Меню

Элементарные факторы микроэволюции единица таблица



Общая схема микроэволюции

date image2020-04-12
views image115

facebook icon vkontakte icon twitter icon odnoklasniki icon

Группа биология

Тема. Микроэволюция и макроэволюция (таблицу в тетрадь)

Изменчивость (мутационная, комбинативная наследственность. Борьба за существование, волны жизни, изоляция)

Многообразие видов, усложнение (прогресс) организмов, относительная приспособленность организмов

Микроэволюция предшествует макроэволюции

Практическая работа. Описание особей одного вида по морфологическому критерию (письменно в тетради)

Практическая работа № 6

Тема: Описание особей одного вида по морфологическому критерию.

Цель работы:усвоить понятие «морфологический критерий», закрепить умение составлять описательную характеристику растений.

Оборудование: гербарий и рисунки растений.

Ход работы

Краткие теоретические сведения

Понятие «Вид» был введён в 17 в. Д. Реем. К. Линней заложил основы систематики растений и животных, ввёл для обозначения вида бинарную номенклатуру. Все виды в природе подвергаются изменчивости и реально существуют в природе. На сегодняшний день описано несколько млн. видов, этот процесс продолжается и сейчас. Виды неравномерно распределены по

всему земному шару.

Вид – группа особей, имеющих общие признаки строения, общее происхождение, свободно скрещивающиеся между собой, дающих плодовитое потомство и занимающих определённый ареал.

Часто перед биологами возникает вопрос: принадлежат ли данные особи к одному виду или нет? Для этого существуют строгие критерии.

Критерий – это признак, по которым один вид отличается от другого. Они же являются изолирующими механизмами, препятствующими скрещиванию, независимости, самостоятельности видов.

Видовые критерии, по которым мы отличаем один вид от другого, в совокупности обуславливают генетическую изоляцию видов, обеспечивая самостоятельность каждого вида и разнообразие их в природе. Поэтому изучение видовых критериев имеет определяющее значение для понимания механизмов процесса эволюции, происходящего на нашей планете.

1. Рассмотрите растения двух видов, запишите их названия, составьте морфологическую характеристику растений каждого вида, т. е. опишите особенности их внешнего строения (особенности листьев, стеблей, корней, цветков, плодов).

2. Сравните растения двух видов, выявите черты сходства и раз­личия. Чем объясняются сходства (различия) растений?

Выполнение работы:

1.Рассмотрите растения двух видов и опишите их по плану:

1) название растения

2) особенности корневой системы

3) особенности стебля

4) особенности листа

5) особенности цветка

2.Сравните растения описанных видов между собой, выявите черты их сходства и различия.

Контрольные вопросы

1. Какие дополнительные критерии используют учёные для определения вида?

2. Что препятствует скрещиванию видов между собой?

Вывод:

Тема. Популяция – элементарная единица эволюции. Движущие силы эволюции, их влияние на генофонд популяции. (Задание: Схема в тетрадь. Выписать понятия: мутации, миграции, поток генов, популяционные волны, дрейф генов, изоляция.)

Конспект.
Популяция — самая мелкая из групп особей, способная к эволюционному развитию, поэтому её называют элементарной единицей эволюции.

Отдельно взятый организм не может являться единицей эволюции — эволюция происходит только в группе особей.

Естественный отбор идет по фенотипам (признакам), по-этому для эволюции нужно разнообразие особей в популяции. Отбирая наиболее «выгодные» фенотипы, естественный отбор оставляет «выгодные» генотипы (комбинации генов). В результате выживают и оставляют потомство особи с наиболее выгодными в данных условиях генотипами.

Совокупность генотипов всех особей популяции — генофонд — основа микроэволюционных процессов в природе.

Вид как целостная система не может быть принят за единицу эволюции, т.к. обычно виды распадаются на составные их части — популяции. Вот почему роль элементарной эволюционной единицы принадлежит популяции.

Общая схема микроэволюции

Микроэволюция — эволюционные процессы, происходящие на уровне популяции (т. е. внутри вида), ведущие к накоплению наследственных особенностей и приводящие к образованию нового вида.

Популяция является элементарной единицей эволюции.

Генофонд популяции — это совокупность генов организмов данной популяции.

Элементарные эволюционные факторы — факторы, способствующие изменению генофонда популяций: мутации, миграции, поток генов, популяционные волны, дрейф генов, изоляция.

Источник

Тема 4.2. Современное эволюционное учение. — 10-11 класс, Пасечник (рабочая тетрадь).

Вид и его критерии

1. Дайте определения понятий.
Биология – система наук, объектами изучения которой являются живые существа и их взаимодействие с окружающей средой.
Критерии вида – характерные признаки и свойства, по которым одни виды отличаются от других.

2. Заполните таблицу.

Критерии вида

4-2-1-2-0

3. Что такое виды-двойники? Приведите примеры.
Два разных вида могут не различаться по анатомическому строению, быть морфологически сходными, но в природе не скрещивающихся из-за наличия разных хромосомных наборов. Так, под названием «крыса черная» различают два вида-двойника: крыс, имеющих в кариотипе 38 и 49 хромосом; под названием «малярийный комар» существует 6 внешне не различимых видов-двойников; у рыбки щиповки – 3 вида двойника.

