Борьба за существование и естественный отбор
К понедельнику
выучить пять первых пунктов!
Развитие эволюционного учения Ч. Дарвина
Эволюция - необратимое историческое развитие живой природы. Живые существа постепенно изменяются. Даже Карл Линней, основоположник систематики, верил, что все свойства живого — результат Божественного замысла.
Одним из первых, кто попытался разработать теорию эволюции, был Ж. Ламарк. Согласно его идее, все биологические виды, включая человека, произошли от других видов. Он понимал эволюцию как процесс прогрессивных изменений от одной формы к другой, от простого к сложному. Теория Ламарка основывалась на наследовании приобретенных свойств.
Искусственный отбор - процесс создания новых пород животных и сортов растений путем систематического сохранения и размножения особей с определенными, ценными для человека признаками и свойствами в ряду поколений.
В природе действует другой вид отбора — естественный. Его требования сводятся лишь к одному — способности выжить Естественный отбор —движущая сила эволюции; чем лучше приспособлен организм к условиям жизни, тем сильней его оружие в борьбе за жизнь, и это оружие будет усиливать его шансы выжить и оставить потомство.
|
|
|
Заслуга Дарвина состоит в том, что он раскрыл главные движущие силы эволюции - изменчивость организмов, борьбу за существование и естественный отбор, среди которых естественный отбор является направляющей, движущей силой. Основные положения теории эволюции биологических видов.:
1.Организмы изменчивы. Невозможно найти двух полностью тождественных кроликов, волков, ящериц или иных принадлежащих к одному виду животных или растений.
2.Различия между организмами, хотя бы частично, передаются по наследству.
3.Теоретически при благоприятных условиях любые организмы могут размножиться настолько, что в состоянии заполнить Землю, однако такого не случается, так как многие особи погибают, не успев произвести потомство.
4 .В результате борьбы за существование происходит естественный отбор – выживают те особи, которые располагают полезными в данных условиях свойствами. Выжившие передают эти свойства своему потомству.
Изменчивость организмов
|
|
|
Изменчивость- свойство организмов приобретать новые признаки, отличающие их от других организмов того же вида. Дарвин различал две основные формы изменчивости — ненаследственную и наследственную.
Ненаследственная изменчивость (фенотипическая) - изменчивость, возникающая в ответ на изменения условий жизни. Благодаря ненаследственной изменчивости организмы приспосабливаются к меняющимся условиям жизни. Например, при улучшении качества кормов коровы больше производят молока, а при внесении на поля удобрений урожай культур становится выше. Все эти изменения не наследственны, они не затрагивают генетических свойств организмов и не передаются по наследству. Ненаследственная изменчивость возникает под влиянием факторов внешней среды и у всех особей проявляется одинаково.
Наследственная изменчивость. Основой эволюционного процесса является наследственная (генетическая) изменчивость, т. е. такая, при которой изменения свойств организмов передаются от родителей к потомкам по наследству. Носителями наследственной изменчивости являются гены. Она определяется не столько условиями среды, сколько особенностями самого организма: одни из них могут лучше противостоять хищникам, другие менее восприимчивы к болезням, третьи лучше защищены от холода.
|
|
|
Наследственная изменчивость постоянно поддерживается появлением мутаций и генетической рекомбинацией — непрерывным процессом перетасовки генов во время образования зигот. Изменчивость генотипов — результат мутаций и рекомбинаций
Генофонд популяций. Показателем генетического состава всей популяции является генофонд. Генофонд— сумма всех генотипов, представленных в популяции. Популяция- совокупность особей одного вида занимающих определенный участок территории внутри ареала вида, свободно скрещивающихся между собой и частично или полностью изолированных от других популяций.
