Образование сезонных рас некоторых растений различающихся по срокам цветения
Обновлено: 19.09.2024
Видообразование — процесс возникновения одного или нескольких новых видов в результате изменения системы популяции с генетически открытой на генетически изолированную.
Основные этапы образования вида
1. Географическая изоляция популяции либо глубокое изменение условий среды обитания в части ареала внутри отдельной популяции (биологическая изоляция).
2. Формирование и накопление мутаций внутри популяции, в результате чего изменяется и становится неоднородным генофонд.
3. Сохранение полезных мутаций в ходе естественного отбора.
4. Репродуктивная изоляция, то есть возникновение нового вида, который приспособлен к определенным условиям среды и активно размножается в природе.
Прокомментируем данные этапы. Образование новых видов происходит под влиянием изоляции групп особей, иначе говоря, при возникновении препятствий, которые значительно затрудняют свободное скрещивание между особями, принадлежащими как к разным популяциям, так и к одной.
Результатом этого становятся мутации, из которых только полезные мутации закрепляются естественным отбором. В результате невозможности свободного скрещивания постепенно происходит образование нового вида.
Напомним, что факторами видообразования являются все существующие элементарные факторы эволюции, а движущими силами — борьба за существование и естественный отбор.
1. Аллопатрическое видообразование (географическое).
1) Чаще всего новые виды возникают в результате пространственной изоляции популяций, то есть из-за разделения географических ареалов. Такое видообразование носит название аллопатрического или географического.
2) В ходе долгого разобщения единой популяции возникает явление генетической изоляции, которое остается даже в случае, если изоляция прекращается. Аллопатрическое видообразование является достаточно длительным процессом.
Примеры географического видообразования
1) Наличие трех подвидов синицы большой: южно-азиатского, евроазиатского и восточно-азиатского.
2) Деление ареала майского ландыша, т. е. формирование сразу нескольких географических рас привело к появлению собственно ландыша майского, ландыша Кейске, ландыша закавказского и др.
3) Наличие двух видов больших чаек: клуши и серебристой чайки в районе Балтийского и Северного морей.
2. Симпатрическое видообразование (экологическое)
Примеры экологического видообразования
1) Сезонные расы погремка большого — в результате вмешательства человека (регулярное скашивание трав) растение не смогло давать семена летом, в результате чего появились подвиды погремка, различающиеся по срокам цветения.
2) Пять различных рас форели в озере Севан (Армения), обитающие на разных глубинах при разных температурах.
3) Двенадцать видов рыб-цихлид в озере Виктория (Восточная Африка), которые значительно различаются по образу жизни, поведению и морфологии.
К симпатрическому видообразованию можно отнести случаи появления новых видов на основе полиплоидии и отдаленной гибридизации: например, разные виды картофеля с уникальным набором хромосом (12, 24, 48, 72), хризантем.
Культурная слива получена в результате гибридизации терна и алычи с последующей полиплоидией — так было преодолено бесплодие межвидового гибрида двух растений.
Полиплоиды чаще всего более конкурентоспособны и жизнестойки — они могут даже вытеснить родительский вид. Помимо растений, полиплоидия замечена у некоторых видов животных: членистоногих, иглокожих, кольчатых червей и др.
Также в природе может происходить отдаленная гибридизация между видами с последующим удвоением хромосом в геноме. В качестве примера укажем растение рябинокизильник, которые стал гибридом кизильника и рябины. Считается, что порядка 30 процентов всех цветковых появились в результате гибридизации.
Задание 16 № 19010
Установите соответствие между факторами видообразования и его способом.
А) полиплоидизация гибридов от близкородственного скрещивания
Б) различия в местах обитания
В) разделение ареала на фрагменты
Г) обитание разных видов ландыша в Европе и на Дальнем Востоке
Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:
Географический: разделение ареала на фрагменты, обитание разных видов ландыша в Европе и на Дальнем Востоке. Экологический: различия в местах обитания, пищевая специализация. Гибридогенный: полиплоидизация гибридов от близкородственного скрещивания.
Видообразование — примеры идиоадаптации процесс образования новых видов из предковых.
Аллопатрическое (географическое) видообразование — образование новых видов из внутривидовых форм, территориально изолированных друг от друга.
Например. Возникновение генетических различий постепенно приводит к неспособности особей из разобщённых популяций к скрещиванию, что в дальнейшем становится причиной образования новых видов. Так возникли родственные виды ландыша. Исходный вид несколько миллионов лет назад (в третичном периоде) был широко распространён в лиственных лесах Евразии. С наступлением ледников в четвертичном периоде единый ареал вида был разорван на несколько частей, и ландыш сохранился лишь на территориях, избежавших оледенения (Дальний Восток, Закавказье, Южная Европа). После отступления ледника ландыш, сохранившийся на юге Европы, вновь распространился по лиственным и частично смешанным лесам, образовав новый вид, более крупный, с широким венчиком. На Дальнем Востоке, отделённом от Европы огромными пространствами тайги, возник другой вид — с красными черешками и восковым налётом на листьях.
