Wie hoch ist die Anpassungsfähigkeit einer Bevölkerung. Störungen im Gleichgewichtszustand von Populationen: Mutationen, natürliche Selektion, Migrationen, Isolation

Zu den Faktoren der genetischen Dynamik einer Population, die ihren Gleichgewichtszustand verletzen, gehören: Mutationsprozess, Selektion, Gendrift, Migration, Isolation.

Mutationen und natürliche Auslese

In jeder Generation wird der Genpool der Population mit neu entstehenden aufgefüllt Mutationen. Darunter können sowohl völlig neue Veränderungen als auch bereits in der Population vorhandene Mutationen sein. Dieser Vorgang wird als Mutationsdruck bezeichnet. Die Höhe des Mutationsdrucks hängt vom Grad der Mutabilität einzelner Gene, vom Verhältnis von direkten und umgekehrten Mutationen, von der Effizienz des Reparatursystems und vom Vorhandensein mutagener Faktoren in der Umwelt ab. Außerdem wird die Größe des Mutationsdrucks durch das Ausmaß beeinflusst, in dem die Mutation die Lebensfähigkeit und Fruchtbarkeit des Individuums beeinflusst.

Studien zeigen, dass natürliche Populationen mit mutierten Genen gesättigt sind, die meist im heterozygoten Zustand vorliegen. Der Mutationsprozess schafft die primäre genetische Variabilität der Population, bei der weiter vorgegangen werden muss. natürliche Selektion. Bei einer Änderung der äußeren Bedingungen und einer Änderung der Selektionsrichtung ermöglicht die Mutationsreserve der Population eine schnelle Anpassung an die neue Situation.

Die Selektionseffizienz hängt davon ab, ob das mutierte Merkmal dominant oder rezessiv ist. Die Reinigung der Population von Individuen mit einer schädlichen dominanten Mutation kann in einer Generation erreicht werden, wenn ihr Träger keine Nachkommen hinterlässt. Gleichzeitig entziehen sich schädliche rezessive Mutationen der Selektion, wenn sie sich in einem heterozygoten Zustand befinden, und insbesondere in Fällen, in denen die Selektion zugunsten von Heterozygoten wirkt. Letztere haben gegenüber homozygoten Genotypen oft einen Selektionsvorteil durch eine breitere Reaktionsgeschwindigkeit, was das Anpassungspotential ihrer Besitzer erhöht. Mit der Erhaltung und Vermehrung von Heterozygoten steigt gleichzeitig die Wahrscheinlichkeit, rezessive Homozygoten zu trennen. Selektion zugunsten von Heterozygoten heißt ausgleichen.

Ein markantes Beispiel für diese Form der Selektion ist die Situation bei der Vererbung der Sichelzellenanämie. Diese Krankheit ist in Teilen Afrikas weit verbreitet. Sie wird durch eine Mutation im Gen verursacht, das für die Synthese der b-Kette von Hämoglobin kodiert, bei der eine Aminosäure (Valin) durch eine andere (Glutamin) ersetzt wird. Homozygote für diese Mutation leiden an einer schweren Anämie, die fast immer früh zum Tode führt. Die Erythrozyten solcher Menschen sind sichelförmig. Heterozygotie für diese Mutation führt nicht zu Anämie. Erythrozyten in Heterozygoten haben eine normale Form, enthalten aber 60 % normales und 40 % verändertes Hämoglobin. Dies deutet darauf hin, dass beide Allele in Heterozygoten funktionieren – normal und mutiert. Da Homozygote für das mutierte Allel vollständig aus der Reproduktion eliminiert werden, würde man eine Abnahme der Häufigkeit des schädlichen Gens in der Bevölkerung erwarten. Bei einigen afrikanischen Stämmen beträgt der Anteil der Heterozygoten für dieses Gen jedoch 30-40%. Der Grund für diese Situation ist, dass Menschen mit einem heterozygoten Genotyp seltener mit Dengue-Fieber infiziert sind, was in diesen Gebieten zu einer im Vergleich zur Norm hohen Sterblichkeit führt. In dieser Hinsicht erhält die Selektion beide Genotypen: normal (dominant homozygot) und heterozygot. Die Fortpflanzung von zwei verschiedenen genotypischen Klassen von Individuen in einer Population von Generation zu Generation wird als balancierter Polymorphismus bezeichnet. Es hat einen adaptiven Wert.

Es gibt noch andere Formen der natürlichen Auslese. Auswahl stabilisieren bewahrt die Norm als diejenige Variante des Genotyps, die den herrschenden Bedingungen am besten entspricht, und eliminiert die auftretenden Abweichungen davon. Diese Form der Selektion funktioniert in der Regel dann, wenn sich die Population über längere Zeit unter relativ stabilen Existenzbedingungen befindet. Im Gegensatz dazu behält die Motivauswahl ein neues Merkmal bei, wenn die resultierende Mutation vorteilhaft ist und ihren Trägern einen gewissen Vorteil verschafft. Auswahl störend(Reißen) wirkt gleichzeitig in zwei Richtungen, wobei die extremen Varianten der Entwicklung des Merkmals erhalten bleiben. Ch. Darwin gab ein typisches Beispiel für diese Form der Selektion. Es betrifft die Erhaltung von zwei Arten von Insekten auf den Inseln: geflügelte und flügellose, die auf verschiedenen Seiten der Insel leben - leeseitig und windstill.

Das Hauptergebnis der Aktivität der natürlichen Selektion reduziert sich auf eine Zunahme der Anzahl von Individuen mit Merkmalen, in deren Richtung die Selektion fortschreitet. Gleichzeitig werden damit verbundene Zeichen und Zeichen, die in einer korrelativen Beziehung zu den ersten stehen, ebenfalls ausgewählt. Bei Genen, die Merkmale kontrollieren, die nicht durch Selektion beeinflusst werden, kann sich eine Population lange Zeit in einem Gleichgewichtszustand befinden, und die Verteilung der Genotypen für sie wird der Hardy-Weinberg-Formel nahe kommen.

Die natürliche Auslese wirkt umfassend und beeinflusst gleichzeitig viele Aspekte des Lebens des Organismus. Es zielt darauf ab, die für den Organismus vorteilhaften Eigenschaften zu erhalten, die seine Anpassungsfähigkeit erhöhen und ihm einen Vorteil gegenüber anderen Organismen verschaffen. Im Gegensatz dazu ist die Wirkung der künstlichen Selektion, die in Populationen von Kulturpflanzen und Haustieren stattfindet, enger und betrifft am häufigsten Eigenschaften, die für den Menschen und nicht für ihre Träger von Vorteil sind.

genetische Drift

Zufällige Ursachen haben einen großen Einfluss auf die genotypische Struktur von Populationen. Dazu gehören: Schwankungen in der Bevölkerungsgröße, der Alters- und Geschlechtszusammensetzung der Bevölkerung, der Qualität und Quantität der Nahrungsressourcen, dem Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Konkurrenz, der zufälligen Natur der Stichprobe, aus der die nächste Generation hervorgeht, usw. Genveränderung Frequenzen in einer Population aus zufälligen Gründen benannte der amerikanische Genetiker S. Wright genetische Drift, und N.P. Dubinin ist ein genetisch-automatischer Prozess. Starke Schwankungen der Populationsgröße wirken sich besonders deutlich auf die genetische Struktur von Populationen aus - Bevölkerungswellen, oder Wellen des Lebens. Es wurde festgestellt, dass in kleinen Populationen dynamische Prozesse viel intensiver ablaufen und die Rolle des Zufalls bei der Akkumulation einzelner Genotypen zunimmt. Wenn eine Population reduziert wird, können einige mutierte Gene versehentlich darin erhalten bleiben, während andere auch zufällig eliminiert werden können. Mit einer anschließenden Zunahme der Populationsgröße kann die Anzahl dieser konservierten Gene schnell zunehmen. Die Driftrate ist umgekehrt proportional zur Populationsgröße. Zum Zeitpunkt des zahlenmäßigen Rückgangs ist die Drift besonders stark. Bei einem sehr starken Bevölkerungsrückgang droht das Aussterben. Dies ist die sogenannte „Flaschenhals“-Situation. Wenn es der Population gelingt, zu überleben, werden sich infolge der genetischen Drift ihre Frequenzen ändern, was sich auf die Struktur der neuen Generation auswirken wird.

