В чем состоит эволюционное значение. Виды эволюции: история развития и определение. Эволюция современных видов

Прогресс и регресс в эволюции. Эволюционный процесс в целом непрерывно идет в направлении максимального приспособления живых организмов к условиям окружающей среды. Смена условий часто приводит к замене одних приспособлений на другие. Однако это же относится к приспособлениям широкого характера, дающим организмам преимущества в различных условиях среды. Таково, например, значение легких как универсального органа газообмена у наземных позвоночных или цветка как совершенного органа размножения у покрытосеменных растений. Таким образом, биологический прогресс может осуществляться вследствие как частных, так и общих приспособлений организмов. Под биологическим прогрессом следует понимать возрастание приспособленности организмов к окружающей среде, ведущее к увеличению численности и более широкому распространению вида.

Эволюционные изменения, происходящие в некоторых видах и более крупных таксонах (семействах, отрядах), не всегда могут быть признаны прогрессивными. В таких случаях говорят о биологическом регрессе. Биологический регресс - это снижение уровня приспособленности к условиям обитания, уменьшение численности вида и площади видового ареала.

Каковы же пути достижения биологического прогресса?

Ароморфоз. Вопрос о возможных путях достижения биологического прогресса был разработан А. Н. Северцовым - крупным ученым-эволюционистом. Один из главных таких путей, согласно Северцову, - морфофизиологический прогресс, или ароморфоз, т. е. возникновение в ходе эволюции признаков, которые существенно повышают уровень организации живых организмов. Ароморфозы дают большие преимущества в борьбе за существование, открывают возможности освоения новой, прежде недоступной среды обитания.

АЛЕКСЕЙ НИКОЛАЕВИЧ СЕВЕРЦОВ (1866- 1936) - отечественный эволюционист. Автор исследований по сравнительной анатомии позвоночных. Создал теорию морфофизиологического и биологического прогресса и регресса.

В эволюции млекопитающих можно выделить несколько крупных ароморфозов: возникновение шерстного покрова, живорождение, вскармливание детенышей молоком, приобретение постоянной температуры тела, прогрессивное развитие легких, кровеносной системы и головного мозга. Высокий общий уровень организации млекопитающих, достигнутый благодаря перечисленным ароморфным изменениям, позволил им освоить все возможные среды обитания и привел в итоге к появлению высших приматов и человека.

Формирование ароморфоза - длительный процесс, происходящий на основе наследственной изменчивости и естественного отбора. Морфофизиологический прогресс - магистральный путь эволюции органического мира. В развитии каждой крупной таксономической группы можно обнаружить ароморфозы, о чем вы узнаете из последующего материала.

Идиоадаптация. Кроме такого крупного преобразования, как ароморфоз, в ходе эволюции отдельных групп возникает большое количество мелких приспособлений к определенным условиям среды. Такие приспособительные изменения А. Н. Северцов назвал идиоадаптациями.

Идиоадаптации - это приспособления живого мира к окружающей среде, открывающие перед организмами возможность прогрессивного развития без принципиальной перестройки их биологической организации. Примером идиоадаптации может служить описанное Чарлзом Дарвином разнообразие видов вьюрковых птиц (рис. 65). Разные виды вьюрков, имея сходный уровень организации, смогли, однако, приобрести свойства, позволившие им занять совершенно разные места в природе. Одни виды вьюрков освоили питание плодами растений, другие - семенами, третьи стали насекомоядными.

Рис. 65. Разнообразие вьюрков на Галапагосских островах

Несмотря на то что общая дегенерация приводит к значительному упрощению организации, виды, идущие по этому пути, могут увеличивать свою численность и ареал, т. е. двигаться по пути биологического прогресса.

Соотношение направлений эволюции. Пути эволюции органического мира либо сочетаются друг с другом, либо сменяют друг друга. Причем ароморфозы происходят значительно реже идиоадаптаций, но именно ароморфозы определяют новые этапы в развитии органического мира. Возникнув путем ароморфоза, новые, высшие по организации группы организмов занимают другую среду обитания. Далее эволюция идет по пути идиоадаптации, иногда и дегенерации, которые обеспечивают организмам обжи-вание новой для них среды обитания (рис. 67).

Рис. 67. Схема соотношений между ароморфозом, идеоадаптацией и дегенерацией

Итак, перечислим общие черты эволюционного процесса. Прежде всего это возникновение приспособленности организмов, т. е. их соответствие условиям обитания и способность меняться по мере изменения этих условий. Естественный отбор наследственных изменений в природных популяциях - важнейшая причина приспособленности.

Другой важнейшей характеристикой эволюционного процесса является видообразование, т. е. постоянное возникновение новых видов. За время эволюции на Земле существовали десятки, а возможно, и сотни миллионов видов живых организмов.

И наконец, третье неотъемлемое свойство эволюционного процесса - постоянное усложнение жизни от примитивных доклеточных форм вплоть до человека.

1. Объясните термины: биологический прогресс, биологический регресс, ароморфоз, идиоадаптация.
2. Можно ли считать тождественными понятия «биологический регресс» и «дегенерация»? Ответ обоснуйте.
3. В чем заключается эволюционное значение ароморфоза и идиоадаптации?

Вопросы по эволюции_уровень «С»

Найдите ошибки в тексте, назовите номера предложений, в которых допущены ошибки. Объясните их.

1. Ученые считают, что первыми появившимися на Земле организмами были эукариоты.

2. Первые организмы были анаэробными гетеротрофами.

3. Затем эволюция шла в направлении развития автотрофных способов

4. Первыми автотрофными организмами стали водоросли и мохообразные растения.

5. В результате фотосинтеза в атмосфере Земли появился свободный кислород.

Ошибки допущены в предложениях 1,4.

1 - прокариоты; 4 - хемосинтезирующие бактерии.

Изоляция заключается в возникновении преград для скрещивания между особями различных популяций одного вида. В изолированных популяциях может по-разному протекать такой случайный процесс, как возникновение мутаций. Направленность естественного отбора также может быть различной. В течение десятков или сотен тысяч поколений изолированные популяции могут накопить существенные отличия, благодаря которым особи из разных популяций утратят способность к скрещиванию. В этом случае и можно говорить об образовании новых видов. Если популяции не изолированы друг от друга, а наоборот, обмениваются наследственной информацией, то возникновение существенных различий и образование на их основе новых видов невозможно.

Микроорганизмы способны быстро приспосабливаться к меняющимся условиям окружающей среды. В чем заключаются механизмы такой высокой приспособляемости?

Элементы ответа:

1) микроорганизмы быстро размножаются, и их популяции состоят из очень большого числа особей;

2) поэтому в популяциях микроорганизмов накапливается большое количество мутаций, являющихся материалом для естественного отбора;

3) бактерии гаплоидны и мутации у них всегда проявляются, что ускоряет процесс отбора;

4) кроме того, у микроорганизмов наблюдается «горизонтальный» перенос генов с помощью плазмид, то есть одна особь может передавать свои свойства другим членам популяции.

Каково эволюционное значение непрямого развития?

Оно заключается в ослаблении конкуренции между родителями и потомством. Личинки и взрослые особи часто занимают различные среды обитания и (или) используют разные пищевые ресурсы.

Почему именно популяции являются единицей эволюции?

Потому что популяция является структурной единицей вида, т.е. наименьшей группой особей, способной к эволюционному развитию. Эволюция идет только в группе особей, так как генотип одного организма не может изменяться в течение жизни, а группа особей (изолированная от других групп) способна изменяться, так как представляет собой разнородную смесь различных генотипов. Причиной эволюции популяций может быть их изоляция, изменение условий обитания, конкуренция с другими популяциями вида (или с другими видами), изменение численности популяции.

