид (S. kaibabensis).

Кролики Порто Санто

Аллопатрическое видообразование может произойти довольно быстро. В Порто Санто, небольшом острове у побережья Португалии, была выпущена популяция кроликов. Поскольку на острове не было других кроликов, конкурентов или хищников, кролики процветали.

В девятнадцатом веке эти кролики заметно отличались от своих европейских предков. Они были только вдвое меньше (весили чуть больше 500 г), с другим цветным рисунком и более ночной жизнью.

Самое главное, что попытки развести кроликов из Порто Санто с кроликами из континентальной Европы не увенчались успехом. Многие биологи пришли к выводу, что в течение 400 лет, чрезвычайно короткого периода в эволюционной истории, на острове появятся новые виды кроликов..

Не все биологи согласны с тем, что кролик Порто Санто — новый вид. Возражение исходит из более недавнего эксперимента по разведению и возникает как следствие отсутствия консенсуса по определению видов..

В эксперименте приемные мамы дикого средиземноморского кролика выращивали новорожденных кроликов из Порто Санто. Когда они достигли зрелого возраста, эти кролики из Порту-Санту успешно спаривались со средиземноморскими кроликами, чтобы получить здоровое и плодовитое потомство..

Для некоторых биологов этот эксперимент наглядно демонстрирует, что кролики Порто Санто — это не отдельный вид, а подвид, который является подразделением в классификации вида. Эти биологи рассматривают кроликов Порто Санто как пример происходящего видообразования (так же, как белки кайбаб).

Другие биологи считают, что кролик Порто Санто — это отдельный вид, поскольку он не скрещивается с другими кроликами в условиях натуральный.

Они отмечают, что эксперимент по разведению был успешным только после того, как кролики Porto Santo были выращены в условиях искусственный, что, вероятно, изменило их естественное поведение.

Источник

Аллопатрическое видообразование — причины, этапы и примеры

Формы видообразования

Новые виды возникают различным образом и по разным причинам. Можно назвать три основных формы их образования:

• дивергентное видообразование — один вид разделяется на два и более из-за накопления генетических и фенотипических различий между его представителями;
• филетическое — превращение одного вида в другой из-за приспособления к изменившимся условиям существования;
• гибридогенное — возникновение нового вида в результате скрещивания двух других (близкородственных).

Дивергентное видообразование бывает аллопатрическим (географическим) и симпатрическим (экологическим). Их можно сравнить по причинам, продолжительности и промежуточным этапам.

Сравнительная характеристика этих двух путей:

Путь видообразования	Аллопатрический	Симпатрический
Причина	Разделение популяции на части географическими барьерами	Разность условий в пределах территории, не разделённой природными барьерами
Скорость	Происходит медленно, в течение сотен, тысяч или даже миллионов лет	По сравнению с аллопатрическим протекает быстро
Стадии	популяция вида обитает на территории, не разделённой географическими барьерами; возникает барьер, разделяющий популяцию на части; две (или более) популяции развиваются независимо и накапливают отличия; каждая из популяций эволюционирует в новый вид	есть популяция вида, населяющая определённую территорию; внутри популяции возникают формы, приспособленные к разным условиям (например, светолюбивые и теневыносливые); формы начинают развиваться относительно независимо друг от друга; в результате накопления различий между формами каждая из них становится отдельным видом

Механизм географического видообразования

Чтобы понять, на каких механизмах основывается географическое видообразование и чем оно отличается от экологического, необходимо понять схему, по которой оно протекает.

Процесс аллопатрического видообразования начинается с возникновением природного барьера, разделяющего популяцию. Часто он появляется, когда расходятся континенты, или же поднимается уровень воды в океане, разделяя ранее единый участок суши на несколько. Барьером может служить и река, которая начинает протекать по новому руслу, или другой водоём. Также есть антропогенные преграды, но срок их существования пока недостаточен, чтобы предполагать, что они успели сыграть роль в видообразовании.

Между особями по разные стороны преграды, как правило, невозможен половой контакт, приводящий к появлению совместного потомства, или возможны только единичные случаи. В результате не происходит обмена генами между разными частями когда-то единой популяции, и каждая часть эволюционирует независимо.

Если изоляция продолжается в течение длительного времени (тысяч и миллионов лет), накапливается столько генетических, морфологических, поведенческих или иных различий между представителями разделённых популяций, что репродуктивное взаимодействие между особями по разные стороны барьера становится невозможным даже в случае его исчезновения. Тогда можно констатировать появление различных видов.

