Предпосылки и движущие силы эволюции по ч.дарвину

Видообразование

Ч. Дарвин считал, что видообразование включает дивергенцию внутри вида, вымирание промежуточных форм и выживание крайних как проявление конкуренции.

Согласно современным взглядам, видообразование – это процесс перехода генетически открытой системы популяции в генетически изолированную. Основными формами видообразования являются географическое и экологическое.

Географическое (аллопатрическое) видообразование основано на пространственной изоляции, которая в дальнейшем сопровождается экологическими и поведенческими изменениями, приводящими к биологической изоляции. Это довольно медленный процесс формирования и обособления новых видов за счет обособления географических рас, ареалы которых не перекрываются ареалом материнского вида. Сначала географические расы превращаются в подвиды, затем в полувиды и далее – в новые виды. Чаще всего географическое видообразование связано с расчленением ареала и разделением широко распространенного вида на популяции с полной изоляцией друг от друга. В качестве примера можно привести галапагосских вьюрков, впервые описанных Ч. Дарвином. Образование разных видов вьюрков происходило на разных островах и шло по пути аллопатрического видообразования.

Экологическое (симпатрическое) видообразование базируется на экологической изоляции. Прежде всего, этот способ связан с приспособлением популяции к определенной пище, тейпературе, глубине, т. е. к определенным условиям среды. При этом формирующийся новый вид находится в пределах одного ареала с материнским видом. Репродуктивная изоляция может формироваться и поддерживаться благодаря разобщению сезонов размножения. Примером может служить возникновение ранне- и поздноцветущих рас у погремка.

Значение в эволюции

Одним из механизмов, на котором основывается эволюция, является естественный отбор. Он начался у каждого существующего в природе вида в тот момент, когда этот самый вид появился, и действует все время. При этом он может привести не только к развитию вида, но и к его деградации.

Творческая роль естественного отбора заключается в изменениях одного вида, которые являются основой для возникновения нового.

Этот процесс осуществляется для устранения негативных признаков и усиления полезных, при этом изначально одинаковый генетический набор может быть скомбинирован по-разному, что обеспечивает многообразие вида. Это зависит от того, какая форма отбора воздействовала на организм. 

Генетическая теория естественного отбора

Естественный отбор сам по себе является простой концепцией, в которой решающую роль играют различия в приспособляемости между разными фенотипами. Сочетание естественного отбора как механизма с генетическим материалом как рабочим материалом придает эволюционной теории огромную силу.

Принципы отбора

Когда какой-либо признак наследуется, отбор приводит к изменению частот аллелей (т.е. частот вариантов генов, определяющих варианты признака). Отбор можно разделить на три типа в зависимости от его влияния на частоты аллелей.

Движущий (направленный) естественный отбор наблюдается в тех случаях, когда одни аллели обладают большей приспособляемостью, чем другие, что приводит к увеличению частоты этих аллелей. Этот процесс может продолжаться до тех пор, пока аллель не зафиксируется, и с этого момента вся популяция представляет только наиболее приспособленный фенотип.

Стабилизирующий естественный отбор встречается гораздо чаще. Он снижает частоту генов, оказывающих вредное воздействие на фенотип (т. е. тех, которые приводят к снижению приспособляемости организмов). Этот процесс может в конечном итоге привести к ликвидации гена из популяции.

Вид, критерии видов. Популяция

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

Вид — совокупность особей, имеющих наследственное сходство морфологических, физиологических и биохимических особенностей, способных свободно скрещиваться и давать плодовитое потомство, занимающих определённый ареал и одинаково изменяющихся под влиянием факторов внешней среды.

Чтобы отнести особей к одному и тому же или к разным видам, их сравнивают по критериям — эволюционно устойчивым диагностическим признакам, характерным для одного вида, но отсутствующим у других.

Основные критерии видов:

• Морфологический. Комплекс морфологических признаков, отличающих один вид от другого. Исключение — виды-двойники.
• Физиологический. Сходство всех процессов жизнедеятельности у особей, прежде всего — сходство размножения.
• Географический. Территориальные различия. Каждый вид занимает определённую территорию или акваторию (ареал). Ареалы разных видов могут перекрываться.
• Экологический. Каждый вид характеризуется своим собственным отношением со средой обитания.
• Генетический. Для каждого характерен определённый набор хромосом, сходных по размерам, форме и составу.
• Этологический. Особенности поведения особей, выявляемые при определении видовой принадлежности организма.

Подвид — географически или экологически обособленная часть вида, особи которой под влиянием факторов среды приобрели устойчивые особенности, отличающие ее от других особей того же вида; особи разных подвидов могут свободно скрещиваться в природе.

Развитие представлений о виде

Экологическая ниша — пространственное и трофическое место вида в биогеоценозе (экосистеме), комплекс его связей с другими видами и требований к физической среде обитания.

