Populaation geneettisen dynamiikan tekijöitä, jotka rikkovat sen tasapainotilaa, ovat: mutaatioprosessi, valinta, geneettinen ajautuminen, muuttoliike, eristäminen.

Mutaatiot ja luonnonvalinta

Jokaisessa sukupolvessa populaation geenipooli täydentyy uusilla syntyvillä mutaatioita. Niiden joukossa voi olla sekä täysin uusia muutoksia että populaatiossa jo olemassa olevia mutaatioita. Tätä prosessia kutsutaan mutaatiopaineeksi. Mutaatiopaineen suuruus riippuu yksittäisten geenien mutaatioasteesta, suorien ja käänteisten mutaatioiden suhteesta, korjausjärjestelmän tehokkuudesta ja mutageenisten tekijöiden läsnäolosta ympäristössä. Lisäksi mutaatiopaineen suuruuteen vaikuttaa se, missä määrin mutaatio vaikuttaa yksilön elinkykyyn ja hedelmällisyyteen.

Tutkimukset osoittavat, että luonnolliset populaatiot ovat kyllästetty mutanttigeeneillä, jotka ovat enimmäkseen heterotsygoottisessa tilassa. Mutaatioprosessi synnyttää populaation ensisijaisen geneettisen vaihtelevuuden, jonka kanssa on ryhdyttävä lisätoimiin. luonnonvalinta. Jos ulkoiset olosuhteet muuttuvat ja valinnan suunta muuttuu, mutaatioreservi mahdollistaa väestön nopean sopeutumisen uuteen tilanteeseen.

Valinnan tehokkuus riippuu siitä, onko mutanttiominaisuus hallitseva vai resessiivinen. Populaation puhdistaminen yksilöistä, joilla on haitallinen hallitseva mutaatio, voidaan saavuttaa yhdessä sukupolvessa, jos sen kantaja ei jätä jälkeläisiä. Samalla haitalliset resessiiviset mutaatiot pakenevat selektion vaikutuksesta, jos ne ovat heterotsygoottisessa tilassa, ja erityisesti niissä tapauksissa, joissa valinta toimii heterotsygoottien hyväksi. Jälkimmäisillä on usein valikoiva etu homotsygoottisiin genotyyppeihin verrattuna laajemman reaktionopeuden vuoksi, mikä lisää omistajiensa sopeutumiskykyä. Heterotsygoottien säilymisen ja lisääntymisen myötä resessiivisten homotsygoottien erottelun todennäköisyys kasvaa samanaikaisesti. Valintaa heterotsygoottien hyväksi kutsutaan tasapainottaa.

Näyttävä esimerkki tästä valintamuodosta on sirppisoluanemian perinnöllinen tilanne. Tämä tauti on laajalle levinnyt osissa Afrikkaa. Se johtuu mutaatiosta geenissä, joka koodaa hemoglobiinin b-ketjun synteesiä, jossa yksi aminohappo (valiini) korvataan toisella (glutamiinilla). Tämän mutaation homotsygootit kärsivät vakavasta anemiasta, joka johtaa lähes aina kuolemaan varhaisessa iässä. Tällaisten ihmisten punasolut ovat sirpin muotoisia. Tämän mutaation heterotsygoottisuus ei johda anemiaan. Heterotsygoottien punasolut ovat normaalimuotoisia, mutta sisältävät 60 % normaalia ja 40 % muuttunutta hemoglobiinia. Tämä viittaa siihen, että molemmat alleelit toimivat heterotsygooteissa - normaaleissa ja mutanteissa. Koska mutanttialleelin homotsygootit eliminoidaan kokonaan lisääntymisestä, voidaan odottaa haitallisen geenin esiintymistiheyden vähenevän populaatiossa. Kuitenkin joissakin afrikkalaisissa heimoissa tämän geenin heterotsygoottien osuus on 30-40%. Syynä tähän tilanteeseen on se, että heterotsygoottisen genotyypin omaavat ihmiset saavat harvemmin denguekuumetartunnan, joka aiheuttaa näillä alueilla korkeaa kuolleisuutta normaaliin verrattuna. Tässä suhteessa valinta säilyttää molemmat genotyypit: normaali (dominoiva homotsygoottinen) ja heterotsygoottinen. Kahden erilaisen genotyyppiluokan yksilöiden lisääntymistä sukupolvesta sukupolveen populaatiossa kutsutaan tasapainoiseksi polymorfismiksi. Sillä on mukautuva arvo.

On muitakin luonnonvalinnan muotoja. Vakauttava valinta säilyttää normin genotyypin muunnelmana, joka parhaiten vastaa vallitsevia olosuhteita ja eliminoi siitä syntyvät poikkeamat. Tämä valintamuoto toimii yleensä silloin, kun populaatio on pitkän aikaa suhteellisen vakaissa elinoloissa. Sitä vastoin motiivivalinta säilyttää uuden piirteen, jos tuloksena oleva mutaatio on hyödyllinen ja antaa sen kantajille jonkin verran etua. Valinta häiritsevä(repiminen) toimii samanaikaisesti kahteen suuntaan säilyttäen piirteen kehittymisen äärimmäiset muunnelmat. Ch. Darwin antoi tyypillisen esimerkin tästä valintamuodosta. Se koskee kahdentyyppisten hyönteisten suojelua saarilla: siivettömiä ja siivettömiä, jotka elävät saaren eri puolilla - tuulenpuoleisessa ja tuulettomassa.

Luonnollisen valinnan toiminnan päätulos pelkistyy piirteitä omaavien yksilöiden lukumäärän kasvuun, jonka suuntaan valinta etenee. Samalla valitaan myös niihin liittyvät merkit ja merkit, jotka ovat korrelatiivisessa suhteessa ensimmäiseen. Geenien osalta, jotka hallitsevat ominaisuuksia, joihin valinta ei vaikuta, populaatio voi olla tasapainotilassa pitkään ja genotyyppien jakautuminen niille tulee olemaan lähellä Hardy-Weinbergin kaavaa.

Luonnonvalinta toimii laajasti ja vaikuttaa samanaikaisesti moniin eliön elämän osa-alueisiin. Sen tarkoituksena on säilyttää eliölle hyödyllisiä ominaisuuksia, jotka lisäävät sen sopeutumiskykyä ja antavat sille etua muihin organismeihin verrattuna. Sitä vastoin viljelykasvien ja kotieläinten populaatioissa tapahtuvan keinovalinnan vaikutus on kapeampi ja vaikuttaa useimmiten ihmisille hyödyllisiin ominaisuuksiin, ei niiden kantajille.

geneettinen taipumus

Satunnaisilla syillä on suuri vaikutus populaatioiden genotyyppiseen rakenteeseen. Näitä ovat: populaation koon vaihtelut, populaatioiden ikä- ja sukupuolikoostumus, elintarvikeresurssien laatu ja määrä, kilpailun olemassaolo tai puuttuminen, seuraavan sukupolven synnyttävän näytteen satunnainen luonne jne. Muutos geenissä taajuudet populaatiossa satunnaisista syistä Amerikkalainen geneetikko S. Wright nimesi geneettinen taipumus ja N.P. Dubiniini on geneettis-automaattinen prosessi. Populaatiokoon jyrkät vaihtelut vaikuttavat erityisen selvästi populaatioiden geneettiseen rakenteeseen - väestön aallot tai elämän aallot. On todettu, että pienissä populaatioissa dynaamiset prosessit etenevät paljon intensiivisemmin ja sattuman rooli yksittäisten genotyyppien kertymisessä kasvaa. Kun populaatiota pienennetään, jotkut mutanttigeenit voivat vahingossa säilyä siinä, kun taas toiset voivat myös eliminoitua satunnaisesti. Myöhemmin populaation koon kasvaessa näiden säilyneiden geenien määrä voi kasvaa nopeasti. Ajonopeus on kääntäen verrannollinen väestön kokoon. Luvun vähenemisen aikaan ajelehtiminen on erityisen voimakasta. Väestön erittäin jyrkän vähenemisen vuoksi voi olla olemassa uhka sen sukupuuttoon. Tämä on niin kutsuttu "pullonkaula" -tilanne. Jos populaatio selviää, niin geneettisen ajautuman seurauksena niiden taajuudet muuttuvat, mikä vaikuttaa uuden sukupolven rakenteeseen.

Geneettis-automaattiset prosessit näkyvät erityisen selvästi isolaateissa, kun ryhmä yksilöitä eristetään suuresta populaatiosta ja muodostaa uuden asutuksen. Ihmispopulaatioiden genetiikassa on monia tällaisia ​​esimerkkejä. Joten Pennsylvanian osavaltiossa (USA) asuu mennoniittien lahko, jossa on useita tuhansia ihmisiä. Avioliitot ovat täällä sallittuja vain lahkon jäsenten välillä. Eristys sai alkunsa kolmesta avioparista, jotka asettuivat Amerikkaan 1700-luvun lopulla. Tälle ihmisryhmälle on ominaista epätavallisen korkea pleiotrooppisen geenin pitoisuus, joka homotsygoottisessa tilassa aiheuttaa erityisen kääpiömuodon, jossa on polydaktyyli. Noin 13 % tämän lahkon jäsenistä on heterotsygoottisia tämän harvinaisen mutaation suhteen. On todennäköistä, että "esivanhempien vaikutus" tapahtui täällä: sattumalta yksi lahkon perustajista oli heterotsygoottinen tälle geenille, ja läheiset avioliitot vaikuttivat tämän poikkeavuuden leviämiseen. Muissa mennoniittiryhmissä, jotka ovat hajallaan ympäri Yhdysvaltoja, tällaista tautia ei ole löydetty.