Genetisch-automatische Prozesse werden besonders deutlich bei Isolaten, wenn eine Gruppe von Individuen aus einer großen Population isoliert wird und eine neue Siedlung bildet. Es gibt viele solcher Beispiele in der Genetik menschlicher Populationen. So lebt im Bundesstaat Pennsylvania (USA) eine Sekte von Mennoniten, die mehrere tausend Menschen zählt. Eheschließungen sind hier nur zwischen Mitgliedern der Sekte erlaubt. Das Isolat begann mit drei Ehepaaren, die sich Ende des 18. Jahrhunderts in Amerika niederließen. Diese Personengruppe zeichnet sich durch eine ungewöhnlich hohe Konzentration des pleiotropen Gens aus, das im homozygoten Zustand eine besondere Form des Zwergwuchses mit Polydaktylie hervorruft. Etwa 13 % der Mitglieder dieser Sekte sind heterozygot für diese seltene Mutation. Vermutlich hat hier der „Ahneneffekt“ stattgefunden: Zufällig war einer der Sektengründer heterozygot für dieses Gen, und eng verwandte Ehen trugen zur Verbreitung dieser Anomalie bei. In anderen Gruppen von Mennoniten, die über die Vereinigten Staaten verstreut sind, wurde eine solche Krankheit nicht gefunden.

Migrationen

Ein weiterer Grund für die Änderung der Häufigkeit von Genen in einer Population ist Migration. Während der Bewegung von Gruppen von Individuen und ihrer Kreuzung mit Mitgliedern einer anderen Population werden Gene von einer Population auf eine andere übertragen. Die Auswirkungen der Migration hängen von der Größe der Migrantengruppe und dem Unterschied in der Genhäufigkeit zwischen den Austauschpopulationen ab. Wenn die anfänglichen Häufigkeiten von Genen in Populationen sehr unterschiedlich sind, kann es zu einer signifikanten Verschiebung der Häufigkeiten kommen. Mit fortschreitender Migration gleichen sich die genetischen Unterschiede zwischen den Populationen aus. Das Endergebnis des Migrationsdrucks ist die Etablierung einer bestimmten Durchschnittskonzentration für jede Mutation im gesamten System von Populationen, zwischen denen ein Austausch von Individuen stattfindet.

Ein Beispiel für die Rolle von Migrationen ist die Verteilung von Genen, die menschliche Blutgruppen des Systems bestimmen AB0. Europa ist durch die Dominanz der Gruppe gekennzeichnet SONDERN, für Asien - Gruppen BEIM. Der Grund für die Unterschiede liegt laut Genetikern in den großen Wanderungen der Bevölkerung von Ost nach West im Zeitraum von 500 bis 1500 Jahren. Anzeige.

Isolierung

Wenn sich Individuen einer Population nicht vollständig oder teilweise mit Individuen anderer Populationen kreuzen, erfährt eine solche Population einen Prozess Isolation. Wenn die Trennung über mehrere Generationen hinweg beobachtet wird und die Selektion in verschiedenen Populationen in unterschiedliche Richtungen wirkt, dann findet ein Prozess der Differenzierung von Populationen statt. Der Isolationsprozess wirkt sowohl auf der Intrapopulations- als auch auf der Interpopulationsebene.

Es gibt zwei Hauptarten der Isolierung: räumlich, oder mechanisch, Isolierung und biologisch Isolierung. Die erste Art der Isolierung erfolgt entweder unter dem Einfluss natürlicher geografischer Faktoren (Gebirgsbau; Entstehung von Flüssen, Seen und anderen Gewässern; Vulkanausbruch usw.) Waldplantagen usw.). Eine der Folgen der räumlichen Isolierung ist die Bildung eines diskontinuierlichen Verbreitungsgebiets der Arten, das insbesondere für Blauelster, Zobel, Grasfrosch, Segge und Schmerle charakteristisch ist.

biologische Isolierung unterteilt in morphophysiologische, ökologische, ethologische und genetische. Alle diese Arten der Isolation sind durch das Auftreten von Fortpflanzungsbarrieren gekennzeichnet, die die freie Kreuzung einschränken oder ausschließen.

Morphophysiologische Isolierung tritt hauptsächlich auf der Ebene der Fortpflanzungsprozesse auf. Bei Tieren ist es oft mit Unterschieden in der Struktur der Kopulationsorgane verbunden, was insbesondere für Insekten und einige Nagetiere gilt. Bei Pflanzen spielen unter anderem die Größe des Pollenkorns, die Länge des Pollenschlauchs und das Zusammentreffen der Reifezeiten von Pollen und Narben eine wichtige Rolle.

Beim ethologische Isolation Bei Tieren dienen Unterschiede im Verhalten von Individuen während der Fortpflanzungszeit als Hindernis, beispielsweise wird eine erfolglose Werbung eines Männchens um ein Weibchen beobachtet.

Umgebungsisolierung kann sich in verschiedenen Formen manifestieren: in der Präferenz für ein bestimmtes Reproduktionsgebiet, in unterschiedlichen Reifungsperioden von Keimzellen, Reproduktionsraten usw. Beispielsweise wird bei Meeresfischen, die zur Brut in Flüssen wandern, in jedem Fluss eine spezielle Population gebildet . Vertreter dieser Populationen können sich in Größe, Farbe, Zeitpunkt des Beginns der Pubertät und anderen Merkmalen im Zusammenhang mit dem Fortpflanzungsprozess unterscheiden.

genetische Isolation umfasst verschiedene Mechanismen. Am häufigsten tritt es aufgrund von Verletzungen des normalen Verlaufs der Meiose und der Bildung nicht lebensfähiger Gameten auf. Die Ursachen für Verstöße können Polyploidie, Chromosomenumlagerungen, Kernplasma-Inkompatibilität sein. Jedes dieser Phänomene kann zu einer begrenzten Panmixie und Unfruchtbarkeit von Hybriden und folglich zu einer Einschränkung des Prozesses der freien Kombination von Genen führen.

Isolation wird selten durch einen einzigen Mechanismus erzeugt. Meist finden mehrere unterschiedliche Formen der Isolation gleichzeitig statt. Sie können sowohl vor als auch nach der Befruchtung wirken. Im letzteren Fall ist das Dämmsystem weniger wirtschaftlich, da eine beträchtliche Menge an Energieressourcen wird beispielsweise für die Produktion von unfruchtbaren Nachkommen verschwendet.

Die aufgeführten Faktoren der genetischen Dynamik von Populationen können einzeln und gemeinsam wirken. Im letzteren Fall kann entweder ein kumulativer Effekt beobachtet werden (z. B. ein Mutationsprozess + Selektion), oder die Wirkung eines Faktors kann die Wirksamkeit eines anderen verringern (z. B. kann das Auftreten von Migranten den Effekt der Gendrift verringern ).