Симпатрическое видообразование — образование новых видов внутри исходного ареала. Она предполагает, что репродуктивная изоляция может возникнуть в пределах одной территории. Симпатрическое видообразование может происходить несколькими способами:
Экологическая специализация. Примером может служить возникновение ранне- и поздноцветущих рас у погремка; существование у многих проходных рыб озимых и яровых рас, пищевая специализация у синиц.
Гибридогенное видообразование (синтезогенез) связано со слиянием двух существующих видов А и В и образованием нового вида С. Этот тип видообразования обычен для растений: по некоторым подсчетам более 50% видов растений представляют собой гибридогенные формы — аллополиплоиды. Так культурная слива возникла путем гибридизации терна с алычой с последующим удвоением числа хромосом. Некоторые виды малины, полыни, табака и других растений — такие же аллополиплоиды гибридогенного происхождения.
ГОСТ
Симпатрическое видообразование – это тип видообразования, при котором система становления новых видов концентрируется вокруг одной популяции и конкретного ареала.
Сущность симпатрического видообразования
При изоляции внутри популяций возникают и накапливаются генетические различия. Если она продолжается долго, то этих изменений становится больше и может начинаться процесс видообразования. В зависимости от вида изоляции могут выделять два способа видообразования:
- аллопатрическое видообразование (происходящее в ходе разделения ареала популяций исходного вида морями, реками, горами и пустынями, а также другими физическими преградами);
- симпатрическое видообразование или тип видообразования, основанный на экологических различия в местах обитания живых организмов
В результате изоляции между ними прерывается обмен генами. Возникновение генетических различий постепенно приводит к неспособности особей из разобщённых популяций к скрещиванию, что в дальнейшем становится причиной образования новых видов.
Симпатрическое видообразование зависит от эколологчиеских факторов, изменение генофонда популяции происходит за счет стремления приспособиться к новым условиям обитания и адаптироваться к ним в полной мере. Такой тип видообразования начинается тогда, когда особи популяции начинают осваивать новые экологические ниши. Это происходит по разным причинам от влияния человека и до изменения климата, почвенного состава, ограничения солнечного света.
Основные особенности и этапы симпатрического видообразования
Этапы симпатрического видообразования:
Готовые работы на аналогичную тему
В зависимости от условий естественный отбор протекает по-разному и зачастую при экологическом видообразовании главную роль играет именно его дизруптивная форма.
Дизрпутивный отбор – это форма естественного отбора, которая делит популяцию на две крупные группы по ярко выраженным противоположным признакам, которые попадают под влияние изменчивости. Как правило, эти группы находятся в различных частях ареала и приспосабливаются к различным экологическим нишам.
Примером дизруптивного естественного отбора может служить разная окраска тела у североамериканских ужей, которые обитают на берегах и островах. Многие земляные улитки также различаются по цвету в зависимости от тона почвы, в которой они обитают.
Классическим примером симпатрического видообразования являются также и экологические расы погремка, который отличается оттенком цвета. Расхождение популяции было вызвано покосом или летней деятельностью человека. Растения не успели оставить потомство, поэтому делились на две группы существенно различающиеся по срокам цветения.
Симпатрическое видообразование возникает при полиплоидии и входе образования гибридов.
Полиплоидия – это мутация, которая приводит к увеличению гаплоидного набора хромосом в два раза.
Такое положение вещей серьезно отражается на фенотипе. Гибридизация возможна между близкородственными группами в обход репродуктивной изоляции.
Симпатрическое видообразование также может происходить в рамках одной популяции на одной территории. Причинами является смена условий среды и осваивание ими различных экологических ниш. Закрепление адаптивных признаков в генетике и срабатывание биологической изоляции позволяет группе выйти в отдельный вид. В дальнейшем этот вид существует в природе длительное время и успешно размножается в пределах установленного ареала обитания, который может быть достаточно широким.
Также существует так называемый внезапный тип симпатрического видообразования, который происходит в результате мутаций, полиплоидии, гибридизации и удвоения хромосом. При этом репродуктивная изоляция возникает только в пределах одного поколения и новый вид формируется достаточно быстро. Нельзя сделать однозначного вывода о том, какой именно тип симпатрического видообразования существует в природе более длительный срок, но при этом внезапное образование видов, по мнению, ученых имеет меньшую степень фактического подтверждения. Примером подобного типа симпатрического видообразования может служить: существование таких форм картофеля, которые имеют 12, 24, 48 и 78т хромосом.