Как можно объяснить совпадение формы некоторых цветков с формой тела насекомых или с формой отдельных его частей?

Это объясняется длительной совместной эволюцией растений и насекомых. Естественный отбор сохранял как лучших опылителей, так и растения, которые опылялись насекомыми, чьи формы соответствовали форме и размерам цветка. Некоторые виды растений в результате опыляются только определенными опылителями, например, клевер опыляется шмелями.

Назовите основные положения синтетической теории эволюции?

Синтетическая теория эволюции расширяет учение Ч. Дарвина о причинах и движущих

силах эволюционного процесса. Эта теория выделяет микро- и макроэволюцию, определяет критерий вида формы естественного отбора. Основной эволюционирующей единицей является популяция, факторами эволюции - мутационный процесс, популяционные волны, изоляция, дрейф генов. Движущие силы эволюции - наследственность, изменчивость, естественный отбор. Естественный отбор подразделяется на несколько форм, среди которых выделяют движущую и стабилизирующую. Завершающим этапом микроэволюции является образование новых видов. Более крупные систематические группы появляются путем ароморфозов. Следует отметить, что причины и возможные механизмы эволюционного процесса активно обсуждаются современной наукой.

В чём заключается различие между естественным и искусственным отбором?

Искусственный отбор, являясь направляющим фактором эволюции, играет ведущую роль в возникновении многообразия органического мира.

В результате естественного отбора возникают новые виды, в результате искусственного - сорта и породы.

Критерий естественного отбора - приспосабливаемость вида. Критерием искусственного

отбора является полезность признака для человека.

Естественный отбор происходит на Земле с момента появления жизни. Искусственный

отбор возник с момента появления домашних животных и земледелия.

Искусственный отбор производится в гораздо более короткие сроки и часто ведет к появлению совершенно новых растений и животных, возникновение которых в естественных условиях невозможно.

В чем заключаются эволюционные последствия изоляции небольшой популяции?

Элементы ответа:

1) скрещивание в небольшой изолированной популяции приводит к повышению уровня гомозигот;

2) это приводит к снижению общей жизнеспособности популяции вследствие гомозиготности по многим рецессивным аллелям;

3) с другой стороны, повышение уровня гомозиготности дает новый материал для естественного отбора, что может привести к закреплению новых признаков.

В чем заключаются основные различия между теориями Ж.Б. Ламарка и Ч. Дарвина?

Ж.Б. Ламарк считал, что приобретенные признаки наследуются, что наследуемые изменения всегда полезны, а влияние внешней среды, вызывающее это изменение, всегда положительно.

Эволюционное учение Дарвина опровергло эти положения теории Ламарка. Приобретенные в течение жизни признаки не наследуются, наследственными могут быть как полезные, так и вредные и безразличные мутации, а влияние внешней среды на организмы может быть как положительным, так и отрицательным.

Почему гомологичные органы считаются одним из доказательств эволюции?

Эти органы у представителей разных групп имеют общее происхождение.

Дайте определение ароморфоза, приведите 1-2 примера и докажите, что это ароморфоз.

Ароморфоз - это скачкообразная, внезапная мутация, приводящая к повышению общего уровня организации живых существ. Как правило, ароморфозы способствуют возникновению изменений, приводящих к появлению новых систематических групп. Так, например, возникновение фотосинтеза обеспечило постепенный расцвет различных отделов растений; появление четырехкамерного сердца у птиц и млекопитающих способствовало развитию теплокровности, а следовательно, завоеванию этими животными практически всех географических областей Земли

Почему приспособления к условиям среды относительны?

При смене условий среды имеющиеся приспособления могут оказаться бесполезными и даже вредными.

Какова роль кроссинговера в эволюционном процессе?

Кроссинговер - перекрест гомологичных хромосом в мейозе, приводит к разнообразию гамет и, как следствие, генетических комбинаций у потомства. Это, в свою очередь, обеспечивает возможность для действия естественного отбора и возникновения большего разнообразия приспособлений к условиям окружающей среды.

Если же в результате нарушения процесса кроссинговера изменяется структура хромосомы, то это может привести к образованию патологических гамет и развитию у потомства наследственных заболеваний.

Найдите ошибки, допущенные в тексте. Укажите номера предложений, в которых они сделаны, объясните их.

1.Наиболее важными ароморфозами в эволюции многоклеточных были: развитие подвижных челюстей, формирование пятипалых конечностей, возникновение покровительственной окраски.

2.С выходом животных на сушу возникло наружное оплодотворение.

3.Расцвет млекопитающих был обеспечен возникновением теплокровности, трехкамерного сердца и внутреннего скелета.

Ошибки допущены в предложениях 1, 2, 3.

1.Наиболее важными ароморфозами в эволюции многоклеточных были: развитие подвижных челюстей, формирование пятипалых конечностей, возникновение покровительственной окраски.

2. С выходом животных на сушу возникло наружное оплодотворение.

3 Расцвет млекопитающих был обеспечен возникновением теплокровности, трехкамерного сердца и внутреннего скелета.

Какие типы палеонтологических находок служат доказательствами эволюции?

Элементы ответа:

1) ископаемые остатки и отпечатки

2) переходные формы

3) филогенетические ряды

Почему высокая численность вида способствует биологическому прогрессу?

Элементы ответа:

1)повышается возможность свободного скрещивания

2)обмен генетическим материалом увеличивается, обогащается наследственность

Какое влияние оказало создание эволюционной теории на формирование современной естественно-научной картины мира?

Эволюционная теория утвердила и доказала историческое развитие живой природы, изменяемость видов

Какие ароморфозы позволили древним земноводным освоить сушу?

Элементы ответа:

1) появление легочного дыхания

2) формирование расчлененных конечностей

3) появление трехкамерного сердца и двух кругов кровообращения

Почему повышается устойчивость насекомых-вредителей к ядохимикатам?

1) Вследствие появления мутаций популяция насекомых-вредителей становится неоднородной.

2) Естественный отбор сохраняет устойчивых к ядохимикатам особей.

3) Из поколения к поколению число устойчивых к ядохимикатам особей увеличивается.

4) Через несколько лет ядохимикат в прежних дозах перестает действовать на насекомых-вредителей.

Какие процессы подтверждают, что жизнь в протерозое становится геологическим фактором?

Живые организмы участвовали в образовании осадочных пород и железных руд.

Пчеловидные мухи, не имеющие жалящего аппарата, по внешнему виду сходны с пчелами. Объясните на основе эволюционной теории возникновение мимикрии у этих насекомых.

Элементы ответа:

1) у насекомых разных видов возникли сходные мутации по внешним признакам (окраска, форма тела);

2) особи с признаками, усиливающими их сходство с защищенными насекомыми, имели больше возможностей выжить в борьбе за существование;

3) в результате естественного отбора такие насекомые реже склевывались птицами и распространялись в популяции.

В промышленных районах Англии на протяжении XIX-XX веков увеличилось число бабочек березовой пяденицы с темной окраской крыльев, по сравнению со светлой окраской. Объясните это явление с позиции эволюционного учения и определите форму отбора.

Элементы ответа:

1) в потомстве популяции бабочек рождаются и светлые, и темные формы;

2) в загрязненных копотью промышленных районах с потемневших стволов птицами устраняются светлые особи, поэтому преобладающей формой в популяциях стали бабочки с темной окраской;

3) изменение окраски в популяции бабочек - проявление движущей формы естественного отбора.

Почему высокая численность вида служит показателем биологического прогресса?