Die Untersuchung dynamischer Prozesse in Populationen erlaubte S.S. Chetverikov (1928), um die Idee zu formulieren genetische Homöostase. Unter genetischer Homöostase verstand er den Gleichgewichtszustand einer Population, ihre Fähigkeit, ihre genotypische Struktur als Reaktion auf die Wirkung von Umweltfaktoren aufrechtzuerhalten. Der Hauptmechanismus zur Aufrechterhaltung eines Gleichgewichtszustands ist die freie Kreuzung von Individuen, unter deren Bedingungen laut Chetverikov ein Apparat zur Stabilisierung der Zahlenverhältnisse von Allelen gelegt wird.

Die betrachteten genetischen Prozesse auf Populationsebene bilden die Grundlage für die Evolution größerer systematischer Gruppen: Arten, Gattungen, Familien, d.h. zum Makroevolution. Die Mechanismen der Mikro- und Makroevolution sind in vielerlei Hinsicht ähnlich, nur das Ausmaß der stattfindenden Veränderungen ist unterschiedlich.

In der Natur ist jede existierende Art ein komplexer Komplex oder sogar ein System intraspezifischer Gruppen, die Individuen mit spezifischen strukturellen, physiologischen und Verhaltensmerkmalen umfassen. Eine solche innerartliche Vereinigung von Individuen ist Population.

Das Wort „Bevölkerung“ kommt vom lateinischen „populus“ – Volk, Bevölkerung. Somit, Population- eine Gruppe von Individuen derselben Art, die in einem bestimmten Gebiet leben, d.h. solche, die sich nur untereinander kreuzen. Der Begriff "Population" wird derzeit im engeren Sinne des Wortes verwendet, wenn es um eine bestimmte intraspezifische Gruppierung geht, die eine bestimmte Biogeozänose bewohnt, und im weiten, allgemeinen Sinne - um sich auf isolierte Gruppen einer Art zu beziehen, unabhängig davon, welches Territorium sie besetzt und welche genetischen Informationen es trägt.

Mitglieder derselben Population beeinflussen sich gegenseitig nicht weniger als die physikalischen Faktoren der Umwelt oder andere Arten von Organismen, die zusammenleben. In Populationen manifestieren sich bis zu einem gewissen Grad alle Formen von Beziehungen, die für interspezifische Beziehungen charakteristisch sind, aber die ausgeprägtesten Gegenseitigkeit(für beide Seiten vorteilhaft) und wettbewerbsfähig. Populationen können monolithisch sein oder aus Gruppierungen auf Subpopulationsebene bestehen - Familien, Clans, Herden, Herden usw. Die Kombination von Organismen derselben Art zu einer Population schafft qualitativ neue Eigenschaften. Im Vergleich zur Lebenszeit eines einzelnen Organismus kann eine Population sehr lange bestehen.

Gleichzeitig ähnelt eine Population als Biosystem einem Organismus, da sie eine bestimmte Struktur, Integrität, ein genetisches Programm zur Selbstreproduktion und die Fähigkeit zur Selbstregulierung und Anpassung besitzt. Die Interaktion von Menschen mit Arten von Organismen, die sich in der Umwelt, in der natürlichen Umgebung oder unter der wirtschaftlichen Kontrolle des Menschen befinden, wird normalerweise durch Populationen vermittelt. Es ist wichtig, dass viele Muster der Populationsökologie auch für menschliche Populationen gelten.

Population ist die genetische Einheit einer Art, deren Veränderungen durch die Evolution der Art vollzogen werden. Als eine Gruppe von Individuen derselben Art, die zusammenleben, fungiert die Population als erstes supraorganismes biologisches Makrosystem. Die Anpassungsfähigkeit einer Population ist viel höher als die ihrer einzelnen Individuen. Eine Population als biologische Einheit hat bestimmte Strukturen und Funktionen.

Bevölkerungsstruktur gekennzeichnet durch seine konstituierenden Individuen und ihre räumliche Verteilung.

Bevölkerungsfunktionenähnlich den Funktionen anderer biologischer Systeme. Sie zeichnen sich durch Wachstum, Entwicklung, die Fähigkeit zur Existenzerhaltung unter ständig wechselnden Bedingungen aus, d.h. Populationen haben spezifische genetische und ökologische Eigenschaften.

Bevölkerungen haben Gesetze, die es erlauben, die begrenzten Ressourcen der Umwelt auf diese Weise zu nutzen, um sicherzustellen, dass Nachkommen übrig bleiben. Populationen vieler Arten haben Eigenschaften, die es ihnen ermöglichen, ihre Anzahl zu regulieren. Das Aufrechterhalten einer optimalen Population unter gegebenen Bedingungen wird aufgerufen Populationshomöostase.

So haben Populationen als Gruppenverbände eine Reihe spezifischer Eigenschaften, die nicht jedem Individuum innewohnen. Die Hauptmerkmale der Bevölkerung: Anzahl, Dichte, Geburtenrate, Sterblichkeit, Wachstumsrate.

Populationen zeichnen sich durch eine bestimmte Organisation aus. Die Verteilung der Individuen über das Territorium spiegelt das Verhältnis der Gruppen nach Geschlecht, Alter, morphologischen, physiologischen, verhaltensbezogenen und genetischen Merkmalen wider Bevölkerungsstruktur. Es entsteht einerseits aufgrund der allgemeinen biologischen Eigenschaften der Art, andererseits unter dem Einfluss von abiotischen Umweltfaktoren und Populationen anderer Arten. Die Bevölkerungsstruktur hat also einen adaptiven Charakter.

Die Anpassungsmöglichkeiten einer Art als Ganzes als System von Populationen sind viel umfassender als die Anpassungsmerkmale jedes einzelnen Individuums.

Populationsstruktur der Art

Der von einer Population eingenommene Raum oder Bereich kann sowohl für verschiedene Arten als auch innerhalb derselben Art unterschiedlich sein. Die Reichweite einer Bevölkerung wird maßgeblich durch die Mobilität der Individuen oder den individuellen Aktionsradius bestimmt. Ist der Aktionsradius des Einzelnen klein, ist die Größe des Populationsspektrums meist auch klein. Je nach Größe des besetzten Territoriums ist eine Unterscheidung möglich drei Populationstypen: elementar, ökologisch und geografisch (Abb. 1).

Reis. 1. Räumliche Untergliederung der Populationen: 1, Verbreitung der Art; 2-4 - jeweils geografische, ökologische und elementare Populationen

Es gibt Geschlecht, Alter, genetische, räumliche und ökologische Struktur der Populationen.

Die Geschlechtsstruktur der Bevölkerung repräsentiert das Verhältnis von Individuen unterschiedlichen Geschlechts darin.

Altersstruktur der Bevölkerung- das Verhältnis in der Zusammensetzung der Bevölkerung von Personen unterschiedlichen Alters, die einen oder mehrere Nachkommen einer oder mehrerer Generationen darstellen.

Genetische Struktur der Bevölkerung wird durch die Variabilität und Vielfalt der Genotypen, die Häufigkeit von Variationen einzelner Gene - Allele sowie die Aufteilung der Bevölkerung in Gruppen genetisch naher Individuen bestimmt, zwischen denen bei der Kreuzung ein ständiger Austausch von Allelen stattfindet.

Die räumliche Struktur der Bevölkerung - die Art der Unterbringung und Verteilung einzelner Bevölkerungsmitglieder und ihrer Gruppen im Gebiet. Die räumliche Struktur der Populationen unterscheidet sich deutlich zwischen sesshaften und nomadischen bzw. wandernden Tieren.