Защита генофонда от притока чужеродной генетической информации осуществляется невозможностью скрещивания с особями другого вида.
|
|
|
Изменчивость генофонда можно проиллюстрировать примером с группами крови у человека. В популяциях человека, населяющих разные страны и континенты, соотношение носителей разных групп крови меняется. Выявлена, закономерность: состав белков крови зависит от географического положения популяции. Американские индейцы, например, имеют в основном нулевую группу. Группа крови В отсутствовала в Америке и в Австралии до появления там выходцев из Европы. Частота группы крови В возрастает от Европы к Центральной Азии.
3. Генетическое равновесие в популяциях и его нарушения
Генетическое равновесие. В популяциях, живущих изолированно, при относительном постоянстве условий среды, в условиях слабого давления естественного отбора и высокой численности генофонд популяции становится сбалансированным, устанавливается генетическое равновесие, т. е. наблюдается постоянство частот аллелей различных генов
Причины нарушения генетического равновесия. =Первая причина нарушения генетического равновесия — случайный подбор партнеров при спаривании у некоторых видов животных. Особи с определенными признаками подбирают пару с такими же признаками, как это происходит, например, у диких гусей, которые в период размножения ищут себе пару со сходной окраской
=Другая причина связана с потерей некоторых генов. Такая потеря может происходить случайно, например, из-за гибели носителей редких генов.
= Наконец, когда лишь малая доля особей популяции остается в живых после перенесенной катастрофы (наводнения, засухи или иных неблагоприятных климатических явлений), Набор генов особей, оставшихся в живых, может несколько отличаться от того, который существовал ранее. Пример дают насекомые. Только малое их количество выживает после зимы. Эта малая доля дает новой, летней, популяции, генофонд которой может оказаться отличным от генофонда популяции, существовавшей год назад.
Нарушения равновесия, вызываемые естественным отбором. Вследствие естественного отбора в популяциях закрепляются полезные гены, т. е. благоприятствующие выживанию в данных условиях среды. Если популяция одного вида бабочек заняла участок с необычным для данного вида составом и цветом растительности, то в ее генофонде постепенно будут происходить изменения в соотношении генов, контролирующих светлую и темную окраску гусениц
Борьба за существование и естественный отбор
БЗС - это совокупность взаимоотношений организма с другими организмами и с окружающей средой.
Формы борьбы за существование. 1.внутривидовая,- борьба - происходит между особями одного вида. Эта борьба носит наиболее острый характер, потому что организмы, принадлежащие к одному и тому же виду имеют сходные потребности. У животных эта проявляется в конкуренции за пищу и территории, у растений – борьба за свет. Пример — состязание между одновозрастными деревьями хвойного леса. Самые высокие деревья своими широко раскинутыми кронами перехватывают основную массу солнечных лучей, а их мощная корневая система поглощает из почвы растворенные в воде мин.вещества в ущерб более слабым соседям. Внутривидовая борьба обостряется при повышении плотности популяции — например, при обилии птенцов у некоторых видов птиц - более сильные выталкивают из гнезд слабых, обрекая их на гибель от хищников или голода. 2.Межвидовая борьба это взаимоотношения между особями разных видов. Они могут быть острыми - хищники поедают травоядных животных или приносить пользу обоим видам – птицы поедают семена и одновременно их распространяют. Пример: в Австралии обыкновенная пчела, которую привезли из Европы, вытеснила маленькую туземную, не имеющую жала. 3. Борьба с неблагоприятными физическими условиями имеет наибольшее значение в выживании организмов. В засушливое лето гибнут многие растения, наводнение уносит жизни многих животных, не все организмы могут пережить морозную зиму.
Результатом борьбы за существование является естественный отбор.
Естественный отбор– это выживание и размножение наиболее приспособленных особей каждого вида и гибель менее приспособленных организмов. Дарвин назвал ЕО главной движущей силой эволюции.
Материалом ЕО служит наследственная изменчивость. Генетическая сущность естественного отбора – избирательное сохранение в популяции определенных генотипов. В процессе ЕО происходит постепенное накопление полезных для группы организмов изменений. Так, чисто белый цвет меха арктического зайца на фоне снега делает его почти незаметным для лисы, песца или другого хищника Подобная окраска помогает зверьку выжить и размножиться. Аллели генов, контролирующих цвет меха и определяющих его белый цвет, повышают приспособленность популяции в целом, поэтому их доля в генофонде должна возрастать.