4. Как проявляется целостность вида?
Ни один из критериев в отдельности не может служить для определения вида. Охарактеризовать вид можно только по их совокупности.

Популяция – структурная единица вида и единица эволюции

1. Дайте определения понятий.
Популяция – группа одновидовых организмов, занимающих определенный участок территории внутри ареала вида, свободно скрещивающихся между собой и частично или полностью изолированных от других популяций.
Генофонд популяции – совокупность количества генетического материала, который слагается из генотипов отдельных особей.

2. Приведите примеры взаимоотношений организмов в популяциях.
Взаимоотношения в популяции могут быть следующие:
Конкуренция — борьба за одни и те же условия окружающей среды внутри одного вида.
Поедание одних особей другими внутри популяции.
Совместная защита от хищника.
Обмен генами при скрещивании в пределах одной популяции.
Гибель ослабленных особей и улучшение качественного состава популяции (генофонда).

3. Что изучает популяционная генетика?
Популяционная генетика изучает процессы изменения генетического состава популяций, возникновения новых свойств организмов и их закрепление посредством естественного отбора.

4. Как влияют мутационные процессы на генетический состав популяции?
Мутационный процесс ведет к увеличению разнообразия генофонда. Мутации распространяются и закрепляются благодаря комбинативной изменчивости.

5. Какое значение имеет мутационный процесс для эволюционных преобразований?
Мутационный процесс – это постоянный источник наследственной изменчивости. Вследствие мутаций изменяется генофонд популяции, что под воздействием различных факторов представляет собой элементарные эволюционные изменения. Мутационный процесс формирует резерв наследственной изменчивости в генофонде каждой популяции и виде в целом. Поддерживая высокую степень генетического разнообразия популяций, он создает основу для естественного отбора и микроэволюции.

6. В чем проявляется способность популяции приспосабливаться (адаптироваться) к новым условиям среды?
Крупные изменения снижают приспособленность популяции. В популяции имеются запасы таких аллелей, которые не приносят ей какой-либо пользы в данное время; они сохраняются в гетерозиготном состоянии. Но когда в результате изменения условий они вдруг оказываются полезными, их частота под действием отбора начинает возрастать, и в конечном счете они становятся основным
генетическим материалом.

Движущие силы эволюции и их влияние на генофонд популяции

1. Дайте определение понятий.
Дрейф генов – явление ненаправленного изменения частот аллельных вариантов генов в популяции, обусловленное случайными статистическими причинами, в результате которого изменяется и обедняется генофонд малой популяции по сравнению с его исходным состоянием.
Волны жизни – резкие колебания численности особей популяции вследствие естественных причин.
Изоляция – исключение или затруднение свободного скрещивания между особями одного вида; является элементарным эволюционным фактором, действующим на микроэволюционном уровне, и приводит к видообразованию.

2. Что понимают под генетическим равновесием в популяциях?
Постоянство частот встречаемости различных аллелей. Это ситуация, при которой распределение аллелей в популяции остается постоянным из поколения в поколение (при отсутствии отбора или мутаций).

3. Заполните таблицу.

Нарушения генетического равновесия в популяциях

4-2-3-3

4. Какие из названных изменений генофонда популяций могут рассматриваться в качестве эволюционных факторов? Ответ поясните.
Под влиянием факторов эволюции — мутационного процесса, изоляции, естественного отбора и др.- в популяции постоянно происходит элементарное эволюционное явление — изменение генофонда популяции. Полезные мутации сохраняются естественным отбором, вредные — накапливаются в популяции в скрытом виде, создавая резерв изменчивости. Через несколько поколений изолированные популяции, обитающие в разных условиях, будут различаться по ряду признаков. Изоляция также является элементарным эволюционным фактором, действующим на микроэволюционном уровне, и приводит к видообразованию. Также и дрейф генов может в результате привести к возникновению нового вида. В результате всех этих факторов может возникнуть новый вид или лучше адаптироваться к условиям внешней среды исходный вид.

5. Составьте схему

Эволюционные факторы

4-2-3-5

Результаты эволюции

1. Дайте определения понятий.
Микроэволюция – эволюционные изменения, протекающие на популяционном, внутривидовом уровне.
Видообразование – процесс возникновения новых биологических видов и изменения их во времени.
Макроэволюция – процесс образования из видов новых родов, из родов – новых семейств и так далее.

2. Заполните таблицу.

4-2-4-2

3. Чем отличаются процессы аллопатрического и симпатрического видообразования?
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. Расходящиеся группы формируют новые виды. Особенностью симпатрического пути видообразования является то, что он приводит к возникновению новых видов, всегда морфологически близких к исходному виду. Лишь в случае гибридогенного возникновения видов появляется новая видовая форма, отличная от каждой из родительских.
Аллопатрическое видообразование вызывается разделением ареала вида на
несколько изолированных частей. Возникновение географических преград (горных хребтов, морских проливов и пр.) приводит к возникновению изолятов — географически изолированных популяций. Прерывание потока генов между изолятами, с одной стороны, и действие естественного отбора, с другой, приводят к их репродуктивной изоляции и образованию самостоятельных видов.

4. Составьте схему.