Ökologische Struktur der Bevölkerung ist die Unterteilung einer Bevölkerung in Gruppen von Individuen, die unterschiedlich mit Umweltfaktoren interagieren.

Jede Art, die ein bestimmtes Territorium besetzt ( Angebot) wird darauf durch ein Bevölkerungssystem dargestellt. Je komplexer das von einer Art besetzte Territorium zerlegt wird, desto mehr Möglichkeiten gibt es für die Isolierung einzelner Populationen. Die Populationsstruktur einer Art wird jedoch in geringerem Maße durch ihre biologischen Merkmale bestimmt, wie z. B. die Mobilität ihrer Individuen, den Grad ihrer Bindung an das Territorium und die Fähigkeit, natürliche Barrieren zu überwinden.

Isolierung von Populationen

Vermischen und vermischen sich die Mitglieder einer Art über weite Flächen ständig, so zeichnet sich eine solche Art durch wenige große Populationen aus. Bei schwach entwickelten Bewegungsfähigkeiten bilden sich in der Zusammensetzung der Arten viele kleine Populationen, die den mosaikartigen Charakter der Landschaft widerspiegeln. Bei Pflanzen und sesshaften Tieren hängt die Anzahl der Populationen direkt vom Grad der Heterogenität der Umwelt ab.

Der Isolationsgrad benachbarter Populationen der Art ist unterschiedlich. Teilweise sind sie durch unbewohnbares Territorium scharf voneinander getrennt und im Raum eindeutig lokalisiert, wie z. B. Populationen von Barsch und Schleie in abgelegenen Seen.

Die gegenteilige Variante ist die kontinuierliche Besiedlung großer Territorien durch die Art. Innerhalb derselben Art kann es Populationen mit sowohl klar definierten als auch verschwommenen Grenzen geben, und innerhalb einer Art können Populationen durch Gruppen unterschiedlicher Größe repräsentiert werden.

Beziehungen zwischen Populationen unterstützen die Art als Ganzes. Eine zu lange und vollständige Isolierung von Populationen kann zur Bildung neuer Arten führen.

Unterschiede zwischen einzelnen Bevölkerungsgruppen werden in unterschiedlichem Ausmaß ausgedrückt. Sie können nicht nur ihre Gruppenmerkmale beeinflussen, sondern auch die qualitativen Merkmale der Physiologie, Morphologie und des Verhaltens einzelner Individuen. Diese Unterschiede entstehen hauptsächlich unter dem Einfluss der natürlichen Selektion, die jede Population an die spezifischen Bedingungen ihrer Existenz anpasst.

Klassifikation und Struktur der Populationen

Ein obligatorisches Merkmal einer Bevölkerung ist ihre Fähigkeit, aufgrund der Reproduktion auf unbestimmte Zeit unabhängig in einem bestimmten Gebiet zu existieren, und nicht der Zustrom von Individuen von außen. Temporäre Siedlungen unterschiedlichen Maßstabs gehören nicht zur Kategorie der Bevölkerungen, sondern gelten als innerbevölkerungliche Unterteilungen. Von diesen Positionen aus wird die Art nicht durch eine hierarchische Unterordnung repräsentiert, sondern durch ein räumliches System benachbarter Populationen unterschiedlichen Maßstabs und mit unterschiedlichem Grad an Verbindungen und Isolation zwischen ihnen.

Populationen können nach ihrer räumlichen und Altersstruktur, Dichte, Kinetik, Habitatpersistenz oder -veränderung und anderen ökologischen Kriterien klassifiziert werden.

Die territorialen Grenzen von Populationen verschiedener Arten fallen nicht zusammen. Die Vielfalt natürlicher Populationen drückt sich auch in der Typenvielfalt ihrer inneren Struktur aus.

Die Hauptindikatoren für die Struktur der Populationen sind die Anzahl, die Verteilung der Organismen im Raum und das Verhältnis von Individuen unterschiedlicher Qualität.

Die individuellen Merkmale jedes Organismus hängen von den Merkmalen seines Erbprogramms (Genotyp) und davon ab, wie dieses Programm im Laufe der Ontogenese verwirklicht wird. Jedes Individuum hat bestimmte Größen, Geschlecht, charakteristische Merkmale der Morphologie, Verhaltensmerkmale, seine eigenen Grenzen der Ausdauer und Anpassungsfähigkeit an Umweltveränderungen. Die Verteilung dieser Merkmale in einer Population charakterisiert auch deren Struktur.

Die Bevölkerungsstruktur ist nicht stabil. Das Wachstum und die Entwicklung von Organismen, die Geburt neuer, der Tod durch verschiedene Ursachen, Änderungen der Umweltbedingungen, eine Zunahme oder Abnahme der Anzahl von Feinden - all dies führt zu einer Veränderung verschiedener Beziehungen innerhalb der Bevölkerung. Die Richtung ihrer weiteren Veränderungen hängt weitgehend von der Bevölkerungsstruktur in einem bestimmten Zeitraum ab.

Sexuelle Struktur der Bevölkerung

Der genetische Mechanismus der Geschlechtsbestimmung sieht eine Aufspaltung der Nachkommen nach Geschlecht im Verhältnis 1:1 vor, dem sogenannten Geschlechterverhältnis. Daraus folgt aber nicht, dass das gleiche Verhältnis für die Gesamtbevölkerung charakteristisch ist. Geschlechtsgebundene Merkmale bestimmen oft signifikante Unterschiede in der Physiologie, Ökologie und im Verhalten von Weibchen und Männchen. Aufgrund der unterschiedlichen Lebensfähigkeit der männlichen und weiblichen Organismen unterscheidet sich diese primäre Ratio oft von der sekundären und insbesondere von der für Erwachsene charakteristischen tertiären Ratio. Beim Menschen beträgt das sekundäre Geschlechterverhältnis also 100 Mädchen zu 106 Jungen, im Alter von 16 bis 18 Jahren pendelt sich dieses Verhältnis aufgrund der erhöhten männlichen Sterblichkeit ein und im Alter von 50 Jahren beträgt es 85 Männer pro 100 Frauen und durch die Alter von 80 - 50 Männern auf 100 Frauen.

Das Geschlechterverhältnis in einer Population wird nicht nur nach genetischen Gesetzen festgelegt, sondern zu einem gewissen Grad auch unter dem Einfluss der Umwelt.

Altersstruktur der Bevölkerung

Geburten- und Sterberaten, Bevölkerungsdynamik stehen in direktem Zusammenhang mit der Altersstruktur der Bevölkerung. Die Bevölkerung besteht aus Individuen unterschiedlichen Alters und Geschlechts. Für jede Art und manchmal für jede Population innerhalb einer Art sind ihre eigenen Altersgruppenverhältnisse charakteristisch. In Bezug auf die Bevölkerung unterscheiden sie sich normalerweise drei ökologische Zeitalter: prä-reproduktiv, reproduktiv und post-reproduktiv.

Mit zunehmendem Alter ändern sich die Anforderungen eines Individuums an die Umwelt und die Widerstandsfähigkeit gegenüber seinen individuellen Faktoren natürlich und sehr stark. In verschiedenen Stadien der Ontogenese kann es zu einer Veränderung der Lebensräume, einer Veränderung der Art der Ernährung, der Art der Bewegung und der allgemeinen Aktivität von Organismen kommen.

Altersunterschiede in der Bevölkerung erhöhen ihre ökologische Heterogenität und damit ihre Widerstandsfähigkeit gegenüber der Umwelt erheblich. Die Wahrscheinlichkeit steigt, dass bei starken Abweichungen der Verhältnisse von der Norm zumindest ein Teil der lebensfähigen Individuen in der Population verbleibt und diese weiterbestehen kann.