Аллопатрические организмы

Аллопатрическими называют близкородственные виды, обитающие в разных географических областях и занимающие сходные экологические ниши. Можно привести следующие примеры:

• Галапагосские (дарвиновы) вьюрки — классический пример аллопатрии. Каждый из видов живёт на своём острове или на нескольких, расположенных рядом. Разность признаков птиц тем сильнее, чем более удалены друг от друга части архипелага, на которых они обитают.
• Европейский, дальневосточный и американский подвиды ландыша, которые часто считают разными видами.
• Серая синица — вид, возникший в азиатской части ареала большой синицы.

Благодаря географическому видообразованию на каждом континенте и крупном острове существуют свои эндемики — обитающие только на этом участке суши растения и животные. Например, сумчатые млекопитающие существуют только в Австралии, а колибри — на американских материках.

Источник

Видообразование

Урок 7. Общая биология 11 класс ФГОС

В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.

Получите невероятные возможности

Конспект урока «Видообразование»

Продолжаем изучать раздел общей биологии «Основы учения об эволюции».

Мы говорили, что организмы способны изменяться во времени — эволюционировать.

Эволюционные изменения, протекающие на популяционном, внутривидовом уровне, называют микроэволюцией.

Микроэволюция в итоге ведёт к видообразованию. Термин «видообразование» в узком смысле этого слова означает «увеличение числа видов».

Процесс видообразования впервые был научно обоснован Чарльзом Дарвином в 1859 году в труде «Происхождение видов путём естественного отбора».

Он утверждал, что: возникновение новых видов происходит благодаря длительному процессу накопления полезных изменений, увеличивающихся из поколения в поколение. Накопление мелких индивидуальных изменений через много поколений приводит к образованию разновидностей, которые являются ступенями на пути образования нового вида. Переход от одной к другой происходит в результате накапливающего действия естественного отбора.

Видообразование — это процесс возникновения новых биологических видов и изменения их во времени.

Видообразование обычно слагается из двух стадий: первая — возникновение репродуктивной изоляции, вторая — её закрепление естественным отбором.

Выделяют три основных пути, ведущих к появлению новых видов.

Первый из них — преобразование существующих видов. В ходе эволюции вид А меняется и превращается в вид В.

Такой процесс называется филетическим видообразованием и не предполагает изменения числа видов.

Второй путь связан со слиянием двух существующих видов и образованием нового вида. При этом говорят о гибридогенном видообразовании.

Третий путь видообразования обусловлен разделением одного предкового вида на несколько независимо эволюционирующих видов ─ это дивергентное видообразование. Именно по этому пути и шла в основном эволюция биоразнообразия на Земле.

Выделяют два способа видообразования: географическое, или аллопатрическое, и экологическое, или симпатрическое.

Географическое, или аллопатрическое, видообразование осуществляется на основе изоляции популяций вида, занимающих различные территории.

Пространственная изоляция возникает между популяциями, далеко отстоящими друг от друга или разделёнными географическими барьерами.

Для многих наземных животных географическими барьерами служат моря и реки, а для водных — массивы суши.

Из-за географических преград может происходить разделение ареала вида на несколько изолированных частей. Это может привести к возникновению изолятов — географически изолированных популяций.

Давайте рассмотрим схематический процесс аллопатрического образования нового вида.

Допустим, что часть особей популяции мигрировала на новую территорию. Эта территория отделена от прежней географической преградой, например, рекой. В результате образовалось 2 популяции: популяция А, которая обитает в прежних условиях и популяция Б, которая находиться в новых условиях обитания.

При этом на каждую популяцию естественный отбор может действовать по-разному, а эффекты дрейфа генов и мутационного процесса будут явно отличаться. Тогда со временем в изолированных частях будут накапливаться новые генотипы и фенотипы.

Организмы, оказавшись в новых условиях обитания, начинают к ним приспосабливаться. Особи, которые не справляются с новыми условиями погибают. А те, которые смогли преодолеть трудности (возможно, благодаря каким-либо признакам, например (определённая окраска) выживают, размножаются и дают начало новому поколению с теми же признаками. Со временем необходимых признаков для выживания появляется все больше, такие особи становятся отличными от тех, что были прежде.

Рано или поздно это приведёт к полной генетической несовместимости между популяциями А и Б.

Способны ли представители этих популяций скрещиваться и давать плодовитое потомство, неизвестно…так как они никогда не встречаются друг с другом в природе.

Если скрестить представителей данных популяций в искусственных условиях, то можно обнаружить их несовместимость.

Учёными было доказано что отдалённые популяции одного и того же вида чаще всего оказываются репродуктивно изолированными друг от друга.

