Вид – это реально существующая в природе совокупность особей, занимающих определенный ареал, имеющих общее происхождение, морфологическое и генетическое сходство, свободно скрещивающихся между собой и дающих плодовитое потомство. В силу того, что иногда бывает очень сложно отнести к определенному виду ту или иную особь, биологи разработали критерии, на основании которых двух, внешне очень похожих особей относят к одному или разным видам.
Критерии вида:
– морфологический – особи, принадлежащие к одному виду, похожи друг на друга по своему внешнему и внутреннему строению;
– физиологический – особи, принадлежащие к одному виду, похожи друг на друга многим физиологическим особенностям жизнедеятельности;
– биохимический – особи, принадлежащие к одному виду содержат сходные белки;
– генетический – особи, принадлежащие к одному виду, имеют одинаковый кариотип, скрещиваются друг с другом в природе и дают плодовитое потомство. Между разными видами обмена генов не происходит;
– экологический – особи одного вида ведут сходный образ жизни в близких условиях среды;
– географический – вид распространен на определенной территории (ареале).
Наиболее существенен для определения принадлежности особей к разным видам генетический критерий. Ни один критерий не может быть исчерпывающим. Только на основании совокупности критериальных признаков можно провести различия между близкими видами.
Популяция – устойчивая, совместно обитающая в течение ряда поколений совокупность особей одного вида; элементарная эволюционная единица. Минимальная популяция – две разнополых особи.
Особи, входящие в состав одной популяции, могут рождаться и умирать, а популяция будет продолжать существовать.
Скрещивание между особями одной популяции происходит гораздо чаще, чем между особями разных популяций. Тем самым обеспечивается свободный генетический обмен между членами популяции.
Под влиянием внешних факторов происходит изменение генетического состава популяции.
Генетический состав популяции образует ее генофонд.
Длительное и направленное изменение генофонда популяции называется элементарным эволюционным явлением.
Факторы, вызывающие эволюционный процесс в популяциях, называются элементарными эволюционными факторами:
К ним относятся мутации, характер и разнообразие которых являются причиной генетической разнородности популяций. Они поставляют эволюционный материал – основу для последующего действия естественного отбора. Совокупность рецессивных мутаций в генотипах особей популяции образуют резерв наследственной изменчивости (С.С. Четвериков), который при изменении условий существования, изменении численности популяции может фенотипически проявиться и попасть под действие естественного отбора.
Популяционные волны – периодические колебания численности особей популяции, возникающие в результате резкой смены действия какого-либо из факторов среды (например, недостаток пищи, стихийные бедствия и др.). После прекращения действия этих факторов численность популяции снова возрастает. Оставшиеся в живых особи могут оказаться ценными в генетическом отношении. Изменения частот встречаемости определенных генов может привести к изменению популяции.
Изоляция бывает пространственной (географической) и биологической (экологической, физиологической, репродуктивной).
Естественный отбор – фактор, определяющий возможности выживания и размножения особей, а следовательно, сохранения и эволюции вида. Отбор действует на отдельные фенотипы, тем самым отбирая определенные генотипы.
Видообразование – процесс образования новых разновидностей и видов, репродуктивно изолированных от первоначальной популяции. Разделяют географическое и экологическое видообразование.
Географическое видообразование начинается в популяциях, обитающих в различных, удаленных частях ареала или мигрирующих из ареала. Так как между ними пространственная изоляция, то не происходит генетического обмена, и возникает постепенное расхождение признаков, приводящее к образованию новых видов, репродуктивно изолированных друг от друга. Этот процесс называется дивергенцией.
Экологическое видообразование происходит в пределах одного ареала. Если особи данной популяции в силу генотипических и фенотипических различий окажутся приспособленными к разным экологическим условиям, то между ними может возникнуть репродуктивная изоляция. Новые виды могут возникать не только в результате изоляции, но и в результате полиплоидии или межвидовой гибридизации, что часто происходит у растений.
Микроэволюция – внутривидовой процесс, приводящий к образованию новых популяций данного вида, и в конечном счете новых видов.
Необходимым условием является изоляция – географическая и экологическая.
Результатом микроэволюции является репродуктивная изоляция.
Микроэволюция начинается с естественного отбора мутаций и дивергенции. В результате действия этих факторов образуются новые, генетически и морфологически отличающиеся от исходных, популяции. Если после начала процессов дивергенции возникает географическая, а затем и репродуктивная изоляция между новыми и старыми популяциями, то это, в конечном счете, приводит к возникновению новых видов.
Примером могут служить вьюрки с Галапагосских островов, описанные Ч. Дарвином. Характер пищи и удаленность островов от материка определили расхождения в строении клювов, длине крыльев птиц. Постепенно они разделились на разные, не скрещивающиеся друг с другом популяции, а в дальнейшем на самостоятельные виды.