Die Altersstruktur der Bevölkerung hat einen adaptiven Charakter. Sie bildet sich aufgrund der biologischen Eigenschaften der Art, spiegelt aber immer auch die Stärke des Einflusses von Umweltfaktoren wider.

Altersstruktur von Populationen in Pflanzen

Bei Pflanzen ist die Altersstruktur der Cenopopulation, d.h. Bevölkerung einer bestimmten Phytozönose wird durch das Verhältnis der Altersgruppen bestimmt. Das absolute oder kalendarische Alter einer Pflanze und ihr Alterszustand sind keine identischen Konzepte. Pflanzen gleichen Alters können unterschiedliche Altersstadien aufweisen. Das Alter oder der ontogenetische Zustand eines Individuums ist das Stadium seiner Ontogenese, in dem es durch bestimmte Beziehungen zur Umwelt gekennzeichnet ist.

Die Altersstruktur der Cenopopulation wird weitgehend durch die biologischen Eigenschaften der Art bestimmt: die Häufigkeit der Fruchtbildung, die Anzahl der produzierten Samen und vegetativen Anlagen, die Fähigkeit der vegetativen Anlagen zur Verjüngung, die Übergangsrate von Individuen von einem Alterszustand zu zum anderen die Fähigkeit zur Klonbildung usw. Die Ausprägung all dieser biologischen Merkmale wiederum hängt von den Umweltbedingungen ab. Auch ändert sich der Ablauf der Ontogenese, die bei einer Art in vielen Varianten auftreten kann.

Unterschiedliche Pflanzengrößen spiegeln unterschiedlich wider Vitalität Personen in jeder Altersgruppe. Die Vitalität eines Individuums manifestiert sich in der Kraft seiner vegetativen und generativen Organe, die der Menge der angesammelten Energie entspricht, und in der Widerstandsfähigkeit gegen Beeinträchtigungen, die durch die Fähigkeit zur Regeneration bestimmt wird. Die Vitalität jedes Individuums ändert sich in der Ontogenese entlang einer Einspitzenkurve, die auf dem aufsteigenden Zweig der Ontogenese zunimmt und auf dem absteigenden Zweig abnimmt.

Viele Wiesen-, Wald-, Steppenarten, wenn sie in Baumschulen oder Feldfrüchten angebaut werden, d.h. auf dem besten agrotechnischen Hintergrund ihre Ontogenese reduzieren.

Die Fähigkeit, den Pfad der Ontogenese zu ändern, gewährleistet die Anpassung an sich ändernde Umweltbedingungen und erweitert die ökologische Nische der Art.

Altersstruktur von Populationen bei Tieren

Abhängig von den Fortpflanzungsmerkmalen können Mitglieder einer Population derselben oder unterschiedlichen Generationen angehören. Im ersten Fall sind alle Personen gleich alt und durchlaufen ungefähr gleichzeitig die nächsten Phasen des Lebenszyklus. Der Zeitpunkt der Fortpflanzung und das Durchlaufen einzelner Altersstufen sind meist auf eine bestimmte Jahreszeit beschränkt. Die Größe solcher Populationen ist in der Regel instabil: Starke Abweichungen der Bedingungen vom Optimum in jedem Stadium des Lebenszyklus wirken sich sofort auf die gesamte Population aus und verursachen eine erhebliche Sterblichkeit.

Bei Arten mit einmaliger Fortpflanzung und kurzen Lebenszyklen werden mehrere Generationen im Laufe des Jahres ersetzt.

Bei der Ausbeutung natürlicher Tierpopulationen durch den Menschen ist die Berücksichtigung ihrer Altersstruktur von herausragender Bedeutung. Bei Arten mit einer großen jährlichen Rekrutierung kann ein größerer Teil der Population entfernt werden, ohne dass die Gefahr besteht, dass ihre Anzahl untergraben wird. Beim Rosa Lachs, der im zweiten Lebensjahr ausreift, ist es beispielsweise möglich, bis zu 50-60 % der laichenden Individuen zu fangen, ohne dass ein weiterer Bestandsrückgang droht. Bei Kumpellachsen, die später reifen und eine komplexere Altersstruktur haben, sollten die Entfernungsraten aus einer reifen Herde niedriger sein.

Eine Analyse der Altersstruktur hilft, die Größe der Bevölkerung über das Leben einer Reihe von nächsten Generationen vorherzusagen.

Der von der Bevölkerung eingenommene Raum verschafft ihr die Mittel des Lebensunterhalts. Jedes Territorium kann nur eine bestimmte Anzahl von Individuen ernähren. Natürlich hängt die Vollständigkeit der Nutzung der verfügbaren Ressourcen nicht nur von der Gesamtgröße der Bevölkerung ab, sondern auch von der Verteilung der Individuen im Raum. Dies zeigt sich deutlich bei Pflanzen, deren Nahrungsfläche einen bestimmten Grenzwert nicht unterschreiten darf.

In der Natur findet sich gelegentlich eine fast gleichförmige geordnete Verteilung von Individuen im besetzten Gebiet. Meistens sind die Bevölkerungsmitglieder jedoch ungleichmäßig im Raum verteilt.

Die Art der Verteilung im belegten Raum erweist sich im konkreten Fall als adaptiv, d.h. ermöglicht eine optimale Nutzung der verfügbaren Ressourcen. Pflanzen in einer Cenopopulation sind meistens extrem ungleich verteilt. Oft ist das dichtere Zentrum des Clusters von weniger dicht beieinander liegenden Individuen umgeben.

Die räumliche Heterogenität der Cenopopulation hängt mit der Art der zeitlichen Entwicklung von Clustern zusammen.

Bei Tieren sind aufgrund ihrer Mobilität die Methoden zur Ordnung territorialer Beziehungen vielfältiger als bei Pflanzen.

Bei höheren Tieren wird die Verteilung innerhalb der Population durch ein System von Instinkten reguliert. Sie zeichnen sich durch ein besonderes Territorialverhalten aus – eine Reaktion auf den Aufenthaltsort anderer Bevölkerungsmitglieder. Das sesshafte Leben ist jedoch mit der Gefahr einer schnellen Erschöpfung der Ressourcen behaftet, wenn die Bevölkerungsdichte zu hoch ist. Die Gesamtfläche der Bevölkerung wird in getrennte Einzel- oder Gruppenbereiche aufgeteilt, wodurch eine geordnete Nutzung von Nahrungsvorräten, natürlichen Unterständen, Brutplätzen usw. erreicht wird.

Trotz der territorialen Isolation der Bevölkerungsmitglieder wird die Kommunikation zwischen ihnen über ein System verschiedener Signale und direkter Kontakte an den Besitzgrenzen aufrechterhalten.

Die "Sicherung des Geländes" wird auf verschiedene Weise erreicht: 1) durch Schutz der Grenzen des besetzten Raums und durch direkte Aggression gegenüber dem Fremden; 2) besonderes rituelles Verhalten, das eine Bedrohung darstellt; 3) ein System von speziellen Signalen und Markierungen, die die Besetzung des Territoriums anzeigen.

Die übliche Reaktion auf Reviermerkmale – Meiden – ist bei Tieren erblich. Der biologische Nutzen dieser Art von Verhalten ist klar. Wenn der Besitz eines Territoriums nur durch das Ergebnis eines physischen Kampfes entschieden würde, würde das Erscheinen jedes stärkeren Neuankömmlings den Eigentümer mit dem Verlust des Territoriums und der Ausschaltung aus der Reproduktion bedrohen.