Muuttoliikkeet

Toinen syy populaation geenien taajuuksien muuttamiseen on muuttoliike. Yksilöryhmien liikkuessa ja niiden risteytyessä toisen populaation jäsenten kanssa geenit siirtyvät populaatiosta toiseen. Muuttoliikkeen vaikutus riippuu siirtolaisryhmän koosta ja geenien esiintymistiheyden eroista vaihtavien populaatioiden välillä. Jos geenien alkutaajuudet populaatioissa ovat hyvin erilaisia, taajuuksissa voi tapahtua merkittävä muutos. Muuttoliikkeen edetessä populaatioiden väliset geneettiset erot tasoittuvat. Muuttopaineen lopputulos on tietyn keskimääräisen pitoisuuden muodostuminen jokaiselle mutaatiolle koko populaatiojärjestelmässä, jonka välillä tapahtuu yksilöiden vaihtoa.

Esimerkki migraatioiden roolista on geenien jakautuminen, jotka määrittävät järjestelmän ihmisen veriryhmät AB0. Euroopalle on ominaista ryhmän ylivalta MUTTA, Aasialle - ryhmät AT. Erojen syynä ovat geneetikkojen mukaan suuret väestön muuttoliikkeet, jotka tapahtuivat idästä länteen ajanjaksolla 500-1500 vuotta. ilmoitus.

Eristys

Jos yhden populaation yksilöt eivät risteydy kokonaan tai osittain muiden populaatioiden yksilöiden kanssa, tällainen populaatio kokee prosessin eristäytyminen. Jos erottelua havaitaan useiden sukupolvien aikana ja valinta toimii eri suuntiin eri populaatioissa, tapahtuu populaatioiden erilaistumisprosessi. Eristysprosessi toimii sekä populaatioiden sisällä että populaatioiden välisellä tasolla.

Eristystyyppejä on kahta päätyyppiä: tila, tai mekaaninen, eristys ja biologinen eristys. Ensimmäinen eristystyyppi tapahtuu joko luonnonmaantieteellisten tekijöiden vaikutuksesta (vuoristorakentaminen; jokien, järvien ja muiden vesistöjen ilmaantuminen; tulivuorenpurkaus jne.) tai ihmisen toiminnan seurauksena (maan kyntö, suiden kuivatus, metsäviljelmät jne.). Yksi alueellisen eristyneisyyden seurauksista on lajien epäjatkuvan levinneisyysalueen muodostuminen, joka on tyypillistä erityisesti siniharaalle, soopelille, sammakolle, saralle ja harakolle.

biologinen eristäminen jaetaan morfofysiologisiin, ekologisiin, etologisiin ja geneettisiin. Kaikille tämän tyyppisille eristyksille on ominaista lisääntymisesteiden ilmaantuminen, jotka rajoittavat tai sulkevat pois vapaan risteytymisen.

Morfofysiologinen eristäminen esiintyy pääasiassa lisääntymisprosessien tasolla. Eläimillä se liittyy usein eroihin paritteluelinten rakenteessa, mikä pätee erityisesti hyönteisiin ja joihinkin jyrsijöihin. Kasveissa sellaiset ominaisuudet kuin siitepölyjyvän koko, siitepölyputken pituus sekä siitepölyn ja leimautumisen kypsymisjaksojen yhteensopivuus ovat tärkeitä.

klo etologinen eristäytyminen eläimillä yksilöiden lisääntymisaikaiset käyttäytymiserot ovat esteenä, esimerkiksi havaitaan uroksen epäonnistunutta seurustelua naaraalle.

Ympäristön eristäminen voi ilmetä eri muodoissa: tietyn lisääntymisalueen suosimisessa, sukusolujen eri kypsymisjaksoissa, lisääntymisnopeuksissa jne. Esimerkiksi jokiin pesimään vaeltavissa merikaloissa jokaiseen jokeen muodostuu erityinen populaatio . Näiden populaatioiden edustajat voivat erota koosta, väristä, murrosiän alkamisajasta ja muista lisääntymisprosessiin liittyvistä ominaisuuksista.

geneettinen eristäminen sisältää erilaisia ​​mekanismeja. Useimmiten se johtuu meioosin normaalin kulun rikkomisesta ja elottomien sukusolujen muodostumisesta. Rikkomusten syyt voivat olla polyploidia, kromosomien uudelleenjärjestelyt, ydin-plasman yhteensopimattomuus. Jokainen näistä ilmiöistä voi johtaa hybridien rajoitettuun panmixiaan ja hedelmättömyyteen ja siten rajoittaa geenien vapaan yhdistelmän prosessia.

Eristäminen syntyy harvoin millään mekanismilla. Yleensä useita eri eristysmuotoja tapahtuu samanaikaisesti. Ne voivat toimia sekä hedelmöitystä edeltävässä vaiheessa että sen jälkeen. Jälkimmäisessä tapauksessa eristysjärjestelmä on vähemmän taloudellinen, koska huomattava määrä energiaresursseja menee hukkaan esimerkiksi steriilien jälkeläisten tuottamiseen.

Populaatioiden geneettisen dynamiikan luetellut tekijät voivat vaikuttaa yksin ja yhdessä. Jälkimmäisessä tapauksessa voidaan havaita joko kumulatiivinen vaikutus (esim. mutaatioprosessi + valinta), tai yhden tekijän toiminta voi heikentää toisen tehokkuutta (esimerkiksi siirtolaisten ilmaantuminen voi vähentää geenien ajautumisen vaikutusta ).

Populaatioiden dynaamisten prosessien tutkimus mahdollisti S.S. Chetverikov (1928) muotoilemaan idean geneettinen homeostaasi. Geneettisellä homeostaasilla hän ymmärsi populaation tasapainotilan, sen kyvyn ylläpitää genotyyppirakennettaan vasteena ympäristötekijöiden vaikutuksille. Päämekanismi tasapainotilan ylläpitämiseksi on yksilöiden vapaa risteytys, jonka olosuhteissa Chetverikovin mukaan asetetaan laite alleelien numeeristen suhteiden vakauttamiseksi.

Tarkastelemamme populaatiotasolla tapahtuvat geneettiset prosessit luovat pohjan suurempien systemaattisten ryhmien evoluutiolle: lajien, sukujen, sukujen, ts. varten makroevoluutio. Mikro- ja makroevoluution mekanismit ovat monessa suhteessa samanlaiset, vain tapahtuvien muutosten mittakaava on erilainen.

Luonnossa jokainen olemassa oleva laji on monimutkainen kompleksi tai jopa lajinsisäisten ryhmien järjestelmä, joka sisältää yksilöitä, joilla on erityisiä rakenteellisia, fysiologisia ja käyttäytymisominaisuuksia. Tällainen yksilöiden sisäinen liitto on väestö.

Sana "väestö" tulee latinan sanasta "populus" - ihmiset, väestö. Näin ollen väestö- joukko saman lajin yksilöitä, jotka elävät tietyllä alueella, ts. jotka vain risteytyvät keskenään. Termiä "populaatio" käytetään tällä hetkellä sanan suppeassa merkityksessä, kun puhutaan tietystä lajinsisäisestä ryhmittymästä, joka asuu tietyssä biogeocenoosissa, ja laajassa, yleisessä merkityksessä - viittaamaan lajin eristettyihin ryhmiin riippumatta siitä, millä alueella se sijaitsee. ja mitä geneettistä tietoa se sisältää.

Saman populaation jäsenet vaikuttavat toisiinsa vähintään yhtä paljon kuin ympäristön fyysiset tekijät tai muut yhdessä elävät organismilajit. Populaatioissa ilmenevät tavalla tai toisella kaikki lajien välisille suhteille ominaiset suhteet, mutta selkeimmin keskinäinen(molempia hyödyttää) ja kilpailukykyinen. Populaatiot voivat olla monoliittisia tai koostua osapopulaatiotason ryhmittymistä - perheet, klaanit, laumat, laumat jne. Saman lajin organismien yhdistäminen populaatioksi luo laadullisesti uusia ominaisuuksia. Yksittäisen organismin elinikään verrattuna populaatio voi olla olemassa hyvin pitkän ajan.

