Микроэволюция видообразование способы видообразования

Микроэволюция. Способы видообразования

Изоляция. Способы видообразования.

Изоляция.

Ч.Дарвин различал три основных фактора эволюции – изменчивость, наследственность и естественный отбор. Дальнейшие исследования показали, ч то к изменению генофонда, а следовательно к эволюции приводят популяционные волны, дрейф генов и изоляция. Дарвин обнаружил, что различия между популяциями одного вида проявляются в форме адаптациик различным условиям жизни. В свете современных знаний это означает, что у особей в популяциях формируются некоторые генетически закрепленные свойства, отличающие их друг от друга и обеспечивающие наилучшую приспособленность организмов к условиям той или иной местности. Вот пример. Популяции атлантической сельди в разных районах океана размножаются в разное время года. Необходимым условием выживания молоди сельди является совпадение в сроках вылупления из икры личинок и развития мелкого фитопланктона – их основной пищи. В зависимости от широты местности пик развития фитопланктона происходит весной, летом, осенью или зимой. Соответственно различают весенне-, летне-, осенне- и зимненерестящихся сельдей, популяции которых живут обособленно, имеют небольшие внешние различия, но относятся к одному виду и могут скрещиваться, давая плодовитое потомство.

Могут ли различия между популяциями приводить к их репродуктивной изоляции, к утрате способности особей из разных популяций свободно скрещиваться друг с другом?

Популяции, живущие на разных островах, изолированы друг от друга, и их особи практически не встречаются. Ясно, что в условиях такой чисто географической изоляции различия в строении или поведении постепенно накапливаются, и это, в конце концов, может привести к образованию новых видов животных или растений.

Как особи разных популяций теряют возможность скрещиваться и обмениваться генами с другими особями тех же видов? Происходит ли это просто в силу географического разобщения или существуют иные механизмы? Ответы на эти вопросы дают ключ к пониманию механизмов видообразования.

Установлено, что и физические факторы среды обитания, и биологические свойства организмов могут приводить к ограничениям генного обмена. Это происходит в результате срабатывания изолирующих механизмов различных типов. Рассмотрим некоторые примеры.

На Гавайских островах обитают два вида фруктовых мушек, которые внешне очень похожи. Оба вида живут в одних и тех же местах, питаясь соком одного и того же древесного растения. При этом один вид питается соком, стекающим по стволам и ветвям в верхних ярусах дерева, в то время как другой – лужицами сока на лесной подстилке. Скрещивание между этими видами никогда не происходит из-за их пространственной разобщенности. Этот пример показывает, что генетические различия между популяциями могут возникать в результате разной экологической специализации.

Интересный пример поведенческой изоляции демонстрируют различные виды светлячков. Для каждого из обитающих вместе видов характерна определенная световая траектория и типы испускаемых световых сигналов.

Траектории могут быть зигзагообразными, прямыми или в форме петли, а световые пульсации – короткими или длинными в виде устойчивых отблесков (рис. 76). При спаривании особи выбирают друг друга, строго ориентируясь на тип светового сигнала. Этот пример показывает, что изоляция между популяциями может закрепляться путем формирования определенных типов поведения – выработки рефлекторных реакций лишь на сигналы того или иного типа.

Цветочную пыльцу некоторых видов растений, например орхидей, разносят лишь определенные виды животных, чье инстинктивное поведение – залог того, что генный обмен будет происходить только среди особей своего вида.

У животных с наружным оплодотворением изолирующие механизмы срабатывают на молекулярном уровне. У морских звезд и некоторых видов моллюсков роль изолирующих факторов играют различия в строении специальных белковых молекул, которые связывают сперму и яйцеклетки. Находясь на поверхности яйцеклеток, эти молекулы реагируют лишь на сперматозоиды «своего» вида, что исключает возможность слияния половых продуктов разных видов. У животных с внутренним оплодотворением эту роль выполняют различия в строении половых органов.

