Pe baza unui număr mare de exemple, Darwin mai observă că fiecare pereche de organisme poate da naștere unui număr semnificativ de descendenți (animalele depun multe ouă și ouă, plantele produc multe semințe și spori), dar doar o mică parte dintre acestea supraviețuiesc. Majoritatea indivizilor mor fără a atinge nu numai maturitatea sexuală, ci și vârsta adultă. Cauzele morții sunt condițiile de mediu nefavorabile: lipsa hranei, dușmani, boli sau căldură, secetă, îngheț etc. Pe această bază, Darwin ajunge la concluzia că în natură există o continuă lupta pentru existență(Fig. 46). Se desfășoară între indivizi de diferite specii ( lupta între specii pentru existență), și între indivizi din aceeași specie (luptă intraspecifică pentru existență). O altă manifestare a luptei pentru existenţă este

lupta împotriva naturii neînsuflețite.

Ca urmare a luptei pentru existență, unele variații de trăsături la un individ îi conferă un avantaj de supraviețuire în comparație cu alți indivizi din aceeași specie care au alte variații ale trăsăturilor moștenite. Unii indivizi cu variații nefavorabile mor. Charles Darwin a numit acest proces selecție naturală. Trăsăturile moștenite care cresc probabilitatea de supraviețuire și reproducere a unui anumit organism, transmis de la părinți la urmași, vor apărea din ce în ce mai des în generațiile ulterioare (deoarece există o progresie geometrică a reproducerii). Drept urmare, de-a lungul unei perioade de timp, există mulți astfel de indivizi cu noi caracteristici și se dovedesc a fi atât de diferiți de organismele speciei originale, încât reprezintă deja indivizi ai unei noi specii. Darwin a susținut că selecția naturală este modalitatea generală de formare a noilor specii.

Darwin propune o nouă ipoteză importantă despre prezența în natură a selecției naturale, care se realizează prin influența condițiilor externe în rândul unui număr mare de indivizi ai unei specii care posedă diferite variații ale caracteristicilor ereditare.

„Selecția naturală”, scrie Charles Darwin, „acționează exclusiv prin conservarea și acumularea de schimbări favorabile în acele condiții organice și anorganice la care fiecare creatură este expusă în toate perioadele vieții sale. Din punctul de vedere al teoriei noastre, existența continuă a organismelor noastre nu prezintă nicio dificultate, deoarece selecția naturală, sau experiența celui mai apt, nu implică neapărat o dezvoltare progresivă - ea preia doar schimbările emergente care sunt favorabile pentru făptura care le posedă în condiţiile grele ale vieţii sale. Selectia naturala - aceasta nu trebuie uitata niciodata - actioneaza doar in beneficiul unei fiinte date si prin acest beneficiu...

Selecția naturală duce la divergența caracterelor și la exterminarea semnificativă a formelor de viață mai puțin avansate și intermediare.”

Pe baza ideii de selecție naturală, Charles Darwin a determinat căile transformărilor evolutive.

El a considerat punctul principal al procesului evolutiv divergenta de semne, sau divergență (latină divergo - „abate”, „depărtare”). Divergența caracteristicilor duce la o scădere a concurenței, deoarece organismele, datorită noilor proprietăți, au putut folosi diferite condiții de existență. Pe această cale, cu ajutorul divergenței, se formează noi specii din specii existente anterior, care corespund noilor condiții de mediu.

Darwin a considerat selecția naturală ca fiind principala forță motrice a evoluției. Rezultatul acțiunii acestei forțe sunt următoarele fenomene: 1) complicarea treptată și creșterea nivelului de organizare a ființelor vii; 2) adaptabilitatea organismelor la condițiile de mediu; 3) varietatea speciilor.

Cu ajutorul selecției naturale, conform lui Darwin, din speciile existente se formează noi specii în natură.

Darwin a ajuns la concluzii despre rolul selecției naturale după un studiu atent al istoriei apariției de noi rase de animale și soiuri de plante cultivate. În condiții de domesticire, selecția este efectuată de oameni. Din varietatea de opțiuni determinate de variabilitate, o persoană selectează forma care se potrivește cel mai bine intereselor sale. Darwin a numit această creație intenționată de noi specii selecție artificială(Fig. 47). Studiul mecanismului și a rezultatelor selecției artificiale s-a dovedit a fi o etapă importantă pentru Darwin pe drum

fundamentarea teoriei selecției naturale și a acțiunii acesteia în natură fără participarea omului.