Элементы ответа:

1) повышается возможность свободного скрещивания;

2) усиливается обмен генетическим материалом и обогащается наследственность;

3) способствует распространению особей и расширению ареала.

Объясните, почему людей разных рас относят к одному виду?

Элементы ответа:

1) люди разных рас содержат в клетках одинаковый набор хромосом;

2) от межрасовых браков родятся дети, которые при достижении половой зрелости способны размножаться;

3) люди разных рас сходны по строению, процессам жизнедеятельности, развитию мышления.

Домовая мышь - млекопитающее рода Мыши. Исходный ареал - Северная Африка, тропики и субтропики Евразии; вслед за человеком распространилась повсеместно. Обитает в естественных условиях, питается семенами. Ведет ночной и сумеречный образ жизни. В помете обычно рождается от 5 до 7 детенышей. Какие критерии вида описаны в тексте? Ответ поясните.

Элементы ответа:

1) географический критерий - ареал;

2) экологический критерий - особенности питания, изменение активности в течение суток, обитание в определенных экологических условиях;

3) физиологический критерий - число детенышей в помете.

Какие ароморфозы привели к возникновению типа Членистоногие?

Элементы ответа:

1) возникновение наружного скелета;

2) возникновение членистых конечностей;

3) возникновение поперечно-полосатой мускулатуры.

Какой тип естественного отбора направлен на сохранение мутаций, ведущих к меньшей изменчивости средней величины признака?

Стабилизирующий отбор.

Что является единицей эволюции согласно синтетической теории эволюции (СТЭ)?

Популяция.

Чем характеризуется биологический прогресс?

Элементы ответа:

1) увеличением численности особей данной систематической группы;

2) расширением ареала;

3) расширением видового разнообразия внутри группы (популяций и подвидов внутри вида, видов в роде и т.п.).

Какие социальные факторы являются движущими силами антропогенеза?

Элементы ответа:

1) трудовая деятельность;

2) общественный образ жизни;

3) речь и мышление.

Какие известны доказательства происхождения человека от животных?

Элементы ответа:

1) общие черты строения человека и животных;

2) сходство в развитии зародышей человека и животных;

3) сходство человека и человекообразных обезьян.

Что подразумевает гипотеза (закон) чистоты гамет?

При образовании половых клеток в каждую гамету попадает только один аллель из аллельной пары, то есть гаметы генетически чисты.

Назовите тип, объясните значение защитной окраски, а также относительный характер приспособленности камбалы, которая живет в морских водоемах близ дна.

Элементы ответа:

1) тип окраски - покровительственная - слияние с фоном морского дна;

2) способность изменять окраску верхней стороны тела делает рыбу незаметной на фоне грунта, позволяя скрываться от врагов и от возможной добычи;

3) приспособленность нарушается при движении рыбы, и она становится доступной для врагов.

Объясните, почему появляются атавизмы у отдельных людей?

Элементы ответа:

1) считают, что человек имеет животное происхождение;

2) признаки древних предков (атавизмы) заложены в геноме человека;

3) в редких случаях у человека происходит нарушение индивидуального развития организма, проявляются признаки животных предков.

Назовите тип защитного приспособления, объясните его значение и относительный характер у гусеницы бабочки-пяденицы, которая живет на ветвях деревьев и в момент опасности становится похожей на сучок.

Элементы ответа:

1) тип приспособления - подражание неподвижным телам природы (подражательное сходство), покровительственная окраска и форма - маскировка;

2) гусеница неподвижно замирает на ветке и становится похожей на сучок и незаметной для насекомоядных птиц;

3) приспособленность становится бесполезна при движении гусеницы или изменении фона субстрата/

Назовите ароморфозы, которыми сопровождалась эволюция пресмыкающихся при освоении ими суши

Элементы ответа:

1) переход только на легочное дыхание;

2) появление сухой ороговевшей кожи без желез;

3) внутреннее оплодотворение, возникновение зародышевых и яйцевых оболочек

Назовите тип защитного приспособления от врагов, объясните его значение и относительный характер у мелкой рыбки морского конька-тряпичника, обитающей на небольшой глубине среда водных растений.

Элементы ответа:

1) сходство животного с неподвижным природным объектом - растением называют покровительственным сходством (маскировка);

2) морской конек зависает среди водных растений и незаметен для хищников;

3) при движении рыбы или на открытом пространстве она становится доступной и заметной для врагов.

Объясните изменения, произошедшие в строении конечности и способе передвижения лошади в процессе эволюции. Какие условия среды обитания предков лошадей это обусловили?

Элементы ответа:

1) количество пальцев уменьшилось от многопалости до одного;

2) основным способом передвижения стал быстрый бег;

3) предки лошади перешли от жизни среди густой растительности к жизни в открытых пространствах.

Какие различия в строении тела человека и человекообразных обезьян возникли в процессе эволюции?

Многие различия обусловлены приспособлением человека к прямохождению: S-образный позвоночник, сводчатая стопа, широкий таз, плоская широкая грудная клетка, массивные нижние конечности, более короткие и тонкие кости верхних конечностей и др. Превращение руки человека из органа опоры в орган труда сделало кисть более подвижной.

Яркие различия между человеком и человекообразными обезьянами наблюдаются в строении черепа и мозга. Мозговая часть черепа у человека преобладает над лицевой. У обезьян, наоборот, сильно развита лицевая часть, особенно челюсти. Череп человека не имеет сплошных надбровных дуг и костных гребней, лоб высокий и выпуклый, челюсти слабые, клыки маленькие, на нижней челюсти имеется подбородочный выступ. Мозг человека по объему и массе в 2-2,5 раза больше мозга человекообразных обезьян. Теменные, височные и лобные доли больших полушарий, в которых расположены важнейшие центры психических функций и речи, гораздо сильнее развиты у человека

Примером какого пути достижения биологического прогресса (ароморфоза, идиоадаптации или общей дегенерации) является описанное Ч. Дарвином разнообразие вьюрков на Галапагосских островах?

Это пример идиоадаптации. Разные виды вьюрков, имея сходный уровень организации, смогли приобрести свойства, позволившие им занять совершенно разные экологические ниши в природных сообществах. Одни виды вьюрков освоили питание плодами растений, другие - семенами, третьи стали насекомоядными.

Формулируем ответ: «В связи с приспособлением к разным источникам пищи у вьюрков изменилась форма клюва. Это мелкое приспособление не повысило их уровень организации, а значит, является идиоадаптацией».

Почему изоляцию в современной теории эволюции считают важным условием образования новых видов?

Изоляция заключается в возникновении преград для скрещивания между особями разных популяций одного вида. В изолированных популяциях может по-разному протекать такой случайный процесс, как возникновение мутаций. Направленность естественного отбора также может быть различной. В течение десятков или сотен тысяч поколений изолированные популяции могут накопить существенные различия, благодаря которым особи из разных популяций утратят способность к скрещиванию. В этом случае и можно говорить об образовании новых видов. Если популяции не изолированы друг от друга, а наоборот, обмениваются наследственной информацией, то возникновение существенных различий и образование на их основе новых видов невозможно.

Какой из критериев вида является главным при определении видовой принадлежности особи?

Ни один из критериев вида не может быть абсолютным. Например, чаще всего для определения принадлежности особи к тому или иному виду используют морфологический критерий. Однако иногда виды внешне почти неразличимы, хотя в природе жестко изолированы и не скрещиваются между собой. Это виды-двойники с разным количеством хромосом, что служит непреодолимым препятствием для их скрещивания. Достаточно надежен генетический критерий. Но встречаются случаи, когда виды имеют практически неразличимые по строению хромосомы. Кроме того, в пределах вида могут быть широко распространены хромосомные мутации, что затрудняет точное определение вида.