Samaan aikaan populaatio on samanlainen kuin organismi biosysteeminä, koska sillä on tietty rakenne, eheys, geneettinen ohjelma itsensä lisääntymiselle ja kyky itsesäätelyyn ja sopeutumiseen. Ihmisten vuorovaikutus ympäristössä, luonnollisessa ympäristössä tai ihmisen taloudellisessa hallinnassa olevien organismilajien kanssa välittyy yleensä populaatioiden kautta. On tärkeää, että monet populaatioekologian mallit koskevat myös ihmispopulaatioita.

väestö on lajin geneettinen yksikkö, jonka muutokset toteuttavat lajin evoluutio. Ryhmänä saman lajin yksilöitä, jotka elävät yhdessä, populaatio toimii ensimmäisenä supraorganismisena biologisena makrojärjestelmänä. Populaation sopeutumiskyky on paljon suurempi kuin sen muodostavien yksilöiden. Populaatiolla biologisena yksikkönä on tietty rakenne ja tehtävät.

Väestörakenne jolle on ominaista sen muodostavat yksilöt ja niiden jakautuminen avaruudessa.

Väestöfunktiot samanlainen kuin muiden biologisten järjestelmien toiminnot. Niille on ominaista kasvu, kehitys, kyky ylläpitää olemassaoloa jatkuvasti muuttuvissa olosuhteissa, ts. populaatioilla on erityisiä geneettisiä ja ekologisia ominaisuuksia.

Populaatioilla on lakeja, jotka sallivat ympäristön rajallisten resurssien käytön tällä tavalla varmistaakseen jälkeläisten jäämisen. Monien lajien populaatioilla on ominaisuuksia, joiden avulla ne voivat säädellä lukumääräänsä. Optimaalisen populaation ylläpitämistä tietyissä olosuhteissa kutsutaan väestön homeostaasi.

Siten populaatioilla, ryhmäyhdistyksillä, on joukko erityisiä ominaisuuksia, jotka eivät ole luontaisia ​​jokaiselle yksilölle. Populaatioiden pääominaisuudet: lukumäärä, tiheys, syntyvyys, kuolleisuus, kasvunopeus.

Väestöille on ominaista tietty organisaatio. Yksilöiden jakautuminen alueella, ryhmien suhde sukupuolen, iän, morfologisten, fysiologisten, käyttäytymis- ja geneettisten ominaisuuksien mukaan heijastelee väestörakenne. Se muodostuu toisaalta lajin yleisten biologisten ominaisuuksien perusteella ja toisaalta abioottisten ympäristötekijöiden ja muiden lajien populaatioiden vaikutuksesta. Populaatioiden rakenteella on siis mukautuva luonne.

Lajin sopeutumismahdollisuudet populaatiojärjestelmänä kokonaisuutena ovat paljon laajemmat kuin kunkin yksittäisen yksilön mukautumisominaisuudet.

Lajien populaatiorakenne

Populaation miehittämä tila tai alue voi olla erilainen sekä eri lajeilla että saman lajin sisällä. Populaation laajuuden määrää pitkälti yksilöiden liikkuvuus tai yksilön aktiivisuuden säde. Jos yksilön aktiivisuussäde on pieni, on myös populaatioalueen koko yleensä pieni. Miehitetyn alueen koosta riippuen on mahdollista erottaa kolmenlaisia ​​populaatioita: alkeellinen, ekologinen ja maantieteellinen (kuva 1).

Riisi. 1. Populaatioiden alueellinen alajako: 1, lajin levinneisyysalue; 2-4 - vastaavasti maantieteelliset, ekologiset ja peruspopulaatiot

Populaatioiden sukupuoli, ikä, geneettinen, spatiaalinen ja ekologinen rakenne on olemassa.

Väestön seksuaalinen rakenne edustaa eri sukupuolten yksilöiden suhdetta siinä.

Väestön ikärakenne- yhden tai useamman sukupolven yhtä tai useampaa jälkeläistä edustavien eri-ikäisten yksilöiden suhde populaation koostumuksessa.

Väestön geneettinen rakenne määräytyy genotyyppien vaihtelevuuden ja monimuotoisuuden, yksittäisten geenien - alleelien variaatioiden tiheyden sekä populaation jakautumisen perusteella geneettisesti läheisten yksilöiden ryhmiin, joiden välillä risteytyessä tapahtuu jatkuvaa alleelien vaihtoa.

Väestön alueellinen rakenne - väestön yksittäisten jäsenten ja heidän ryhmiensä sijoittamisen ja jakautumisen luonne alueella. Populaatioiden spatiaalinen rakenne eroaa huomattavasti istuvien ja paimentoeläinten tai vaeltavien eläinten välillä.

Väestön ekologinen rakenne tarkoittaa minkä tahansa populaation jakamista yksilöryhmiin, jotka ovat eri vuorovaikutuksessa ympäristötekijöiden kanssa.

Jokainen laji, joka miehittää tietyn alueen ( alue) edustaa siinä populaatioiden järjestelmä. Mitä monimutkaisempi lajin miehittämä alue on leikattu, sitä enemmän on mahdollisuuksia yksittäisten populaatioiden eristämiseen. Kuitenkin vähäisemmässä määrin lajin populaatiorakenne määräytyy sen biologisten ominaisuuksien perusteella, kuten sen muodostavien yksilöiden liikkuvuus, niiden kiinnittymisaste alueeseen ja kyky ylittää luonnolliset esteet.

Populaatioiden eristäminen

Jos lajin jäsenet sekoittuvat jatkuvasti laajoilla alueilla, tällaiselle lajille on ominaista pieni määrä suuria populaatioita. Heikosti kehittyneiden liikkumiskykyjen vuoksi lajin koostumukseen muodostuu monia pieniä populaatioita, jotka heijastavat maiseman mosaiikkiluonnetta. Kasveilla ja istuvilla eläimillä populaatioiden lukumäärä on suoraan riippuvainen ympäristön heterogeenisyyden asteesta.

Lajien viereisten populaatioiden eristyneisyysaste on erilainen. Joissakin tapauksissa niitä erottaa jyrkästi asuinkelvoton alue ja selkeästi paikallinen avaruus, kuten ahven- ja suutaripopulaatiot eristyneissä järvissä.

Vastakkainen variantti on lajien jatkuva laajojen alueiden kolonisaatio. Saman lajin sisällä voi olla populaatioita, joilla on sekä selkeät että hämärät rajat, ja lajin sisällä populaatiot voivat olla edustettuina erikokoisina ryhminä.

Populaatioiden väliset suhteet tukevat lajia kokonaisuutena. Liian pitkä ja täydellinen populaatioiden eristäminen voi johtaa uusien lajien muodostumiseen.

Yksittäisten populaatioiden väliset erot ilmaistaan ​​vaihtelevassa määrin. Ne voivat vaikuttaa paitsi heidän ryhmänsä ominaisuuksiin, myös yksittäisten yksilöiden fysiologian, morfologian ja käyttäytymisen laadullisiin ominaisuuksiin. Nämä erot syntyvät pääasiassa luonnollisen valinnan vaikutuksesta, joka mukauttaa jokaisen populaation olemassaolon erityisolosuhteisiin.

Populaatioiden luokittelu ja rakenne

Pakollinen merkki populaatiosta on sen kyky olla itsenäisesti tietyllä alueella määräämättömän pitkän ajan lisääntymisen vuoksi, ei ulkopuolelta tulevien yksilöiden tulva. Eri mittakaavaiset tilapäiset asutukset eivät kuulu populaatioiden luokkaan, vaan niitä pidetään populaatioiden sisäisinä osa-alueina. Näistä asennoista katsottuna lajia ei edusta hierarkkinen alisteisuus, vaan eri mittakaavaisten vierekkäisten populaatioiden avaruudellinen järjestelmä, jossa niiden välillä on eri yhteyksiä ja eristyneisyyttä.

Populaatiot voidaan luokitella niiden tila- ja ikärakenteen, tiheyden, kinetiikan, elinympäristön pysyvyyden tai muutoksen sekä muiden ekologisten kriteerien mukaan.

Eri lajien populaatioiden aluerajat eivät täsmää. Luonnonpopulaatioiden monimuotoisuus ilmenee myös niiden sisäisen rakenteen tyyppien moninaisuudena.

Populaatioiden rakenteen tärkeimmät indikaattorit ovat organismien lukumäärä, jakautuminen avaruudessa ja erilaatuisten yksilöiden suhde.

Kunkin organismin yksilölliset ominaisuudet riippuvat sen perinnöllisen ohjelman (genotyypin) ominaisuuksista ja siitä, kuinka tämä ohjelma toteutuu ontogeneesin aikana. Jokaisella yksilöllä on tietty koko, sukupuoli, morfologian erityispiirteet, käyttäytymispiirteet, omat kestävyyden rajansa ja sopeutumiskykynsä ympäristön muutoksiin. Näiden piirteiden jakautuminen populaatiossa luonnehtii myös sen rakennetta.

Väestön rakenne ei ole vakaa. Organismien kasvu ja kehitys, uusien syntymä, kuolema eri syistä, muutokset ympäristöolosuhteissa, vihollisten määrän lisääntyminen tai väheneminen - kaikki tämä johtaa muutokseen erilaisissa suhteissa väestön sisällä. Sen lisämuutosten suunta riippuu pitkälti väestörakenteesta tietyllä ajanjaksolla.