Teilweise Überschneidungen einzelner Territorien dienen der Kontaktpflege zwischen den Bevölkerungsgruppen. Benachbarte Personen pflegen oft ein stabiles, für beide Seiten vorteilhaftes Beziehungssystem: gegenseitige Warnung vor Gefahren, gemeinsamer Schutz vor Feinden. Zum normalen Verhalten von Tieren gehört eine aktive Suche nach Kontakten zu Artgenossen, die sich in Zeiten rückläufiger Bestände oft verstärkt.

Einige Arten bilden weitgehend nomadische Gruppen, die nicht an ein bestimmtes Territorium gebunden sind. So verhalten sich viele Fischarten während der Nahrungswanderungen.

Es gibt keine absoluten Unterschiede zwischen verschiedenen Arten der Nutzung des Territoriums. Die räumliche Struktur der Bevölkerung ist sehr dynamisch. Es unterliegt saisonalen und anderen adaptiven Umlagerungen in Übereinstimmung mit Ort und Zeit.

Die Verhaltensmuster der Tiere sind Gegenstand einer besonderen Wissenschaft - Ethologie. Das System der Beziehungen zwischen Mitgliedern einer Population wird daher als ethologische oder Verhaltensstruktur der Population bezeichnet.

Das Verhalten von Tieren gegenüber anderen Populationsmitgliedern hängt in erster Linie davon ab, ob eine Einzel- oder Gruppenlebensform für die Art charakteristisch ist.

Eine einsame Lebensweise, bei der die Individuen einer Population unabhängig und voneinander isoliert sind, ist für viele Arten charakteristisch, jedoch nur in bestimmten Stadien des Lebenszyklus. Ein völlig einsames Dasein von Organismen kommt in der Natur nicht vor, da es in diesem Fall unmöglich wäre, ihre Hauptlebensfunktion - die Fortpflanzung - auszuführen.

Mit einem familiären Lebensstil wird auch die Bindung zwischen Eltern und ihrem Nachwuchs gestärkt. Die einfachste Art einer solchen Verbindung ist die Betreuung eines Elternteils um die gelegten Eier: Bewachung des Geleges, Brut, zusätzliche Belüftung etc. Bei einer familiären Lebensweise ist das Territorialverhalten der Tiere am ausgeprägtesten: Verschiedene Signale, Markierungen, rituelle Formen der Bedrohung und direkte Aggression sorgen für den Besitz eines Grundstücks, das für die Aufzucht des Nachwuchses ausreicht.

Größere Tierverbände - Herden, Herden und Kolonien. Ihre Entstehung beruht auf der weiteren Verkomplizierung von Verhaltensbeziehungen in Populationen.

Das Leben in einer Gruppe durch das Nerven- und Hormonsystem spiegelt sich im Ablauf vieler physiologischer Prozesse im Körper des Tieres wider. Bei isolierten Individuen verändert sich das Stoffwechselniveau merklich, Reservestoffe werden schneller aufgebraucht, eine Reihe von Instinkten manifestieren sich nicht und die gesamte Lebensfähigkeit verschlechtert sich.

Positiver Gruppeneffekt manifestiert sich nur bis zu einer bestimmten optimalen Bevölkerungsdichte. Wenn es zu viele Tiere gibt, droht allen ein Mangel an Umweltressourcen. Dann kommen andere Mechanismen ins Spiel, die dazu führen, dass die Anzahl der Individuen in der Gruppe durch ihre Teilung, Zerstreuung oder einen Rückgang der Geburtenrate abnimmt.

Ziele: den Begriff einer Population als elementare Einheit der Evolution zu bilden; zeigen die Rolle der erblichen Variabilität als einen der evolutionären Faktoren, die Ursachen der Artenvariabilität.

Bewegung Lektion

ich. Wissenscheck.

1. Testen.

1) Das Vorhandensein ähnlicher struktureller Merkmale von Organismen bestimmt

Kriterium:

a) genetisch;

b) morphologisch;

c) physiologisch;

d) ökologisch.

2) Die Gemeinsamkeit der Vorfahren beweist das Kriterium:

a) historisch;

b) morphologisch;

c) genetisch d) geographisch.

3) Der Karyotyp von Organismen untersucht das Kriterium:

a) genetisch:

b) physiologisch;

c) morphologisch; d) historisch.

4) Der Einfluss biotischer Umweltfaktoren auf Organismen berücksichtigt das Kriterium:

a) geographisch; b) Umwelt;

c) physiologisch;

d) Geschichte.

5) Die Verbreitung der Arten in der Natur berücksichtigt das Kriterium:

a) ökologisch;

b) geographisch; c) historisch;

d) physiologisch.

6) Die Unterscheidung der Arten nach dem Enzymsatz erfolgt gemäß:

a) mit einem morphologischen Kriterium;

b) physiologisches Kriterium;

c) biochemisches Kriterium;

d) genetisches Kriterium.

7) die Fähigkeit von Organismen, fruchtbare Nachkommen zu produzieren

dient als Grundlage für:

a) für morphologisches Kriterium; b) physiologisches Kriterium;

c) genetisches Kriterium;

d) ökologisches Kriterium.

8) Die Ähnlichkeit der Prozesse von Ernährung und Atmung untersucht das Kriterium:

a) ökologisch;

b) physiologisch;

c) biochemisch;

d) genetisch.

9) Die Gesamtheit der Umweltfaktoren ist die Basis:

a) genetisches Kriterium;

b) geografisches Kriterium;

c) ökologisches Kriterium;

d) historisches Kriterium.

2. Schriftliche Antwort auf der Karte.

Die Übung.

Füllen Sie die Lücken in den folgenden Sätzen aus:

1) Die Menge der Umweltfaktoren, in denen die Art existiert, ist ... das Kriterium der Art

2) Der Hauptgrund für die Isolierung einer Gruppe von Individuen in einer Population ist ...

3) Individuen zweier Populationen derselben Art ...

5) Die Ähnlichkeit der Reaktionen des Körpers auf äußere Einflüsse, die Rhythmen der Entwicklung und Reproduktionsstudien ... Kriterium

II. Neues Material lernen.

1 Populationen.

Lebewesen in der Natur leben in der Regel nicht alleine, sondern bilden mehr oder weniger feste Gruppen. Es gibt viele Gründe für die Bildung solcher Gruppen, aber die wichtigsten sind, dass sich Organismen derselben Art an Orten ansammeln, die für ihre Existenz und Fortpflanzung am günstigsten sind.

Eine Gruppe von Individuen derselben Art, die einen bestimmten Raum für lange Zeit bewohnen, sich durch freie Kreuzung vermehren und teilweise voneinander isoliert sind, wird als Population bezeichnet.

Die Existenz von Arten in Form von Populationen ist eine Folge der Heterogenität äußerer Bedingungen. Die Populationen bleiben zeitlich und räumlich stabil, obwohl ihre Anzahl von Jahr zu Jahr aufgrund von Unterschieden in den Fortpflanzungs- und Entwicklungsbedingungen von Organismen variieren kann. Innerhalb von Populationen gibt es noch kleinere Trupps, zu denen sich Individuen mit ähnlichem Verhalten oder aufgrund familiärer Bindungen zusammenschließen können. Sie sind jedoch nicht in der Lage, sich nachhaltig selbst zu ernähren.