Doctrina lui Darwin despre evoluția lumii organice explică adaptarea (adaptarea) organismelor la mediu și consideră diversitatea speciilor ca un rezultat inevitabil al acțiunii selecției naturale din cauza divergenței caracteristicilor moștenite. Adaptările (în latină adaptatio - „adaptare”, „adaptare”) reprezintă un ansamblu de caracteristici morfologice, fiziologice, comportamentale, populaționale și alte caracteristici adaptative ale unei specii care îi oferă acesteia posibilitatea de a exista în anumite condiții de mediu. Adaptările conferă structurii și activității de viață a organismelor caracteristici ale oportunității funcționale care au apărut sub influența selecției naturale. Darwin a subliniat că orice proprietate adaptativă este relativă în natură, deoarece este utilă unui organism numai în mediul său specific, familiar. Cu toate acestea, chiar și într-un mediu familiar, sunt întotdeauna posibile alte adaptări mai avansate ale organismelor la condițiile externe.

Charles Darwin a descoperit forțele motrice ale evoluției, la care a inclus ereditatea, variabilitatea, lupta pentru existență și selecția naturală. În același timp, el a remarcat și rolul important al capacității organismelor de a se reproduce conform unei progresii geometrice. Pentru prima dată în știință, Darwin a subliniat rolul speciilor în evoluție și a dovedit că speciile moderne (în natură și domesticire) descind din speciile existente anterior.

După ce a creat teoria științifică a evoluției, Darwin a fundamentat cuprinzător metoda istorică în studiul naturii. Teoria originii speciilor a schimbat radical ideile despre evoluția lumii organice și a devenit cea mai mare realizare științifică, un eveniment semnificativ în secolul al XIX-lea. Natura fundamentală a teoriei lui Darwin i-a forțat pe reprezentanții tuturor științelor biologice să-și coreleze ideile cu prevederile acesteia. Înțelegerea generală modernă a evoluției se bazează și pe învățăturile lui Darwin.

1. Care sunt concluziile principale din teoria evoluționistă a lui Charles Darwin?

2*. Explicați mecanismul de acțiune al selecției naturale. 3*. Demonstrează-ți părerea.

De ce s-a dovedit a fi mai convingătoare învăţătura lui Darwin decât învăţătura lui J.B. Lamarck?

Ce semnificație a dat Charles Darwin conceptului de „luptă pentru existență?”

§ 38 Idei moderne despre evoluția lumii organice

Învățătura evoluționistă modernă este adesea numită sintetică. Acest lucru se datorează faptului că include nu numai darwinismul (adică ideile lui Charles Darwin despre selecție și lupta pentru existență), ci și descoperirile de genetică, sistematică, morfologie, biochimie, fiziologie, ecologie și alte științe.

Datele din genetică și biologie moleculară s-au dovedit a fi deosebit de productive pentru dezvoltarea doctrinei evoluției. Teoria cromozomală și teoria genelor au dezvăluit cauzele mutațiilor și mecanismele de transmitere a eredității și moleculare.

biologia și genetica moleculară au descoperit modalități de a stoca, implementa și transmite informații genetice folosind ADN. S-a descoperit că unitate elementară de evoluție, O populație este capabilă să răspundă la schimbările de mediu prin restructurarea fondului său genetic. Conform acestei descoperiri, nu specia, ci populațiile sale sunt saturate de mutații, care servesc ca material principal al procesului evolutiv, care are loc sub influența selecției naturale.

Doctrina modernă a evoluției se bazează pe conceptul de populație.

Populația (lat. populus - „oameni”, „populație”) este o unitate structurală a unei specii. Este reprezentat de un ansamblu de indivizi ai unei specii care au un bazin genetic comun și ocupă un anumit teritoriu în intervalul (zona de distribuție) a acestei specii. Populațiile sunt expuse la diferite direcții ale selecției naturale, deoarece izolarea teritorială împiedică schimbul frecvent de informații genetice între populațiile izolate (Fig. 48). Prin urmare, treptat între astfel de populații apare divergenţă) pentru o serie de trăsături genetice. Se acumulează prin mutații. Mai mult, indivizii populațiilor dobândesc diferențe vizibile față de specia originală, părintă. Dacă diferențele care apar asigură că indivizii unei populații nu se încrucișează cu indivizii altor populații ale speciei originale, atunci populația izolată devine o nouă specie independentă, izolată prin divergență față de specia originală.

O populație este cea mai mică subdiviziune a unei specii care se modifică în timp. Prin urmare, populația este numită unitatea elementară a evoluției.

În predarea evoluționistă modernă, concepte precum

unitate mentală a evoluției, fenomene elementare ale evoluției, material elementar al evoluției și factori elementari ai evoluției.

Fiecare populație se caracterizează prin următoarele proprietăți: aria, numărul și densitatea indivizilor, eterogenitatea (varietatea) genetică a indivizilor, structura de vârstă și sex, funcționarea specială în natură (intra-populație, contacte și relații inter-populaționale cu alte specii și cu mediul extern). Contactele sexuale între indivizi din cadrul aceleiași populații sunt mult mai simple și mai frecvente decât cu indivizi din diferite populații ale aceleiași specii. Prin urmare, modificările care se acumulează într-o singură populație prin recombinări, mutații și selecție naturală determină izolarea (divergența) calitativă și reproductivă a acesteia de alte populații. Aceste modificări care apar în populații se numesc fenomene elementare de evoluţie. Schimbările la indivizi individuali nu duc la schimbări evolutive, deoarece este necesară o acumulare semnificativă de trăsături ereditare similare, iar aceasta este disponibilă numai pentru un grup integral de indivizi, cum ar fi o populație.