Поэтому каждый критерий в отдельности не может быть основанием для определения вида; только в совокупности они позволяют точно выяснить видовую принадлежность особи.

При каких условиях в природных популяциях действует стабилизирующий отбор?

Стабилизирующий отбор действует до тех пор, пока условия жизни популяции существенно не меняются.

В чём заключается значение мутаций в эволюционном процессе?

Мутации создают основу для действия других факторов эволюции, прежде всего естественного отбора. Большинство мутаций бывают вредны для организма, но вредные в одних условиях, они могут оказаться полезными в других. Например, мутация» вызывающая редукцию крыльев у насекомых, вредна для них в обычных условиях суши, так как лишает их возможности летать. В то же время она оказалась полезной на океанических островах, так как здесь крылатые насекомые подхватываются ветром и сносятся в море. Мутационный процесс ведет к возникновению того резерва наследственной изменчивости, который может обеспечить возможность приспособления популяции к новым условиям.

Сколько форм борьбы за существование различал Ч. Дарвин?

Дарвин различал 3 формы борьбы за существование: внутривидовую, межвидовую и борьбу с неблагоприятными условиями среды.

Можно ли говорить о возникновении новой адаптации, если в популяции появились особи с новыми удачными признаками?

Для возникновения адаптации необходимо наличие элементарного эволюционного материала - наследственной изменчивости. Появление в популяции особей с новым удачным фенотипом еще нельзя рассматривать как адаптацию. Об адаптации можно говорить лишь после возникновения специализированного признака у всей популяции или вида. Достигается это под действием разнообразных эволюционных факторов, и в первую очередь естественного отбора. Именно отбор может превратить конкретные полезные уклонения особей в норму для популяции в целом.

В результате каких причин может возникнуть биологическая изоляция между популяциями одного вида?

Биологическая изоляция обусловлена рядом причин: приуроченностью к разным местам обитания в пределах видового ареала; различием в поведении животных разных популяций в период размножения, различным временем половой активности, возникновением полиплоидов.

Почему появление человека стало событием большой значимости в эволюции биосферы?

Потому что постепенно человек превратился в мощную геологическую силу, преобразующую планету. Развитие науки и производства позволили человеку активно изменять окружающую его природу.

Форма тела у бабочки калимы напоминает лист. Как сформировалась подобная форма тела у бабочки?

появление у особей разнообразных наследственных изменений;

сохранение естественным отбором особей с изменённой формой тела;

размножение и распространение особей с формой тела, напоминающей лист.

Какие органические вещества обеспечили воспроиз­ водство организмов в период возникновения жизни?

К репликации, то есть созданию новых копий, неотличимых от материнских молекул, способны нуклеиновые кислоты. Ответ: Нуклеиновые кислоты.

Почему при определении принадлежности особи к тому или иному виду учитывают комплекс крите­ риев?

Критерии, характеризующие вид: морфологический, генети­ческий, физиологический, биохимический, физиологический, эко­логический, географический. Существуют виды, сходные по одно­му или более критериям, поэтому, для того чтобы определить вид, необходимо учитывать совокупность всех его критериев.

Ответ: Ни один из критериев в отдельности не дает полной характеристики вида.

В чем проявляется конвергентное сходство кроко­ дила, лягушки и бегемота?

Все названные животные большую часть жизни проводят в воде. Находясь в воде, они выставляют над ее поверхностью расположенные на макушке головы глаза и ноздри, при этом получают возможность лучше ориентироваться и дышать кислородом воздуха.

Ответ: Сходное расположение глаз и ноздрей на голове.

Почему людей разных рас относят к одному виду?

Раса - исторически сложившаяся группа людей, характери­зующаяся общностью наследственных физических особенностей (цвет кожи, глаз и волос, разрез глаз и т. д.).

Ответ:

вследствие сходства строения, процессов жизнедеятельности, поведения;

вследствие генетического единства - одинакового набора хромосом;

от межрасовых браков появляется потомство, способное к размножению.

В чем преимущество развития первых живых организмов Земли в гидросфере?

Гидросфера защищала живые организмы от ультрафиолетовых лучей.

Отсутствие какого компонента внешней среды препятствовало развитию жизни на суше на ранних этапах эволюции?

Отсутствие кислорода

Что представляют собой полученные в лаборатории коацерваты?

Скопления белковых молекул

Что является результатом борьбы за существование?

Естественный отбор.

Какова роль движущих сил эволюции в формировании приспособленности организмов?

1) Благодаря мутациям и размножению популяция становится неоднородной.

2) В популяции происходит борьба за существование, которая обостряет взаимоотношения особей.

3) На популяцию действует естественный отбор, который способствует сохранению особи с полезными наследственными изменениями к жизни в определенных условиях, обеспечивая их приспособленность к среде.

Каково значение наследственной изменчивости в эволюции?

1) Благодаря наследственной изменчивости увеличивается гетерозиготность, генетическая неоднородность особей в популяции, в результате чего повышается эффективность естественного отбора.

2) При изменении условий естественный отбор будет способствовать сохранению особей с полезными в данных условиях наследственными изменениями и может привести к образованию нового вида или приспособленности.

3) Благодаря генетической неоднородности популяций за счет наследственной изменчивости она может быстро измениться в соответствии с направляющим действием естественного отбора.

Почему уменьшение ареала вида приводит к биологи­ческому регрессу?

1) Обедняется экологическое разнообразие среды в связи с сокращением ареала.

2) Возникает нежелательное близкородственное скрещивание.

3) Усиливается конкуренция с другими видами и внутри вида.

Вспомните:

Почему виды существуют в форме популяций?

Ответ. Вид состоит из большого количества особей. Эти особи расселяются на определенной территории. Условия окружающей среды на этой территории могут сильно отличаться(могут встречаться участки вообще не подходящие для жизни вида, преграды, разделяющие популяции). К каждому конкретному сочетанию факторов окружающей среды нужны свои приспособления, поэтому популяции одного вида могут отличаться друг от друга. Если бы вид существовал в неделимой форме, то мог бы жить только на определенной небольшой территории и исчез бы при изменении условий окружающей среды. Таким образом, биологические виды существуют в форме популяций, потому что:

1)Это позволяет полнее использовать имеющиеся ресурсы (занять большую территорию и т. д.)

2) Это помогает виду лучше приспособиться к условиям окружающей среды

3) Это способствует независимому накоплению изменений внутри вида, что повышает биологическое разнообразие

4) Повышает вероятность выживания вида (если вдруг условия окружающей среды резко изменятся, то у какой-нибудь популяции может оказаться признак, который поможет виду выжить).

Что характерно для мутационной изменчивости?

Ответ. Мутации - стойкое изменение генотипа, изменения в организме, под влиянием факторов, которые наследуются. Причины - а) попадание мутагенов (факторы, которые вызывают мутацию: физические, химические и биологические). б)изменение количества отдельных гомологичных хромосом, или изменения в их строении. в) изменение генов. г) увеличение или уменьшение числа хромосом. Мутационная изменчивость, в зависимости от масштаба нарушения, может проявиться либо сразу в фенотипе (доминантный признак) , либо через ряд поколений, встретившись при слиянии гамет с такой же скрытой формой(рецессивный признак) . Изменяет фенотип и генотип..Биологическое значение неоднозначно, чаще имеет отрицательное значение, вплоть до летального исхода. Однако, встречаются и положительные изменения, что в последствии служит материалом эволюции.

Каковы причины комбинативной изменчивости?