Изолирующие механизмы препятствуют развитию организма из зиготы, образовавшейся в результате слияния гамет самца и самки разных видов. Гибриды, возникшие таким образом, обычно быстро погибают или остаются бесплодными. Например, мул – гибрид лошади и осла – стерилен, он не может произвести потомство из-за того, что при его наборе хромосом невозможен мейоз. Бесплодны гибриды зайца-беляка и зайца-русака, куницы и соболя.

Микроэволюция. Способы видообразования

Репродуктивная изоляция – ключевое понятие современного толкования вида. Особи одного вида могут скрещиваться друг с другом, но никогда – с организмами другого вида. Например, роза и вишня – оба вида из семейства розоцветных – никогда не скрещиваются. Репродуктивная изоляция, таким образом, обеспечивает точный критерий для определения принадлежности данных организмов к одному виду. Возникновение новых видов может происходить различными путями. Важнейшую роль в этом процессе играют изолирующие механизмы, а сам процесс видообразования называют микроэволюцией. Микроэволюция – внутривидовая эволюция, протекает на уровне популяций в сравнительно небольшие промежутки времени и заканчивается образованием нового вида.

Новый вид может появиться вследствие расчленения ареала популяции или группы популяций барьерами. Этот процесс может происходить на границе области распространения исходного вида, где условия жизни несколько отличаются от обычных и где активно протекают процессы естественного отбора. Такое видообразование, связанное с пространственной разобщенностью популяций, часто называют географическим. Схематически процесс географического видообразования представлен на рисунке 78.

Предположим, что популяцию некоторого вида разделяет барьер. Это может быть физическая или географическая преграда – река, канал, карьер и т. д. Наличие барьера препятствует свободному скрещиванию особей, а значит – генному обмену. В результате естественного отбора в популяциях накапливается все больше и больше генетических различий. Со временем эти различия становятся столь значительными, что включаются те или иные механизмы репродуктивной изоляции.

Примером такого процесса может быть возникновение некоторых видов рыб, предки которых обитали в море, но в ледниковое время смогли освоить сначала солоноватые водоемы, возникшие в ходе таяния ледников на границах моря и материка, а затем и пресные на территории современной Европы и Азии. По мере отступления ледника пресные водоемы оказались полностью изолированными. Под влиянием новых условий некоторые рыбы, претерпев значительные изменения, образовали новые виды. К ним можно отнести, например, налима – близкого родственника типично морского вида трески.

Другой пример – возникновение разных видов ландыша от исходного вида, обитавшего миллионы лет назад в широколиственных лесах Европы. Нашествие ледника разорвало единый ареал ландыша на несколько частей. Он сохранился на лесных территориях, избежавших оледенения: на Дальнем Востоке, юге Европы, в Закавказье. Когда ледник отступил, ландыш вновь распространился по Европе, образовав новый вид – более крупное растение с широким венчиком, а на Дальнем Востоке – вид с красными черешками и восковым налетом на листьях.

Такое видообразование происходит медленно, для его завершения в популяциях должны смениться сотни тысяч поколений. Эта форма видообразования предполагает, что: физически разделенные популяции расходятся генетически; со временем они становятся полностью изолированными и отличными друг от друга вследствие естественного отбора.

Экологическое видообразование происходит в пределах ареала в силу различных причин. Популяции могут адаптироваться к резко различным условиям обитания, что приводит к образованию различных видов. Например: различные виды лютиков приспособились к жизни в самых разных условиях – в поле, на лугу, в лесу, по берегам водоемов. Один вид традесканции сформировался в тенистых лесах, другой – на солнечных скалистых склонах. Экологическая изоляция может вызываться несовпадением сроков размножения особей различных популяций, например, некоторые лососевые рыбы нерестятся через год, в четный год на нерест приходит одна популяция, в нечетный – другая. Разные популяции форели озера Севан нерестятся в разных горных реках и ручьях, что также приводит к репродуктивной изоляции и может послужить начальным этапом видообразования, называемого экологическим видообразованием.