Material elementar de evoluție servește ca variabilitate ereditară (combinativă și mutațională) la indivizii unei populații. Este bine cunoscut faptul că ambele tipuri de variații genotipice sunt observate la toate procariotele și eucariotele studiate. Ambele tipuri de variabilitate pot afecta toate caracterele și proprietățile organismelor capabile să varieze (morfologice, fiziologice, chimice și comportamentale), ceea ce duce la apariția unor diferențe fenotipice atât calitative, cât și cantitative în populație. În anumite condiții și pe o perioadă de timp, noile trăsături ereditare care au apărut pot atinge concentrații destul de mari în una sau mai multe populații adiacente ale speciei. Grupuri de indivizi cu astfel de caracteristici noi pot fi găsite pe teritoriul „lor” în raza de acțiune a speciei.

Factori elementari ai evolutiei includ fenomene precum selecția naturală, procesul de mutație, valurile populației și izolarea.

Selecție naturală elimină din populație indivizii cu combinații nereușite de gene și păstrează indivizii cu genotipuri care nu perturbă procesul de morfogeneză adaptativă. Selecția naturală ghidează evoluția.

Proces de mutație menține eterogenitatea genetică a populațiilor naturale.

Valuri de populație furnizează material evolutiv elementar masiv pentru selecția naturală. Fiecare populație se caracterizează printr-o anumită fluctuație a numărului de indivizi, fie în creștere, fie în scădere. Aceste fluctuații în 1905 interne genetician S.S. Chetverikov numit valuri de viață.

Izolarea oferă bariere care împiedică organismele să se înmulțească liber. Poate fi exprimat în teritorial-mecanic (spațial, geografic) sau

incompatibilitate biologică (comportamentală, fiziologică, de mediu, chimică și genetică) (Fig. 49).

Prin perturbarea încrucișării, izolarea împarte populația inițială în două sau mai multe populații distincte și perpetuează diferențele dintre genotipurile lor. Părțile separate ale populației sunt deja supuse în mod independent acțiunii selecției naturale.

Izolarea, procesul de mutație și valurile populației, fiind factori de evoluție, influențează evoluția speciei, dar nu o dirijează. Direcția evoluției este stabilită de selecția naturală.

1. Înlocuiți cuvintele evidențiate ale enunțului cu un termen.

Cea mai mică diviziune a unei specii, care se schimbă în timp, participă la formarea de noi specii.

Divergența caracteristicilor organismelorC. Darwin obișnuia să explice

înțelegerea diversității formelor în evoluția organismelor.

2*. Care este diferența dintre doctrina modernă a evoluției și teoria evoluției lui Darwin? 3. Gândește-te.

De ce o populație este numită unitatea structurală a evoluției?

Cum direcționează selecția naturală cursul evoluției?

§ 39 Tipul, criteriile și structura acestuia

Specia este unul dintre conceptele de bază și cele mai complexe din biologie. Acest concept permite nu numai sistematizarea diversității uriașe a organismelor vii de pe Pământ, ci și rezolvarea problemei modalităților, cauzelor, precum și a mecanismelor de speciație și evoluție a naturii vii.

O specie este o unitate indivizibilă genetic existentă cu adevărat a lumii vii.

Conceptul de specie stă la baza teoriei evoluționiste a lui Charles Darwin. Fiecare specie are un ciclu de viață caracteristic, în cadrul căruia au loc anumite procese de creștere și dezvoltare a corpurilor indivizilor, modificări ale manifestărilor relației organismelor cu mediul și alternarea metodelor de reproducere a acestora.

O specie este formată din populații. Comunitatea genelor moștenite de la strămoși și care caracterizează o anumită specie este menținută între populații cu ajutorul indivizilor. Modificările populațiilor duc la schimbări ale speciilor.

O specie este unitatea structurală de bază într-un sistem de organisme, o etapă calitativă în evoluția vieții.

La începutul anilor 60. secolul XX Omul de știință evoluționist american E. Mayr a propus un „concept biologic” de specie, propunând următoarele idei: speciile sunt caracterizate nu prin diferență, ci prin izolare; speciile nu sunt formate din indivizi, ci din populații; Principala caracteristică a speciei este izolarea sa reproductivă de ceilalți. Opiniile lui Mayr au întărit conceptul de specie ca sistem politipic divers format din diferite diviziuni structurale intraspecifice - populații. Ideea unei specii politipice este recunoscută în prezent de toți oamenii de știință evoluționist din diferite țări, iar doctrina evoluției este dezvăluită pe baza conceptului de populație.