Макроэволюция – процесс, происходящий в исторически длительные периоды. Приводит к образованию более крупных, чем вид, таксонов – родов, семейств, отрядов, классов и т.д. Механизмы макроэволюции те же, что и у микроэволюции.
Эволюционный процесс обладает такими особенностями как: прогрессивность, непредсказуемость, необратимость, неравномерность.
Тематические задания
А1. Лисица рыжая, живущая в лесах Канады, и лисица рыжая, обитающая в Европе, принадлежат к
1) одному виду
2) разновидностям
3) разным родам
4) разным видам
А2. Основным критерием возникновения нового вида является:
1) появление внешних различий между особями
2) географическая изоляция популяций
3) репродуктивная изоляция популяций
4) экологическая изоляция
А3. Эволюционные процессы начинаются на уровне
1) вида
2) класса
3) типа
4) популяции
А4. Биологическими предпосылками микроэволюции в популяции являются
1) мутационный процесс и естественный отбор
2) различия в кариотипах особей
3) физиологические различия
4) внешние различия
А5. Совокупность рецессивных мутаций, накопившихся в популяции, называется ее
1) генотипом
3) резервом наследственной изменчивости
2) генофондом
4) резервом модификационной изменчивости
А6. Популяции одного вида
1) всегда живут рядом
2) относительно обособлены друг от друга
3) живут рядом, но никогда не пересекаются
4) живут всегда на разных континентах
А7. В результате естественного отбора мутаций внутри популяции возникает процесс
1) репродуктивной изоляции
2) географической изоляции
3) экологической изоляции
4) дивергенции
А8. Дивергенция в популяциях синиц, населяющих городской парк, может привести, скорее всего, к
1) географической изоляции
2) экологической изоляции
3) изменениям кариотипа
4) морфологическим различиям
А9. Бульдог и доберман-пинчер принадлежат к
1) одной породе
2) разным видам
3) разновидностям
4) одному виду
А10. Две популяции одного вида эволюционируют:
1) независимо друг от друга и в разных направлениях
2) в одном направлении, одинаково изменяясь
3) в зависимости от направления эволюции одной из популяций
4) в разных направлениях, но с одинаковой скоростью
А11. При каких условиях популяция будет эволюционировать?
1) численность прямых и обратных мутаций в популяции будет одинакова
2) число прибывающих и покидающих популяцию особей одинаково
3) численность популяции меняется, а генотипы особей неизменны
4) численность и генотипы особей периодически изменяются
А12. В качестве критерия вида по отношению к исследуемым внешне похожим особям условно можно использовать
1) одинаковый рост особей
2) сходство процессов жизнедеятельности
3) жизнь в одной среде
4) одинаковую массу тела
А13. Два Галапагосских вьюрка (самец и самка) могут быть отнесены к разным видам на основании
1) внешних отличий
2) внутренних отличий
3) изоляция их популяций
4) нескрещиваемости друг с другом
А14. В основе какого критерия вида лежит количество хромосом в клетках организма?
1) генетического
2) морфологического
3) географического
4) физиологического
В1. Укажите биологические факторы видообразования
1) географическая изоляция
2) мутации и естественный отбор
3) внешние различия
4) разная среда обитания
5) дивергенция
6) общий ареал
В2. В каком случае названы виды организмов?
1) кошка сиамская
2) немецкая овчарка
3) собака обыкновенная
4) владимирский тяжеловоз
5) кошка дикая
6) волк сумчатый
ВЗ. Определите последовательность микроэволюционных процессов, происходящих в популяции.
A) появление мутаций
Б) изоляция подвидов
B) начало дивергенции в популяции
Г) возникновение новых видов
Д) отбор фенотипов
Е) образование новых популяций
Развитие эволюционных идей. Значение работ К. Линнея, учения Ж.-Б. Ламарка, эволюционной теории Ч. Дарвина. Взаимосвязь движущих сил эволюции. Элементарные факторы эволюции
Идеи изменяемости органического мира высказывались уже с античных времен Аристотелем, Гераклитом, Демокритом.
В XVIII в. К. Линней создал искусственную систему природы, в которой вид признавался наименьшей систематической единицей. Он ввел номенклатуру двойных названий вида (бинарную), что позволило систематизировать по таксономическим группам известные к тому времени организмы разных царств.
Создателем первой эволюционной теории был Жан Батист Ламарк. Именно он признал постепенное усложнение организмов и изменяемость видов, тем самым косвенно опровергая божественное сотворение жизни. Однако утверждения Ламарка о целесообразности и полезности любых возникающих приспособлений у организмов, признание их стремления к прогрессу в качестве движущей силы эволюции, не подтвердились последующими научными исследованиями. Также не нашли своего подтверждения положения Ламарка о наследуемости приобретенных особью в течение ее жизни признаках и о влиянии упражнений органов на их адаптивное развитие.
