Микроэволюция. 
Эволюционная роль мутаций. 
Географическое и экологическое видообразование

Цель: сформировать знания о формах видообразования.

Задачи:

образовательные: формирование знаний о формах видообразования;

развивающие: умение работать с учебником, таблицей, анализировать, сравнивать, выделять главное;

воспитательные: содействие эстетическому воспитанию, формирование научного мировоззрения.

Оборудование: таблица «Видообразование», учебник.

• 1. Актуализация знаний:
  • ?Дайте определение понятию вид.
  • ?Дайте определение понятию популяция.
  • ?Назовите критерии вида.
• 2. ИНМ.

Вид — это совокупность особей, характеризующихся общим происхождением, наследственным сходством морфологических, физиологических и биохимических особенностей; способных скрещиваться и давать плодовитое потомство; приспособленных к определенным условиям среды и занимающих определенный ареал.

Различают следующие критерии вида.

Морфологический критерий

Свидетельствует о морфологической изоляции вида, но имеет ограниченность применения, что особенно отчетливо видно на примере видов-двойников, которые морфологически сходны.

Географический критерий

Географические различия между видами основаны на относительной самостоятельности ареала каждого вида.

Физиолого-биохимический критерий

Виды различны, потому что различны их химические структуры — физиолого-биохимические различия между близкими видами обычно меньше, чем между видами филогенетически более далекими.

Иногда данный критерий разбивают на два:

• —физиологический критерий учитывает сходство процессов жизнедеятельности особей одного вида: способы питания, размножения, обмена веществ, поведения;
• —биохимический критерий базируется на способности синтезировать специфические белки, сходстве химического состава и химических процессов.

Экологический критерий

Характеризует взаимоотношения вида, его роль в биологическом круговороте веществ: характеристику экологической ниши, местообитание вида, характеристику биотических связей, зависимость от природных факторов. Участие в превращениях определенных элементов или веществ.

Генетический критерий

Данный критерий основывается на видовой специфичности набора хромосом, различиях в нуклеотидном составе молекул ДНК, форме хромосом. Генетический критерий базируется на предположении, что вид существует как целостная генетическая система.

МИКРОЭВОЛЮЦИЯ — эволюционные изменения, протекающие на популяционном, внутривидовом уровне.

Процесс имеет две формы: филетическая эволюция и видообразование.

ФИЛЕТИЧЕСКАЯ ЭВОЛЮЦИЯ — постепенные изменения, происходящие с течением времени в пределах одного вида, популяции и группы популяций. Как правило, в результате этих изменений приспособленность организмов к среде возрастает.

ВИДООБРАЗОВАНИЕ — это сложный эволюционный процесс возникновения нового вида. Вновь возникший вид прерывает связи с родительским видом и превращается в обособленную совокупность организмов. Скрещивание особей нового и старого видов становится невозможным.

Представление о механизмах видообразования впервые было высказано Ч. Дарвином. Он исходил из того, что внутривидовая борьба за существование и вытекающий из нее естественный отбор служат главной причиной расхождения популяций, заставляют виды максимально широко и разнообразно использовать природные условия.

По мнению Ч. Дарвина в пределах одного вида часто возникают популяции, которые приспосабливаются к разным условиям обитания: влажным или сухим, равнинным или горным местообитаниям, потреблению определенной пищи. Именно благодаря этому виды с наибольшей полнотой используют ресурсы среды своего обитания.

Следовательно, естественный отбор благоприятствует все более полному использованию разнообразия условий существования. Это вызывает расхождение популяций в пределах вида по морфологическим, физиологическим и биохимическим признакам. От исходного вида берет начало целый «пучок» форм, но не все они получают дальнейшее развитие.

Наиболее расходящиеся по признакам формы обладают большими возможностями оставлять после себя плодовитое потомство и выживать, так как они меньше конкурируют между собой, чем промежуточные, которые постепенно вымирают в борьбе за существование под действием естественного отбора в бесконечном ряду поколений.

В природе не всегда сохраняются лишь наиболее расходящиеся, крайние формы, средние тоже могли выжить и дать потомство. Из крайних форм иногда развивается одна, но может развиваться и более. Если условия среды не изменяются или мало изменяются в течение длительного времени, то вид остается почти неизменным по сравнению с родоначальным.

Конкретные пути возникновения новых видов могут быть различны. В целом различают две основные формы:

• 1. Географическое видообразование (аллопатрическое).
• А) Расщепление исходного ареала на составные части.
• Б) Расширение ареала из-за расселения.