O definiție strictă a conceptului „specie” în biologie nu a fost încă creată. Cel mai adesea, o specie este considerată ca o colecție de grupuri separate de indivizi similari - populații. Datorită diferitelor populații, specia profită mai mult de diversitatea mediului din aria sa și, prin urmare, se dovedește a fi mai bine adaptată la condițiile de viață. În acest caz, specia acționează ca o formațiune naturală holistică și independentă, caracterizată prin istoria sa de formare, o „soartă” evolutivă specială.

Pentru a caracteriza o specie se folosesc cinci criterii (caractere) principale: morfologic, fiziologic-biochimic, ecologic, geografic și reproductiv.

Criteriul morfologic vă permite să distingeți diferite tipuri după caracteristicile externe și interne. De exemplu, genul de coacăze conține mai multe tipuri de coacăze care diferă bine între ele ca aspect: negru,

roșu, auriu, alpin, Tien Shan, frumos etc. Au culori diferite de flori și fructe, pe lăstar diferit sunt localizate inflorescențele, există unele diferențe de forma frunzelor (Fig. 50).

Fiziologic-biochimic criteriul surprinde diferența dintre proprietățile chimice ale diferitelor specii. Astfel, toate tipurile de coacăze sunt specifice în compoziția proteinelor, zaharurilor și a altor compuși organici din celulele plantelor, lucru care se dezvăluie ușor chiar și prin gustul fructelor lor, prin aroma florilor, fructelor, frunzelor, mugurilor și scoarței.

Criteriu geografic indică faptul că fiecare specie are propria sa gamă. De exemplu, zona coacăz negru sunt regiunile de nord ale Eurasiei, în timp ce zona coacaze de aur - centrul Americii de Nord, coacăz tyanyian - centura forestieră a Munților Centrali

Tien Shan în Asia Centrală.

Criteriul ecologic face posibilă distingerea speciilor în funcție de complexul de condiții abiotice și biotice în care s-au format și s-au adaptat la viață. Asa de, coacăz negru a apărut în condiții de umiditate semnificativă a solului, desișurile sale naturale se găsesc adesea de-a lungul malurilor râurilor, în zonele joase, în pajiștile inundabile,

în timp ce coacăzele sunt aurii

format în condițiile aride ale poalelor stepei și nu crește în locuri umede. În plantațiile artificiale (grădini și parcuri) aceste două specii sunt uneori

cresc în apropiere, dar înfloresc în momente diferite: coacăz negruînflorește la începutul primăverii, coacăz de aur- în prima jumătate a verii.

Criteriul reproductiv determină izolarea reproductivă (genetică) a speciilor de celelalte, chiar și de cele strâns înrudite. Toate speciile au mecanisme speciale care își protejează fondul genetic de afluxul de gene străine. Acest lucru se realizează în principal prin caracteristicile genotipului la indivizii fiecărei specii -

numărul și structura cromozomilor săi. Criteriul genetic este cel mai semnificativ, deoarece este cel care controlează izolarea reproductivă a speciei.

Izolarea speciilor se realizează și printr-o serie de alte mecanisme auxiliare, de exemplu, o discrepanță în timpul reproducerii la diferite specii, diferențe de comportament ritual în timpul încrucișării observate la multe animale, diferențe morfologice în organele de reproducere etc. Dacă, pentru de exemplu, la plante o floare este polenizată accidental cu polen de altă specie sau la animale - împerechere aleatorie, apoi, în marea majoritate a cazurilor, celulele reproducătoare masculine într-un mediu nou pentru ele vor muri fără fertilizare (de obicei, fără a ajunge măcar la ou) .

Încrucișarea interspecifică apare ocazional în natură. Cu toate acestea, hibrizii care apar în acest fel se dovedesc fie neviabile și mor în curând, fie infertili.

Fiecare specie este un sistem închis genetic, izolat reproductiv de alte specii.

În realitate, o specie există sub formă de populații. Și, deși o specie este un singur sistem genetic, fondul său de gene este reprezentat de grupuri genetice ale populațiilor. După ce s-au acumulat în număr mare de-a lungul timpului, noile variații ale genelor în grupul genetic al unei populații pot duce la izolarea acesteia de alte populații ale acestei specii. În acest fel apar noi specii. De aceea populația, ca cea mai mică subdiviziune a unei specii care se modifică în timp, este considerată unitatea elementară a evoluției.

1. Numiți speciile de plante și animale pe care le cunoașteți și pe care le trăiți lângă casa sau școala dvs.

2*. Ce mecanisme împiedică încrucișarea între diferite specii?