Таким образом, репродуктивная изоляция может возникнуть не только из-за фенотипических различий между особями, но и генотипических. По всем этим показателям автополиплоидию и спонтанную гибридизацию формально можно считать способами симпатрического видообразования.
В документе дается информация о видах видообразования, популяции и микроэволюционном процессе.
Вид. Популяция. Видообразование
Вид — это совокупность особей, сходных по основным морфологическим и функциональным признакам, кариотипу, поведению, имеющих общее происхождение, способных свободно скрещиваться между собой, дающих плодовитое потомство и занимающих в природе определённый ареал. Структурной единицей вида являются популяция.
Особи одного вида происходят от одного предка. Поэтому они имеют сходное внутреннее и внешнее строение, сходно у них протекают процессы жизнедеятельности. Особи вида скрещиваются между собой и дают плодовитое потомство. Один вид отличается от другого совокупностью признаков, называемых критериями.
Критерии вида – это признаки, по которым сравнивают и отличают два организма, чтобы определить, относятся они к одному виду или к разным. Существуют следующие критерии:
Морфологический – сходство внутреннего и внешнего строения (форма, размеры, окраска).
Физиологический – сходство процессов жизнедеятельности (обмен веществ, раздражимость)
Этологический – сходное поведение особей одного вида, особенно в период размножения.
Экологический – среда обитания (совокупность факторов среды), образ жизни, способ питания. Каждый вид занимает определенную экологическую нишу.
Географический – ареал (область распространения), т.е. территория, на которой живет данный вид.
Биохимический - особи одного вида имеют сходство химического состава (единую структуру ДНК, белков) и биохимических реакций.
Генетический (репродуктивный) – одинаковое количество, форма, размеры и строение хромосом, (сходство кариотипов). Способность к скрещиванию – особи одного вида свободно скрещиваются между собой и дают плодовитое потомство (основной критерий)
Критерии вида относительны, т.е. по одному критерию нельзя определить вид. Например, существуют виды-двойники (у малярийного комара, у крыс и т.д.). Они морфологически друг от друга не отличаются, но имеют разное количество хромосом и поэтому не дают потомства. (т.е.морфологический критерий не работает, но работает генетический).
Популяция является структурной единицей вида и элементарной единицей эволюции, так как она существует в природе на протяжении длительного времени, в популяции идет борьба за существование и действует естественный отбор.
Популяция – совокупность особей одного вида, имеющих общее происхождение, длительно существующих на данной территории, занимающих часть ареала вида, способных к панмиксии, дающих плодовитое потомство и относительно изолированных от других популяций вида.
Панмикси́я — свободное скрещивание разнополых особей с различными генотипами в популяции.
Популяция характеризуется определенным генофондом, численностью, плотностью, рождаемостью, смертностью, приростом численности, половой и возрастной структурой, пространственным размещением, биомассой.
Генофонд – совокупностью генов популяции в данный период времени.
Численность – количество особей в популяции ( малые до 5 тысяч особей, большие – более 5 тысяч)
Плотность – число особей на единицу площади. Важный регулятор численности – кормовые ресурсы.
Рождаемость–количество родившихся особей за определенный период, к общей численности популяции.
Смертность - количество погибших особей за определенный период, к общей численности популяции.
Прирост – это разность между рождаемостью и смертностью.
Половая структура – соотношение мужских и женских особей в популяции.
Возрастная структура – соотношение различных возрастных групп в популяции.
Пространственное распределение может быть случайное (гидры, планария), равномерное (пауки, птицы, млекопитающие), групповое (семья, стадо, колония)
Биомасса – масса, образуемая всеми живыми организмами популяции.
Видообразова́ние — процесс возникновения новых биологических видов под влиянием движущих сил эволюции. Образование нового вида происходит в пределах популяции.
Популяции являются генетически открытыми системами. И пока между ними происходит поток генов в результате миграции особей, вид остается единой генетически закрытой системой. Однако возникновение изоляции (барьера) между двумя популяциями приводит к накоплению в них наследственных различий, препятствующих скрещиванию особей этих популяций при последующих встречах. Это доказывает, что популяции становятся генетически закрытыми системами. Так появляются новые виды.
Видообразование — эволюционный процесс превращения генетически открытых систем — популяций — в генетически закрытые системы — новые виды.
Видообразова́ние бывает двух типов: географическим и экологическим, в зависимости от вида изоляции.
Географическая (пространственная) изоляция — обособление одной популяции от другой популяции трудно преодолимыми барьерами. Первая причина — большие территориальные разрывы между популяциями у видов. Возникновение этих разрывов может быть связано с ледниками, деятельностью человека или расселением популяций за пределы исходного ареала. Вторая причина — географические барьеры, разделяющие популяции (реки, горы, ущелья, участки леса, луга, болота). Географическая изоляция препятствует свободному скрещиванию особей разделенных популяций вследствие невозможности их встречи из-за барьера.