При расширении ареала вида его популяции встречаются с новыми почвенно-климатическими условиями, а также с новыми сообществами животных, растений и микроорганизмов. В популяции постоянно возникают наследственные изменения, происходит борьба за существование, действует естественный отбор. Все это со временем приводит к изменению генного состава популяции — к микроэволюции. В дальнейшем эволюция популяции может привести к возникновению нового вида.

Например, лиственница сибирская далеко продвинулась на восток. У особей популяции постоянно возникали мутации, в результате скрещивания появились новые комбинации генов; благодаря этим процессам популяция становилась неоднородной. В процессе борьбы за существования и в результате действия естественного отбора выживали и оставляли потомство особи с полезными в конкретных условиях обитания изменениями. Действие этих факторов способствовало появлению более резких различий между популяциями и в конечном итоге возникновению биологической изоляции. Результат — лиственница даурская.

2. Экологическое видообразование (симпатрическое).

В тех случаях, когда популяция одного вида остаются в пределах своего ареала, но условия обитания у них оказываются различными. Под влиянием движущих сил эволюции изменяется их генный состав. Через множество поколений эти изменения могут зайти так далеко, что особи разных популяций одного вида не будут скрещиваться между собой, возникнет биологическая изоляция, что характерно, как правило, для разных видов.

Пять видов синиц образовались в связи с пищевой специализацией: синица большая питается крупными насекомыми в садах, парках; лазоревка добывает мелких насекомых в щелях коры, в почках; хохлатая синица питается семенами хвойных деревьев; гаичка и московка питаются преимущественно насекомыми в лесах разных типов.

Есть также внезапное видообразование. Происходит в результате хромосомных мутаций, полиплоидии и гибридизации. Полиплоидия — это кратное умножение числа хромосом исходного предкового вида, которое возникает самопроизвольно или в результате скрещивания близкородственных организмов. Примерами являются: картофель, табак, хлопок, кузнечики, черви.

Иногда видообразование происходит за счет гибридизации с последующим удвоением числа хромосом. Например: культурная слива с 2n=48 (терн n=16 + алыча n=8).

Этапы видообразования:

• 1. Естественный отбор, протекающий в каждой из популяций в своем направлении>
• 2. Накопление различий между популяциями>
• 3. Возникновение и обособление подвидов>
• 4. Продолжение отбора в разных условиях среды, накопление различий между подвидами>
• 5. Появление биологической изоляции>
• 6. Возникновение и становление новых видов.

Микроэволюционные процессы, которые протекают в популяции, могут приводить к возникновению новых видов — центральному и важнейшему этапу эволюции живого на Земле.

Изменчивость как генетическая основа эволюции

Разнообразие организмов несомненно представляет собой наиболее характерную особенность живого мира. Благодаря разнообразию различные группы особей могут использовать разные элементы среды, что позволяет им расселиться практически повсеместно. Разнообразие также является основой эволюционных изменений признаков и свойств организмов, которые обусловлены изменением генотипов. Успехи генетики позволили классифицировать и изучить основные формы изменчивости и их значение для протекания эволюционного процесса, что дало возможность сформулировать представление о генетических основах эволюции.

Различают следующие типы изменчивости.

Наследственная (генотипическая) изменчивость Связана с изменением генов и хромосом. Передается по наследству. Изменения носят индивидуальный характер, необратимы и сохраняются в течение всей жизни организма. Выделяют мутационную и комбинативную изменчивость.

Мутационная — основывается на возникновении мутаций, т. е. стойкого изменения генетического аппарата. Этим мутации резко отличаются от модификаций, не затрагивающих генотип особи. Мутации возникают внезапно, скачкообразно, в результате мутаций могут появиться новые признаки, что иногда резко отличает организм от исходной формы.

эволюция видообразование дарвин популяция.

Комбинативная — связана с получением новых сочетаний генов в генотипе. Существуют три основных источника комбинативной изменчивости: конъюгация и кроссинговер, происходящие при мейозе, создающие новые группы сцепления; независимое расхождение хромосом в процессе мейоза, что определяет большее число возможных комбинаций хромосом в гаметах; случайное сочетание гамет при оплодотворении.

Модификационная (негенотипическая, ненаследственная, фенотипическая) изменчивость.