Ответ. Комбинативная изменчивость основывается на возникновении новых комбинаций генов родителей. При комбинативной изменчивости в результате слияния родительских гамет возникают новые комбинации генов, однако сами гены и хромосомы остаются неизменными (пример: каждый новый организм является новый комбинацией генов родителей).

В результате комбинативной изменчивости возникают организмы, отличающиеся от своих родителей по генотипам и фенотипам. Некоторые комбинативные изменения могут быть вредны для отдельной особи. Для вида же комбинативные изменения, в целом, полезны, т. к. ведут к генотипическому и фенотипическому разнообразию. Это способствует выживанию видов и их эволюционному прогрессу.

Вопросы после § 23

Почему популяцию считают единицей эволюции?

Ответ. Особь не может эволюционировать. Она может изменяться, приспосабливаясь к условиям внешней среды. Но эти изменения не эволюционные, так как они не передаются по наследству. Вид, как правило, неоднороден и состоит из ряда популяций. Популяция относительно самостоятельна и может длительное время существовать вне связи с другими популяциями вида. В популяции протекают все эволюционные процессы: у особей возникают мутации, между особями происходит скрещивание, действуют борьба за существование и естественный отбор. В результате генофонд популяции со временем изменяется, и она становится родоначальником нового вида. Именно поэтому элементарная единица эволюции - популяция, а не вид.

Что понимается под генофондом популяции? Какое значение имеет его изменение?

Ответ. Показателем генетического состава всей популяции является генофонд. Генофонд - сумма всех генотипов, представленных в популяции.

Генофонд популяции постоянно меняется под влиянием разных факторов. Во-первых, это связано с изменчивостью генотипов. Во-вторых, генофонд может изменяться под действием отбора; такие изменения генофонда имеют направленный характер.

Объяснением движущих сил эволюции является идея, что некоторые особи вида располагают свойствами, которые увеличивают их шансы выжить и оставить потомство. Если это так, то генетические свойства таких организмов («полезные гены или аллели») должны зацепляться в популяции (вместе с потомками организмов, которые ими располагают), меняя состав ее генофонда. В суровых климатических условиях, например, в популяциях должна возрастать доля генотипов, содержащих аллели, способствующих повышению теплоизоляции организмов, такие изменения делают популяцию более приспособленной конкретным условиям жизни. В иных случаях выживание организмов может определяться генами, кодирующими окраску животного (когда важное значение для выживания особей приобретает фактор маскировки), или синтез определенных видов ферментов, или характер поведения и т. д. иными словами, генофонд популяции с течением времени должен меняться в результате естественного отбора. Данное явление называют генным потоком. Оно обеспечивает генетическое единство вида.

Ответ. Важный эволюционный фактор- процесс возникновения мутаций. Он поставляет эволюционный материал – новые наследственные изменения. Из-за постоянного действия мутационного процесса и большого числа генов общее число мутантных аллелей у каждой особи достигает от нескольких процентов до десятков. В силу этого мутационный процесс ощутимо влияет на генофонд популяции. Его давление усиливается комбинативной изменчивостью и генным потоком.

Другой эволюционный фактор, поставляющий материал для эволюции и изменяющий генофонд, - колебания численности популяций – популяционные волны. При возрастании численности популяции увеличивается количество новых мутаций. В результате генофонд популяции обогащается новыми генотипами. После спада численности одни генотипы случайно исчезают с гибелью несущих его особей, концентрация других генотипов также случайно сокращается или возрастает. После восстановления численности генофонд популяции будет уже иным, представлен другим соотношением генотипов.

Какие факторы эволюции поставляют материал для естественного отбора?

Ответ. В эволюционном учении различают две стороны: учение о материале для эволюции и учение о ее факторах, ее движущей силе. Движущая сила эволюции естественный отбор. В основе наследования лежат неделимые и несмешиваемые факторы – гены. Именно через отбор и происходит направленное влияние условий жизни на наследственную изменчивость. Сама по себе наследственная изменчивость случайна. Под воздействием окружающей среды отбираются признаки, которые лучше других соответствуют условиям жизни. "

В чем заключается эволюционная роль отбора?

Ответ. Естественный отбор играет творческую роль. Творческая роль естественного отбора, состоит в том, что, изменяя признаки в соответствии с изменениями условий среды - усиливая полезные и ослабляя признаки, утратившие приспособительное значение, естественный отбор преобразует организацию потомков по сравнению с предками, создавая новые виды.

Чем отличается движущий отбор от стабилизирующего?

Ответ. Движущая форма естественного отбора приводит к закреплению новых приспособлений организма, которая соответствует изменившимся условиям окружающей среды.

Стабилизирующая форма отбора направлена на сохранение установившегося в популяции приспособительных признаков. Приспособленность к определенным условиям среды не означает прекращения действия отбора в популяции. Поскольку в любой популяции всегда существует мутационная изменчивость, то постоянно возникают особи с существенно отклоняющимися от среднего значения, типичного для популяции или вида, признаками. При стабилизирующем отборе такие особи устраняются.

Какова роль изоляции как фактора эволюции?

Ответ. Изоляция - возникновение любых барьеров, нарушающих свободное скрещивание, что ведет к увеличению и закреплению различий между популяциями и отдельными частями. Различают географическую, экологическую, а также этологическую изоляцию.

Географическая (или пространственная) изоляция связана с разрывом единого ареала обитания вида на не сообщающиеся между собой части. В каждой изолированной популяции могут случайно возникать мутации. Вследствие популяционных волн и действия естественного отбора генотипический состав изолированных популяций различается все больше и больше. Причины, ведущие к возникновению географической изоляции, многочисленны: это наличие гор и рек, перешейков или проливов, истребление популяций в определенных районах и т. д.

Экологическая изоляция связана с предпочтением конкретного место обитания. Севанская форель - пример такой изоляции. Разные популяции форели нерестятся в устьях различных ручьев и горных рек, впадающих в озеро, поэтому свободное скрещивание между ними крайне затруднено. Экологическая изоляция, таким образом, препятствует скрещиванию особей из разных популяций и служит так же, как и географическая изоляция, начальным этапом расхождения популяций.

Эволюционная суть различных вариантов пространственной и экологической изоляции одинакова - разрыв единого генофонда вида на два либо большее число изолированных друг от друга генофондов (прекращение обмена между ними генетическим материалом; независимое протекание в изолированных частях вида эволюционного процесса) . Его конечным результатом, хотя и с небольшой вероятностью, становится образование новых видов. Именно поэтому первичные формы изоляции рассматривают как пусковые механизмы видообразовательного процесса.

Споры о происхождении человека ведутся уже давно. Одна из теорий, а именно эволюционная, была разработана Ч. Дарвином. Данная концепция составляет базис всей современной биологии.

Данная статья предназначена для лиц старше 18 лет

А вам уже исполнилось 18?

Ошибки и

Доказательства теории Дарвина

Согласно теории Чарльза Дарвина о естественном отборе, человек произошел от обезьяны. Путешествуя по миру и изучая разные виды флоры и фауны, ученый пришел к выводу, что в мире происходит постоянная эволюция. Живые организмы, приспосабливаясь к изменчивым условиям окружающей среды, изменяются сами. Изучив результаты исследований по физиологии, географии, палеонтологии и других наук, существовавших в то время, Дарвин создал свою теорию, которая описывала происхождение видов.

• на мысль об эволюции живых организмов ученого натолкнула находка скелета ленивца, отличавшегося от современных представителей данного вида более крупными размерами;
• первая книга Дарвина имела феноменальный успех. В течение первых суток были проданы все книги тиража;
• объяснение процесса появления всего живого на планете не имело религиозной окраски;
• не смотря на популярность книги, данная теория не была принята обществом сразу, и людям потребовалось время, чтобы оценить ее значение.