3. De ce este considerat criteriul de reproducere cea mai importantă caracteristică a unei specii?

§ 40 Procese de speciaţie

Speciația- cel mai complex proces în dezvoltarea materiei vii. Apariția unei noi specii este întotdeauna însoțită de ruperea legăturilor cu specia mamă și transformarea într-un set nou, separat de populații și organisme. O specie nouă poate apărea dintr-o populație sau dintr-un grup de populații adiacente.

Apariția unei noi specii este evenimentul central al evoluției.

Problema speciației a fost rezolvată fundamental de Charles Darwin, care a arătat rolul divergenței (divergența caracterelor), selecția naturală și competiția intraspecifică intensă între organisme.

Conform conceptelor moderne, speciația apare din cauza populațiilor care au acumulat diferențe genotipice și fenotipice stabile de natură adaptativă. Aceste diferențe au ca rezultat izolarea populației și formarea unei specii noi, independente. Procese evolutive care au loc în populații bazate pe variabilitatea ereditară sub controlul selecției naturale și care conduc la formarea de noi specii,

numită microevoluție.

Formarea speciilor este determinată de mai multe motive. În unele cazuri, acest lucru se întâmplă ca urmare a izolării spațio-teritoriale (geografice), care împiedică schimbul regulat de informații genetice. În alte cazuri, acest proces poate fi cauzat de răspândirea unei specii în condiții noi în afara zonei sale. În al treilea caz, formarea unei noi specii se poate datora izolării biologice (reproductive) care apare brusc, de exemplu, din cauza poliploidiei sau mutației. Microevoluția este principala modalitate de a crește diversitatea speciilor de pe Pământ și „suma totală a vieții” din biosferă.

Microevoluția duce la modificări ale fondului genetic al unei populații din cadrul unei specii și la formarea de noi specii pe Pământ.

Noi specii pot apărea din populațiile adiacente din diferite teritorii sau în raza de acțiune a speciilor originale.

Speciația geografică (alopatrică). apare ca urmare spaţial-teritorial izolarea unei populații sau a unui grup de populații ale unei specii. De exemplu, populațiile individuale din domeniul unei specii pot fi separate de munți, râuri, deșerturi, autostrăzi, dezvoltări și alte bariere peisagistice care fac dificilă schimbul frecvent de gene pentru populații.

Charles Darwin a explicat apariția diversității cintezilor lui Darwin pe mai multe insule din arhipelagul Galapagos din Oceanul Pacific prin izolare geografică. Este probabil ca cintezele lui Darwin să fie descendenții mai multor indivizi de cinteze din America de Sud care au fost transportați accidental pe mare în timpul unei furtuni, s-au stabilit și au supraviețuit pe Insulele Galapagos. Cintezele care au ajuns acolo au devenit fondatorii populațiilor de pe diferite insule. Izolate unele de altele, aceste populații s-au separat după ceva timp în noi specii independente.

Cintezele măturate de vânt s-au găsit pe o insulă separată din arhipelagul Galapagos și s-au trezit într-un mediu diferit de mediul pe care îl părăsiseră. În același timp, s-au confruntat cu condițiile acelei insule în care au ajuns accidental. Sub presiunea selecției naturale, populațiile de cinteze au evoluat pe diferite insule în direcții diferite. În acest proces, au dobândit un aspect neobișnuit, o structură a ciocului și obiceiuri deosebite, în special în obținerea alimentelor.

Același lucru se întâmplă atunci când o specie se răspândește pe un teritoriu mare. Ca urmare, populațiile periferice și grupurile lor mai îndepărtate de centrul așezării, transformându-se intens în legătură cu dezvoltarea de noi habitate, devin strămoșii unor noi specii. Un exemplu este specia de păpădie din Eurasia sau bibanul care locuiește în corpurile de apă

Europa (Fig. 51).

Bibanul comun

(Stizostedion lucioperka)

are o areolă uriașă. Este distribuit în bazinele Mării Baltice, Negre, Azov și Caspice. Locuiește în râuri

lacuri și mări curate. Bibanul pătrunde în apele sărate ale mării pentru a se hrăni, dar se pune numai în apă dulce. Biban de șalău (S. volgensis) trăiește în râurile Mării Caspice, Azov și Negre, dar se găsește acolo în principal în cursurile inferioare și medii ale râurilor, unde se reproduce. Nu intră departe în mare pentru îngrășare, stă mai ales în ape dulci. Bersh este mai mic ca dimensiune biban comun,și nu are colți pe maxilarul inferior. biban de mare (S. marinusj - mare, dar diferită de bibanul comun Ibersha are ochi mai mici și mai puține raze ramificate în înotătoarea dorsală. Spre deosebire de alți bibani, bibanul de mare nu intră deloc în râuri, evită zonele desalinizate și depune icre în mare pe zonele de coastă stâncoase.