5. Формы естественного отбора
1. Первая форма естественного отбора - стабилизирующий отбор. Он действует в постоянных условиях, сохраняет признаки вида. Например, окраска водяного ужа делает его незаметным в зарослях растительности. Однако время от времени в результате мутаций появляются особи, имеющие другую окраску. Эта новая окраска наследуется. Тем не менее численность мутантов не растет: их быстро уничтожают хищные птицы, хорошо различающие их на фоне водной растительности. Следовательно, им редко удается дожить до половой зрелости и оставить потомство.
Стабилизирующий отбор направлен на поддержание уже существующих фенотипов. Благодаря действию СО до нашего времени сохранились виды, жившие млн. лет назад - акулы, кистеперая рыба латимерия, реликтовый таракан, древовидные папоротники, гаттерия.
2.Вторая форма естественного отбора — движущий отбор. Движущий – действует в изменяющихся условиях, приводит к изменению признаков. В противоположность стабилизирующему эта форма отбора способствует изменениям фенотипов. Действие движущего отбора может проявляться очень быстро в ответ на неожиданные и сильные изменения внешних условий.
Классический пример — случай с одним из видов бабочек, перечной пяденицей. В XVIII столетии английские коллекционеры бабочек очень редко находили темных представителей этого вида; перечная пяденица обычно имеет светлую окраску И обычная и темная формы пяденицы проводят время на коре берез, где отдыхают и питаются. Птицы и другие охотники за бабочками с трудом различают светлых бабочек, когда они сидят на деревьях. Темная бабочка не имеет естественной маскировки, и ее легко обнаружить. По этой причине она более уязвима для птиц, и коллекционерам найти ее бывает непросто. В середине XIX столетия в Англии происходила промышленная революция. Фабричные районы были сильно загрязнены. Кора многих деревьев покрылась сажей. Одновременно в этих районах начала расти численность темных пядениц, тогда как численность светлых бабочек заметно сократилась. Ученые высказали предположение, что изменения в составе популяции пядениц есть не что иное, как следствие естественного отбора, связанного с изменениями в окружающей среде. Впоследствии британским инженерам удалось снизить выбросы дыма и сажи вблизи городов. Это привело к восстановлению состава популяции и исходного соотношения темных и светлых особей.
Другой пример связан с изучением изменения восприимчивости некоторых видов комаров к действию инсектицидов (ядов). Отбор помог многим видам насекомых противостоять ядам. У некоторых видов комаров имеется ген, кодирующий образование фермента, который блокирует действие малых доз яда. Там, где используются инсектициды, большинство комаров погибает, выживают единицы, но способные вырабатывать соответствующий фермент с удвоенной скоростью. Они-то и дают начало новой популяции, особи которой практически невосприимчивы к яду.
Изолирующие механизмы
Дарвин обнаружил, что различия между популяциями одного вида проявляются в форме адаптации к различным условиям жизни. Вот пример. Популяции атлантической сельди в разных районах океана размножаются в разное время года. Различают весенне-, летне-, осенне- и зимненерестующих сельдей. Размножение каждой из них зависит от развития мелкого планктона, которым питаются личинки сельди. Популяции сельди размножаются в разные сезоны. Т.к. в разных широтах массовое развитие планктона происходит в разное время года. Эти популяции живут обособленно, имеют небольшие внешние различия, но относятся к одному виду и могут скрещиваться, давая плодовитое потомство.
Могут ли различия между популяциями приводитьк репродуктивной изоляции - утрата способности особей из разных популяций свободно скрещиваться друг с другом? (Так осуществляется защита генофонда от притока чужеродной генетической информации).
Какие механизмы лежат в основе репродуктивной изоляции? Установлено множество изолирующих механизмов, которые могут приводить к ограничению генного обмена . Благодаря им происходит образование новых видов.
Типы изолирующих механизмов 1 тип. – предзиготические механизмы, т. е . предшествующие образованию зиготы, создающие препятствие для спаривания особей, относящихся к разным популяциям 2 тип- постзиготические механизмы, действующие после образования зиготы, приводящие к снижению жизнеспособности или плодовитости потомства.
Предзиготические изолирующие механизмы: Экологическая изоляция – когда популяции занимают одну и ту же территорию, но различные местообитания и поэтому не встречаются друг с другом. На Гавайских островах обитают два вида фруктовых мушек, которые внешне очень похожи. Оба вида живут в одних и тех же местах, питаясь соком одного и того же древесного растения. При этом один вид питается соком, стекающим по стволам и ветвям в верхних ярусах дерева, в то время как другой - лужицами сока на лесной подстилке. Скрещивания между этими видами никогда не происходит из-за их пространственной разобщенности.
Временная изоляция – разным временем размножения, если спаривание у животных или цветение у растений происходит в разное время суток или года. Например, в калифорнии растут два близких вида сосны. У одного из них пыльца высыпается в феврале, у другого – в апреле.
Поведенческая изоляция- разным поведением в период размножения. Интересный пример поведенческой изоляции демонстрируют различные виды светлячков. Для каждого из обитающих вместе видов характерна определенная световая траектория испускаемых световых сигналов. Траектории могут быть зигзагообразными, прямыми или в форме петли. При спаривании особи подбирают друг друга, строго ориентируясь на тип светового сигнала.
Механическая изоляция – различия в размерах или форме половых органов или же в строении цветков.
постзиготические изолирующие механизмы Изолирующие механизмы препятствуют развитию организма из зиготы, образовавшейся в результате слияния гамет самца и самки разных видов. Гибриды, возникшие таким образом, обычно быстро погибают или остаются бесплодными. Например, мул — гибрид лошади и осла — стерилен, он не может произвести потомство из-за того, что при его наборе хромосом невозможен мейоз. Бесплодны гибриды зайца-беляка и зайца-русака, куницы и соболя.
Видообразование
Микроэволюция -процесс видообразования. Биологический вид – совокупность особей, обладающих сходными морфологическими и физиологическими признаками, способных к скрещиванию с образованием плодовитого потомства, населяющих определенный ареал, имеющих общее происхождение и сходное поведение
Особи одного вида могут скрещиваться друг с другом, но никогда — с организмами другого вид. Например, роза и вишня — оба вида из семейства розоцветных — никогда не скрещиваются.
Возникновение новых видов может происходить различными путями. 1. Географическое видообразование Новый вид может появиться вследствие расчленения ареала популяции или группы популяций барьерами (гора, река, очень большое расстояние). Наличие барьера препятствует свободному скрещиванию особей, а значит — генному обмену. В результате естественного отбора в популяциях накапливается все больше и больше генетических различий. Со временем эти различия становятся столь значительными, что включаются те или иные механизмы репродуктивной изоляции. Пример — возникновение разных видов ландыша от исходного вида, обитавшего миллионы лет назад в широколиственных лесах Европы. Нашествие ледника разорвало единый ареал ландыша на несколько частей. Он сохранился на лесных территориях, избежавших оледенения: на Дальнем Востоке, юге Европы, в Закавказье. Когда ледник отступил, ландыш вновь распространился по Европе, образовав новый вид — более крупное растение с широким венчиком а на Дальнем Востоке — вид с красными черешками и восковым налетом на листьях.
Такое видообразование происходит медленно, в течении сотен тысяч и млн. лет для его завершения в популяциях должны смениться сотни тысяч поколений. .