Основной проблемой, которую нужно было решить, была проблема образования новых видов, приспособленных к условиям окружающей среды. Иными словами ученым необходимо было ответить как минимум на два вопроса: как возникают новые виды? Как возникают приспособления к условиям среды?
Эволюционное учение, которое получило свое развитие и признается современными учеными было создано независимо друг от друга Чарльзом Робертом Дарвином и Альфредом Уоллесом, которые выдвинули идею естественного отбора на основе борьбы за существование. Это учение получило название дарвинизм, или наука об историческом развитии живой природы.
Основные положения дарвинизма:
– эволюционный процесс реален, определяется условиями существования и проявляется в образовании новых, приспособленных к этим условиям, особей, видов и более крупных систематических таксонов;
– основными эволюционными факторами являются наследственная изменчивость и естественный отбор.
Естественный отбор играет роль направляющего фактора эволюции (творческую роль).
Предпосылками естественного отбора являются:
избыточный репродуктивный потенциал,
наследственная изменчивость,
изменение условий существования.
Естественный отбор является следствием борьбы за существование, которая подразделяется на внутривидовую, межвидовую и борьбу с условиями окружающей среды.
Результатами естественного отбора являются:
сохранение любых адаптаций, обеспечивающих выживание и воспроизводство потомства; все приспособления носят относительный характер.
Дивергенция – процесс генетического и фенотипического расхождения групп особей по отдельным признакам и образования новых видов – прогрессивная эволюция органического мира.
Движущими силами эволюции по Дарвину являются: наследственная изменчивость, борьба за существование, естественный отбор.
Тематические задания
А1. Движущей силой эволюции по Ламарку является
1) стремление организмов к прогрессу
2) дивергенция
3) естественный отбор
4) борьба за существование
А2. Ошибочным является утверждение
1) виды изменяемы и существуют в природе как самостоятельные группы организмов
2) родственные виды имеют исторически общего предка
3) все изменения, приобретаемые организмом, полезны и сохраняются естественным отбором
4) в основе эволюционного процесса лежит наследственная изменчивость
А3. Эволюционные изменения закрепляются в поколениях в результате
1) появления рецессивных мутаций
2) наследования приобретенных в течение жизни признаков
3) борьбы за существование
4) естественного отбора фенотипов
А4. Заслуга Ч. Дарвина заключается в
1) признании изменяемости видов
2) установлении принципа двойных названий видов
3) выявлении движущих сил эволюции
4) создании первого эволюционного учения
А5. Причиной образования новых видов по Дарвину является
1) неограниченное размножение
3) мутационные процессы и дивергенция
2) борьба за существование
4) непосредственное влияние условий среды
А6. Естественным отбором называется
1) борьба за существование между особями популяции
2) постепенное возникновение различий между особями популяции
3) выживание и размножение сильнейших особей
4) выживание и размножение наиболее приспособленных к условиям среды особей
А7. Борьба за территорию между двумя волками в одном лесу относится к
1) межвидовой борьбе
3) борьбе с условиями среды
2) внутривидовой борьбе
4) внутреннему стремлению к прогрессу
А8. Рецессивные мутации подвергаются естественному отбору в случае
1) гетерозиготности особи по отбираемому признаку
2) гомозиготности особи по данному признаку
3) их приспособительного значения для особи
4) их вредности для особи
А9. Укажите генотип особи, у которой ген а будет подвергаться действию естественного отбора
1) АаВв
2) ААВВ
3) Аавв
4) ааВв
А10. Ч. Дарвин создал свое учение в
1) XVII в.
2) XVIII в.
3) XIX в.
4) XX в.
В1. Выберите положения эволюционного учения Ч. Дарвина
1) приобретенные признаки наследуются
2) материалом для эволюции служит наследственная изменчивость
3) любая изменчивость служит материалом для эволюции
4) основной результат эволюции – борьба за существование
5) в основе видообразования лежит дивергенция
6) действию естественного отбора подвергаются как полезные, так и вредные признаки
Творческая роль естественного отбора. Синтетическая теория эволюции. Исследования С.С. Четверикова. Роль эволюционной теории в формировании современной естественнонаучной картины мира
Синтетическая теория эволюции возникла на основе данных сравнительной анатомии, эмбриологии, палеонтологии, генетики, биохимии, географии.
Синтетическая теория эволюции выдвигает следующие положения:
– элементарным эволюционным материалом являются мутации;
– элементарная эволюционная структура – популяция;
– элементарный эволюционный процесс – направленное изменение генофонда популяции;
– естественный отбор – направляющий творческий фактор эволюции;
– в природе происходят два, условно выделенных процесса, имеющих одинаковые механизмы – микро– и макроэволюция. Микроэволюция – это изменение популяций и видов, макроэволюция – это появление и изменение крупных систематических групп.