Este caracteristic faptul că aceste specii de biban pot fi simultan în aceleași bazine de apă, dar nu se încrucișează între ele, deoarece sunt deja izolate unul de celălalt.

De asemenea, pot apărea specii noi din cauza discontinuității (mozaicității) gamei. Un exemplu de astfel de proces este apariția unor specii de păpădie strâns înrudite dintr-o specie parentală larg răspândită.

Specia originală de păpădie, cu milioane de ani în urmă, a ocupat o zonă vastă a întregului continent Eurasiei. Schimbările de sol și condițiile climatice din acest teritoriu, apariția munților, stepelor, deșerților, solurilor saline și umede au dus la apariția a numeroase specii de păpădie (peste 200 de specii) care trăiesc în zonele reci, temperate și subtropicale. Specie răspândită păpădie comună (Taraxacum officinale) conservată în pajiști, poieni de pădure, de-a lungul drumurilor și în locuri pline de buruieni din apropierea locuințelor.Păpădia kok-saghyz (T. kok-saghyz) s-a format într-un climat cald, arid, pe un sol dur, salmastru. Spre deosebire de păpădie comună, Frunzele de păpădie Kok-sagyz sunt înguste, adânc disecate, iar vasele lăptoase ale rădăcinii conțin un procent semnificativ de cauciuc. În zonele înalte, pe pajiștile alpine reci din Tien Shan central, specia papadie roz (T. roseum), foarte asemănătoare ca aspect păpădie comună, dar cu inflorescențe de flori roz de stuf.

Speciația geografică are loc întotdeauna destul de lent. Acest proces continuă peste sute de mii de generații de indivizi din populație. Numai pe perioade atât de lungi de timp în populațiile izolate ale unei specii, cu ajutorul organismelor lor, se dezvoltă caractere și proprietăți speciale care duc la izolarea reproductivă.

Speciația simpatrică (biologică). apare în intervalul speciilor originale ca urmare a izolării biologice. Se desfășoară pe baza unei populații unificate teritorial, care are forme clar distincte de indivizi. Apariția de noi specii în timpul speciației simpatrice poate avea loc în diferite moduri.

Una dintre ele este apariția de noi specii cu rapiditate modificarea genotipului. Acest lucru se întâmplă, de exemplu, cu poliploidia, când noi forme sunt imediat izolate genetic de specia părinte.

Dacă poliploizii care apar accidental în natură sunt capabili să producă descendenți viabili și să reziste selecției naturale, atunci se pot răspândi și coexista rapid lângă specia originală. Acest mod de speciație se găsește adesea la plante și protozoare. La animalele multicelulare se observă rar - doar la unele nevertebrate, de exemplu la râme.

De asemenea, pot apărea specii noi prin hibridizare cu dublarea ulterioară a numărului de cromozomi. Așa au apărut multe specii de plante cultivate. De exemplu,

prun cultivat (Prunus domestica) creat prin hibridizare sloe (Pr. spinosa) cu

cireș prun (Pr. divaricata)c dublarea ulterioară a cromozomilor.

O altă cale pentru speciația simpatrică este determinată de evenimentele din mediu, de exemplu: izolarea sezonieră a populațiilor dintr-o specie; izolarea datorită producerii altor enzime digestive în legătură cu trecerea la hrănirea cu alt tip de plantă (observată adesea la afide); izolarea cauzată de apariția unui comportament special la indivizi.

Scop: să identifice nivelul de stăpânire de către studenți a materialului educațional al cursului „Biologie generală” pe baza rezultatelor semestrului I al anului.

Testul a fost întocmit pe tema: „Învățături de bază despre evoluție” pentru manualul de A.A. Kamensky, E.K. Kriksunov, V.V. Pasechnik.

Timpul estimat pentru finalizarea testului administrativ este de 40 de minute.

Subiect„Fundamentele doctrinei evoluției” se studiază în clasa a XI-a la cursul „Biologie generală” și este o temă amplă și destul de complexă.

În cursul studierii acestei secțiuni, studenții se familiarizează cu istoria ideilor evoluționiste, cu lucrările lui C. Linnaeus, cu învățăturile lui J.B. Lamarck, cu teoria evoluționistă a lui Charles Darwin și cu rolul teoriei evoluționiste în formarea este studiată imaginea lumii în științe naturale moderne. Elevii sunt introduși în teoria sintetică a evoluției. Ei studiază populația ca unitate structurală a unei specii, unitate de evoluție; forțele motrice ale evoluției, influența lor asupra fondului genetic al populației.

Pentru a determina în mod fiabil nivelul de stăpânire a materialului teoretic de către fiecare student, este recomandabil să se utilizeze controlul testului. Testul include capacitatea nu numai de a reproduce cunoștințele, ci și de a le aplica pentru a formula concluzii și generalizări privind viziunea asupra lumii. În plus, testarea este o modalitate de înaltă calitate și obiectivă de evaluare a cunoștințelor elevilor; îi pune pe toți elevii pe picior de egalitate, excluzând subiectivitatea profesorului.