Исследования показывают: генетические различия между популяциями могут накапливаться не только в результате длительного естественного отбора генотипов, несущих в себе полезные для данных условий признаки, но и другим, более быстрым путем. У растений, например, изолирующие механизмы могут возникать в течение жизни одной-единственной генерации посредством внезапного умножения числа хромосом, или полиплоидии. Кратное возрастание числа хромосом в пределах одного вида может происходить самопроизвольно; но иногда умножение хромосом возникает в результате скрещивания близкородственных организмов. Например, культурная слива с 2n = 48 возникла путем скрещивания терна (n = 16) с алычой (n = 8) с последующим удвоением числа хромосом.

Полиплоидами являются многие хозяйственно ценные растения, например картофель, табак, хлопок, сахарный тростник, кофе и др. У таких растений, как табак, картофель, исходное число хромосом равно 12, но имеются виды с 24, 48, 72 хромосомами.

Хромосомные наборы животных также могут быстро меняться. Полиплоидами являются, например, некоторые виды рыб (осетры, щиповки и др.), кузнечиков, других животных. Считается, что гигантская панда произошла от медведя в результате внезапных хромосомных изменений. У панды 42 хромосомы, у медведя 74, хромосомы панды и медведя различаются и по форме (рис. 79). Панда сильно разошлась с медведем и по внешнему строению и по образу жизни: она питается бамбуком и почти не ест мяса. Образование новых видов в результате хромосомных перестроек может происходить в популяциях, населяющих один и тот же географический район и не разделенных барьерами.

Таким образом, можно заключить, что виды могут возникать различными способами — как в течение тысячелетий, так и очень быстро.

|	следующая лекция ==>
Главные пути эволюции.	|	Учет денежных средств.

Дата добавления: 2016-04-11 ; просмотров: 2318 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Микроэволюция видообразование способы видообразования

Раздел ЕГЭ: 6.1. Вид, его критерии. Популяция — структурная единица вида и элементарная единица эволюции. Микроэволюция. Образование новых видов. Способы видообразования. Сохранение многообразия видов как основа устойчивости биосферы

Образование новых видов. Способы видообразования

Видообразование — возникновение новых биологических видов и изменение их во времени, пространстве.

• Аллопатрический (географический). Возникновение нового вида в ходе распада родительского ареала вследствие территориальной изоляции.
• Симпатрический (экологический). Возникновение нового вида в пределах материнского ареала вследствие изменений среды, мутаций, хромосомных перестроек и других явлений, приводящих к генетической изоляции. Особенность способа: всегда приводит к возникновению нового вида, морфологически близкого к исходному.

• Прямое преобразование одного вида в другой (филетическое видообразование).
• Скрещивание организмов, разнородных в наследственном отношении (гибридизация).
• Расхождение признаков (дивергенция).

Биологическая изоляция приводит к изменению количества хромосом, различию в наборе генов, утрате способности к скрещиванию, образованию плодовитого потомства.

Микроэволюция

Микроэволюция — совокупность эволюционных процессов, протекающих внутри вида и приводящих к видообразованию.

Элементарная эволюционная единица	популяция	Особи популяции генетически неравноценны; популяция существует длительный промежуток времени
Элементарное эволюционное явление	мутации	Изменение генофонда популяции

Элементарные эволюционные факторы НЕнаправленного характера:

популяционные волны	Колебание численности особей в популяции
изоляция	Преграды к свободному скрещиванию особей
дрейф генов	Изменение частот встречаемости аллелей в популяции

Элементарные эволюционные факторы направленного характера:

Естественный отбор ⇒ Процесс выживания организмов с полезными признаками и гибели организмов с вредными признаками в данных условиях среды.