Биологическая изоляция обусловлена биологическими различиями между особями популяций. Выделяют четыре вида биологической изоляции: экологическую, этологическую, морфофизиологическую и генетическую.
Экологическая изоляция обусловлена смещением репродуктивных периодов (сроков цветения, гнездования, спаривания, нереста) или разными местами размножения, что препятствует свободному скрещиванию особей популяций. У птиц популяции одного вида могут различаться сроками гнездования и спаривания в зависимости от расположения гнезд в разных частях кроны деревьев или в кустарниковом ярусе.
Этологическая изоляция обусловлена особенностями поведения особей в брачный период. Ничтожные на первый взгляд отличия в ритуалах ухаживания при обмене зрительными, звуковыми, химическими сигналами могут приводить к прекращению этого ритуала и ограничению спаривания.
Морфофизиологическая изоляция обусловлена различиями в размерах особей или в строении мужских копулятивных органов (некоторые виды легочных моллюсков, грызунов). Она не мешает встрече полов, , но препятствует скрещиванию особей из-за невозможности оплодотворения.
Генетическая изоляция обусловлена крупными хромосомными и геномными перестройками, вызывающими различия в числе, форме и составе хромосом. Она не препятствует встрече полов и оплодотворению, но исключает обмен генетической информацией между популяциями вследствие гибели зигот после оплодотворения, различной степени стерильности гибридов и их пониженной жизнеспособности.
Важная характеристика изоляции — ее длительность, благодаря чему действие разнонаправленного естественного отбора приводит к расхождению признаков популяций — дивергенции. В результате популяции превращаются в разновидности, или расы. Сохранение изоляции приводит к усилению различий между разновидностями и они превращаются в подвиды. Если усиление различий между подвидами будет препятствовать их скрещиванию, значит, они стали генетически закрытыми системами. Между ними возникла репродуктивная изоляция. Подвиды превратились в новые виды.
Способы видообразования: аллопатрическое и симпатрическое.
Аллопатрическое (географическое) (от греч. allos — разный, patris — родина) видообразование - процесс образования новых видов путем географической изоляции – при расселении, распадении, расширении ареала.
Примеры: наличие двух подвидов американской белки и трех подвидов голубых соек, обитающие
в разных районах Северной Америки. В Евразии есть три подвида большой синицы, которые обитают в разных частях материка, лиственница сибирская и даурская. Существуют также подвиды воробьев, крапивников, дятлов, которые имеют разные ареалы распространения. Вьюрки на Галапагосских островах.
Виды судака, обитающие в разных водоемах Евразии. Виды одуванчиков, ландыш майский, закавказский, кейске (приморский), заяц- беляк и заяц – русак, клест – еловик и клест – сосновик, обитающие в разных лесах.
Симпатрическое видообразование (от греч. syn — вместе, patris — родина)- процесс образования новых видов путем биологической изоляции.
Популяции одного вида находятся в пределах того же ареала, но не могут скрещиваться в силу биологических различий между их особями. Симпатрическое видообразование может проявляться у растений при специализации насекомых-опылителей в опылении цветков определенной формы. Например, пчелы являются изолирующим фактором между расами растений львиного зева. Они никогда не переходят с облета цветков одной расы на другую. У некоторых растений (большого погремка, белой мари) образуются ранне – и поздноцветущие расы, различающиеся по срокам цветения. У ряда видов рыб (сельдь, окунь, сазан) существуют сезонные расы с разными сроками нереста. Яблонные мухи – пестрокрылки, занявшие разные ниши в связи с новым кормом, форели в озере Севан, населяющие разные части озера, 5 видов лютиков, яровые и озимые зерновые культуры, рыбы – цихлиды в озере Виктория, 5 видов синиц, питающихся разным кормом: гаичка, лазоревка, большая, московка, хохлатая, полученные путем гибридизации алыча, терн, культурная слива.
Факторами видообразования являются:
факторы эволюции: мутационная и комбинативная изменчивость, популяционные волны, поток и дрейф генов, изоляция;
движущие силы эволюции: борьба за существование, естественный отбор.
Процессы, протекающие внутри вида на уровне популяций под действием этих факторов и приводящие к образованию новых видов – это начальный этап эволюции — микроэволюция. Видообразование является результатом микроэволюции.
Образование новых родов, семейств, отрядов, классов, подтипов, типов и других таксонов. Этот этап эволюции называется макроэволюцией.
Схема микроэволюции
Свободное скрещивание особей в пределах единой популяции
Возникновение преград для скрещивания, образование отдельных популяций (изоляция)
Читайте также: