База знаний
13.3. Основные пути и способы видообразования
В территориальном аспекте в пространстве новый вид может возникнуть из одной или группы смежных популяций, расположенных на периферии ареала исходного вида. Такое видообразование называется аллопатрическим (от греч. alios — иной, patris — родина). В других случаях новый вид может возникнуть внутри ареала исходного вида, как бы внутри вида; этот путь видообразования называется симпатрическим (от греч. sym — вместе, patris — родина). В филогенетическом аспекте (во времени) новый вид может возникнуть посредством постепенного изменения одного и того же вида во времени, без какой-либо дивергенции исходных групп. Такое видообразование называется филетическим.
Новый вид может возникнуть путем разделения единого предкового вида (дивергентное видообразование). Наконец, новый вид может возникнуть в результате гибридизации двух уже существующих видов — гибридогенное видообразование. Кратко опишем эти основные пути видообразования.
Аллопатрическое видообразование (называемое иногда географическим) иллюстрируется приведенными выше примерами возникновения вида у больших чаек и в группе австралийских мухоловок. При аллопатрическом видообразовании новые виды могут возникнуть путем фрагментации, распадения ареала широко распространенного родительского вида. Примером такого процесса может быть возникновение видов ландыша (см. гл. 6). Другой способ аллопатрического видообразования — видообразование при расселении исходного вида, в процессе которого все более удаленные от центра расселения периферийные популяции и их группы, интенсивно преобразуясь в новых условиях, становятся родоначальниками видов. Примеры, аналогичные видообразованию в группе больших чаек, известны и для других птиц, некоторых рептилий, амфибий, насекомых.
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 самостоятельности даже при нарушении первичной изолирующей преграды. Аллопатрическое видообразование всегда связано с историей формирования видового ареала.
Симпатрическое видообразование. При видообразовании симпатрическим путем новый вид возникает внутри ареала исходного вида.
Первый способ симпатрического видообразования — возникновение новых видов при быстром изменении кариотипа, например при автополиплоидии. Известны группы близких видов (обычно растений) с кратными числами хромосом (см. рис. 6.28). Так, например, в роде хризантем (Chrysanthemum) все формы имеют число хромосом, кратное 9, 18, 27, 36, 45, . 90. В родах табака (Nicotiana) и картофеля (Solanum) основное, исходное, число хромосом равно 12, но имеются формы с 24, 48, 72 хромосомами. В таких случаях можно предположить, что видообразование шло путем автополиплоидии — посредством удвоения, утроения, учетверения и т. д. основного набора хромосом предковых видов. Процессы полиплоидизации хорошо воспроизводятся в эксперименте посредством задержки расхождения хромосом в мейозе в результате воздействия, например, колхицином. Известно, что полиплоиды могут возникать и в природных условиях. Возникшие полиплоидные особи могут давать жизнеспособное потомство лишь при скрещивании с особями, несущими то же число хромосом (или при самоопылении). В течение немногих поколений в том случае, если полиплоидные формы успешно проходят «контроль» естественного отбора и оказываются лучше исходной диплоидной, они могут распространиться и сосуществовать совместно с породившим их видом (рис. 13.4) или, что бывает чаще, просто вытеснить его.
Рис. 13.4. Пример возникновения репродуктивной изоляции при полиплоидизации: обитающий по всему Индостану тетраплоидный вид растений Dicanthium annulatum, несомненно, возник из диплоидной предковой формы, ныне занимающей небольшой дизъюнктный ареал (по Н. Россу, 1962)
Полиплоидные формы, как правило, крупнее и способны существовать в более суровых физико-географических условиях. Именно поэтому в высокогорьях и в Арктике число полиплоидных видов растений резко увеличено (рис. 13.5). Среди животных полиплоидия при видообразовании играет несравненно меньшую роль, чем у растений, и во всех случаях связана с партеногенетическим способом размножения (например, у иглокожих, членистоногих, аннелид и других беспозвоночных).
Рис. 13.5. Распространение полиплоидных видов цветковых (в процентах к общему числу видов флоры) в разных частях Евразии (по данным разных авторов из Н.В. Тимофеева-Ресовского и др., 1977)
Второй способ симпатрического видообразования — путем гибридизации с последующим удвоением числа хромосом — аллополиплоидия (см. ниже).