Эволюционный процесс

4-2-4-4

5. Заполните таблицу.

Доказательства макроэволюции

4-2-4-5

Биологический прогресс и биологический регресс

1. Дайте определения понятий.
Ароморфоз – это крупные, масштабные эволюционные изменения, которые ведут к общему подъему организации, повышают интенсивность жизнедеятельности, но не являются узкими приспособлениями к резко ограниченным условиям существования.
Идиоадаптация – это мелкие эволюционные изменения, которые повышают приспособленность организмов к определенным условиям среды обитания.
Дегенерация – это эволюционные изменения, которые ведут к упрощению организации, к утрате ряда систем или органов и часто связана с переходом к паразитическому образу жизни.

Читайте также:  Таблица копий воблеров косадака с оригиналами

2. Заполните таблицу.

Типы эволюционных изменений.

4-2-10-2

3. Каковы основные направления эволюции? Приведите примеры каждого из них.
Главные направления эволюции:
Ароморфозы: у животных – появление живорождения, способности к поддержанию постоянной температуры тела, возникновение замкнутой системы кровообращения, у растений — появление цветка, сосудистой системы, способности к поддержанию и регулированию газообмена в листьях.
Идиоадаптации: защитная окраска животных или приспособления некоторых рыб (камбала, сом) к жизни у дна – уплощение тела, окраска под цвет грунта, развитие усиков и пр.; приспособления к полету у некоторых видов млекопитающих (летучие мыши, белки-летяги). У растений – приспособления к перекрестному опылению цветка насекомыми или ветром, приспособления к рассеиванию семян.
Дегенерации: у паразитов возникают специфические приспособления (часто весьма изощренные) к условиям жизни внутри хозяина. У паразитических червей появляются присоски, крючки, получают значительное развитие органы размножения. У свиного цепня, лентецов и других червей нет кишечника, слабо развита нервная система, отсутствует способность к передвижению. У растений-паразитов (повилика) – отсутствие вегетативных органов (лист), вместо корней – присоски.

4. Заполните таблицу.

Сравнительная характеристика биологического прогресса и биологического регресса

4-2-10-4

5. Какова, на ваш взгляд, роль человека в процессах биологического регресса?

Деятельность человека является мощным фактором биологического регресса видов, нужных и полезных ему. Например, появились микробы, устойчивые к действию лекарств, и насекомые, устойчивые к ядохимикатам и т.д.. При посеве человек вторгается в живую природу, уничтожает на больших площадях дикие популяции, заменяя их немногочисленными искусственными. Усиленное истребление человеком многих видов ведет к биологическому регрессу, который грозит им вымиранием.

Синтетическая теория эволюции

1. Дайте определения понятия.
Синтетическая теория эволюции (современный дарвинизм) – современная эволюционная теория, которая представляет собой учение об эволюции органического мира, разработанное на основе данных современной генетики, экологии и классического дарвинизма.

2. Заполните таблицу.

Развитие эволюционного учения в ХХ веке.

4-2-11-2

3. Сформулируйте основные положения (постулаты) синтетической теории эволюции.
1. элементарной единицей эволюции считается локальная популяция;
2. материалом для эволюции являются мутационная и рекомбинационная изменчивость;
3. естественный отбор рассматривается как главная причина развития адаптаций, видообразования и происхождения надвидовых таксонов;
4. дрейф генов и принцип основателя выступают причинами формирования нейтральных признаков;
5. вид есть система популяций, репродуктивно изолированных от популяций других видов, и каждый вид экологически обособлен;
6. видообразование заключается в возникновении генетических изолирующих механизмов и осуществляется преимущественно в условиях географической изоляции.

4. Почему можно считать, что синтетическая теория эволюции в основном развивается в русле идей, заложенных Ч. Дарвином?
Синтетическая теория эволюции вскрыла глубинные механизмы эволюционного процесса, накопила множество новых фактов и доказательств эволюции живых организмов, объединила данные многих биологических наук. Тем не менее, синтетическая теория эволюции (или неодарвинизм) находится в русле тех идей и направлений, которые были заложены Ч. Дарвином. Объединение дарвинизма с экологией и генетикой в 20-х годах подготовило почву для создания синтетической теории эволюции. Учение Дарвина – это основа, остов современной теории, оно дало толчок дальнейшему развитию эволюции как науки.

Многообразие видов

1. Дайте определение понятий.
Биоразнообразие – разнообразие жизни во всех её проявлениях; разнообразие на трёх уровнях организации: генетическое разнообразие, видовое разнообразие и разнообразие экосистем.
Естественная классификация – система классификации, отражающая естественную общность организмов, при которой каждая таксономическая категория соответствует группе организмов, которые имеют общего предка.
Дарвинизм – это: в узком смысле – направление эволюционной мысли, приверженцы которого согласны с основными идеями Дарвина в вопросе эволюции (современная их форма представлена в синтетической теории эволюции), согласно которым главным (хотя и не единственным) фактором эволюции является естественный отбор. В широком смысле нередко (и не совсем правильно) употребляется для обозначения эволюционного учения или эволюционной биологии в целом.