Мутационный процесс. Исследованиям мутационных процессов в популяциях посвящены работы отечественного генетика С.С. Четверикова. В результате мутаций появляются новые аллели. Так как мутации, преимущественно, рецессивны, то они накапливаются в гетерозиготах, образуя резерв наследственной изменчивости. При свободном скрещивании гетерозигот, рецессивные аллели переходят в гомозиготное состояние с вероятностью 25% и подвергаются действию естественного отбора. Особи, не обладающие селективными преимуществами, выбраковываются. В крупных популяциях степень гетерозиготности выше, поэтому многочисленные популяции лучше приспосабливаются к условиям среды. В небольших популяциях неизбежен инбридинг, а следовательно, повышение гомозиготности популяции. Это в свою очередь грозит болезнями и вымиранием.
Дрейф генов – случайная утрата или внезапное повышение частоты аллелей в малых популяциях, ведущие к изменению концентрации этого аллеля, возрастанию гомозиготности популяции, снижению ее жизнеспособности, появлению редких аллелей. Например, в религиозных общинах, изолированных от остального мира, наблюдается либо утрата, либо повышение характерных для их предков аллелей. Повышение концентрации аллелей происходит в результате близкородственных браков, утрата аллелей может произойти в результате ухода членов общины или их смерти.
Формы естественного отбора.
1. Движущий естественный отбор. Приводит к смещению нормы реакции организма в сторону изменчивости признака в изменяющихся условиях среды.
2. Стабилизирующий естественный отбор (открыт Н.И. Шмальгаузеном) сужает норму реакции в стабильных условиях среды.
3. Дизруптивный отбор – происходит в том случае, если одна популяция в силу каких-то причин разделяется на две и они между собой почти не соприкасаются. Например, в результате летних покосов может оказаться разделенной во времени созревания популяция растений. Со временем из нее могут образоваться два вида.
4. Половой отбор обеспечивает развитие репродуктивных функций, поведения, морфофизиологических особенностей.
Таким образом, синтетическая теория эволюции объединила в себе дарвинизм и современные представления о развитии органического мира.
Тематические задания
А1. По мнению С.С. Четверикова исходным материалом для видообразования являются
1) изоляция
2) мутации
3) популяционные волны
4) модификации
А2. Малые популяции вымирают из-за того, что в них
1) меньше рецессивных мутаций, чем в больших популяциях
2) меньше вероятность перевода мутаций в гомозиготное состояние
3) больше вероятность близкородственных скрещиваний и наследственных заболеваний
4) выше степень гетерозиготности особей
А3. Образование новых родов и семейств относится к процессам
1) микроэволюционным
3) глобальным
2) макроэволюционным
4) внутривидовым
А4. В постоянно меняющихся условиях среды действует форма естественного отбора
1) стабилизирующая
2) дизруптивная
3) движущая
4) половой отбор
А5. Примером стабилизирующей формы отбора может служить
1) появление копытных животных в степных зонах
2) исчезновение белых бабочек в промышленных районах Англии
3) выживание бактерий в гейзерах Камчатки
4) возникновение высокорослых форм растений при переселении их из долин в горы
А6. Быстрее будут эволюционировать популяции
1) гаплоидных трутней
2) гетерозиготных по многим признакам окуней
3) самцов домашних тараканов
4) мартышек в зоопарке
А7. Генофонд популяции обогащается благодаря
1) модификационной изменчивости
2) межвидовой борьбе за существование
3) стабилизирующей форме отбора
4) половому отбору
А8. Причина, по которой может произойти дрейф генов
1) высокая гетерозиготность популяции
2) большая численность популяции
3) гомозиготность всей популяции
4) миграции и эмиграции носителей мутаций из малых популяций
А9. Эндемики – это организмы,
1) ареалы обитания которых ограничены
2) живущие в самых разных местах обитания
3) наиболее распространенные на Земле
4) образующие минимальные по численности популяции
А10. Стабилизирующая форма отбора направлена на
1) сохранение особей со средним значением признаков
2) сохранение особей с новыми признаками
3) повышение гетерозиготности популяции
4) расширение нормы реакции
А11. Дрейф генов – это
1) резкое увеличение численности особей с новыми признаками
2) уменьшение количества появляющихся мутаций
3) снижение темпов мутационного процесса
4) случайное изменение частот встречаемости аллелей
А12. Искусственный отбор привел к появлению
1) песцов
2) барсуков
3) эрдельтерьеров
4) лошадей Пржевальского
В1. Выберите условия, определяющие генетические предпосылки эволюционного процесса
1) модификационная изменчивость
2) мутационная изменчивость
3) высокая гетерозиготность популяции
4) условия окружающей среды
5) инбридинг
6) географическая изоляция