Вся наблюдаемая изменчивость какого-либо признака или свойства в пределах нормы реакции. Не связана с изменениями в генах и хромосомах, не передается по наследству и возникает под влиянием факторов внешней среды. Если перестает действовать фактор, изменения исчезают. Данный вид изменчивости возникает в ответ на изменения условий окружающей среды, поэтому в природе не бывает абсолютно одинаковых организмов. Фенотипические изменения, возникающие под влиянием условий среды, называются модификациями.

Норма реакции — это степень (границы) варьирования признака (или пределы модификационной изменчивости). Возникшее конкретное модификационное изменение признака не наследуется, но диапазон модификационной изменчивости обусловлен наследственностью, т. е. модификационное изменение возникает в результате взаимодействия генотипа с окружающей средой. Наследуется не признак, а норма реакции развивающейся особи на действие внешней среды. Модификационные изменения не влекут за собой изменения генотипа. Норма реакции, лежащая в основе модификационной изменчивости, складывается исторически в результате естественного отбора. Она соответствует условиям обитания, является приспособительной.

Закрепление: (тест)

Домашнее задание: §, заполнить таблицу:

Учение о микроэволюции

• 1. Ученый, впервые применивший термин «микроэволюция «
• А) В. Иогансен
• Б) Н.В. ТимофеевРесовский
• С) Ч. Дарвин
• Д) К. Линней
• 2. Ученый, впервые применивший термин «популяция»
• А) В. Иогансен
• Б) Н.В. ТимофеевРесовский
• С) Ч. Дарвин
• Д) К. Линней
• 3. Отдельные, еле уловимые признаки изменчивости
• А) определенная изменчивость
• Б) неопределенная изменчивость
• С) наследственная изменчивость
• Д) ненаследственная изменчивость
• 4. Ненаследственная изменчивость признака организма, под влиянием условий внешней среды
• А) определенная изменчивость
• Б) неопределенная изменчивость
• С) наследственная изменчивость
• Д) ненаследственная изменчивость
• 5. Вид случайной наследственной изменчивости
• А) эволюция
• Б) мутация
• С) конвергенция
• Д) вариация
• 6. Процесс создания новых пород животных, сортов растений и штаммов микроорганизмов
• А) естественный отбор
• Б) искусственный отбор
• С) случайный отбор
• Д) массовый отбор
• 7. Отбор, при котором человек не ставит перед собой конкретной цели
• А) методический
• Б) бессознательный
• С) искусственный
• Д) естественный
• 8. Выживание наиболее приспособленных к определенным условиям среды Ч. Дарвин назвал
• А) искусственный отбор
• Б) бессознательный отбор
• С) естественный отбор
• Д) методический отбор
• 9. Борьба особей разных видов
• А) внутривидовая
• Б) классическая
• С) межвидовая
• Д) абиотическая
• 10. Хищничество, вид борьбы
• А) внутривидовая
• Б) классическая
• С) межвидовая
• Д) абиотическая
• 11. Наиболее острая борьба среди живых организмов
• А) межвидовая
• Б) классическая
• С) внутривидовая
• Д) сумо
• 12. Изменения организмов под влиянием внешней среды
• А) классическая изменчивость
• Б) модификационная изменчивость
• С) мутационная изменчивость
• Д) ненаследственная изменчивость
• 13. Количество критериев вида
• А) 2
• Б) 6
• С) 5
• Д) 4
• 14. Критерий вида по количеству хромосом
• А) экологический
• Б) морфологический
• С) этологический
• Д) генетический
• 15. Критерий видов по внешним признакам
• А) экологический
• Б) морфологический
• С) этологический
• Д) генетический
• 16. Критерий видов по характеру обмена веществ, размножению и другим свойствам
• А) экологический
• Б) морфологический
• С) физиологический
• Д) генетический
• 17. Критерий, определяющий занимаемое местообитание каждого вида
• А) экологический
• Б) морфологический
• С) этологический
• Д) генетический
• 18. Предок собаки, по определению Ч. Дарвина
• А) рысь
• Б) волк
• С) собака Динго
• Д) лев
• 19. Орган кактуса, выполняющий фотосинтезирующую функцию
• А) листья
• Б) колючки
• С) стебель
• Д) корень
• 20. Борьба за существование между видами
• А) внутривидовая
• Б) межвидовая
• С) классическая
• Д) прямая

• 20 «5»
• 11−19 «4»
• 5−10 «3»
• 0−4 «2»