2. Назовите ученых, заложивших основы современной классификации организмов.
Основы научной классификации заложил К. Линней еще в 18 веке. Большой вклад в развитие систематики внес Ж. В. Ламарк, разработавший классификацию и систематику растений по естественным признакам и разделивший впервые всех животных на позвоночных и беспозвоночных. В конце XVIII века Антуан Жюссье ввел категорию семейства, а в начале XIX века Ж. Кювье сформулировал понятие о типе животных. Вслед за этим категория, аналогичная типу, – отдел – была введена для растений. К середине XIX века некоторые учёные (например, Эрнст Геккель) наравне с животными и растениями стали выделять новое царство протистов, в которое вошли бактерии, водоросли, грибы и одноклеточные животные. Чарлз Дарвин предложил понимать естественную систему как результат исторического развития живой природы.

3. Заполните таблицу.

Соотношение основных систематических групп, используемых в классификации животных и растений.

4-2-12-3

4. Можно ли использовать данные систематики для доказательства эволюции? Ответ обоснуйте.
Да, можно. В систематике главное доказательство эволюции заключается в том, что все живые существа можно расположить в иерархическую систему таксономических единиц – виды, роды, семейства, отряды, классы и типы. Это означает, что все организмы связаны между собой филогенетически. Принадлежность организмов к тем или иным систематическим группам свидетельствует о том, что большинство промежуточных форм, существовавших в прошлом, вымерло. Таким образом, все разнообразие живой природы можно объяснить происхождением от общих предков на основе борьбы за существование. Будучи генетически различными, виды представляют собой независимо эволюционирующие и репродуктивно изолированные единицы. Поскольку можно предполагать, что у генетически сходных видов общий предок существовал в менее отдаленном прошлом по сравнению с генетически различными видами, то степень генетических различий является мерой, на основе которой сейчас совершенствуют филогенетическое (родословное) древо.

5. Каково значение сохранения многообразия видов в природе?
Биоразнообразие – один из факторов оптимального функционирования биосферы в целом. Биоразнообразие обеспечивает устойчивость экосистем к внешним воздействиям и поддерживает в них равновесие. Живое от неживого отличается большим разнообразием и способностью не только его сохранять, но и существенно увеличивать по мере эволюции. Вообще эволюция жизни на Земле – это процесс увеличения разнообразия живых организмов, форм и уровней их организации, процесс возникновения механизмов, обеспечивающих устойчивость живых систем и экосистем в постоянно изменяющихся условиях нашей планеты. Именно способность экосистем поддерживать равновесие, используя для этого наследственную информацию живых организмов, и делает биосферу в целом и экосистемы вещественно-энергетическими системами в полном смысле.

6. Что понимают под устойчивым развитием биосферы?
Сохранение биосферы как естественной основы всей жизни на Земле, ее устойчивость и естественная эволюция, с тем чтобы дальнейшее развитие человечества происходило в гармонии с природой. Формирование хозяйственной деятельности человека, не разрушающей биосферу, а ее сохраняющей. Биосфера с этой точки зрения должна рассматриваться уже не только как кладовая и поставщик ресурсов, а как фундамент жизни, сохранение которого должно быть обязательным условием для существования и дальнейшей эволюции человека и природы.

Источник

Микроэволюция и макроэволюция — сравнительная характеристика, признаки и критерии процессов

История и определение

Эволюция является результатом изменений в генетическом коде. Гены кодируют основные характеристики, которые будет иметь жизненная форма, и нет никакого известного механизма, предотвращающего небольшие изменения (микроэволюция), приводящие в итоге к макроэволюции.

Впервые эти термины были использованы в 1927 году русским учёным Юрием Филипченко в его книге «Эволюция и вариация», но тем не менее дискуссия о связи между макроэволюцией и микроэволюцией велась ещё с 1860-х годов, когда эволюция стала общепринятой идеей после публикации книги «Происхождения видов» Чарльза Дарвина.

Первая теория макроэволюции, разработанная биологом Жаном-Батистом Ламарком, утверждала, что люди развивают черты, которые они используют, и затем передают их потомкам. Экологические изменения поменяли «потребности» вида, что заставило его развить различные признаки, приведшие к трансмутации.

Грегор Иоганн Мендель, австрийский монах, широко известный как «отец современной генетики», полагал, что законы наследования не дают средств к существованию для макроэволюции. Хотя труды Менделя были опубликованы в 1866 году, его теория игнорировалась до начала двадцатого века, отчасти потому что она была опубликована в журнале, который не читало научное сообщество.

Дарвин, с другой стороны, не видел принципиальных различий между микроэволюцией и макроэволюцией и считал, что они являются одним направлением биологического прогресса. Но он подтвердил, что безусловно, чёткая линия разграничения между ними не проведена.

С открытием ДНК и генов генетическая мутация получила признание как механизм вариации. Эта теория развивающейся эволюции была позже названа современным эволюционным синтезом и до сих пор сохраняет своё выдающееся положение. Синтетическая модель эволюции соответствовала микроэволюции и макроэволюции, утверждая, что единственной разницей между ними были время и масштаб.

Сегодня эти термины остаются в относительно ограниченном использовании. Их можно найти в некоторых научных текстах, но в целом для большинства биологов они не имеют значения. Для учёных нет существенной разницы между микроэволюцией и макроэволюцией. И то и другое происходит одинаково и по одним и тем же причинам, поэтому не нужно их дифференцировать.