Populaatioiden seksuaalinen rakenne

Sukupuolen määrittämisen geneettinen mekanismi mahdollistaa jälkeläisten jakamisen sukupuolen mukaan suhteessa 1:1, niin sanottu sukupuolisuhde. Mutta tästä ei seuraa, että sama suhde olisi tyypillinen koko väestölle. Sukupuoleen liittyvät ominaisuudet määräävät usein merkittäviä eroja naisten ja miesten fysiologiassa, ekologiassa ja käyttäytymisessä. Uros- ja naarasorganismien erilaisesta elinkelpoisuudesta johtuen tämä primaarinen suhde eroaa usein toissijaisesta ja erityisesti tertiaarisesta suhteesta, joka on ominaista aikuisille. Ihmisillä toissijainen sukupuolisuhde on siis 100 tyttöä 106 poikia kohti, 16-18-vuotiaiden iässä tämä suhde on tasaantunut lisääntyneen miesten kuolleisuuden vuoksi ja 50-vuotiaana se on 85 miestä 100 naista kohti. 80 - 50 miestä 100 naista kohti.

Sukupuolisuhde populaatiossa ei määräyty pelkästään geneettisten lakien mukaan, vaan myös jossain määrin ympäristön vaikutuksesta.

Populaatioiden ikärakenne

Syntyvyys ja kuolleisuus sekä väestödynamiikka liittyvät suoraan väestön ikärakenteeseen. Populaatio koostuu eri ikäisistä ja sukupuolisista yksilöistä. Jokaiselle lajille ja joskus jokaiselle lajin populaatiolle on ominaista omat ikäryhmien suhteet. Suhteessa väestöön he yleensä erottavat kolme ekologista ikää: lisääntymistä edeltävä, lisääntyminen ja lisääntymisen jälkeinen.

Iän myötä yksilön vaatimukset ympäristölle ja vastustuskyky sen yksilöllisille tekijöille muuttuvat luonnollisesti ja erittäin merkittävästi. Ontogeneesin eri vaiheissa voi tapahtua muutosta elinympäristöissä, muutosta ravinnon tyypissä, liikkeen luonteessa ja organismien yleisessä aktiivisuudessa.

Väestön ikäerot lisäävät merkittävästi sen ekologista heterogeenisyyttä ja siten sen kestävyyttä ympäristölle. Todennäköisyys kasvaa, että olosuhteiden voimakkaiden poikkeamien aikana tavanomaisesta populaatioon jää ainakin osa elinkelpoisista yksilöistä, jotka voivat jatkaa olemassaoloaan.

Populaatioiden ikärakenteella on mukautuva luonne. Se muodostuu lajin biologisten ominaisuuksien perusteella, mutta heijastaa aina myös ympäristötekijöiden vaikutuksen voimakkuutta.

Kasvien populaatioiden ikärakenne

Kasveissa kenopopulaation ikärakenne, ts. tietyn fytosenoosin väestö määräytyy ikäryhmien suhteen perusteella. Kasvin absoluuttinen tai kalenteri-ikä ja sen ikätila eivät ole identtisiä käsitteitä. Saman ikäiset kasvit voivat olla eri ikäisiä. Yksilön ikä eli ontogeneettinen tila on sen ontogeneesin vaihe, jossa sille on ominaista tietyt suhteet ympäristöön.

Kenopopulaation ikärakenne määräytyy suurelta osin lajin biologisten ominaisuuksien mukaan: hedelmän tiheys, tuotettujen siementen ja vegetatiivisten esikoiden määrä, vegetatiivisten esikoiden kyky nuorentaa, yksilöiden siirtymänopeus yhdestä ikätilasta toiseen. toinen, kyky muodostaa klooneja jne. Kaikkien näiden biologisten piirteiden ilmeneminen puolestaan ​​riippuu ympäristöolosuhteista. Myös ontogeneesin kulku muuttuu, mikä voi tapahtua yhdessä lajissa useissa muunnelmissa.

Eri kasvikoot heijastavat erilaisia elinvoimaa yksilöitä kussakin ikäryhmässä. Yksilön elinvoimaisuus ilmenee sen vegetatiivisten ja generatiivisten elinten voimassa, joka vastaa kertyneen energian määrää, sekä haitallisten vaikutusten kestävyydessä, jonka määrää uusiutumiskyky. Jokaisen yksilön elinvoimaisuus muuttuu ontogeneesissä yhden huipun käyrällä, kasvaen ontogeneesin nousevalla haaralla ja laskeen laskevassa.

Monet niitty-, metsä-, arolajit taimitarhoissa tai viljelykasveissa kasvatettuina, ts. parhaalla agroteknisellä taustalla vähentävät niiden ontogeniteettiä.

Kyky muuttaa ontogeneesin polkua varmistaa sopeutumisen muuttuviin ympäristöolosuhteisiin ja laajentaa lajin ekologista markkinarakoa.

Eläinten populaatioiden ikärakenne

Lisääntymisen ominaisuuksista riippuen populaation jäsenet voivat kuulua samaan sukupolveen tai eri sukupolviin. Ensimmäisessä tapauksessa kaikki yksilöt ovat iältään läheisiä ja käyvät suunnilleen samanaikaisesti läpi seuraavat elinkaaren vaiheet. Lisääntymisen ajoitus ja yksittäisten ikävaiheiden kulku rajoittuu yleensä tiettyyn vuodenaikaan. Tällaisten populaatioiden koko on pääsääntöisesti epävakaa: olosuhteiden voimakkaat poikkeamat optimista missä tahansa elinkaaren vaiheessa vaikuttavat kerralla koko populaatioon aiheuttaen merkittävää kuolleisuutta.

Lajeissa, joilla on yksi lisääntyminen ja lyhyet elinkaaret, vaihtuu useita sukupolvia vuoden aikana.

Kun ihminen hyödyntää luonnollisia eläinpopulaatioita, niiden ikärakenteen huomioon ottaminen on ensiarvoisen tärkeää. Lajeissa, joiden vuotuinen rekrytointi on suuri, suurempi osa populaatiosta voidaan poistaa ilman uhkaa heikentää sen määrää. Esimerkiksi vaaleanpunaisessa lohessa, joka kypsyy toisena elinvuotena, on mahdollista saada kiinni jopa 50-60 % kutevista yksilöistä ilman, että kannan väheneminen jatkuu. Myöhemmin kypsyvän ja monimutkaisemman ikärakenteen omaavien lohien poistumisasteiden tulisi olla alhaisemmat kypsästä laumasta.

Ikärakenteen analyysi auttaa ennustamaan väestön koon seuraavien sukupolvien elinkaaren aikana.

Väestön käyttämä tila tarjoaa sille toimeentulon. Jokainen alue voi ruokkia vain tietyn määrän yksilöitä. Luonnollisesti käytettävissä olevien resurssien käytön täydellisyys ei riipu pelkästään väestön kokonaiskoon, vaan myös yksilöiden jakautumisesta avaruudessa. Tämä näkyy selvästi kasveissa, joiden ruokinta-ala ei voi olla pienempi kuin tietty raja-arvo.

Luonnossa miehitetyllä alueella esiintyy satunnaisesti lähes yhtenäistä järjestystä yksilöiden jakautumista. Useimmiten väestön jäsenet ovat kuitenkin jakautuneet epätasaisesti avaruudessa.

Kussakin yksittäistapauksessa jakauman tyyppi miehitetyssä tilassa osoittautuu mukautuvaksi, ts. mahdollistaa käytettävissä olevien resurssien optimaalisen käytön. Kenopopulaatiossa olevat kasvit ovat useimmiten jakautuneet erittäin epätasaisesti. Usein klusterin tiheämpää keskustaa ympäröivät vähemmän tiheästi sijaitsevat yksilöt.

Kenopopulaation spatiaalinen heterogeenisuus liittyy klustereiden ajallisen kehityksen luonteeseen.

Eläimillä alueellisten suhteiden järjestysmenetelmät ovat liikkuvuuden vuoksi monipuolisempia kuin kasveilla.

Korkeammissa eläimissä populaation sisäistä jakautumista säätelee vaistojärjestelmä. Heille on ominaista erityinen alueellinen käyttäytyminen - reaktio muiden väestön jäsenten sijaintiin. Istuvaan elämään liittyy kuitenkin uhka resurssien nopeasta ehtymisestä, jos väestötiheys on liian korkea. Väestön kokonaispinta-ala on jaettu erillisiin yksilö- tai ryhmäalueisiin, mikä mahdollistaa ravintovarojen, luonnonsuojien, pesimäalueiden jne. säännöllisen käytön.

Huolimatta väestön jäsenten alueellisesta eristyneisyydestä, heidän välillään ylläpidetään kommunikaatiota erilaisten signaalien ja suorien yhteyksien avulla hallintojen rajoilla.

"Paikan turvaaminen" saavutetaan useilla tavoilla: 1) suojelemalla miehitetyn tilan rajoja ja suoralla aggressiolla muukalaista kohtaan; 2) erityinen rituaalikäyttäytyminen, joka osoittaa uhkaa; 3) alueen miehitystä osoittavien erityisten opasteiden ja merkkien järjestelmä.

Tavallinen reaktio aluemerkkeihin - välttäminen - on eläimillä perinnöllistä. Tämän tyyppisen käyttäytymisen biologinen hyöty on selvä. Jos alueen hallussapito päätettiin vain fyysisen kamppailun tuloksena, jokaisen vahvemman tulokkaan ilmaantuminen uhkaisi omistajaa alueen menettämisellä ja lisääntymiseltä poistamisella.

Yksittäisten alueiden osittainen päällekkäisyys toimii keinona ylläpitää yhteyksiä väestön jäsenten välillä. Naapurihenkilöt ylläpitävät usein vakaata molempia osapuolia hyödyttävää yhteysjärjestelmää: molemminpuolinen varoitus vaarasta, yhteinen suoja vihollisilta. Eläinten normaaliin käyttäytymiseen kuuluu aktiivinen kontaktien etsiminen oman lajinsa jäseniin, mikä usein voimistuu lukumäärän laskun aikana.

Jotkut lajit muodostavat laajalti nomadiryhmiä, jotka eivät ole sidoksissa tiettyyn alueeseen. Tämä on monien kalalajien käyttäytyminen ruokintavaellusten aikana.

Alueen eri käyttötapojen välillä ei ole absoluuttista eroa. Väestön tilarakenne on hyvin dynaaminen. Se on kausiluonteisten ja muiden mukautuvien uudelleenjärjestelyjen kohteena paikan ja ajan mukaan.

Eläinten käyttäytymismallit ovat erityisen tieteen aihe - etologia. Yhden populaation jäsenten välistä suhdejärjestelmää kutsutaan siksi populaation etologiseksi tai käyttäytymisrakenteeksi.

Eläinten käyttäytyminen suhteessa muihin populaation jäseniin riippuu ennen kaikkea siitä, onko lajille ominaista yksinäinen vai ryhmäelämäntapa.

Yksinäinen elämäntapa, jossa populaation yksilöt ovat itsenäisiä ja eristyksissä toisistaan, on ominaista monille lajeille, mutta vain tietyissä elinkaaren vaiheissa. Täysin yksinäistä organismien olemassaoloa ei esiinny luonnossa, koska tässä tapauksessa olisi mahdotonta suorittaa niiden pääasiallista elintärkeää tehtävää - lisääntymistä.

Perheelämän myötä myös siteet vanhempien ja jälkeläisten välillä vahvistuvat. Yksinkertaisin tällaisen yhteyden tyyppi on toisen vanhemman hoito munituista munista: kytkimen vartiointi, haudonta, lisäilmastus jne. Perheen elämäntapalla eläinten alueellinen käyttäytyminen on selkeintä: erilaiset signaalit, merkinnät, rituaaliset uhkamuodot ja suora aggressio tarjoavat jälkeläisten kasvattamiseen riittävän juonen hallussa.

Suuremmat eläinseurat - parvet, karjat ja siirtokuntia. Niiden muodostuminen perustuu populaatioiden käyttäytymissuhteiden komplikaatioihin.

Elämä ryhmässä hermoston ja hormonijärjestelmän kautta heijastuu monien fysiologisten prosessien kulkuun eläimen kehossa. Yksittäisillä yksilöillä aineenvaihdunnan taso muuttuu huomattavasti, vara-aineet kuluvat nopeammin, monet vaistot eivät esiinny ja yleinen elinkelpoisuus huononee.

Positiivinen ryhmävaikutus ilmenee vain tiettyyn optimaaliseen väestötiheystasoon asti. Jos eläimiä on liikaa, se uhkaa kaikkia ympäristöresurssien puutteella. Sitten tulevat peliin muut mekanismit, jotka johtavat ryhmän yksilöiden määrän vähenemiseen sen jakautumisen, hajoamisen tai syntyvyyden laskun kautta.

Tavoitteet: muodostaa käsite populaatiosta evoluution perusyksikkönä; osoittavat perinnöllisen vaihtelun roolin yhtenä evoluutiotekijänä, lajin vaihtelun syinä.

liikkua oppitunti

minä. Tiedon tarkistus.

1. Testaus.

1) Eliöiden samankaltaisten rakenteellisten piirteiden esiintyminen määrää

kriteeri:

a) geneettinen;

b) morfologinen;

c) fysiologinen;

d) ekologinen.

2) Esivanhempien yhteisyys todistaa kriteerin:

a) historiallinen;

b) morfologinen;

c) geneettinen d) maantieteellinen.

3) Organismien karyotyyppi tutkii kriteeriä:

a) geneettinen:

b) fysiologinen;

c) morfologinen; d) historiallinen.

4) Bioottisten ympäristötekijöiden vaikutus organismeihin ottaa huomioon kriteerin:

a) maantieteellinen; b) ympäristö;

c) fysiologinen;

d) historia.

5) Lajien levinneisyys luonnossa ottaa huomioon kriteerin:

a) ekologinen;

b) maantieteellinen; c) historiallinen;

d) fysiologinen.

6) Lajien erottelu entsyymisarjan mukaan suoritetaan seuraavien ohjeiden mukaisesti:

a) morfologisella kriteerillä;

b) fysiologinen kriteeri;

c) biokemiallinen kriteeri;

d) geneettinen kriteeri.

7) eliöiden kyky tuottaa hedelmällisiä jälkeläisiä

toimii perustana:

a) morfologinen kriteeri; b) fysiologinen kriteeri;

c) geneettinen kriteeri;

d) ekologinen kriteeri.

8) Ravitsemus- ja hengitysprosessien samankaltaisuus tutkii kriteeriä:

a) ekologinen;

b) fysiologinen;

c) biokemiallinen;

d) geneettinen.

9) Ympäristötekijöiden kokonaisuus on perusta:

a) geneettinen kriteeri;

b) maantieteellinen kriteeri;

c) ekologinen kriteeri;

d) historiallinen kriteeri.

2. Kirjallinen vastaus korttiin.

Harjoittele.

Täytä aukot seuraaviin lauseisiin:

1) Ympäristötekijöiden joukko, jossa laji esiintyy, on ... lajin kriteeri

2) Pääsyy yksilöiden ryhmän eristämiseen populaatioon on ...

3) Saman lajin kahden populaation yksilöt ...

5) Kehon reaktioiden samankaltaisuus ulkoisiin vaikutuksiin, kehityksen rytmit ja lisääntymistutkimukset ... kriteeri

II. Uuden materiaalin oppiminen.

1 Populaatiot.

Luonnossa elävät organismit eivät pääsääntöisesti elä yksin, vaan muodostavat enemmän tai vähemmän pysyviä ryhmiä. Tällaisten ryhmien muodostumiseen on monia syitä, mutta tärkeimmät niistä ovat, että samaan lajiin kuuluvat organismit kerääntyvät paikkoihin, jotka ovat suotuisimpia niiden olemassaololle ja lisääntymiselle.

Populaatioksi kutsutaan joukkoa saman lajin yksilöitä, jotka asuvat tietyssä tilassa pitkään, lisääntyvät vapaalla risteytyksellä ja jossain määrin eristettyinä toisistaan.

Lajien olemassaolo populaatioiden muodossa on seurausta ulkoisten olosuhteiden heterogeenisyydestä. Populaatiot pysyvät vakaana ajallisesti ja avaruudessa, vaikka niiden lukumäärä voi vaihdella vuosittain organismien lisääntymis- ja kehitysolosuhteiden erojen vuoksi. Populaatioiden sisällä on edelleen pienempiä ryhmiä, joihin voivat yhdistyä samantapaiset tai perhesiteen perusteella toimivat yksilöt. He eivät kuitenkaan pysty elättämään itseään kestävästi.

Populaation muodostavat organismit liittyvät toisiinsa eri tavoin. Ne kilpailevat keskenään tietyntyyppisistä resursseista. Populaatioiden sisäiset suhteet ovat monimutkaisia ​​ja ristiriitaisia. Jokaisessa sukupuolisesti lisääntyvien organismien populaatiossa tapahtuu jatkuvaa geneettisen materiaalin vaihtoa.

Eri populaatioiden yksilöiden risteytymistä tapahtuu harvemmin, joten geneettinen vaihto eri populaatioiden välillä on rajallista. Tämän seurauksena jokaiselle populaatiolle on ominaista oma spesifinen geenisarja, jossa on vain tälle populaatiolle luontainen eri alleelien esiintymistiheyssuhde. Lajien olemassaolo populaatioina lisää niiden vastustuskykyä paikallisia elinolojen muutoksia vastaan.