Основные положения теории Дарвина

Если мы вспомним школьный курс биологии, ее отличительной чертой является своеобразный подход к структурированию материалов. Виды рассматриваются не по отдельности, а таким образом, что один из видов происходит от другого. Попытаемся объяснить, что мы имеем в виду. Основные принципы теории демонстрируют, что земноводные произошли от рыб. Следующим этапом эволюции стало превращение земноводных в рептилии и т.д. Возникает закономерный вопрос, а почему же тогда процессы превращения не происходят сейчас? Почему одни виды стали на путь эволюционного развития, а другие нет?

Положения концепции Дарвина основываются на том, что развитие природы происходит по естественным законам, без воздействия сверхъестественных сил. Основной постулат теории: причиной всех изменений является борьба за выживание на основании естественного отбора.

Предпосылки возникновения теории Дарвина

• социально-экономические — высокий уровень развития сельского хозяйства позволил уделить значительное внимание селекции новых видов животных и растений;
• научные — был накоплен большой объем знаний по палеонтологии, географии, ботанике, зоологии, геологии. Сейчас сложно сказать, какие данные геологии послужили для развития концепции эволюции, однако в совокупности с другими науками они внесли свой вклад;
• естественно научные — возникновение теории клеток, закона зародышевого сходства. Личные наблюдения Дарвина, сделанные во время путешествий, позволили разработать базис для создания новой концепции.

Сравнение эволюционных теорий Ламарка и Дарвина

Помимо широко известной эволюционной теории Дарвина, существует и другая теория, автором которой является Ж. Б. Ламарк. Ламарк утверждал, что изменение среды меняет привычки, поэтому меняются и некоторые органы. Так как родители имеют эти изменения, они передаются их детям. В результате, в зависимости от среды обитания, возникают деградирующие и прогрессирующие ряды организмов.

Дарвин опровергает эту теорию. Его гипотезы показывают, что окружающая среда влияет на гибель неприспособленных видов и на выживаемость приспособленных. Так происходит естественный отбор. Слабые организмы погибают, в то время как сильные размножаются и увеличивают популяцию. Рост изменчивости и приспособляемости приводит к появлению новых видов. Для понимания общей картины важно анализировать сходства и различия умозаключений Дарвина и синтетической теории. Отличия состоят в том, что синтетическая теория возникла позже, как результат соединения достижений генетики и гипотез дарвинизма.

Опровержение теории Дарвина

Дарвин и сам не утверждал, что он выдвинул единственно верную теорию происхождения всего живого и других вариантов быть не может. Теория была неоднократно опровергнута. Критика состоит в том, что при условии действия эволюционной концепции, для дальнейшего размножения должна быть пара с одинаковыми признаками. Чего не может быть согласно концепции Дарвина и что подтверждает ее несостоятельность. Факты, опровергающие эволюционные гипотезы, выявляют ложь и противоречия. Ученым не удалось выявить у ископаемых животных генов, которые бы подтверждали, что происходит переход от одного вида к другому.

Возникает закономерный вопрос, что должно было произойти, чтобы существа, которые размножались, откладывая яйца, стали размножаться половым путем? Таким образом, человечество длительный период находилось в заблуждении, слепо веря эволюционным теориям.

В чем заключается сущность теории Дарвина?

Строя теорию эволюции Дарвин основывался на нескольких постулатах. Сущность он раскрывал через два утверждения: окружающий мир постоянно меняется, а уменьшение ресурсов и ограниченность доступа к ним приводит к борьбе за выживание. Возможно, в этом есть смысл, поскольку в результате таких процессов остаются самые сильные организмы, которые способны дать сильное потомство. Суть естественного отбора сводится еще и к тому, что:

• изменчивость сопровождает организмы на протяжении всей их жизни;
• все различия, которые существо приобретает в период жизни, передаются по наследству;
• организмы с полезными навыками имеют высшую предрасположенность к выживаемости;
• организмы размножаются беспредельно, если условия этому способствуют.

Ошибки и достоинства теории Дарвина

Анализируя дарвинизм, важно учитывать плюсы и минусы. Плюсом теории, безусловно, является то, что было опровергнуто влияние сверхъестественных сил на возникновение жизни. Недостатков намного больше: нет научных подтверждений теории и примеров «макроэволюции» (перехода от одного вида до другого) не наблюдалось. Эволюция не возможна на физическом уровне, это объясняется тем, что все природные объекты стареют и разрушаются, по этой причине эволюция становится невозможной. Богатое воображение, любознательность в изучении мира, отсутствие научных знаний по биологии, генетике, ботанике, привело к появлению течения в науке, не имеющего научной основы. Несмотря на критику, всех эволюционистов можно поделить на две больших группы, которые высказываются за и против эволюции. Они приводят свои аргументы, высказываясь за и против. И сложно сказать, кто же прав на самом деле.

В ученых кругах ведутся споры на тему: «Дарвин отказался от своей теории перед смертью: правда или ложь?». Реальных подтверждений тому нет. Слухи возникли после высказываний одной набожной персоны, однако дети ученого не подтверждают данные высказывания. По этой причине достоверно установить, отказался ли Дарвин от своей теории, не представляется возможным.

Второй вопрос, над которым бьются ученые-последователи: «В каком году была создана эволюционная теория Дарвина?». Теория появилась в 1859 году, после публикации результата научных изысканий и открытий Чарльза Дарвина. Его труд «Происхождение видов путем естественного отбора или Сохранение благоприпятствуемых пород в борьбе за жизнь» стал основой для развития эволюционизма. Сложно сказать, когда возникла идея создания нового течения в изучении развития мира, и когда Дарвин сформулировал первые гипотезы. Поэтому именно дата выхода книги и считается началом создания эволюционного течения в науке.

Доказательства теории Дарвина

Верна ли гипотеза Дарвина или не верна? На этот вопрос нет однозначного ответа. Последователи эволюционизма приводят научные факты, результаты исследований, которые наглядно показывают, что при изменении условий обитания организмы приобретают новые способности, которые затем передаются другим поколениям. В лабораторных исследованиях проводятся эксперименты над бактериями. А российские ученые пошли еще дальше, они ставили опыты над морской рыбой колюшкой. Ученые переселили рыбу из морских вод в пресные. За 30 лет обитания рыба прекрасно приспособилась к новым условиям. При дальнейшем изучении был обнаружен ген, который отвечает за возможность их обитания в пресных водоемах. По этой причине верить в эволюционное происхождение всего живого или не верить — личное дело каждого.

В процессе исторического развития одни виды вымирают, другие изменяются и дают начало новым видам. Что же собой представляют виды? Существуют ли виды реально в природе?

Впервые термин "вид" ввел английский ботаник Джон Рей (1628- 1705). Шведский ботаник К. Линней рассматривал вид в качестве основной систематической единицы. Он не был сторонником эволюционных воззрений и считал, что виды со временем не изменяются.

Ж. Б. Ламарк отмечал, что различия между некоторыми видами очень незначительны, и в этом случае выделить виды довольно сложно. Он сделал вывод о том, что виды в природе не существуют, а систематика придумана человеком для удобства. Реально существует только особь. Органический мир представляет собой совокупность особей, связанных между собой родственны ми узами.

Как видно, взгляды Линнея и Ламарка на реальное существование вида были прямо противоположными: Линней считал, чтo виды существуют, они неизменны; Ламарк отрицал реальное существование видов в природе.

В настоящее время общепринята точка зрения Ч. Дарвина: виды реально существуют в природе, но постоянство их относительно; виды возникают, развиваются, а затем либо исчезают, либо изменяются, порождая новые виды.

Вид - это надорганизменная форма существования живой природы. Он представляет собой совокупность морфологически и физиологически сходных особей, свободно между собой скрещивающихся и дающих плодовитое потомство, занимающих определенный ареал и обитающих в сходных экологических условиях. Виды различаются по многим критериям. Критерии, по которым особи относятся к одному виду, представлены в таблице.

Критерии вида

При определении принадлежности особи к какому-либо виду нельзя ограничиваться лишь одним критерием, а необходимо использовать всю совокупность критериев. Так, не возможно ограничиться только морфологическим критерием , поскольку особи одного вида могут различаться внешне. Например, у многих птиц - воробьев, снегирей, фазанов самцы внешне значительно отличаются от самок.

В природе у животных широко распространен альбинизм, при котором в клетках отдельных особей в результате мутации нарушается синтез пигмента. Животные с такими мутациями имеют белую окраску. Глаза у них красные, потому что в радужной оболочке нет пигмента, и сквозь нее просвечивают кровеносные сосуды. Несмотря на внешние отличия, такие особи, например белые вороны, мыши, ежи, тигры, относятся к своим видам, а не выделяются в самостоятельные виды.

В природе существуют внешне почти неразличимые виды-двойники. Так, раньше малярийным комаром называли фактически шесть видов, похожих внешне, но не скрещивающихся между собой и различающихся по другим критериям. Однако из них только один вид питается кровью человека и разносит малярию.

Процессы жизнедеятельности у разных видов часто протекают очень сходно. Это говорит об относительности физиологического критерия . Например, у некоторых видов арктических рыб интенсивность обмена веществ такая же, как и у рыб, обитающих в тропических водах.

Нельзя использовать и один молекулярно-биологический критерий , так как многие макромолекулы (белки и ДНК) обладают не только видовой, но и индивидуальной специфичностью. Поэтому по биохимическим показателям не всегда можно определить, к одному или разным видам относятся особи.

Генетический критерий также не универсален. Во-первых, у разных видов число и даже форма хромосом могут быть одинаковыми. Во-вторых, в одном виде могут быть особи с разным числом хромосом. Так, у одного вида долгоносика имеются диплоидные (2п), триплоидные (Зп), тетраплоидные (4п) формы. В-третьих, иногда особи разных видов могут скрещиваться и давать плодовитое потомство. Известны гибриды волка и собаки, яка и крупного рогатого скота, соболя и куницы. В царстве растений межвидовые гибриды встречаются довольно часто, а иногда бывают и более отдаленные межродовые гибриды.

Нельзя считать универсальным и географический критерий , так как ареалы многих видов в природе совпадают (например,ареал даурской лиственницы и душистого тополя). Кроме того, существуют виды-космополиты, которые распространены повсеместно и не имеют четко ограниченного ареала (некоторые виды сорных растений, комаров, мышей). Ареалы некоторых быстро расселяющихся видов, таких, как домовая муха, изменяются. У многих перелетных птиц различаются ареалы гнездовий и зимовки. Экологический критерий не является универсальным, так как в пределах одного ареала многие виды обитают в очень разных природных условиях. Так, многие растения (например, пырей ползучий, одуванчик) могут жить и в лесу, и на пойменных лугах.

Виды реально существуют в природе. Они относительно постоянны. Виды можно различить по морфологическому, молекулярно-биологическому, генетическому, экологическому, географическому, физиологическому критериям. При определении принадлежности особи к тому или иному виду следует учитывать не один критерий, а весь их комплекс.

Вам известно, что вид состоит из популяций. Популяция представляет собой группу морфологически сходных особей одного вида, свободно скрещивающихся между собой и занимающих определенное место обитания в ареале вида.

Для каждой популяции характерен свой генофонд - совокупность генотипов всех особей популяции. Генофонды разных популяций даже одного вида могут различаться.

Процесс образования новых видов начинается внутри популяции, то есть популяция является элементарной единицей эволюции. Почему же именно популяцию, а не вид или отдельную особь рассматривают как элементарную единицу эволюции?

Особь не может эволюционировать. Она может изменяться, приспосабливаясь к условиям внешней среды. Но эти изменения не эволюционные, так как они не передаются по наследству. Вид, как правило, неоднороден и состоит из ряда популяций. Популяция относительно самостоятельна и может длительное время существовать вне связи с другими популяциями вида. В популяции протекают все эволюционные процессы: у особей возникают мутации, между особями происходит скрещивание, действуют борьба за существование и естественный отбор. В результате генофонд популяции со временем изменяется, и она становится родоначальником нового вида. Именно поэтому элементарная единица эволюции - популяция, а не вид.

Рассмотрим закономерности на следования признаков в популяциях разных типов. Эти закономерности различны для самооплодотворяющихся и раздельнополых организмов. Самооплодотворение особенно часто наблюдается у растений. У самоопыляющихся растений, например гороха, пшеницы, ячменя, овса, популяции состоят из так называемых гомозиготных линий. Чем объясняется их гомозиготность? Дело в том, что при самоопылении увеличивается доля гомозигот в популяции, а доля гетерозигот сокращается.

Чистая линия - это потомки одной особи. Она представляет собой совокупность самоопыляющихся растений.

Начало изучения генетики популяций было положено в 1903 г датским ученым В. Иоганнсеном. Он исследовал популяцию самоопыляемого растения фасоли, легко дающей чистую линию - группу потомков отдельной особи, генотипы которых идентичны.

Иоганнсен взял семена одного сорта фасоли и определил изменчивость одного признака - массы семени. Оказалось, что она варьирует от 150 мг до 750 мг. Ученый высеял отдельно две группы семян: массой от 250 до 350 мг и массой от 550 до 650 мг. Средняя масса семени вновь выросших растений составила в легкой группе 443,4 мг, в тяжелой - 518 мг. Иоганнсен сделал вывод, что исходный сорт фасоли состоит из генетически различных растений.

В течение 6-7 поколений ученый вел отбор семян тяжелых и легких с каждого растения, то есть про водил отбор в чистых линиях. В результате он пришел к выводу, что отбор в чистых линиях не дал сдвига ни в сторону легких, ни в сторону тяжелых семян, значит в чистых линиях отбор не эффективен. А изменчивость массы семян внутри чистой линии является модификационной, ненаследственной и возникает под воздействием условий среды.

Закономерности наследования признаков в популяциях раздельно полых животных и перекрестноопыляемых растений были установлены независимо друг от друга английским математиком Дж Харди и немецким врачом В. Вайнбергом в 1908-1909 гг. Эта закономерность, получившая название закона Харди - Вайнберга, отражает зависимость между частотами аллелей и генотипов в популяциях. Данный за кон объясняет, каким образом в популяции сохраняется генетическое равновесие, то есть число особей с доминантными и рецессивными при знаками остается на определенном уровне.

Согласно этому закону, частоты доминантных и рецессивных аллелей в популяции будут оставаться постоянными из поколения в поколение при наличии определенных условий: высокой численности особей в популяции; свободном их скрещивании; отсутствии отбора и миграции особей; одинаковой численности особей с разными генотипами.

Нарушение хотя бы одного из этих условий ведет к вытеснению одного аллеля (например, А) другим (а). Под действием естественного отбора, популяционных волн и других факторов эволюции особи с доминантным аллелем А будут вытеснять особи с рецессивным аллелем а.

В популяции может измениться соотношение особей с разными генотипами. Предположим, что генетический состав популяции был таким: 20% АА, 50% Аа, 30% аа. Под воздействием факторов эволюции он может оказаться следующим: 40% АА, 50% Аа, 10% аа. Используя закон Харди - Вайнберга, можно вычислить частоту встречаемости любого доминантного и рецессивного гена в популяции, а также любого генотипа.