Проблема, связанная с применением терминов микроэволюция и макроэволюция, заключается в том, что определение того, что составляет вид, не всегда устанавливается. Это может усложнить границы, которые, как утверждают некоторые, существуют между ними.

Сходство и различия

Оба процесса происходят в природе по одной схеме: наследственность, изменчивость, естественный отбор и репродуктивная изоляция. Но в то время как микроэволюция объясняет диверсификацию на индивидуальном уровне в течение относительно коротких периодов, макроэволюция определяет модифицирование в больших популяциях, часто влекущие за собой катастрофические изменения окружающей среды. Эти процессы завершаются образованием новых видов.

Читайте также:  Таблица менделеева что за предмет

Макроэволяция является результатом микроэволюции — самого первого этапа. Она относится к модификации генофонда популяции с течением времени, что приводит к небольшим изменениям в организме одного и того же вида. С другой стороны, макроэволюция относится к коренному модифицированию организмов, эти изменения постепенно приводят к тому, что могут образоваться совершенно новые типы, классы, и виды организмов. То есть происходит надвидовая эволюция.

Хотя различия наблюдаются во всех формах жизни, будь то вирус, растение, бактерии, животные или люди, эта диверсификация является единственным фактором, который отличает каждого друг от друга.

Таблица сравнения микро и макроэволюции

Признаки Микроэволюция Макроэволюция
Сходство
Факторы эволюции по Дарвину Изменчивость. Борьба за выживание.
Главная движущая сила эволюции Естественный отбор
Последствия Многообразие видов, приспособленность организмов
Различия
Процесс по отношению к виду Внутривидовой Надвидовой
Пределы эволюции В пределах вида В пределах рода и выше
Возникновением какой новой группы начинается этот процесс? Популяции Группы видов одного рода
Возникновением какой новой систематической группы организмов завершается этот процесс? Вида Класса, типа
Начало и конец процесса Микроэволюция Макроэволюция
Доступность для наблюдения Да Нет

Критерии и структура

Микроэволюция вида — это изменение в геноме или генофонде за относительно короткий период геологического времени за счёт трансформаций в успешно воспроизводимых особях в популяции. Причиной изменений являются:

  • мутация;
  • генетический дрейф;
  • поток генов;
  • естественный отбор.

Мутации считаются одной из наиболее вероятных причин вариаций, что приводит к появлению новых аллелей. Они возникают из-за ошибок репликации, ультрафиолетового излучения, вирусов и мутагенных химических веществ. Естественный отбор занимает тысячи лет и приносит заметные изменения. Есть многочисленные случаи естественного отбора, такие как домовые воробьи, которые были введены в 1852 году в Северную Америку. С того времени они развивались с различными характеристиками, которые зависили от места их обитания. Другим примером может служить устойчивость микроорганизмов к антибиотикам.

Генетический дрейф наблюдается в небольших популяциях, где эволюция происходит из-за случайных изменений частоты аллелей. Эффекты «узкого места» говорят, что генофонд случайно дрейфует, когда население уменьшается в результате любого бедствия, которое убивает не селективно. «Эффекты основателей», когда несколько особей отделены от своей популяции, могут привести к генетическому дрейфу.

Миграция генов — это их передача посредством физических движений аллелей в популяции, что означает — поток генов происходит, когда какие-либо особи мигрируют между популяциями.

Естественный отбор рассматривается как крупномасштабные изменения, которые наблюдаются в организме, но эти изменения занимают тысячи лет. Этот термин также следует концепции универсального общего происхождения всех живых организмов.

Современный синтез

В рамках современного синтеза начала XX века макроэволюция рассматривается как совокупный эффект микроэволюции. Таким образом, различие между микро- и макроэволюцией не является принципиальным, единственное различие между ними заключается во времени и масштабе.

Однако время не является обязательным отличительным фактором, макроэволюция может происходить без постепенного объединения небольших изменений. Дублирование всего генома приводит к видообразованию в течение одного поколения, это особенно часто встречается у растений.

Изменения в генах, регулирующих развитие, также важны для видообразования через большие и относительно внезапные изменения в морфологии животных. Есть много способов проследить макроэволюцию, наблюдая за изменениями в:

  • генетике;
  • морфологии;
  • таксономии;
  • экологии и поведении организмов.

Типы изменений

По мере увеличения таксономического разнообразия у четвероногих появились стимулы для перехода на новый образ жизни, где первоначально ресурсы могут казаться неограниченными, есть немного конкурентов и возможное убежище от опасности. И по мере увеличения экологического разнообразия таксоны диверсифицируют от их предков в гораздо большей степени среди фауны с более превосходной, инновационной или более гибкой адаптацией.

Молекулярная эволюция происходит через небольшие изменения на молекулярном или клеточном уровне. В течение длительного периода времени это может оказать большое влияние на генетику организмов. Таксономический отбор происходит за счёт небольших изменений между популяциями, а затем и видами.

Морфологическая эволюция видна через небольшие изменения в морфологии организма. Это хорошо заметно у китообразных, у которых на протяжении всей ранней эволюции группы задние конечности всё ещё присутствовали.