Наконец, последним, достаточно изученным способом симпатрического видообразования является возникновение новых форм в результате сезонной изоляции. Известно существование ярко выраженных сезонных рас у растений, например у погремка Alectorolophus major (см. гл. 10), раннецветущие и позднецветущие формы которого полностью репродуктивно изолированы друг от друга, и, если условие отбора сохраняется, лишь вопрос времени — когда эти формы приобретут ранг новых видов. Аналогично положение с яровыми и озимыми расами проходных рыб; возможно, что эти формы уже являются разными видами, очень схожими морфологически, но изолированными генетически (виды-двойники).
Особенность симпатрического пути видообразования — возникновение новых видов, морфофизиологически близких к исходному виду. Так, при полиплоидии увеличиваются размеры, но общий облик растений сохраняется, как правило, неизменным; при хромосомных перестройках наблюдается та же картина; при экологической (сезонной) изоляции возникающие формы также обычно оказываются морфологически слабо различимыми. Лишь в случае гибридогенного возникновения видов появляется новая видовая форма, отличная от каждого из родительских видов (но также имеющая признаки, характерные для двух исходных видов).
Филетическое видообразование. При филетическом видообразовании вид, весь в целом изменяясь в чреде поколений, превращается в новый вид, который можно выделить, сопоставляя морфологические характеристики этих групп.
Филетическое видообразование включает стазигенез — развитие вида во времени с постепенным изменением одной и той же экологической ниши, и анагенез — развитие вида с приобретением каких-то новых принципиальных приспособлений, позволяющих ему образовать совершенно новую, более широкую экологическую нишу. Примером стазигенеза может быть развитие основного ствола верхнеплиоценовых моллюсков рода Giraulus (см. рис. 6.5).
Рис. 13.6. Пример филетического видообразования в ряду ископаемых европейских слонов (Elephas planifrons — Е. meridionalis) по ламеллярному индексу (количеству эмали на зубах) (из В. Гранта, 1980)
Ясно, что в этом случае возможно лишь сопоставление морфологических характеристик, так как изучать результаты филетической эволюции можно лишь с привлечением палеонтологического материала (рис. 13.6). При этом всегда остается возможность того, что на каком-то этапе эволюции от единого филетического ствола могли дивергировать другие группы и филетическое видообразование могло оказаться на самом деле дивергентным. Поэтому в «чистом виде» филетическая эволюция, видимо, возможна лишь как идеализированное и упрощенное отражение эволюционного процесса на одном из отрезков жизни вида (фратрии).
Заметим, что границы между отдельными видами в филетическом ряду форм провести невозможно — она всегда будет условной (см. гл. 12).
Дивергентное видообразование (кладогенез). Ч. Дарвин считал этот тип видообразования самым распространенным (единственный рисунок в «Происхождении видов» посвящен именно этому типу видообразования). Примерами этого типа видообразования — возникновение новых видов в результате разделения единой предковой формы — являются возникновение нескольких видов сигов вокруг Ирландского моря (см. рис. 6.10) и дивергенция дарвиновых вьюрков на Галапагосах (см. рис. 6.12) и эволюция североамериканских дрозофил группы pseudoobscura — persimilis (см. рис. 6.27).
Гибридогенное видообразование (синтезогенез или сингенез). Этот тип видообразования обычен у растений: по некоторым подсчетам, более 50% видов растений представляют собой гибридогенные формы — аллополиплоиды. Укажем лишь на некоторые. Культурная слива (Prunus domestica) с 2n = 48 возникла путем гибридизации терна (P. spinosa, 2n = 32) с алычой (P. divaricata, 2n= 16) с последующим удвоением числа хромосом. Некоторые виды пикульника, малины, табака, брюквы, полыни, ириса и других растений — такие же аллополиплоиды гибридогенного происхождения.
Интересен случай возникновения нового симпатрического вида у Spartina townsendii (2л = 120) на основе гибридизации с последующим удвоением числа хромосом местного английского вида S. stricta (2n = 50) и завезенной в 70-х годах XIX в. из Северной Америки S. alternifolia (2n = 70). Сейчас ареал этого вида интенсивно расширяется за счет сокращения ареала местного европейского вида. Другой пример гибридогенного вида, возникшего симпатрически,— рябинокизильник (Sorbocotaneaster), сочетающий признаки рябины и кизильника и распространенный в середине 50-х годов в лесах южной Якутии по берегам среднего течения р. Алдан (К.М. Завадский). В результате гибридогенного видообразования особенно часто могут образовываться комплексы видов (или так называемых полувидов), связанных между собой гибридизацией,— сингамеоны (В. Грант). В случае таких гибридных комплексов иногда бывает трудно обнаружить четкие границы между отдельными видами, хотя виды как устойчивые генетические системы выделяются вполне определенно.