Die Organismen, aus denen eine Population besteht, sind auf verschiedene Weise miteinander verwandt. Sie konkurrieren miteinander um bestimmte Arten von Ressourcen. Interne Beziehungen in Populationen sind komplex und widersprüchlich. Innerhalb jeder Population sich sexuell fortpflanzender Organismen findet ein ständiger Austausch von genetischem Material statt.

Die Kreuzung von Individuen verschiedener Populationen kommt seltener vor, sodass der genetische Austausch zwischen verschiedenen Populationen begrenzt ist. Infolgedessen ist jede Population durch ihren eigenen spezifischen Satz von Genen gekennzeichnet, wobei das Verhältnis der Häufigkeit des Auftretens verschiedener Allele nur dieser Population eigen ist. Die Existenz von Arten in Form von Populationen erhöht ihre Widerstandskraft gegenüber lokalen Veränderungen der Lebensbedingungen.

2. Populationsgenetik.

Zu Darwins Zeiten gab es keine Genetik. Als Wissenschaft begann sie sich im zwanzigsten Jahrhundert zu entwickeln. Es wurde bekannt, dass die Träger der erblichen Variabilität Gene sind. Vertreter der Genetik haben tiefgreifende Erklärungen in der Theorie der natürlichen Auslese von Charles Darwin gegeben. Die Synthese von Genetik und klassischem Darwinismus führte zur Geburt der Populationsgenetik, die es ermöglichte, die Prozesse der Veränderung der genetischen Zusammensetzung von Populationen, die Entstehung neuer Eigenschaften von Organismen und ihre Konsolidierung unter dem Einfluss der natürlichen Selektion aus neuen Positionen zu erklären .

Eine Population ist eine Ansammlung von Organismen derselben Art, von denen jeder einen bestimmten Genotyp hat. Die Gesamtheit der Genotypen aller Individuen einer Population wird als Genpool der Population bezeichnet. Der Reichtum des Genpools hängt von der allelischen Diversität ab. Dies bedeutet, dass in einer Population, in der es für ein bestimmtes Gen keine allelische Diversität gibt, alle Individuen einen identischen Genotyp für dieses AA-Gen haben. Gene mit zwei oder mehr Allelvarianten in einer Population werden als polymorph bezeichnet. Bei zwei Allelen gibt es drei Genotypen (AA, Aa, aa), bei drei Allelen sechs Genotypen, und dann nimmt ihre Zahl schnell zu.

Der Reichtum des Genpools einer Art wird nicht nur durch die Alleldiversität, also durch den Polymorphismus der Loci, bestimmt, sondern auch durch die Diversität der Allelkombinationen. Ein starker Rückgang der Artenzahl führt zu einer Verringerung der Alleldiversität und der Zahl der Kombinationen. Daher ist es wichtig, die Genpools von Wildarten zu erhalten, um eine starke Verarmung zu verhindern. Die Intensität der in Populationen ablaufenden Prozesse hängt maßgeblich vom Grad der genetischen Vielfalt ab.

Der Mutationsprozess ist die Quelle der erblichen Variabilität. In einer Population, die aus mehreren Millionen Individuen besteht, können in jeder Generation mehrere Mutationen jedes in dieser Population vorhandenen Gens auftreten. Aufgrund kombinativer Variabilität breiten sich Mutationen in einer Population aus.

Der ständig andauernde Mutationsprozess und die freie Kreuzung führen zu einer Häufung einer Vielzahl von qualitativen Veränderungen, die nicht nach außen in Erscheinung treten (die überwiegende Mehrheit der neu auftretenden Mutationen sind rezessiv) innerhalb der Population. Diese Tatsachen wurden vom russischen Wissenschaftler S. S. Chetverikov festgestellt.

Genetische Studien natürlicher Pflanzen- und Tierpopulationen haben gezeigt, dass sie trotz ihrer relativen phänotypischen Homogenität mit verschiedenen rezessiven Mutationen gesättigt sind. Chromosomen, in denen Mutationen als Ergebnis einer Verdoppelung während der Zellteilung auftraten, verbreiteten sich allmählich unter den Populationen. Mutationen treten phänotypisch nicht auf, solange sie heterozygot bleiben.

Beim Erreichen einer ausreichend hohen Konzentration an Mutationen wird es für Personen, die allelisch-rezessive Gene tragen, möglich, sich zu kreuzen.

In diesen Fällen manifestieren sich Mutationen phänotypisch und fallen unter die direkte Kontrolle der natürlichen Selektion, und dies ist genau die Fähigkeit der Bevölkerung, sich anzupassen, dh sich an neue Faktoren anzupassen - Klimawandel, das Auftauchen eines neuen Raubtiers oder Konkurrenten, und sogar zur menschlichen Verschmutzung.

III. Konsolidierung.

Labor arbeit

Thema: ERKENNUNG VON VARIABILITÄT BEI INDIVIDUALITÄTEN DER GLEICHEN ART

Ziele: das Konzept der Variabilität von Organismen zu bilden, die Entwicklung von Fähigkeiten zur Beobachtung natürlicher Objekte fortzusetzen, Anzeichen von Variabilität zu finden.

Ausstattung: Handzettel zur Veranschaulichung der Variabilität von Organismen (Pflanzen von 5-6 Arten, 2-3 Exemplare jeder Art, Samensätze, Früchte, Blätter etc.)

Arbeitsprozess

1. Vergleichen Sie 2-3 Pflanzen der gleichen Art (bzw. deren einzelne Organe: Blätter, Samen, Früchte etc.). Finde Anzeichen von Ähnlichkeit in ihrer Struktur. Erklären Sie die Gründe für die Ähnlichkeit von Individuen derselben Art.

2. Identifizieren Sie Anzeichen von Unterschieden in den untersuchten Pflanzen. Beantworten Sie die Frage: Welche Eigenschaften von Organismen verursachen Unterschiede zwischen Individuen derselben Art? 3. Erweitern Sie die Bedeutung dieser Eigenschaften von Organismen für die Evolution. Welche Unterschiede sind Ihrer Meinung nach auf erbliche Variabilität zurückzuführen, die keine erbliche Variabilität sind? Erklären Sie, wie es zu Unterschieden zwischen Individuen derselben Art kommen konnte.

Hausaufgaben: § 54, 55.

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Unterrichtsplan Biologie

Thema: Genetische Zusammensetzung von Populationen

Genetik Mutation erbliche Bevölkerung

Art der Unterrichtsstunde: eine Unterrichtsstunde, die den Inhalt des Themas offenbart.

Das Ziel des Unterrichts: Wissen über Populationen weiter vertiefen und erweitern, um das Konzept des Genpools von Populationen zu charakterisieren.

Aufgaben:

Lehrreich. Um das Konzept der Populationsgenetik zu bilden; den Genpool einer Population charakterisieren; finden Sie heraus, dass der Mutationsprozess eine konstante Quelle erblicher Variabilität ist.

Entwicklung. Bilden Sie weiterhin die Fähigkeit zu beobachten und zu notieren, wenn Sie Nachrichten hören und mit Lehrbuchmaterial arbeiten.

Lehrreich. Bilden Sie weiterhin eine wissenschaftliche Perspektive, Liebe zur Natur, Arbeitskultur basierend auf Aufzeichnungen in einem Notizbuch.

Ausrüstung

Tabellen, Lehrbuch.

Während des Unterrichts

1. Organisatorischer Moment 1-2 min. Hausaufgabenumfrage: 1) Was ist eine Population? 2) Warum existieren biologische Arten in Form von Populationen? 5-7min.