Однако в течение миллионов лет они регрессировали и становились внутренними.

Резкие превращения из одной биологической системы в другую, например, переход жизни из воды на землю или переход от беспозвоночных к позвоночным, редки. В течение эволюционной истории жизни появилось только несколько основных биологических типов. Когда жизненные формы совершают такие гигантские скачки, они практически не встречают конкурентов и могут использовать множество доступных ниш после адаптивного излучения. Это может привести к конвергентной эволюции, поскольку пустые ниши заполнены тем, что встречает их жизненная форма. Предметы, изучаемые в рамках макроэволюции, включают:

  • Адаптивные излучения, такие как кембрийский взрыв.
  • Изменения в биоразнообразии во времени.
  • Эволюция генома, такая как горизонтальный перенос генов, слияния генома при эндосимбиозах и адаптивные изменения размера генома.
  • Массовые вымирания.
  • Оценка темпов диверсификации, включая темпы видообразования и вымирания.
  • Спор между пунктуальным равновесием и постепенностью.
  • Роль развития в формировании эволюции, особенно таких тем, как гетерохронность и фенотипическая пластичность.

Доказательства процесса

Палеонтология, эволюционная биология развития, сравнительная геномика и геномная биостратиграфия вносят бо́льшую часть доказательств в паттерны и процессы макроэволюции. Один из примеров эмбриологических доказательств макроэволюции — присутствие одних и тех же структур у зародышей рептилий и млекопитающих.

Найденные окаменелости устанавливают наследственную линию как растений, так и животных, и определяют периоды пунктуального равновесия в обоих. Скальные пласты можно использовать для датировки окаменелостей, потому что организмы, из которых были получены ископаемые, погибли и в конечном счёте были погребены в породе. Это делает возможным относительное датирование окаменелостей, определяя их возраст по сравнению с другими слоями породы.

Самые молодые горные породы и содержащиеся в них окаменелости находятся ближе к поверхности земли и стареют по мере того, как глубже они обнаруживаются в коре. Кроме того, слои горных пород в соседних областях могут вести себя на протяжении многих лет одинаково, если они состоят из такого же материала или минерала.

Эволюционная история области выстроена в слоях горных пород, которые вместе создают мозаику, позволяющую проследить макроэволюцию или основные события в истории жизни на Земле. Поскольку палеонтологи обнаруживают окаменелости в слое породы, они могут делать предположения на основе современных форм жизни об условиях окружающей среды, которые существовали в то время. Например, обнаружение окаменелости папоротника укажет на тёплый или умеренный климат, достаточное количество осадков, и всё это — условия, которые поддерживают рост современных папоротников.

Это может также предоставить подсказки, которые связаны с другими ископаемыми свидетельствами, чтобы пролить свет на животную жизнь, существующую в то время. Например, данная среда, которая поддерживает папоротники, также, вероятно, будет поддерживать травоядных животных, таких как улитки или пасущиеся животные, питающиеся папоротниками.

Источник

69. Эволюция органического мира Читать 0 мин.

69.79. Популяция, вид, способы видообразования. Микроэволюция

Вид

Ч. Дарвин в своей книге «Происхождение видов» и в других работах исходил из факта изменяемости видов, превращения одного вида в другой. Отсюда его трактовка вида как устойчивого и одновременно изменяющегося с течением времени, приводящего сначала к появлению разновидностей, которые он назвал «зарождающимися видами».

Вид ― совокупность географически и экологически близких популяций, способных в природных условиях скрещиваться между собой, обладающих общими морфофизиологическими признаками, биологически изолированных от популяций других видов.

Критерии вида ― совокупность определенных признаков, свойственных только одному какому―либо виду.

Критерии вида

Показатели каждого критерия

Сходство внешнего и внутреннего строения особей одного вида; характеристика особенностей строения представителей одного вида

Сходство всех процессов жизнедеятельности, и прежде всего размножения. Представители разных видов, как правило, не скрещиваются или их потомство бесплодно

Видовая специфичность белков и нуклеиновых кислот

Каждый вид характеризуется определенным, присущим только ему набором хромосом, их структурой и дифференцированной окраской

(возможно разделение на экологический и географический критерии)

Ареал обитания и непосредственная среда обитания ― экологическая ниша. Каждый вид имеет свою собственную нишу обитания и ареал распространения

Морфологический критерий предполагает описание внешних (морфологических) признаков особей, входящих в состав определенного вида. По внешнему виду, размерам и окраске оперения можно, например, легко отличить большого пестрого дятла от зеленого, малого пестрого дятла от желны, большую синицу от хохлатой, длиннохвостой, голубой и от гаички. По внешнему виду побегов и соцветий, размерам и расположению листьев легко различают виды клевера: луговой, ползучий, люпиновый, горный.

Физиологический критерий заключается в сходстве жизненных процессов, в первую очередь в возможности скрещивания между особями одного вида с образованием плодовитого потомства. Между разными видами существует физиологическая изоляция. Например, у многих видов дрозофилы сперма особей чужого вида вызывает иммунологическую реакцию в половых путях самки, что приводит к гибели сперматозоидов. В то же время между некоторыми видами живых организмов скрещивание возможно; при этом могут образовываться плодовитые гибриды (зяблики, канарейки, вороны, зайцы, тополя, ивы и др.)