Sarcini de testare: testarea cunoștințelor despre istoria ideilor evolutive, meritele științifice ale lui C. Linnaeus și J.B. Lamarck, C. Darwin; sistematizarea cunoștințelor despre specie, populație, forțele motrice ale evoluției și rezultatele acesteia; testați înțelegerea de către elevi a macroevoluției și speciației, principalele direcții de evoluție ale lumii organice.

Descarca:

Previzualizare:

Opțiunea 1

Partea 1

unul este corect.

A1. Care om de știință a considerat forța motrice a evoluției ca fiind dorința de perfecțiune și a argumentat pentru moștenirea caracteristicilor dobândite?

1. Carl Leenay
2. Jean-Baptiste Lamarck
3. Charles Darwin
4. UN. Chetverikov

A2. O colecție de indivizi care se încrucișează liber din aceeași specie care există pentru o lungă perioadă de timp într-o anumită parte a gamei sale relativ separat de alte populații ale aceleiași specii se numește:

1. Populația
2. varietate
3. Colonia

A3. Ce criteriu de specie include caracteristicile structurii externe și interne a șoarecelui de câmp?

1. Morfologic
2. Genetic
3. Ecologic
4. geografice

A4. Ce criteriu de specie include totalitatea factorilor de mediu la care este adaptat ursul polar?

1. Morfologic
2. Genetic
3. Ecologic
4. geografice

A5. Statisticile privind populația includ:

1. Mortalitate
2. Număr
3. Fertilitate
4. Rata de crestere

A6. Cum se numește schimbarea aleatorie nedirecțională a frecvențelor alelelor și genotipului din populații?

1. Variabilitatea mutațională
2. Valuri de populație
3. Deviere genetică
4. Izolatie

A7. Cum se numesc fluctuațiile periodice și neperiodice ale mărimii populației în direcția creșterii sau scăderii numărului de indivizi?

1. Valuri de viață
2. Deviere genetică
3. Izolatie
4. Selecție naturală

A8. Un exemplu de luptă intraspecifică pentru existență este relația:

1. Gândacii negri între ei
2. Gandaci negri si rosii
3. Gandaci negri cu pesticide
4. Gândaci negri și șobolani negri

A9. Ce formă de luptă pentru existență este cea mai intensă?

A10. Ce formă de selecție naturală funcționează în condiții de mediu care se schimbă treptat?

1. Stimularea selecției naturale

A11. Izolarea biologică se datorează:

1. Număr mic de specii
2. Incapacitate de împerechere și fertilizare
3. Bariere geografice
4. Variabilitatea combinativă

A12. Ce grup de dovezi pentru evoluția lumii organice include asemănarea embrionilor de reptile și păsări?

1. Anatomic comparativ
2. Embriologice
3. Paleontologic
4. Biogeografice

A13. Indicați schema corectă de clasificare pentru animale:

A14. Ce organe apar ca urmare a convergenței?

1. Omolog
2. Similar
3. Atavic
4. Vestigial

A15. Care dintre următoarele dispozitive Nu este o aromorfoza?

1. Apariția coloanei vertebrale în cordate
2. Aspectul trunchiului de elefant
3. Formarea unei inimi cu 3 camere la amfibieni

Partea 2

trei răspunsuri corecte din șase.

ÎN 1. Ce schimbări evolutive pot fi atribuite aromorfozelor?

1. Aspectul unei flori
2. Formarea organelor și țesuturilor la plante
3. Apariția bacteriilor termofile
4. Atrofia rădăcinilor și a frunzelor de dodder
5. Specializarea unor plante la anumiți polenizatori
6. Temperatura corpului constantă

LA 2. Factorii evolutivi includ:

1. Divergenţă
2. Variabilitatea ereditară
3. Convergenţă
4. Luptă pentru existență
5. Paralelism
6. Selecție naturală

Probă administrativă la biologie pentru prima jumătate a anului, clasa a 11-a

Pe tema „Învățături de bază despre evoluție”

la manualul A.A. Kamensky, E.K. Kriksunov, V.V. Pasechnik

Opțiunea 2

Partea 1

Pentru fiecare sarcină A1-A15 există 4 opțiuni de răspuns, dintre care numai unul este corect.

1. Carl Leenay
2. Jean-Baptiste Lamarck
3. Charles Darwin
4. UN. Chetverikov

A2. Unitatea structurală a speciei este...

1. Individual
2. Populația
3. Colonia
4. Ambalaj

A3. Ce criteriu de specie include setul de cromozomi caracteristici Homo sapiens: numărul, mărimea, forma acestora?

1. Morfologic
2. Genetic
3. Ecologic
4. geografice

A4. Ce criteriu de specie se aplică creșterii Grouse grandiflora în pădurile din zonele stâncoase?