Таким образом, прерывание потока генов между изолятами, с одной стороны, и действие естественного отбора, с другой, приводят в конце концов к их репродуктивной изоляции и образованию самостоятельных видов.

Классический пример аллопатрического видообразования — эндемичные виды, возникшие на островах.

Например, описанные впервые Чарлзом Дарвином вьюрки на Галапагосских островах — свидетельство эффективности аллопатрического видообразования.

Молекулярный анализ их ДНК показывает, что при всем удивительном морфологическом многообразии все они являются потомками одного единственного континентального вида. Его представители попали на Галапагоссы несколько миллионов лет назад и дали начало четырём основным линиям.

Наиболее древняя из них ─ линия насекомоядных вьюрков. Позднее выделилась линия вьюрков, которые питаются насекомыми и нектаром. Затем лепестками цветов, почками и плодами.

От этой линии выделилось ещё две, с более мощными клювами. Древесные вьюрки использовали их для извлечения насекомых из стволов деревьев, а наземные ─ для питания твёрдыми семенами. Образование разных видов вьюрков происходило на разных островах и шло таким образом по пути аллопатрического видообразования.

Примером аллопатрического видообразования также является возникновение современных видов ландыша от исходного вида, обитавшего миллионы лет назад в широколиственных лесах.

Нашествие ледника разорвало единый ареал ландыша на несколько частей. Он сохранился на лесных территориях, избежавших оледенения.

Однако, в отличие от популяций ландыша, у ворон сохранялась возможность контактов и обмена генами между «чёрными» и «серыми» популяциями, что приводило к появлению гибридных особей, дававших плодовитое потомство. Поэтому популяции ворон лишь разделились по окраске, а разделения на два чётких биологических вида не произошло.

Ещё один пример.

В средней полосе в пределах территории России произрастает более двадцати видов лютика. Все они произошли от одного вида. Потомки его заселили различные места обитания — степи, леса, поля — и благодаря изоляции обособились друг от друга сначала в подвиды, а потом и в виды.

В основе аллопатрического видообразования лежат те или иные формы пространственной изоляции, и этот путь видообразования всегда сравнительно медленный, происходящий на протяжении сотен тысяч поколений.

Именно за такие длительные промежутки времени в изолированных частях населения вида вырабатываются те биологические особенности, которые приводят к репродуктивной несовместимости.

Учёные предполагают, что в особых случаях репродуктивная изоляция может возникнуть между определёнными особями и всей остальной популяцией в пределах одной территории. Такой способ видообразования называют симпатрическим.

Экологическое, или симпатрическое, видообразование связано с расхождением групп особей одного вида и обитающих на одном ареале по экологическим признакам. При этом особи с промежуточными характеристиками оказываются менее приспособленными.

Примером экологического (симпатрического) видообразования являются виды синиц, которые образовались в связи с пищевой специализацией: по выбору мест кормёжки, по составу поедаемых кормов, по способам их поиска и добычи.

Рассмотрим способы протекания симпатрического видообразования.

Один из них — возникновение новых видов при быстром изменении кариотипа путём полиплоидизации (то есть удвоения хромосомного набора).

Этот механизм видообразования интересен тем, что он ведёт к мгновенному формированию полной генетической несовместимости нового вида с видами-предками.

Например, у картофеля исходное число хромосом равно 12, но в результате полиплоидизации возникли виды с хромосомными наборами равными 24, 48 и 72.

Это позволяет предполагать, что соответствующие виды образовались в результате полиплоидии, т. е. путём кратного умножения числа хромосом исходного предкового вида.

Другой способ симпатрического видообразования — гибридизация с последующим удвоением числа хромосом.

Так, например, всем известная слива возникла благодаря скрещиванию тёрна и алычи c последующим увеличением числа хромосом в геноме. То есть слива возникла в результате межвидовой гибридизации и последующей полиплоидизации.

Лишь в случае гибридогенного возникновения видов появляется новая видовая форма, отличная от каждой из родительских.

Третий способ симпатрического видообразования — возникновение репродуктивной изоляции особей внутри первоначально единой популяции в результате фрагментации или слияния хромосом и других хромосомных перестроек (мутаций). Этот способ распространён как у растений, так и у животных.

Полагают, что большая панда произошла от медведя в результате хромосомных изменений. У панды 42 хромосомы, а у медведя 74. Поэтому и отличий между ними достаточно.

Таким образом, образование новых видов в результате хромосомных перестроек может происходить в популяциях, населяющих один и тот же географический район и не разделённых никакими барьерами.

Особенностью симпатрического пути видообразования является то, что он приводит к возникновению новых видов, всегда морфологически близких к исходному виду.

Источник