Популяция — совокупность свободно скрещивающихся особей одного вида, длительно существующих на определённой части ареала и относительно обособленных от других совокупностей. Термин «популяция» ввёл датский биолог В. Иогансен в 1903 г.

Каждая популяция характеризуется плотностью (количество особей на единицу площади), численностью (общее количество особей популяции), возрастным составом (соотношение молодых, зрелых и старых особей), половой структурой (соотношение самок и самцов), пространственной структурой (характер размещения особей).

Типы пространственного распределения особей:

• Пятнистое (групповое) распределение встречается чаще всего, Связано с неоднородностью среды или склонностью организмов образовывать группы.
• Случайное (диффузное) распределение характерно для однородной среды при отсутствии сильного взаимодействия особей.
• Регулярное (равномерное) распределение связано с острой конкуренцией между разными особями.

Популяции (по характеру использования территории):

• оседлые — длительное время занимают одну и ту же территорию,
• кочевые — недалеко перемещаются в поисках корма и во время зимовки (это способ избегания неблагоприятных условий и лучшего приспособления к сезонным явлениям)
• мигрирующие — закономерная смена местообитания по определенным маршрутам.

Численность популяции, ее плотность могут периодически и не периодически изменяться под влиянием разнообразных факторов. Такие колебания численности популяции называются популяционными волнами, или «волнами жизни». Это понятие ввел русский биолог С. С. Четвериков.

«Волны жизни» могут резко изменить генофонд популяции за счет дрейфа генов.

Это конспект для 10-11 классов по теме «Вид, критерии видов. Популяция». Выберите дальнейшее действие:

• Вернуться к Списку конспектов по Биологии.
• Найти конспект в Кодификаторе ЕГЭ по биологии

Эволюция посредством естественного отбора

Предпосылкой для того, чтобы естественный отбор привел к адаптивной эволюции, новым признакам или видообразованию, является наличие генетического разнообразия, которое приводит к различиям в приспособляемости. Генетическое разнообразие является результатом мутаций, рекомбинаций и изменений кариотипа (количества, формы, размера и внутренней организации хромосом). Каждое из этих изменений может иметь сильно положительные или безусловно вредные последствия, причем масштабные изменения случаются очень редко. В прошлом многие изменения в генетическом материале считались нейтральными или близкими к нейтральным, поскольку они происходят только в некодирующей ДНК или приводят только к синонимичной замене. Недавние исследования, однако, показывают, что ряд мутаций в некодирующей ДНК на самом деле оказывают в слабой степени вредное влияние. Хотя и темпы мутаций, и влияние мутаций на среднюю приспособляемость зависят от организма, оценки, основанные на данных о людях, показывают, что большинство мутаций имеют незначительное неблагоприятное воздействие.

Исходя из определения приспособляемости, более приспособленные особи с большей вероятностью будут иметь потомство в следующем поколении, в то время как менее приспособленные особи с большей вероятностью умрут, не участвуя в размножении. В результате аллели, которые в среднем обеспечивают большую адаптивность, становятся более распространенными в следующем поколении, а аллели, снижающие адаптивность, встречаются реже. Если сила отбора остается неизменной на протяжении многих поколений, полезные аллели становятся более распространенными, пока в конечном итоге не начинают доминировать во всей популяции, а аллели, связанные с низкой приспособляемостью, исчезают. В каждом поколении спонтанно появляются новые мутации и рекомбинации, порождая новый спектр фенотипов. Таким образом, каждое новое поколение будет обогащаться увеличением относительного участия аллелей, которые способствуют появлению этих черт, отобранных естественным отбором, одновременно усиливая эти черты из поколения в поколение.

Роскошный хвост павлина считается результатом полового отбора, осуществляемым самками. Этот павлин-альбинос является носителем мутации, которая делает его неспособным производить меланин. В дикой природе у животных-альбиносов интенсивен отрицательный отбор, потому что их легко заметить хищникам или они не имеют успеха в борьбе за самку, поэтому такие мутации обычно быстро устраняются при естественном отборе.

Сравнительная характеристика двух типов отбора

Естественный отбор действует непрерывно, временные рамки искусственного отбора гораздо меньше. Критериями естественного отбора являются приспособленность популяции, а искусственный отбор базируется на получении полезных для человека признаков. Естественный отбор имеет стабилизирующую и дизруптивную формы, а искусственный отбор обладает методическим характером, а также может быть бессознательным. Стабилизирующий естественный отбор действует в постоянных условиях среды, а движущий проявляется при их изменении. Стабилизирующий естественный отбор сохраняет особей со средним значением признаков, а движущий дает возможность выжить тем, чье значение признака отклоняется от среднего значения в ту или иную сторону. Также искусственный отбор может быть массовым и индивидуальным.

