Начинается с географической изоляции популяции способ видообразования

Характеристика географического видообразования: сущность и механизм, причины формирования географического разнообразия и примеры

Характеристика географического видообразования

Сущность географического видообразования

Географическое видообразование представляет собой путь формирования видов в ходе эволюции, при котором первостепенную роль играет пространственная или территориальная изоляция.

Названый путь видообразования также называют аллопатрическим. При географическом видообразовании формирование нового вида происходит в результате изоляции. Одно из важнейших условий образования новых видов — изоляция популяции в конкретных условиях.

Генофонд популяции заметно меняется в результате воздействия окружающей среды. Кроме того, происходит формирование почвы, способствующей расширению спектра мутаций и образованию новых продуктивных генных сочетаний.

Географическая изоляция становится основой для возникновения новой формы этого явления — репродуктивной изоляции. Именно она становится решающим моментом процесса возникновения в природе новых видов.

Репродуктивная изоляция — это невозможность скрещивания между особями разных популяций.

Несмотря на то, что на данный момент известно о множестве теорий видообразования, ни одну из них нельзя назвать целиком доказанной. Это объясняется тем, что любую из них достаточно сложно обосновать эмпирическим путем.

Однако теория географического образования прочно вошла в науку и успешно составляет конкуренцию другим представлениям о системе эволюционного процесса.

Механизм географического видообразования

Появление новых видов — важнейший этап эволюции. Образование новых природных видов формируется под воздействием движущих сил эволюции — это доказал Ч. Дарвин.

Если условия существования внутри вида изменяются, происходит процесс расхождения признаков — дивергенция. Этот процесс приводит к появлению новых группировок особей внутри вида. Поэтому один вид может стать источником целого спектра форм, каждая из которых способна к воспроизведению плодовитого потомства и выживанию в неблагоприятной среде.

В сравнении с экологическим, географическое видообразование может быть основано только лишь на смене организмом своего ареала обитания. Обычно такое происходит, когда популяция расселяется. Факторам географической изоляции в таких случаях выступают:

Однако нужно понимать, что препятствие само по себе еще не является фактором географической изоляции. К примеру, для одной популяции отдельное препятствие может стать фактором географической изоляции, а для другой популяции это препятствие вообще не будет считаться препятствием.

Когда популяция остается на новой территории, то приобретает адаптации, меняющие ее генотип. Это, в свою очередь, сказывается на фенотипе.

Аллопатрический тип видообразования дал жизнь уникальным видам, проживающим на территориях Австралии, Антарктиды, пустынь и северных широт.

В основе географического видообразования лежат определенные механизмы:

• наличие пространственной изоляции популяций внутри одного вида дает начало новым видам. Пространственная изоляция в этом случае — разделение географических ареалов;
• возникновение генетической изоляции в результате продолжительного разобщения популяций. Генетическая изоляция сохраняется даже тогда, когда географическая изоляция перестает действовать;
• появившиеся в результате географического видообразования новые виды называются географическими расами.

Причины формирования географического разнообразия

Основные причины формирования географического видообразования:

• миграция особей;
• расширение ареала обитания популяции;
• естественный отбор;
• репродуктивная изоляция;
• накопление мутаций, которые влияют на образование фенотипических и генотипических различий.

Замечание 3

Все эти причины проявляются по-разному и зависят от изначального местонахождения популяции и ее генофонда.

Возникновение географической изоляции связано с динамикой развития климата и рельефа. Приспособившиеся к новым условиям обитания особи передают приобретенные навыки адаптации своим потомкам. Поэтому эти потомки способны выжить только в этих условиях.

Аллопатрия — процесс длительный. Он включает 6 этапов:

1. Изменение среды обитания видов, расширение ареала (в результате климатических катаклизмов и изменений ландшафта).
2. Изменение хода естественного отбора (в результате мутагенеза и адаптаций).
3. Сохранение приобретенных полезных адаптаций с последующим закреплением их в генотипе.
4. Сохранение географической изоляции.
5. Появление репродуктивной изоляции.
6. Возникновение новых видов.

Замечание 4

Более четкие различия между приспособленными и неадаптированными видами обусловлены меньшим обменом генами между ними. Так образуется репродуктивная изоляция.

Между географическим типом видообразования и изменениями рельефа наблюдается заметная связь. К таким изменениям рельефа относят горообразование, формирование рек и озер, расхождение континентов и др. Все эти процессы длятся по несколько сотен тысяч лет.

Примеры географического видообразования

Примеры географического видообразования помогают понять сам процесс.

Видовое разнообразие Байкала, которое без сомнения считается уникальным (а это белоголовые чайки, различные виды хлопчатника и др) обусловлено горным хребтом, изолировавшем эту территории от других водных бассейнов.

Схожие примеры видообразования (географического) объясняются парой причин:

• непреодолимыми препятствиями, возникшими на территории вида;
• расширением ареала популяции, в результате которого возможность скрещивания свелась к минимуму или вообще исчезла.

Как следует из текста выше, географическое видообразование — это длительный эволюционный процесс. В его основе лежат климатические изменения и естественные преграды.

Чтобы такое видообразование прошло успешно, важна территориальная изоляция особей внутри одной популяции. Когда возникает полная репродуктивная изоляции, можно говорить об окончании формирования видов.

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