Географический критерий (географическая определенность вида)основан на том, что каждый вид занимает определенную территорию или акваторию. Иными словами, каждый вид характеризуется определенным географическим ареалом. Многие виды занимают разные ареалы. Но огромное число видов имеет совпадающие (накладывающиеся) или перекрывающиеся ареалы. Кроме того, существуют виды, не имеющие четких границ распространения, а также виды-космополиты, обитающие на огромных пространствах суши или океана.

Читайте также:  Вес трубы стальной таблица 500

Экологический критерий основан на том, что каждый вид может существовать только в определенных условиях, выполняя соответствующую функцию в определенном биогеоценозе. Иными словами, каждый вид занимает определенную экологическую нишу. Например, лютик едкий произрастает на пойменных лугах, лютик ползучий — по берегам рек и канав, лютик жгучий — на заболоченных местах.

Генетический (цитоморфологический) критерий основан на различии видов по кариотипам, т. е. по числу, форме и размерам хромосом. Для подавляющего большинства видов характерен строго определенный кариотип.

Биохимический критерий позволяет различить виды по биохимическим параметрам (состав и структура определенных белков, нуклеиновых кислот и других веществ). Известно, что синтез определенных высокомолекулярных веществ присущ лишь отдельным группам видов. Например, по способности образовывать и накапливать алкалоиды различаются виды растений в пределах семейств пасленовых, сложноцветных, лилейных, орхидных.

Таким образом, ни один из критериев в отдельности не может служить для определения вида. Охарактеризовать вид можно только по их совокупности.

Существенно и то, что вид представляет собой универсальную дискретную (дробимую) единицу организации жизни. Вид ― это качественная ступень живой природы, он существует как результат внутривидовых взаимоотношений, которые обеспечивают его жизнь, воспроизведение и эволюцию.

Главная черта вида ― относительная стабильность его генофонда, поддерживаемая репродуктивной изоляцией особей от других таких же видов. Единство вида поддерживается свободным скрещиванием между особями, в результате которого осуществляется постоянный поток генов во внутривидовом сообществе. Поэтому каждый вид на протяжении многих поколений устойчиво существует на той или иной местности, в этом проявляется его реальность. В то же время генетическая структура вида постоянно перестраивается под влиянием эволюционных факторов (мутации, рекомбинации, отбор), и поэтому вид оказывается неоднородным. Он распадается на популяции, расы, подвиды.

Генетическая обособленность видов достигается географической (родственные группы разделены морем, пустыней, горным хребтом) и экологической изоляцией (несовпадение сроков и мест размножения, обитание животных в различных ярусах биоценоза). В тех случаях, когда межвидовое скрещивание все же происходит, гибриды либо ослаблены, либо стерильны (например, гибрид осла и лошади ― мул), что указывает на качественную обособленность вида и его реальность. По определению К. А. Тимирязева, «вида как категории строго определенной, всегда себе равной и неизменной, в природе не существует. Но вместе с этим мы должны признать, что виды, в наблюдаемый нами момент, имеют реальное существование».

Виды-двойники ― виды, обитающие совместно и не скрещивающиеся друг с другом, но очень слабо отличающиеся морфологически. Сложность различения таких видов связана со сложностью выделения или неудобстве использования их диагностических признаков ― ведь сами виды―двойники прекрасно разбираются в собственной «таксономии». Чаще виды―двойники встречаются среди групп животных, использующих для поиска полового партнера запах (насекомые, грызуны) и реже ― у тех, которые пользуются зрительной и акустической сигнализацией (птицы). Клесты еловик (Loxia curvirostra) и сосновик (Loxia pytyopsittacus) являются одним из немногочисленных примеров видов―двойников среди птиц. Обитая совместно на значительной территории, охватывающую Северную Европу и Скандинавский полуостров, эти виды не скрещиваются друг с другом. Морфологические различия между ними, незначительные и весьма ненадежные, выражаются в размерах клюва: у сосновика он несколько толще, чем у еловика.

Популяция

В пределах ареала какого-либо вида его особи распространены неравномерно, так как в природе нет идентичных условий для существования и размножения. Например, колонии кротов встречаются лишь в отдельных луговинах, заросли крапивы ― по оврагам и канавам, лягушки одного озера бывают отделены от другого соседнего озера и т. д. Население вида распадается на естественные группировки ― популяции. Однако эти разграничения не устраняют возможности скрещивания между особями, занимающими пограничные участки. Плотность населения популяции подвержена значительным колебаниям в разные годы и различные сезоны года. Популяция ― это форма существования вида в конкретных условиях среды и единица его эволюции.

Популяция представляет собой совокупность свободно скрещивающихся особей одного вида, длительно существующих на определенной части ареала внутри вида и относительно обособленных от других популяций. Особи одной популяции обладают наибольшим, сходством по всем признакам, присущим виду, вследствие того, что возможность скрещивания внутри популяции выше, чем между особями соседних популяций и они испытывают одинаковое давление отбора. Несмотря на это популяции генетически неоднородны вследствие непрерывно возникающей наследственной изменчивости. Генетически популяция характеризуется ее генофондом, который представлен совокупностью аллелей, образующих генотипы организмов данной популяции.