Все четыре основные формы видообразования во времени схематично показаны на рис. 13.7.
Рис. 13.7. Основные формы филетического (во времени) видообразования (из Н.Н. Воронцова, 2001)
Источник
Разница между аллопатрической и симпатрической спецификацией
вид это группа организмов, которые могут создавать новых особей, которые являются фертильными, и, таким образом, могут производить еще больше потомства. Следовательно, два организма, которые не могут размножаться и создавать плодовитое потомство, являются разными видами. Семестр видообразование относится к происхождению новых видов. Аллопатрическое видообразование а также симпатрическое видообразование являются двумя основными механизмами формирования новых видов.
Сравнительная таблица
| Аллопатрическое Видообразование | Симпатрическое Видообразование | |
|---|---|---|
| Нужна ли географическая изоляция? | да | нет |
| Основной механизм дифференциации | Естественный отбор | полиплоидия |
| Скорость создания новых видов | Медленный | Аутополиплоиды – быстро; аллополиплоиды – медленные |
| Обычный в природе? | да | Да – в растениях |
| Примеры | Дарвинс Финчс; белки в Гранд-Каньоне | Культивируемая кукуруза, пшеница и табак |
Аллопатрическое Видообразование
Аллопатрик происходит от греческого слова allos, означающего «другой», и patris, что означает «отечество». Аллопатрическое видообразование возникает, когда Население организмов становится отделенным или изолированным от их основной группы. Со временем частота аллелей в новой группе, которая раньше была однородной для всех людей, стала подвергаться изменениям посредством естественного отбора из-за давления от различий в хищниках, климате, конкурентах и ресурсах. Популяции могут стать изолированными по ряду причин. Некоторыми примерами являются изменения в рельефе земли в результате землетрясений, рассеивания ветром семян и их уноса в реки, наводнения, миграции и эрозии. Двумя примерами аллопатрического видообразования являются зяблики Дарвина и популяции белок в Гранд-Каньоне. Исследования показали, что чем больше расстояние разделения, тем выше вероятность возникновения видообразования.
Симпатрическое Видообразование
Термин «симпатрический» происходит от английского префикса sym, означающего «то же самое» или «вместе», и греческого слова patris, что означает «отечество». Этот тип видообразования происходит в популяции без географической изоляции. Основными механизмами, приводящими к симпатрическому видообразованию, являются изменения в хромосомах организм, Один из способов это происходит, когда есть серьезная ошибка, которая возникает во время деление клеток в результате более чем одна копия хромосома (s), или потеря хромосом (ы), в одном из дочерние клетки, Это состояние известно как анеуплоидия и существует два основных вида:
Autopolyploidy
В этой ситуации организм имеет два или более набора хромосом своего вида. Это обычно происходит у растений и является результатом того, что все хромосомы перемещаются в одну из дочерних клеток во время мейоз, Когда это происходит, полученные гаметы не будут совместимы для воспроизведения с таковыми любого из родителей. Тем не менее, организм может самоопыляться или размножаться с другим организмом, таким как он сам, который имеет такое же количество пар хромосом.
аллополиплоидия
Аллополиплоидная форма симпатрического видообразования создается, когда два разных вида спариваются и создают потомство. Получающиеся в результате гаметы потомства первого поколения должны объединяться с нормальными гаметами одного из двух исходных видов для формирования жизнеспособного потомства. История почти 50% всех растение виды можно проследить до полиплоидных видов. Примерами таких культур являются табак, хлопок и пшеница.
Источник
Видообразование
теория по биологии 🌿 эволюция
Если мы рассматриваем эволюционные изменения, затрагивающие популяцию или особей вида, то этот процесс называется микроэволюцией. Она имеет две формы:
Филетическая эволюция — эволюция организмов, характеризующаяся постепенным прогрессирующим приспособлением особей последовательных поколений под действием движущего отбора.
Филетическая эволюция — эволюция организмов, характеризующаяся постепенным прогрессирующим приспособлением особей последовательных поколений под действием движущего отбора.
Вид — группа особей, сходных по морфолого-анатомическим, физиолого-экологическим, биохимическим и генетическим признакам, занимающих естественный ареал, способных свободно скрещиваться между собой и давать плодовитое потомство.
Стадии видообразования
1. Возникновение репродуктивной изоляции.