Примером искусственного отбора можно назвать одомашнивание животных: отбор тех лошадей, которые более выносливы, собак, которые менее агрессивны. Многовековой практикой искусственного отбора были выведены многие ценные формы. В частности, к середине XIX в. в сельскохозяйственной практике зарегистрировано более 300 сортов пшеницы, в пустынях Северной Африки возделывалось 38 разновидностей финиковой пальмы, в Полинезии — 24 формы хлебного дерева и столько же сортов банана, в Китае — 63 сорта бамбука. Винограда насчитывалось около 1000 сортов, крыжовника — более 300, около 400 пород крупного рогатого скота, 250 пород овец, 350 пород собак, 150 пород голубей, много ценных пород кроликов, кур, уток и др.

Примеров действия естественного отбора также достаточно много. Возникновение различных видов вьюрков на Галапагосских островах, любой вид, который возник в результате дивергенции. Ч

Дарвин уделял равное внимание обоим видам отбора и, благодаря его деятельности, эволюционная теория получила достаточно широкое распространение и пополнилась большим количеством эмпирического и теоретического материала

Замечание 2

Результатом действия естественного отбора является появление новых видов организмов, а искусственный отбор дает возможность получать новые породы животных, сортов растений, штаммов микроорганизмов.

Таким образом, все отличия между естественным и искусственным отбором формируются в следующие тенденции:

• естественный отбор является вектором эволюционного процесса, а искусственной отбор эффективно дополняет его действие;
• оба вида отбора в той или иной степени формируют разнообразие видов, но действие естественного отбора несколько уже;
• критерий естественного отбора – приспосабливаемость вида. Критерием искусственного отбора является полезность признака для человека. Другими словами, естественный отбор имеет широту воздействия, но при этом больше подвержен динамическим изменениям;
• искусственный отбор расширяет видовое разнообразие за гораздо более короткие сроки, а естественный отбор действует с момента зарождения жизни.

Несмотря на тот факт, что естественный и искусственный отбор часто противопоставляются друг другу, такую тенденцию нельзя назвать вполне оправданной. Правильнее было бы утверждать, что искусственный и естественный отбор связаны неразрывно и используются для отбора диких особей, которые формируются в естественных условиях. В то же время природа самостоятельно воздействует на те особи, которые выведены человеком.

Формы и характеристики естественного отбора

Существует несколько форм естественного отбора. Они различаются между собой эффективностью, направленностью и другими особенностями осуществления контроля над видом.

Формы отбора:

Движущий — процесс, который способствует выживанию особи, подходящей под изменяющуюся среду, другие уничтожаются.

Движущий отбор происходит в ситуации, когда изменяется внешняя среда (расширение ареала обитания, потепление, похолодание).

Примером движущего отбора может быть появление устойчивости к антибиотикам у бактерий, преобразование передних конечностей в роющие — у тех животных, которые осваивают почву как среду обитания.

Стабилизирующий — тип отбора, при котором уничтожаются особи, имеющие ярко выраженные отклонения от нормы. При этом сохраняются организмы, соответствующие усредненному показателю.

Особенностью является то, что он действует при стабильных условиях окружения — выполняет своего рода поддержание вида, защиту его от сильных изменений.

Примерами могут служить сохранение конкретного строения цветка у растений, которые размножаются при помощи насекомых, а также сохранение особей со средней плодовитостью.

Дизруптивный (или разрывающий) — процесс, в ходе которого убираются средние значения какого-либо признака при сохранении крайних.

При таком отборе внутри популяции сохраняется несколько ярко отличающихся друг от друга форм фенотипа. В таком случае скрещивание между различающимися особями не происходит из-за изоляции. При этом через некоторое время признаки расходятся сильнее, в результате чего появляются новые виды.

Например, существует несколько видов синиц, которые появились из-за пищевой специализации; до сенокоса чаще встречаются одуванчики с высоким цветоносом, после — с низким.

Половой — основан на успешности размножения. Критерием отбора является активность самца в процессе размножения.

Существует два подтипа:

• активная самка — именно она выбирает подходящего для продолжения рода самца;
• пассивная самка — самцы борются за возможность продолжать род, побеждает более сильный.

За счет этого активизируется процесс размножения конкретного вида.

Особенностью этой формы отбора является то, что «неподходящая» особь не погибает в большинстве случаев. Она выживает, а в следующем сезоне спаривания может оказаться «победителем». 

Суть эволюции

Эволюция — это процесс исторического развития живой природы, она характерна для всех уровней жизни. Современное многообразие живых существ, населяющих Землю, — результат длительного процесса эволюции. Все современные виды появились от видов, существовавших ранее. В основе эволюции лежат стойкие изменения наследственных структур — мутации. Они могут носить разный характер, но закрепляются только те мутации, которые повышают вероятность выживания вида. Эволюционное учение изучает изменения в развитии отдельных организмов, групп живых существ и всего живого в целом, а также причины и направления эволюции.