2.Экологическое видообразование когда две популяции живут на одной территории, но не могут скрещиваться. Например, разные популяции форелей живут в озере Севан, но нереститься уходят в разные реки, впадающие в это озеро
Исследования показывают: генетические различия между популяциями могут накапливаться не только в результате длительного естественного отбора генотипов, несущих в себе полезные для данных условий признаки, но и другим, более быстрым путем.
Новые виды могут возникнуть также в результате хромосомных перестроек ( полиплоидии). Быстрое возникновение новых видов путем кратного увеличения числа хромосом ( полиплоидизация)
Полиплоидами являются картофель, табак, хлопок, сахарный тростник, кофе и др. У таких растений, как табак, картофель, исходное число хромосом равно 12, но имеются виды с 24, 48, 72 хромосомами.
Полиплоидами являются некоторые виды рыб (осетры) кузнечики. Считается, что гигантская панда произошла от медведя в результате внезапных хромосомных изменений,
8. Макроэволюция
Процесс образования из видов новых родов, из родов – новых семейств.. отряда, класса .. ( таксономических групп)-макроэволюция.
В современной системе классификации организмы распределяют по систематическим категориям– вид, род, семейство, отряд, (порядок для растений), класс, тип (отдел для растений) бинарное название – собака домашняя: собака –род, собака домашняя -вид.
В макроэволюции действуют те же процессы: борьба за существование, естественный отбор, вымирание наименее приспособленных форм.
Результатом макроэволюционных процессов становятся существенные изменения внешнего строения и физиологии организмов — формирование замкнутой системы кровообращения у животных или появление устьиц и эпителиальных клеток у растений. К фундаментальным эволюционным приобретениям относятся образование соцветий или превращение передних конечностей рептилий в крылья.
Макроэволюция происходит в исторически грандиозные промежутки времени, поэтому она не доступна непосредственному изучению. Несмотря на это наука располагает множеством доказательств, свидетельствующих о реальности макроэволюционных процессов.
Палеонтологические доказательства макроэволюции. Палеонтология изучает ископаемые остатки вымерших организмов и устанавливает их сходство и различия с современными организмами. По остаткам палеонтологи реконструируют внешний облик вымерших организмов, узнают о растительном и животном мире прошлого.
С помощью палеонтологических находок удалось почти полностью реконструировать филогенетические ряды, т. е. ряды видов, последовательно сменявших друг друга в процессе эволюции различных групп животных и растений. Примером может служить эволюция лошади.
Эмбриологические доказательства макроэволюции На ранних стадиях эмбрионы видов сходны между собой - форма тела. наличие хвоста. жаберных щелей. У всех сначала имеется хорда, кровеносная система с одним кругом кровообращения ( как у рыб). По мере развития сходство между зародышами ослабевает, все более четко проявляется черты тех классов, к которым они принадлежат
Полученные данные отразились в законах зародышевого сходства К.М. Бэра и в биогенетическом законе Э. Геккеля и Ф. Мюллера. ===Закон Бэра устанавливает сходство ранних стадий развития эмбрионов представителей разных классов в пределах типа. На более поздних стадиях эмбрионального развития это сходство утрачивается. ===Биогенетический закон Мюллера-Геккеля утверждает, что онтогенез - это краткое повторение филогенеза.
К анатомическим доказательствам эволюции относятся:
---наличие гомологичных органов, имеющих общий план строения, но приспособленных к выполнению разных функций (рука - ласт - крыло птицы) Различия в строении и функциях органов возникают в результате дивергенции;
---наличие аналогичных органов, имеющих различное происхождение , различное строение, но выполняющих сходные функции (крыло птицы и крыло бабочки). Сходство функций возникает в результате конвергенции
---наличие рудиментов и атавизмов; Рудименты - органы, утратившие свое функциональное значение (копчик, ушные мышцы у человека, неразвитые кости задних конечностей у китов). Рудименты присутствуют у всех представителей вида. Атавизмы , - случаи проявления признаков дальних предков (хвост и волосатое тело у человека, многососковость)
---существование переходных форм ( археоптерикс)
Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 1623; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!