Популяция - элементарная единица эволюции, так как она обладает относительной самостоятельностью и ее генофонд может изменяться. Закономерности наследования различны в популяциях разных типов. В популяциях самоопыляющихся растений отбор происходит между чистыми линиями. В популяциях раздельнополых животных и перекрестноопыляемых растений закономерности наследования подчиняются закону Харди - Вайнберга.

В соответствии с законом Харди - Вайнберга при относительно постоянных условиях частота аллелей в популяции остается неизменной из поколения в поколение. В этих условиях популяция находится в состоянии генетического равновесия, в ней не происходят эволюционные изменения. Однако в природе нет идеальных условий. Под влиянием факторов эволюции - мутационного процесса, изоляции, естественного отбора и др. - генетическое равновесие в популяции постоянно нарушается, происходит элементарное эволюционное явление - изменение генофонда популяции. Рассмотрим действие различных факторов эволюции.

Один из главных факторов эволюции - мутационный процесс. Мутации были открыты в начале XX в. голландским ботаником и генетиком Де Фризом (1848-1935).

Главной причиной эволюции он считал именно мутации. В то время были известны только крупные мутации, затрагивающие фенотип. Поэтому Де Фриз полагал, что виды возникают в результате крупных мутаций сразу, скачкообразно, без естественного отбора.

Дальнейшие исследования показали, что многие крупные мутации вредны. Поэтому многие ученые считали, что мутации не могут служить материалом для эволюции.

Лишь в 20-х гг. нашего столетия отечественные ученые С. С. Четвериков (1880- 1956) и И. И. Шмальгаузен (1884-1963) показали роль мутаций в эволюции. Было установлено, что любая природная популяция насыщена, как губка, разно образными мутациями. Чаще всего мутации рецессивны, находятся в гетерозиготном состоянии и не проявляются фенотипически. Именно эти мутации и служат генетической ос новой эволюции. При скрещивании гетерозиготных особей эти мутации у потомков могут переходить в гомозиготное состояние. Отбор из поколения в поколение сохраняет особей с полезными мутациями. Полезные мутации сохраняются естественным отбором, вредные - накапливаются в популяции в скрытом виде, создавая резерв изменчивости. Это приводит к изменению генофонда популяции.

Накоплению наследственных различий между популяциями способствует изоляция , благодаря которой между особями разных популяций не происходит скрещивания, а значит, и обмена генетической ин формацией.

В каждой популяции благодаря естественному отбору накапливаются определенные полезные мутации. Через несколько поколений изолированные популяции, обитающие в разных условиях, будут различаться по ряду признаков.

Широко распространена пространственная , или географическая изоляция , когда популяции разделены различными преградами: реками, горами, степями и т. п. Например, даже в близкорасположенных реках обитают разные популяции рыб одного и того же вида.

Различают также экологическую изоляцию , когда особи разных популяций одного вида предпочитают разные места и условия обитания. Так, в Молдавии у желтогорлой лесной мыши образовались лесные и степные популяции. Особи лесных популяций более крупные, пи таются семенами древесных пород, а особи степных популяций - семенами злаков.

Физиологическая изоляция возникает в том случае, когда у особей разных популяций созревание половых клеток происходит в разные сроки. Особи таких популяций не могут скрещиваться. Например, в озере Севан обитают две популяции форели, нерест которых происходит в разные сроки, поэтому они не скрещиваются между собой.

Существует также поведенческая изоляция . Брачное поведение особей разных видов различается. Это препятствует их скрещиванию. Механическая изоляция связана с различиями в строении органов размножения.

Изменение частот аллелей в популяциях может происходить не только под влиянием естественного отбора, но и независимо от него. Частота аллеля может измениться случайным образом. Например, преждевременная гибель особи - единственной обладательницы какого-либо аллеля приведет к исчезновению этого аллеля в популяции. Это явление получило название дрейфа генов .

Важным источником дрейфа генов являются популяционные волны - периодические значительные изменения численности особей популяции. Численность особей изменяется из года в год и зависит от многих факторов: количества пищи, погодных условий, численности хищников, массовых заболеваний и др. Роль популяционных волн в эволюции была установлена С. С. Четвериковым, который показал, что изменение численности особей в популяции влияет на эффективность естественного отбора. Так, при резком сокращении численности популяции могут случайно сохраниться особи с определенным генотипом. Например, в популяции могут сохраниться особи с такими генотипами: 75% Аа, 20% АА, 5% аа. Наиболее многочисленные генотипы, в данном случае Аа, будут определять генный состав популяции до следующей "волны".

Дрейф генов обычно снижает генетическую изменчивость в популяции, главным образом в результате утраты редко встречающихся аллелей. Этот механизм эволюционных изменений особенно эффективен в небольших популяциях. Однако только естественный отбор на основе борьбы за существование способствует сохранению особей с определенным генотипом, соответствующим среде обитания.

Элементарное эволюционное явление - изменение генофонда популяции происходит под влиянием элементарных факторов эволюции - мутационного процесса, изоляции, дрейфа генов, естественного отбора. Однако дрейф генов, изоляция и мутационный процесс не определяют направленности процесса эволюции, то есть выживания особей с определенным, соответствующим среде обитания генотипом. Единственным направляющим фактором эволюции является естественный отбор.

Основные положения эволюционного учения Ч. Дарвина.

1. Наследственная изменчивость - основа эволюционного процесса;
2. Стремление к размножению и ограниченность средств жизни;
3. Борьба за существование - основной фактор эволюции;
4. Естественный отбор как результат наследственной изменчивости и борьбы за существование.

ФОРМЫ ЕСТЕСТВЕННОГО ОТБОРА

ВИДЫ ЕСТЕСТВЕННОГО ОТБОРА

Задачи и тесты по теме "Тема 14. "Эволюционное учение"."

• Проработав эти темы, Вы должны уметь:

  1. Сформулировать своими словами определения: эволюция, естественный отбор, борьба за существование, адаптация, рудимент, атавизм, идиоадаптация, биологический прогресс и регресс.
  2. Кратко описать, каким образом та или иная адаптация сохраняется отбором. Какую роль играют в этом гены, генетическая изменчивость, частота генов, естественный отбор.
  3. Объяснить, почему в результате отбора не образуется популяция идентичных, безупречно адаптированных организмов.
  4. Сформулировать, что такое генетический дрейф; привести пример ситуации, в которой он играет важную роль, и объяснить, почему его роль особенно велика в небольших популяциях.
  5. Описать два способа возникновения видов.
  6. Сравнивать естественный и искусственный отбор.
  7. Кратко перечислить ароморфозы в эволюции растений и позвоночных, идиоадаптация в эволюции птиц и млекопитающих, покрытосеменных растений.
  8. Назвать биологические и социальные факторы антропогенеза.
  9. Сравнивать эффективность потребления растительной и животной пищи.
  10. Кратко описать черты древнейшего, древнего, ископаемого человека, человека современного типа.
  11. Указать черты развития и сходства человеческих рас.

  Иванова Т.В., Калинова Г.С., Мягкова А.Н. "Общая биология". Москва, "Просвещение", 2000

  • Тема 14. "Эволюционное учение." §38, §41-43 стр. 105-108, стр.115-122
  • Тема 15. "Приспособленность организмов. Видообразование." §44-48 стр. 123-131
  • Тема 16. "Доказательства эволюции. Развитие органического мира." §39-40 стр. 109-115, §49-55 стр. 135-160
  • Тема 17. "Происхождение человека." §49-59 стр. 160-172