Изоляция — исключение или затруднение свободного скрещивания между особями одного вида из разных популяций. Изоляция является элементарным эволюционным фактором, действующим на микроэволюционном уровне, и приводит к видообразованию.
Экологическая изоляция проявляется в тех случаях, когда особи обитают на одной территории, но местообитания у них разные. Например, майские жуки из Москвы не смогут совокупиться с майскими жуками из Тулы. Будь они в одном городе/лесе – без проблем, однако расстояния между областями они преодолевать не будут.
Временна’я изоляция проявляется в несовпадении сроков размножения. Это могут быть как разные месяцы, так и разные часы.
Поведенческая изоляция проявляется в тех случаях, когда самец и самка не привлекают друг друга. У животных очень интересное половое поведение. Это и брачные танцы, и песни, и ухаживания, и подарки, и наряды. Первые два пункта особенно красивы и причудливы у птиц. У благородных оленей ценятся крупные ветвистые рога. А пингвины дарят идеально круглый камушек своей избраннице. Не менее интересно дела обстоят у пауков. Самки у них часто куда больше, чем самцы. Представительницы прекрасного пола вполне могут их съесть. Именно поэтому самцы приносят самке дары. Они заворачивают в паутину муху и приносят на свидание. Пока самка разворачивает «подарок» и лакомится им, самцы успевают ее оплодотворить. А если повезет, то еще и убежать целым и невредимым. Однако не всегда брачные ритуалы заканчиваются спариванием.
Механическая изоляция проявляется в случаях анатомического несочетания организмов. Например, если
Цветок — сложный орган семенного размножения цветковых (покрытосеменных) растений.
Так как результатом репродуктивной изоляции является то, что особи не смогли скреститься, то обмена генетическим материалом не происходит. Это дает возможность возникновения генетической дивергенции. Например, в популяции возникают случайные изменения в генофонде при адаптации к условиям среды. Затем эти изменения, возникают репродуктивные механизмы изоляции, перечисленные выше. Так
Популяция — совокупность организмов одного вида, длительное время обитающих на одной территории (занимающих определённый ареал) и частично или полностью изолированных от особей других таких же групп.
2. Видообразование
Существует 2 пути видообразования: аллопатрическое видообразование и симпатрическое видообразование.
Аллопатрическое видообразование происходит как следствие географической изоляции. Например, популяция животных жила в горной местности, произошел обвал. Две части популяции оказались по разные стороны от завала. Если рассматривать 2 части популяции, то между ними возникла репродуктивная изоляция. Однако внутри своей группы они скрещиваться могут. Кроме того, не забываем о случайных мутациях. Так возникает новый вид по этому пути.
Симпатрическое видообразование проявляется при действии экологических факторов. Например, предполагают, что 5 видов синиц образовалось из-за того, что одни птицы добывали более мелких насекомых, а другие — более крупных. Одни предпочитали искать их в древесных стеблях, а другие – в стеблях трав, а третьи – поедать
Семя — особая многоклеточная структура сложного строения, служащая для размножения и расселения семенных растений, обычно развивающаяся после оплодотворения из семязачатка (видоизменённый женский спорангий) и содержащая зародыш.
Хромосома — нуклеопротеидные структуры в ядре эукариотической клетки, в которых сосредоточена бо́льшая часть наследственной информации и которые предназначены для её хранения, реализации и передачи.
Задание EB2018D Проанализируйте таблицу «Пути эволюции». Заполните пустые ячейки таблицы, используя термины и понятия, приведённые в списке. Для каждой ячейки, обозначенной буквой, выберите соответствующий термин или соответствующее понятие из предложенного списка.
| Характеристика | Примеры признаков у организмов | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Ароморфоз | ___________(Б) | Появление головного мозга у рыб | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| __________(А) | Упрощение уровня организации, утрата отдельных органов | Утрата пищеварительной системы у ленточных червей | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Идиоадаптация | Частные приспособления к условиям среды | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ПРИЗНАКИ | ТИП ЭВОЛЮЦИИ | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
| А) перестройка структуры популяций Б) на процесс влияют дегенерации В) эволюция в пределах вида Г) важную роль играют популяционные волны Д) формирование надвидовых групп Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами. На уровне до вида происходит микроэволюция, а выше вида — макроэволюция. Значит, А), В) и Г) — 2; Д) — 1. Ароморфозы и дегенерации – крупные изменения, влияющие на положение вида в системе, поэтому это макроэволюция. pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить Ответ: см. решение pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить (1) Среди плоских и круглых червей достаточно много паразитов. (2) У паразитических круглых червей (аскарид) в процессе эволюции сформировались плотные покровы, которые позволяют им выжить при воздействии пищеварительных соков хозяина. (3 ) У паразитических плоских червей – бычьего и свиного цепней – во взрослом состоянии выделяются вещества, препятствующие их перевариванию в кишечнике хозяина. (4) Эти черви утратили пищеварительную систему. (5) На головке бычьего цепня сформировались четыре присоски, а у свиного цепня, кроме присосок, имеются крючочки. (6) В связи с паразитизмом червей их нервная система и органы чувств редуцировались. Идиоадаптация — эволюционный процесс, приводящий к повышению приспособленности организмов к разным условиям обитания и существенно не отражающийся на общем уровне организации. То есть, организмы не поднимаются за счет этих изменений по эволюционной лестнице, это лишь приспособления.