2. Populaatiogenetiikka.

Darwinin aikana genetiikkaa ei ollut olemassa. Tieteenä se alkoi kehittyä 1900-luvulla. tuli tiedoksi, että perinnöllisen vaihtelun kantajia ovat geenit. Genetiikan esitykset ovat tehneet syvällisiä selityksiä Charles Darwinin luonnollisen valinnan teoriassa. Genetiikan ja klassisen darwinismin synteesi johti populaatiogenetiikan syntymiseen, mikä mahdollisti populaatioiden geneettisen koostumuksen muuttumisen, organismien uusien ominaisuuksien syntymisen ja niiden lujittumisen uusista kohdista uusista asenteista. .

Populaatio on kokoelma saman lajin organismeja, joilla jokaisella on tietty genotyyppi. Populaation kaikkien yksilöiden genotyyppien kokonaisuutta kutsutaan populaation geenipooliksi. Geenipoolin rikkaus riippuu alleelisesta monimuotoisuudesta. Tämä tarkoittaa, että populaatiossa, jossa ei ole alleelista monimuotoisuutta tietylle geenille, kaikilla yksilöillä on identtinen genotyyppi tälle AA-geenille. Geenejä, joilla on kaksi tai useampi alleelinen variantti populaatiossa, kutsutaan polymorfisiksi. Kahdella alleelilla on kolme genotyyppiä (AA, Aa, aa), kolmella alleelilla - kuusi genotyyppiä, ja sitten niiden lukumäärä kasvaa nopeasti.

Lajin geenipoolin rikkautta ei määrää ainoastaan ​​alleelinen monimuotoisuus eli lokusten polymorfismi, vaan myös alleeliyhdistelmien monimuotoisuus. Lajien lukumäärän jyrkkä väheneminen johtaa alleelisen monimuotoisuuden ja yhdistelmien määrän vähenemiseen. Siksi on tärkeää säilyttää luonnonvaraisten lajien geenivarastot, jotta vältetään jyrkkä ehtyminen. Populaatioissa tapahtuvien prosessien intensiteetti riippuu pitkälti geneettisen monimuotoisuuden tasosta.

Mutaatioprosessi on perinnöllisen vaihtelun lähde. Useista miljoonista yksilöistä koostuvassa populaatiossa voi esiintyä useita mutaatioita kustakin tässä populaatiossa olevasta geenistä jokaisessa sukupolvessa. Kombinatiivisen vaihtelun vuoksi mutaatiot leviävät populaatiossa.

Jatkuvasti meneillään oleva mutaatioprosessi ja vapaa risteytys johtavat siihen, että populaatiossa kertyy suuri määrä laadullisia muutoksia, jotka eivät näy ulospäin (valtaosa uusista mutaatioista on resessiivisiä). Nämä tosiasiat vahvisti venäläinen tiedemies S. S. Chetverikov.

Kasvien ja eläinten luonnollisten populaatioiden geneettiset tutkimukset ovat osoittaneet, että niiden suhteellisesta fenotyyppisestä homogeenisuudesta huolimatta ne ovat kyllästyneet erilaisilla resessiivisillä mutaatioilla. Kromosomit, joissa esiintyi mutaatioita solunjakautumisen aikana tapahtuneen kaksinkertaistumisen seurauksena, levisivät vähitellen populaatioiden kesken. Mutaatiot eivät esiinny fenotyyppisesti niin kauan kuin ne pysyvät heterotsygoottisina.

Kun mutaatioiden pitoisuus on riittävän korkea, on mahdollista, että alleelisia resessiivisiä geenejä kantavat yksilöt voivat risteytyä.

Näissä tapauksissa mutaatiot ilmenevät fenotyyppisesti ja joutuvat luonnollisen valinnan suoran hallinnan alaisuuteen, ja tämä on juuri väestön kyky sopeutua eli sopeutua uusiin tekijöihin - ilmastonmuutokseen, uuden petoeläimen tai kilpailijan ilmaantumiseen, ja jopa ihmisten saastumiseen.

III. Konsolidointi.

Laboratoriotyöt

Aihe: VAIHTELUJEN TUNNISTAMINEN SAMAAN LAJIN IHMISILLE

Tavoitteet: muodostaa käsite organismien vaihtelevuudesta, jatkaa taitojen kehittämistä luonnon esineiden havainnointiin, vaihtelun merkkien löytämiseen.

Varusteet: moniste, joka havainnollistaa organismien vaihtelua (5-6 lajin kasvit, 2-3 näytettä jokaisesta lajista, sarjat siemeniä, hedelmiä, lehtiä jne.)

Edistyminen

1. Vertaa 2-3 saman lajin kasvia (tai niiden yksittäisiä elimiä: lehtiä, siemeniä, hedelmiä jne.). Etsi merkkejä samankaltaisuudesta niiden rakenteesta. Selitä syyt saman lajin yksilöiden samankaltaisuuteen.

2. Tunnista eron merkit tutkituissa kasveissa. Vastaa kysymykseen: mitkä organismien ominaisuudet aiheuttavat eroja saman lajin yksilöiden välillä? 3. Laajenna näiden organismien ominaisuuksien merkitystä evoluution kannalta. Mitkä erot mielestäsi johtuvat perinnöllisestä vaihtelevuudesta, jotka eivät ole perinnöllistä vaihtelua? Selitä, kuinka eroja saman lajin yksilöiden välillä on voinut syntyä.

Kotitehtävä: § 54, 55.

Lähetä hyvä työsi tietokanta on yksinkertainen. Käytä alla olevaa lomaketta

Opiskelijat, jatko-opiskelijat, nuoret tutkijat, jotka käyttävät tietopohjaa opinnoissaan ja työssään, ovat sinulle erittäin kiitollisia.

Isännöi osoitteessa http://www.allbest.ru/

Biologian tuntisuunnitelma

Aihe: Populaatioiden geneettinen koostumus

geneettinen mutaatioperinnöllinen populaatio

Oppitunnin tyyppi: oppitunti, joka paljastaa aiheen sisällön.

Oppitunnin tarkoitus: jatkaa populaatioiden tuntemuksen syventämistä ja laajentamista populaatioiden geenipoolin käsitteen karakterisoimiseksi.

Tehtävät:

Koulutuksellinen. Muodostaa populaatiogenetiikan käsite; karakterisoi populaation geenipooli; saa selville, että mutaatioprosessi on jatkuva perinnöllisen vaihtelun lähde.

Kehittyy. Jatka kykyä tarkkailla ja huomioida pääasia, kun kuuntelet viestejä, työskentelet oppikirjamateriaalin kanssa.

Koulutuksellinen. Jatka tieteellisen näkemyksen, rakkauden luontoon, työkulttuurin muodostamista muistikirjaan perustuvan muistiinpanon pohjalta.

Laitteet

Taulukot, oppikirja.

Tuntien aikana

1. Organisaatiohetki 1-2 min. Kotitehtäväkysely: 1) Mikä on populaatio? 2) Miksi biologiset lajit ovat olemassa populaatioiden muodossa? 5-7 min.

2. Uuden materiaalin oppiminen. 25 min.

3. Tutkitun materiaalin konsolidointi. Arvostelu.

4. Kotitehtävät.

2. Uuden materiaalin oppiminen

Tutkitun materiaalin konsolidointi

4. Kotitehtävät

populaatiogenetiikka. Darwinin aikaan genetiikan tiedettä ei vielä ollut olemassa. Se alkoi kehittyä 1900-luvun alussa. Tuli tiedoksi, että perinnöllisen vaihtelun kantajia ovat geenit.

Genetiikan esitykset ovat lisänneet syvällisiä selityksiä Charles Darwinin luonnollisen valinnan teoriaan. Genetiikan ja klassisen darwinismin synteesi johti erityisen tutkimusalueen - populaatiogenetiikan - syntymiseen, mikä mahdollisti uusista asenteista selittämään populaatioiden geneettisen koostumuksen muutosprosessit, organismien uusien ominaisuuksien syntymisen ja niiden lujittaminen luonnonvalinnan vaikutuksesta.

Geeniallas. Jokaiselle populaatiolle on ominaista tietty geenipooli, ts. yksittäisten yksilöiden genotyypeistä koostuvan geneettisen materiaalin kokonaismäärä.

Evoluutioprosessin välttämättömiä edellytyksiä ovat perusmuutosten esiintyminen perinnöllisyyslaitteistossa - mutaatiot, niiden jakautuminen ja kiinnittyminen organismien populaatioiden geenipooleihin. Suunnatut muutokset populaatioiden geenipooleissa eri tekijöiden vaikutuksesta ovat alkeellisia evoluutiomuutoksia.

Kuten jo todettiin, luonnolliset populaatiot lajin levinneisyysalueen eri osissa ovat yleensä enemmän tai vähemmän erilaisia. Jokaisessa populaatiossa on yksilöiden vapaata risteytymistä. Tämän seurauksena jokaiselle populaatiolle on ominaista oma geenipooli, jossa on vain tälle populaatiolle ominaisia ​​eri alleelien suhteita.