Это конспект для 10-11 классов по теме «Образование видов». Выберите дальнейшее действие:

Источник

6.1. Вид, его критерии и структура. Популяция – структурная единица вида и элементарная единица эволюции. Способы видообразования. Микроэволюция

Критерии вида:

– морфологический – особи, принадлежащие к одному виду, похожи друг на друга по своему внешнему и внутреннему строению;

– физиологический – особи, принадлежащие к одному виду, похожи друг на друга многим физиологическим особенностям жизнедеятельности;

– биохимический – особи, принадлежащие к одному виду содержат сходные белки;

– генетический – особи, принадлежащие к одному виду, имеют одинаковый кариотип, скрещиваются друг с другом в природе и дают плодовитое потомство. Между разными видами обмена генов не происходит;

– экологический – особи одного вида ведут сходный образ жизни в близких условиях среды;

– географический – вид распространен на определенной территории (ареале).

Наиболее существенен для определения принадлежности особей к разным видам генетический критерий. Ни один критерий не может быть исчерпывающим. Только на основании совокупности критериальных признаков можно провести различия между близкими видами.

Популяция – устойчивая, совместно обитающая в течение ряда поколений совокупность особей одного вида; элементарная эволюционная единица. Минимальная популяция – две разнополых особи.

Особи, входящие в состав одной популяции, могут рождаться и умирать, а популяция будет продолжать существовать.

Скрещивание между особями одной популяции происходит гораздо чаще, чем между особями разных популяций. Тем самым обеспечивается свободный генетический обмен между членами популяции.

Под влиянием внешних факторов происходит изменение генетического состава популяции.

Генетический состав популяции образует ее генофонд .

Длительное и направленное изменение генофонда популяции называется элементарным эволюционным явлением.

Факторы, вызывающие эволюционный процесс в популяциях, называются элементарными эволюционными факторами:

К ним относятся мутации, характер и разнообразие которых являются причиной генетической разнородности популяций. Они поставляют эволюционный материал – основу для последующего действия естественного отбора. Совокупность рецессивных мутаций в генотипах особей популяции образуют резерв наследственной изменчивости (С.С. Четвериков), который при изменении условий существования, изменении численности популяции может фенотипически проявиться и попасть под действие естественного отбора.

Популяционные волны – периодические колебания численности особей популяции, возникающие в результате резкой смены действия какого-либо из факторов среды (например, недостаток пищи, стихийные бедствия и др.). После прекращения действия этих факторов численность популяции снова возрастает. Оставшиеся в живых особи могут оказаться ценными в генетическом отношении. Изменения частот встречаемости определенных генов может привести к изменению популяции.

Изоляция бывает пространственной (географической) и биологической (экологической, физиологической, репродуктивной).

Естественный отбор – фактор, определяющий возможности выживания и размножения особей, а следовательно, сохранения и эволюции вида. Отбор действует на отдельные фенотипы, тем самым отбирая определенные генотипы.

Видообразование – процесс образования новых разновидностей и видов, репродуктивно изолированных от первоначальной популяции. Разделяют географическое и экологическое видообразование .

Географическое видообразование начинается в популяциях, обитающих в различных, удаленных частях ареала или мигрирующих из ареала. Так как между ними пространственная изоляция, то не происходит генетического обмена, и возникает постепенное расхождение признаков, приводящее к образованию новых видов, репродуктивно изолированных друг от друга. Этот процесс называется дивергенцией.

Экологическое видообразование происходит в пределах одного ареала. Если особи данной популяции в силу генотипических и фенотипических различий окажутся приспособленными к разным экологическим условиям, то между ними может возникнуть репродуктивная изоляция . Новые виды могут возникать не только в результате изоляции, но и в результате полиплоидии или межвидовой гибридизации, что часто происходит у растений.

Микроэволюция – внутривидовой процесс, приводящий к образованию новых популяций данного вида, и в конечном счете новых видов.

Необходимым условием является изоляция – географическая и экологическая.