Дарвиновская дивергенция (расхождение признаков и свойств потомков по отношению к исходным формам) может происходить только путем дивергенции популяций. Впервые это положение в 1926 г. обосновал С. С. Четвериков, показав, что за кажущейся внешней однородностью любой вид обладает огромным скрытым запасом генетической изменчивости в форме множества разнообразных рецессивных генов. Этот генетический резерв неодинаков в разных популяциях. Именно поэтому популяция является элементарной единицей вида и элементарной эволюционной единицей.

Экологическая характеристика популяций

Популяции формируются исторически в известных экологических условиях, поэтому каждая популяция характеризуется экологической определенностью ― распространена на своем популяционном ареале в пределах ареала вида, имеет большую или меньшую численность особей, половую и возрастную структуру, свою популяционную динамику.

Популяционный ареал ― территория (акватория), на которой распространена популяция.

Плотность популяции ― это количество особей или их биомасса на единицу площади или объема (например, 150 растений сосны на 1 га; 0,5 циклопа на 1 м3 воды). Плотность популяции также изменчива и зависит от численности. При возрастании численности плотность не увеличивается лишь в том случае, если возможно расселение популяции, расширение ее ареала.

Численность популяции и ее динамика ― общее количество особей в популяции.

Возрастной и половой состав популяции ― соотношение различных возрастных и половых групп.

На пространственные и численные размеры популяции существенно влияют биотические и абиотические факторы. После длительной холодной зимы и протяженной весны при недостатке корма численность популяции сокращается в сотни и даже тысячи раз. На эволюционное значение колебания численности особей популяций («волн жизни«) впервые (1905) обратил внимание С. С. Четвериков, который показал, что «волны жизни» резко и ненаправленно изменяют генетический состав популяции и поэтому предлагал рассматривать их как один из факторов эволюции.

Видообразование

Видообразование ― процесс возникновения новых биологических видов и изменения их во времени. Основа видообразования ― наследственная изменчивость организмов, движущий его фактор ― естественный отбор и окончательно-репродуктивная изоляция. Различают видообразование аллопатрическое, или географическое, которое происходит, как правило, постепенно и медленно, и экологическое (симпатрическое, которое протекает в разном темпе, но чаще скачкообразно.

При географическом видообразовании новые виды возникают вследствие разделения ареала популяций родительского вида реками, морями, горами, пустынями и другими изменениями ландшафта. В результате изоляции между ними прерывается обмен генами. Возникновение генетических различий постепенно приводит к неспособности особей из разобщённых популяций к скрещиванию, что в дальнейшем становится причиной образования новых видов. Так возникли родственные виды ландыша. Исходный вид несколько миллионов лет назад (в третичном периоде) был широко распространён в лиственных лесах Евразии. С наступлением ледников в четвертичном периоде единый ареал вида был разорван на несколько частей, и ландыш сохранился лишь на территориях, избежавших оледенения (Дальний Восток, Закавказье, Южная Европа). После отступления ледника ландыш, сохранившийся на юге Европы, вновь распространился по лиственным и частично смешанным лесам, образовав новый вид, более крупный, с широким венчиком. На Дальнем Востоке, отделённом от Европы огромными пространствами тайги, возник другой вид ― с красными черешками и восковым налётом на листьях.

Экологическое видообразование — образование нового вида в результате освоения популяцией нового местообитания в пределах ареала данного вида или в результате возникновения различий в образе жизни.

Интересным примером возникновения репродуктивной изоляции может служить погремок большой, который на нескашиваемом лугу цветёт и плодоносит всё лето. Но если в течение многих лет из года в год на лугу косить траву, многие растения в популяции не будут доживать до образования семян. В результате отбора, который в этом случае бессознательно осуществляется человеком, сохраняются и оставляют семена только те растения, которые либо цвели до начала покоса, либо после. Так возникли популяции погремка, растущие на одном лугу, но изолированные по срокам цветения. Лишённые возможности скрещиваться, они образовали раннецветущую и поздне-цветущую формы, которые в дальнейшем могут привести к возникновению отдельных видов.

Часто две формы видообразования действуют вместе, сменяя и дополняя друг друга, поэтому чётко определить границы каждой из них трудно. Однако во всех случаях для возникновения нового вида необходима какая-либо форма изоляции в течение определённого времени, пока естественный отбор не «разведёт» популяции окончательно.

Микрoэволюция

Микроэволюция — начальный этап эволюционного процесса, который протекает внутри вида и приводит к образованию новых видов. Учение о микроэволюции развито Н. В. Тимофеевым-Ресовским. Микроэволюция осуществляется непосредственно внутри популяций, где встречаются особи с различными генотипами, и является следствием происходящих там мутаций и комбинаций генов. Естественный отбор постепенно меняет генный состав популяции (генофонд), что может привести к образованию нового подвида, а затем и вида. Признак появления нового вида — невозможность отделившейся популяции скрещиваться с особями исходной популяции и давать плодовитое потомство.

Краткая схема микроэволюции:

Разнообразие медведей как пример микроэволюции

Источник

Adblock
detector