Mutaatioprosessi on jatkuva perinnöllisen vaihtelun lähde. Useista miljoonista yksilöistä koostuvassa populaatiossa voi esiintyä useita mutaatioita kirjaimellisesti jokaisessa populaatiossa esiintyvässä geenissä jokaisessa sukupolvessa. Kombinatiivisen vaihtelun vuoksi mutaatiot leviävät populaatiossa.

Luonnolliset populaatiot ovat täynnä erilaisia ​​mutaatioita. Tämän huomasi venäläinen tiedemies Sergei Sergeevich Chetverikov (1880-1959), joka havaitsi, että merkittävä osa geenipoolin vaihteluista on piilossa, koska suurin osa tuloksena olevista mutaatioista on resessiivisiä eivätkä näy ulospäin. Resessiiviset mutaatiot näyttävät "imeytyvän heterotsygoottisessa tilassa olevaan lajiin", koska useimmat organismit ovat heterotsygoottisia monille geeneille. Tällainen piilevä vaihtelu voidaan paljastaa kokeissa, joissa risteytetään läheisiä sukulaisia ​​yksilöitä. Tällaisella ristillä jotkut resessiiviset alleelit, jotka olivat heterotsygoottisessa ja siksi piilevässä tilassa, menevät homotsygoottiseen tilaan ja voivat ilmaantua.

Luonnollisten populaatioiden merkittävä geneettinen vaihtelevuus havaitaan helposti keinovalinnan aikana. Keinotekoisessa valinnassa valitaan populaatiosta, jossa mitkä tahansa taloudellisesti arvokkaat ominaisuudet näkyvät eniten, ja nämä yksilöt risteytetään keskenään Keinotekoinen valinta on tehokasta lähes kaikissa tapauksissa, kun siihen turvaudutaan. Näin ollen populaatioissa on geneettistä vaihtelua kirjaimellisesti jokaiselle tietyn organismin piirteelle.

Geenimutaatioita aiheuttavat voimat toimivat satunnaisesti. Todennäköisyys, että mutantti yksilö ilmestyy ympäristöön, jossa valinta suosii sitä, ei ole suurempi kuin ympäristössä, jossa se melkein varmasti tuhoutuu. S.S. Chetverikov osoitti, että harvoja poikkeuksia lukuun ottamatta useimmat uudet mutaatiot ovat haitallisia ja homotsygoottisessa tilassa yleensä heikentävät yksilöiden elinkykyä. Ne säilyvät populaatioissa vain valinnan kautta heterotsygoottien hyväksi. Kuitenkin mutaatiot, jotka ovat haitallisia joissakin olosuhteissa, voivat lisätä elinkelpoisuutta muissa olosuhteissa. Siten mutaatio, joka aiheuttaa hyönteisten siipien alikehittymisen tai täydellisen puuttumisen, on varmasti haitallinen normaaleissa olosuhteissa, ja siivettömät yksilöt korvataan nopeasti normaaleilla. Mutta valtameren saarilla ja vuoristosolissa, joissa puhaltaa voimakkaat tuulet, tällaisilla hyönteisillä on etuja verrattuna yksilöihin, joilla on normaalisti kehittyneet siivet.

Koska mikä tahansa populaatio on yleensä hyvin sopeutunut ympäristöönsä, suuret muutokset yleensä vähentävät tätä kuntoa, aivan kuten suuret vahingossa tapahtuvat muutokset kellon mekanismissa (jonkin jousen poistaminen tai pyörän lisääminen) johtavat sen epäonnistumiseen. Populaatioissa on suuria määriä sellaisia ​​alleeleja, jotka eivät tuota sille mitään hyötyä tietyssä paikassa tai tiettynä aikana; ne pysyvät populaatiossa heterotsygoottisessa tilassa, kunnes ympäristöolosuhteiden muutoksen seurauksena ne yhtäkkiä osoittautuvat hyödyllisiksi. Heti kun tämä tapahtuu, niiden esiintymistiheys valinnan vaikutuksesta alkaa kasvaa, ja lopulta niistä tulee tärkein geneettinen materiaali. Tässä piilee väestön sopeutumiskyky, ts. sopeutua uusiin tekijöihin - ilmastonmuutokseen, uuden petoeläimen tai kilpailijan ilmaantumiseen ja jopa ihmisten aiheuttamaan saastumiseen.

Esimerkki tällaisesta sopeutumisesta on hyönteismyrkkyjen vastustuskykyisten hyönteislajien kehitys. Tapahtumat kehittyvät kaikissa tapauksissa samalla tavalla: kun uusi hyönteismyrkky (hyönteisiin vaikuttava myrkky) otetaan käyttöön käytännössä, riittää pieni määrä tuhohyönteisten torjuntaan. Ajan myötä hyönteisten torjunta-aineen pitoisuutta on lisättävä, kunnes se lopulta on tehoton. Ensimmäinen raportti hyönteisten hyönteisten torjunta-aineresistenssistä ilmestyi vuonna 1947, ja se liittyi huonekärpästen vastustuskykyyn DDT:lle. Myöhemmin vähintään 225 hyönteis- ja muiden niveljalkaisten lajilla on havaittu resistenssi yhdelle tai useammalle hyönteismyrkkylle. Geenit, jotka pystyivät tarjoamaan vastustuskykyä hyönteismyrkkyjä vastaan, olivat ilmeisesti läsnä näiden lajien kussakin populaatiossa; ja varmisti tuholaistorjunnassa käytettävien myrkkyjen tehokkuuden lopullisen vähentämisen.

Siten mutaatioprosessi luo materiaalia evoluutiomuutoksille, muodostaen perinnöllisen vaihtelevuuden reservin kunkin populaation ja lajin geenipooliin kokonaisuutena. Ylläpitämällä populaatioiden geneettisen monimuotoisuuden korkeaa tasoa se luo perustan luonnollisen valinnan ja mikroevoluution toiminnalle.

Isännöi Allbest.ru:ssa

Samanlaisia ​​asiakirjoja

Geneettisen vaihtelevuuden olemus ja lähteet luonnollisissa populaatioissa. Perinnöllisen vaihtelevuuden kombinatiivisten ja mutaatiotyyppien ominaisuudet. Ympäristöolosuhteiden vaikutuksesta johtuvan fenotyyppisen vaihtelun ominaisuudet.

lukukausityö, lisätty 14.9.2011


Mikroevoluutio prosessina, jossa populaatioiden geneettinen rakenne muuttuu evoluutiotekijöiden vaikutuksesta. Evoluution perusyksikkö ja sen ominaisuudet. Populaatioiden erityispiirteet, niiden geneettinen koostumus. Evoluutiotekijät, mutaatiot.

tiivistelmä, lisätty 12.9.2013


Modifikaatiovaihtelu - organismin ja ympäristön välisen suhteen prosessi; populaatiot ja puhtaat linjat; fenotyyppi ja genotyyppi. Mutaatiovaihtelu: tyypit, luokittelu. Homologisten sarjan laki perinnöllisissä vaihteluissa, käyttö jalostuksessa.

lukukausityö, lisätty 6.9.2011


Populaatiot ja niiden ominaisuudet: itsensä uusiutuvuus, geneettinen vaihtelevuus, hedelmällisyys, kuolleisuus, maastamuutto, maahanmuutto. Väestöndynamiikan säännöllisyydet ja tyypit. Hyönteisten hedelmällisyys ja niiden lisääntymiskyky on bioottinen potentiaali.

tiivistelmä, lisätty 12.8.2015


Populaatioiden erilaisista ympäristöolosuhteista johtuvat erot yksilöiden rakenteessa, lisääntymisessä ja käyttäytymisessä. Yksilöiden lukumäärä populaatioissa, sen muutos ajan myötä. Väestön ikärakenne, sen ennustemahdollisuus lähivuosiksi.

esitys, lisätty 26.2.2015


Edistyminen evoluution suuntana. Kehitys arkkitrooppeista uusantrooppeihin. Järjestelmien ja elinten korrelaatiot ja koordinaatio filogeneesissä. Mutaatioprosessi mikroevoluution tekijänä. Erikoistuminen ja sen rooli evoluutiossa. Progressiivisen erikoistumisen sääntö.

testi, lisätty 8.6.2013


Muuttuvuuden käsite ja toiminnot elävien organismien kykynä hankkia uusia ominaisuuksia ja ominaisuuksia, tämän prosessin merkitys sopeutuessa muuttuviin ympäristöolosuhteisiin. Mutaatiomuuttuvuuden käsite ja luonne, vaiheet.

esitys, lisätty 30.11.2013


Hybridologisen analyysin suorittaminen herneiden esimerkillä. Kukinta-aika ja risteytystapa. Ristutustekniikka viljassa (vehnä ja ruis). Kasvien hedelmällisyyden arviointi siitepölyjyvien perusteella. Kasvipopulaatioiden geneettinen polymorfismi.

käytännön työ, lisätty 12.5.2013


Genetiikka tieteenä perinnöllisyyden ja vaihtelevuuden laeista ja mekanismeista, sen kehityksestä. Mendelin lakien nykyaikaiset sanamuodot. Sveitsiläinen tiedemies Johann Friedrich Miescher löysi DNA:n vuonna 1869. Geneettisen koodin ominaisuuksia. viruksen lisääntymisen vaiheet.

esitys, lisätty 14.8.2015


Tutkimus Mnemosyne-perhosen alueellisesta jakautumisesta, kausittaisesta runsaudesta ja kehityksestä Venäjän pohjoisen kansallispuiston alueella. Populaatioiden seksuaalisen rakenteen ja aikuisten morfologisen vaihtelun karakterisointi metristen merkkien mukaan.