Результатом микроэволюции является репродуктивная изоляция.

Микроэволюция начинается с естественного отбора мутаций и дивергенции. В результате действия этих факторов образуются новые, генетически и морфологически отличающиеся от исходных, популяции. Если после начала процессов дивергенции возникает географическая, а затем и репродуктивная изоляция между новыми и старыми популяциями, то это, в конечном счете, приводит к возникновению новых видов.

Примером могут служить вьюрки с Галапагосских островов, описанные Ч. Дарвином. Характер пищи и удаленность островов от материка определили расхождения в строении клювов, длине крыльев птиц. Постепенно они разделились на разные, не скрещивающиеся друг с другом популяции, а в дальнейшем на самостоятельные виды.

Макроэволюция – процесс, происходящий в исторически длительные периоды. Приводит к образованию более крупных, чем вид, таксонов – родов, семейств, отрядов, классов и т.д. Механизмы макроэволюции те же, что и у микроэволюции.

Эволюционный процесс обладает такими особенностями как: прогрессивность, непредсказуемость, необратимость, неравномерность.

Тематические задания

А1. Лисица рыжая, живущая в лесах Канады, и лисица рыжая, обитающая в Европе, принадлежат к

А2. Основным критерием возникновения нового вида является:

1) появление внешних различий между особями

2) географическая изоляция популяций

3) репродуктивная изоляция популяций

4) экологическая изоляция

А3. Эволюционные процессы начинаются на уровне

А4. Биологическими предпосылками микроэволюции в популяции являются

1) мутационный процесс и естественный отбор

2) различия в кариотипах особей

3) физиологические различия

4) внешние различия

А5. Совокупность рецессивных мутаций, накопившихся в популяции, называется ее

3) резервом наследственной изменчивости

4) резервом модификационной изменчивости

А6. Популяции одного вида

1) всегда живут рядом

2) относительно обособлены друг от друга

3) живут рядом, но никогда не пересекаются

4) живут всегда на разных континентах

А7. В результате естественного отбора мутаций внутри популяции возникает процесс

1) репродуктивной изоляции

2) географической изоляции

3) экологической изоляции

А8. Дивергенция в популяциях синиц, населяющих городской парк, может привести, скорее всего, к

1) географической изоляции

2) экологической изоляции

3) изменениям кариотипа

4) морфологическим различиям

А9. Бульдог и доберман-пинчер принадлежат к

А10. Две популяции одного вида эволюционируют:

1) независимо друг от друга и в разных направлениях

2) в одном направлении, одинаково изменяясь

3) в зависимости от направления эволюции одной из популяций

4) в разных направлениях, но с одинаковой скоростью

А11. При каких условиях популяция будет эволюционировать?

1) численность прямых и обратных мутаций в популяции будет одинакова

2) число прибывающих и покидающих популяцию особей одинаково

3) численность популяции меняется, а генотипы особей неизменны

4) численность и генотипы особей периодически изменяются

А12. В качестве критерия вида по отношению к исследуемым внешне похожим особям условно можно использовать

1) одинаковый рост особей

2) сходство процессов жизнедеятельности

3) жизнь в одной среде

4) одинаковую массу тела

А13. Два Галапагосских вьюрка (самец и самка) могут быть отнесены к разным видам на основании

1) внешних отличий

2) внутренних отличий

3) изоляция их популяций

4) нескрещиваемости друг с другом

А14. В основе какого критерия вида лежит количество хромосом в клетках организма?

В1. Укажите биологические факторы видообразования

1) географическая изоляция

2) мутации и естественный отбор

3) внешние различия

4) разная среда обитания

В2. В каком случае названы виды организмов?

1) кошка сиамская

2) немецкая овчарка

3) собака обыкновенная

4) владимирский тяжеловоз

6) волк сумчатый

ВЗ. Определите последовательность микроэволюционных процессов, происходящих в популяции.

Источник