2. Neues Material lernen. 25min.

3. Konsolidierung des studierten Materials. Benotung.

4. Hausaufgaben.

2. Neues Material lernen

Konsolidierung des studierten Materials

4. Hausaufgaben

Populationsgenetik. Zur Zeit Darwins existierte die Wissenschaft der Genetik noch nicht. Es begann sich zu Beginn des 20. Jahrhunderts zu entwickeln. Es wurde bekannt, dass die Träger der erblichen Variabilität Gene sind.

Darstellungen der Genetik haben zusätzliche tiefgreifende Erklärungen in die Theorie der natürlichen Selektion von Charles Darwin eingebracht. Die Synthese von Genetik und klassischem Darwinismus führte zur Geburt eines speziellen Forschungsgebiets - der Populationsgenetik, die es ermöglichte, die Prozesse der Veränderung der genetischen Zusammensetzung von Populationen, die Entstehung neuer Eigenschaften von Organismen und aus neuen Positionen zu erklären ihre Konsolidierung unter dem Einfluss der natürlichen Auslese.

Gen Pool. Jede Population ist durch einen bestimmten Genpool gekennzeichnet, d.h. die Gesamtmenge an genetischem Material, das sich aus den Genotypen einzelner Individuen zusammensetzt.

Die notwendigen Voraussetzungen für den Evolutionsprozess sind das Auftreten elementarer Veränderungen im Vererbungsapparat - Mutationen, ihre Verteilung und Fixierung in den Genpools von Populationen von Organismen. Gezielte Veränderungen in den Genpools von Populationen unter dem Einfluss verschiedener Faktoren sind elementare evolutionäre Veränderungen.

Wie bereits erwähnt, sind natürliche Populationen in verschiedenen Teilen des Verbreitungsgebiets einer Art normalerweise mehr oder weniger unterschiedlich. Innerhalb jeder Population gibt es eine freie Kreuzung von Individuen. Infolgedessen ist jede Population durch ihren eigenen Genpool mit Verhältnissen verschiedener Allele gekennzeichnet, die nur dieser Population eigen sind.

Der Mutationsprozess ist eine ständige Quelle erblicher Variabilität. In einer Population, die aus mehreren Millionen Individuen besteht, können in jeder Generation mehrere Mutationen von buchstäblich jedem in dieser Population vorhandenen Gen auftreten. Aufgrund kombinativer Variabilität breiten sich Mutationen in einer Population aus.

Natürliche Populationen sind mit einer Vielzahl von Mutationen gesättigt. Dies wurde dem russischen Wissenschaftler Sergey Sergeevich Chetverikov (1880-1959) aufgefallen, der herausfand, dass ein erheblicher Teil der Variabilität des Genpools dem Blick verborgen bleibt, da die überwiegende Mehrheit der resultierenden Mutationen rezessiv sind und nicht äußerlich erscheinen. Rezessive Mutationen scheinen „von einer Spezies in einem heterozygoten Zustand absorbiert zu werden“, da die meisten Organismen für viele Gene heterozygot sind. Eine solche latente Variabilität kann in Experimenten mit der Kreuzung eng verwandter Individuen aufgedeckt werden. Bei einer solchen Kreuzung werden einige rezessive Allele, die sich in einem heterozygoten und daher latenten Zustand befanden, in einen homozygoten Zustand übergehen und erscheinen können.

Signifikante genetische Variabilität natürlicher Populationen lässt sich im Zuge der künstlichen Selektion leicht nachweisen. Bei der künstlichen Selektion werden aus der Population diejenigen Individuen ausgewählt, in denen wirtschaftlich wertvolle Merkmale am stärksten ausgeprägt sind, und diese Individuen miteinander gekreuzt.Die künstliche Selektion ist in fast allen Fällen wirksam, wenn sie angewendet wird. Folglich gibt es in Populationen genetische Variabilität für buchstäblich jedes Merkmal eines bestimmten Organismus.

Die Kräfte, die Genmutationen verursachen, wirken zufällig. Die Wahrscheinlichkeit, dass ein mutiertes Individuum in einer Umgebung auftaucht, in der es durch Selektion begünstigt wird, ist nicht größer als in einer Umgebung, in der es mit ziemlicher Sicherheit zugrunde geht. SS. Chetverikov zeigte, dass mit seltenen Ausnahmen die meisten neu auftretenden Mutationen schädlich sind und im homozygoten Zustand in der Regel die Lebensfähigkeit von Individuen verringern. Sie bestehen in Populationen nur durch Selektion zugunsten von Heterozygoten. Jedoch können Mutationen, die bei manchen Erkrankungen schädlich sind, die Lebensfähigkeit bei anderen Erkrankungen erhöhen. Daher ist eine Mutation, die die Unterentwicklung oder das vollständige Fehlen von Flügeln bei Insekten verursacht, unter normalen Bedingungen sicherlich schädlich, und flügellose Individuen werden schnell durch normale ersetzt. Aber auf ozeanischen Inseln und Bergpässen, wo starke Winde wehen, haben solche Insekten Vorteile gegenüber Individuen mit normal entwickelten Flügeln.

Da jede Population normalerweise gut an ihre Umgebung angepasst ist, verringern größere Änderungen diese Fitness normalerweise, ebenso wie große zufällige Änderungen im Mechanismus einer Uhr (Entfernen einer Feder oder Hinzufügen eines Rads) zu ihrem Versagen führen. Es gibt große Bestände solcher Allele in Populationen, die ihm an einem bestimmten Ort oder zu einer bestimmten Zeit keinen Nutzen bringen; sie verbleiben heterozygot in der Population, bis sie sich durch veränderte Umweltbedingungen plötzlich als nützlich erweisen. Sobald dies geschieht, beginnt ihre Häufigkeit unter dem Einfluss der Selektion zuzunehmen, und schließlich werden sie zum wichtigsten genetischen Material. Hier liegt die Anpassungsfähigkeit der Bevölkerung, d.h. sich an neue Faktoren anpassen - Klimawandel, das Auftauchen eines neuen Raubtiers oder Konkurrenten und sogar die Verschmutzung durch den Menschen.

Ein Beispiel für eine solche Anpassung ist die Evolution insektizidresistenter Insektenarten. Die Ereignisse entwickeln sich in allen Fällen auf die gleiche Weise: Wenn ein neues Insektizid (ein Gift, das auf Insekten wirkt) in die Praxis eingeführt wird, reicht eine kleine Menge davon aus, um einen Insektenschädling erfolgreich zu bekämpfen. Mit der Zeit muss die Konzentration des Insektizids erhöht werden, bis es schließlich unwirksam ist. Der erste Bericht über Insektizidresistenz bei Insekten erschien 1947 und bezog sich auf die Resistenz von Stubenfliegen gegen DDT. Anschließend wurde bei mindestens 225 Arten von Insekten und anderen Arthropoden eine Resistenz gegen ein oder mehrere Insektizide festgestellt. Gene, die Insektizidresistenz verleihen können, scheinen in jeder der Populationen dieser Arten vorhanden gewesen zu sein; ihre Wirkung und sorgten für die endgültige Verringerung der Wirksamkeit von Giften zur Schädlingsbekämpfung.

Somit schafft der Mutationsprozess Material für evolutionäre Transformationen und bildet eine Reserve erblicher Variabilität im Genpool jeder Population und Art als Ganzes. Indem es ein hohes Maß an genetischer Vielfalt in Populationen aufrechterhält, bietet es die Grundlage für das Funktionieren der natürlichen Selektion und Mikroevolution.

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Wie hoch ist die Anpassungsfähigkeit einer Bevölkerung. Störungen im Gleichgewichtszustand von Populationen: Mutationen, natürliche Selektion, Migrationen, Isolation

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