Ответ: 235 pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить Примечание В пункте 3) вернее указывать в плодах, которые имеют разные приспособления к расселению (распространению). Например, крылатки клена; яркий околоплодник вишни и т.д. Ответ: см. решение pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить Задание EB20858 Проанализируйте таблицу. Заполните пустые ячейки таблицы, используя понятия и термины, примеры, приведенные в списке. Для каждой ячейки, обозначенной буквами, выберите соответствующий термин из предложенного списка.
СПИСОК ТЕРМИНОВ И ПОНЯТИЙ:
Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам: Общая дегенерация тоже относится к биологическому прогрессу. Это не биологический регресс, потому что плоские черви прекрасно живут и существуют как тип. Если бы это был биологический регресс, то плоские черви бы вымерли. 1) Появление цветка и плода- яркий пример ароморфоза. 4) Наличие перепончатых конечностей у водоплавающих птиц — пример идиоадаптации. Это не теплокровность, теплокровность — ароморфоз. 2) pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить Раз видообразование у нас географическое, то это значит, что популяцию животных разделил какой-то географический объект, вроде широкой реки. Таким образом, произошла 3) изоляция популяций. В изолированной популяции происходит 2) появление мутаций. А затем естественный отбор отсеивает особей с неблагоприятными признаками и оставляет особей с полезными изменениями. Если носители мутации не умерли, то признак распространяется внутри этой популяции. Таким образом, образовывается новый вид. pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить Для начала, представим себе одноклеточное зеленое растение. Первым ароморфозом будет фотосинтез. Потом — вегетативные органы. Теперь выбор между тем, что произошло раньше: образование семян или возникновение цветка и плода. Ответ будет семена, так как они есть еще и голосеменных растений, у которых не было ни цветка, ни плода, соответственно. pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить Пятипалые конечности точно в конце. Появление тканей точно до хорды. У тех же кишечнополостных нет хорды, но есть эктодерма и энтодерма. Таким образом, первый пункт — возникновение полового размножения. Следует вспомнить, что к нему способны даже некоторые одноклеточные. А ткань — группа клеток, так что половое размножение появилось раньше, чем возникли ткани. pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить Для начала — многоклеточность. Что касается остальных вариантов- нужно понять к каким животным относятся эти ароморфозы, а потом расположить их в порядке усложнения организации. Двусторонняя симметрия тела – медузы — кишечнополостные. Членистые конечности, тело покрыто хитином — рак — членистоногие. Сегментация тела — дождевой червь — кольчатые черви. В порядке усложнения: кишечнополостные, кольчатые черви, членистоногие. pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить Раз эволюция хордовых, то образование хорды будет первым ароморфозом. Очевидно, что возникновение четырехкамерного сердца будет последним ароморфозом. Что же возникло раньше: легкие или головной и спинной мозг? Конечно, головной и спинной мозг. Нужно вспомнить, что по уровням организации вначале идут рыбы, а потом уже земноводные, у который и появились легкие. pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить Самая высокая организация у млекопитающих — у них есть кора головного мозга. Развитию коры предшествовало возникновение переднего мозга. Теперь три варианта: 1) образование диффузной нервной системы 4) стволовая нервная система 5) узловая нервная система Если мы представим эти нервные системы, то стволовая и узловая более высокоорганизованные, чем диффузная, которая как бы разбросана по организму. Выбирая же между стволовой и узловой нервными системами, стволовая будет более сложная, чем узловая.
Ответ: 14532 pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить Задание EB22964 Установите соответствие между характеристиками и способами видообразования: к каждой позиции, данной в первом столбце, подберите соответствующую позицию из второго столбца.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