1. Mikä on luonnonvalinta?

Vastaus. Luonnonvalinta on prosessi, jonka Charles Darwin alun perin määritti johtaen sellaisten yksilöiden selviytymiseen ja etuoikeutettuun lisääntymiseen, jotka ovat paremmin sopeutuneet tiettyihin ympäristöolosuhteisiin ja joilla on hyödyllisiä perinnöllisiä piirteitä. Darwinin teorian ja modernin synteettisen evoluutioteorian mukaisesti luonnonvalinnan päämateriaalina ovat satunnaiset perinnölliset muutokset - genotyyppien, mutaatioiden ja niiden yhdistelmien rekombinaatio.

2. Mikä on genotyyppi?

Vastaus. Ioganson esitteli tieteessä termin "genotyyppi" vuonna 1909. Genotyyppi (genotyyppi, kreikan sanasta genos - suku ja kirjoitusvirheet - jälki, muoto, kuvio) - kehon geenien kokonaisuus, laajemmassa merkityksessä - kaiken kokonaisuus kehon perinnölliset tekijät, kuten ydintekijät ja muut kuin ydintekijät. Jokaiselta vanhemmalta saatujen ainutlaatuisten genomien (joukkojen) yhdistelmä luo genotyypin, joka on geneettisen persoonallisuuden taustalla. Genotyypin ja fenotyypin käsitteet ovat erittäin tärkeitä biologiassa. Kuten edellä mainittiin, organismin kaikkien geenien kokonaisuus muodostaa sen genotyypin. Kaikkien organismin merkkien (morfologiset, anatomiset, toiminnalliset jne.) kokonaisuus on fenotyyppi. Organismin elinkaaren ajan sen fenotyyppi voi muuttua, mutta genotyyppi pysyy muuttumattomana. Tämä johtuu siitä, että fenotyyppi muodostuu genotyypin ja ympäristöolosuhteiden vaikutuksesta. Sanalla genotyyppi on kaksi merkitystä. Laajassa merkityksessä se on tietyn organismin kaikkien geenien kokonaisuus. Mutta mitä tulee Mendelin asettaman tyyppisiin kokeisiin, sana genotyyppi tarkoittaa alleelien yhdistelmää, joka hallitsee tiettyä ominaisuutta (esimerkiksi organismeilla voi olla genotyyppi AA, Aa tai aa).

Genotyyppi on siis: - tietylle yksilölle ominaisten geneettisten (genomien) ominaisuuksien kokonaisuus ja yksilöllä tutkittavan genomin alueella olevien tiettyjen alleeliparien ominaisuudet.

Kysymykset § 55 jälkeen

1. Mikä on populaation geenipooli?

Vastaus. Jokaiselle populaatiolle on ominaista tietty geenipooli, eli yksittäisten yksilöiden genotyypeistä koostuvan geneettisen materiaalin kokonaismäärä.

Evoluutioprosessin välttämättömiä edellytyksiä ovat perusmuutosten esiintyminen perinnöllisyyslaitteistossa - mutaatiot, niiden jakautuminen ja kiinnittyminen organismien populaatioiden geenipooleihin. Suunnatut muutokset populaatioiden geenipooleissa eri tekijöiden vaikutuksesta ovat alkeellisia evoluutiomuutoksia.

Kuten jo todettiin, luonnolliset populaatiot lajin levinneisyysalueen eri osissa ovat yleensä enemmän tai vähemmän erilaisia. Jokaisessa populaatiossa on yksilöiden vapaata risteytymistä. Tämän seurauksena jokaiselle populaatiolle on ominaista oma geenipooli, jossa on vain tälle populaatiolle ominaisia ​​eri alleelien suhteita.

2. Miksi useimmat mutaatiot eivät näy ulkoisesti?

Vastaus. Luonnolliset populaatiot ovat täynnä erilaisia ​​mutaatioita. Tämän huomasi venäläinen tiedemies Sergei Sergeevich Chetverikov (1880–1959), joka havaitsi, että merkittävä osa geenipoolin vaihteluista on piilossa, koska suurin osa esiin tulevista mutaatioista on resessiivisiä eivätkä näy ulospäin. Resessiiviset mutaatiot näyttävät "imeytyvän heterotsygoottisessa tilassa olevaan lajiin", koska useimmat organismit ovat heterotsygoottisia monille geeneille. Tällainen piilevä vaihtelu voidaan paljastaa kokeissa, joissa risteytetään läheisiä sukulaisia ​​yksilöitä. Tällaisella ristillä jotkut resessiiviset alleelit, jotka olivat heterotsygoottisessa ja siksi piilevässä tilassa, menevät homotsygoottiseen tilaan ja voivat ilmaantua. Luonnollisten populaatioiden merkittävä geneettinen vaihtelevuus havaitaan helposti keinovalinnan aikana. Keinotekoisella valinnalla valitaan populaatiosta ne yksilöt, joissa taloudellisesti arvokkaimmat piirteet ovat selvimmin havaittavissa, ja nämä yksilöt risteytetään keskenään. Keinotekoinen valinta on tehokas lähes kaikissa tapauksissa, joissa siihen turvaudutaan. Näin ollen populaatioissa on geneettistä vaihtelua kirjaimellisesti jokaiselle tietyn organismin piirteelle.

3. Mikä on väestön kyky sopeutua (sopeutua) uusiin olosuhteisiin?

Vastaus. Koska mikä tahansa populaatio on yleensä hyvin sopeutunut ympäristöönsä, suuret muutokset yleensä vähentävät tätä kuntoa, aivan kuten suuret vahingossa tapahtuvat muutokset kellon mekanismissa (jonkin jousen poistaminen tai pyörän lisääminen) johtavat sen epäonnistumiseen. Populaatioissa on suuria määriä sellaisia ​​alleeleja, jotka eivät tuota sille mitään hyötyä tietyssä paikassa tai tiettynä aikana; ne pysyvät populaatiossa heterotsygoottisessa tilassa, kunnes ympäristöolosuhteiden muutoksen seurauksena ne yhtäkkiä osoittautuvat hyödyllisiksi. Heti kun tämä tapahtuu, niiden esiintymistiheys valinnan vaikutuksesta alkaa kasvaa, ja lopulta niistä tulee tärkein geneettinen materiaali. Tämä on nimenomaan väestön kykyä sopeutua eli sopeutua uusiin tekijöihin - ilmastonmuutokseen, uuden petoeläimen tai kilpailijan ilmaantumiseen ja jopa ihmisen saastumiseen.

Esimerkki tällaisesta sopeutumisesta on hyönteismyrkkyjen vastustuskykyisten hyönteislajien kehitys. Tapahtumat kehittyvät kaikissa tapauksissa samalla tavalla: kun uusi hyönteismyrkky (hyönteisiin vaikuttava myrkky) otetaan käyttöön käytännössä, riittää pieni määrä tuhohyönteisten torjuntaan. Ajan myötä hyönteisten torjunta-aineen pitoisuutta on lisättävä, kunnes se lopulta on tehoton. Ensimmäinen raportti hyönteisten hyönteisten torjunta-aineresistenssistä ilmestyi vuonna 1947, ja se liittyi huonekärpästen vastustuskykyyn DDT:lle. Myöhemmin vähintään 225 hyönteis- ja muiden niveljalkaisten lajilla on havaittu resistenssi yhdelle tai useammalle hyönteismyrkkylle. Geenit, jotka pystyivät tarjoamaan vastustuskykyä hyönteismyrkkyjä vastaan, olivat ilmeisesti läsnä näiden lajien kussakin populaatiossa; niiden toiminta ja lopulta varmistivat tuholaistorjuntaan käytettyjen myrkkyjen tehokkuuden vähenemisen

4. Miten resessiiviset alleelit voidaan tunnistaa?

Vastaus. Resessiivinen alleeli (resessiivinen alleeli, lat. recessus - perääntyä) - alleeli, jonka fenotyyppi ei esiinny heterotsygooteissa, mutta ilmenee tämän alleelin homotsygoottisessa tai hemitsygoottisessa genotyypissä. Jos resessiiviset alleelit ovat homotsygoottisessa tilassa, ne näkyvät fenotyypissä. Jos sinun on selvitettävä, esiintyykö niitä hallitsevan fenotyypin omaavan organismin genotyypissä, käytetään risteyksiä. Tätä varten testattu organismi risteytetään resessiivisen fenotyypin kantajan kanssa. Jos jälkeläisissä on resessiivisiä yksilöitä, niin testattu organismi on resessiivisen geenin kantaja.