1. geografice
2. Morfologic
3. Ecologic
4. Etologic

A5. Indicatorii dinamici ai populației includ:

1. Mortalitate
2. Număr
3. Densitate
4. Structura

A6. Cauza valurilor populației nu este:

1. Variații sezoniere de temperatură
2. Dezastre naturale
3. Agresiunea prădătorilor
4. Variabilitatea mutațională

A7. Ce împiedică schimbul de informații genetice între populații?

1. Variabilitatea mutațională
2. Valuri de populație
3. Deviere genetică
4. Izolatie

A8. Cum se numește complexul de diverse relații dintre organisme și factori ai naturii neînsuflețite și ai vieții:

1. Selecție naturală
2. Luptă pentru existență
3. Fitness
4. Variabilitate

A9. Ce formă de luptă pentru existență este un biban de râu care își mănâncă alevinul?

1. Interspecific
2. Intraspecific
3. Cu condiții de mediu nefavorabile
4. Asistență reciprocă intraspecifică

A10. Ce formă de selecție naturală are ca scop păstrarea mutațiilor care duc la o variabilitate mai mică a valorii medii a unei trăsături?

1. Stimularea selecției naturale
2. Rupând selecția naturală
3. Stabilizarea selecției naturale
4. Selecția naturală perturbatoare

A11. Ce factor evolutiv contribuie la apariția barierelor în calea încrucișării libere a indivizilor?

1. Valuri de viață
2. Selecție naturală
3. Modificări
4. Izolatie

A12. Cărui grup de dovezi pentru evoluția lumii organice aparțin seriile filogenetice?

1. Anatomic comparativ
2. Embriologice
3. Paleontologic
4. Biogeografice

A13. Indicați schema corectă de clasificare a plantelor:

1. Specie genul ordinea familiei tipul clasei
2. Specie genul ordinea familiei tipul clasei
3. Specie genul ordinea familiei departamentul de clasă
4. Ordinul genului speciei tipul clasei familiale

A14. Ce organe apar ca urmare a divergenței?

1. Omolog
2. Similar
3. Atavic
4. Vestigial

A15. Care dintre următoarele dispozitive este clasificat ca idioadaptări?

1. Apariția coardei
2. Aspectul unei tulpini târâtoare în căpșuni
3. Formarea a 2 cercuri de circulație sanguină
4. Pierderea organelor circulatorii la tenia bovină

Partea 2.

Când finalizați sarcinile B1-B2, selectațitrei răspunsuri corecte din șase.

La finalizarea sarcinilor B3-B4, stabiliți o corespondență între conținutul primei și celei de-a doua coloane. Introduceți numerele răspunsurilor selectate în tabel.

ÎN 1. Ce semne caracterizează progresul biologic?

1. Scăderea numărului de specii
2. Extinderea gamei speciilor
3. Apariția de noi populații, specii
4. Îngustarea ariei speciilor
5. Simplificați organizarea și trecerea la un stil de viață sedentar
6. Creșterea numărului de specii

LA 2. Ce caracteristici ilustrează forma stabilizatoare a selecției naturale?

1. Funcționează în condiții de mediu în schimbare
2. Funcționează în condiții constante de mediu
3. Menține norma de reacție a trăsăturii
4. Modifică valoarea medie a unei caracteristici fie spre scăderea valorii acesteia, fie spre creșterea acesteia
5. Controlează organele funcționale
6. Conduce la modificarea normei de reacție

LA 3. Stabiliți o corespondență între moartea plantelor și forma luptei pentru existență.

LA 4. Stabiliți o corespondență între trăsătura unui animal și direcția de evoluție căreia îi corespunde

C1. Ce tip de selecție naturală este prezentat în imagine? În ce condiții de mediu se observă? Ce mutații reține?

INSTRUCTIUNI DE REALIZARE

Test administrativBIOLOGIE ÎN CLASA A XI-A

(I jumătate a anului universitar 2013-2014)

Scop:să identifice nivelul de stăpânire de către studenți a materialului educațional al cursului „Biologie generală” pe baza rezultatelor semestrului I al anului.

Testul se bazează pe tema: „Învățături de bază despre evoluție” lamanual A.A. Kamensky, E.K. Kriksunov, V.V. Pasechnik.

Timpul estimat pentru finalizarea testului administrativ este de 40 de minute.

Subiect „Fundamentele doctrinei evoluției” se studiază în clasa a XI-a la cursul „Biologie generală” și este o temă amplă și destul de complexă.

În timpul studiului acestei secțiuni, elevii se familiarizează cu șise studiază istoria ideilor evoluționiste, cu lucrările lui C. Linnaeus, învățăturile lui J.B. Lamarck, teoria evoluționistă a lui Charles Darwin, rolul teoriei evoluționiste în formarea tabloului modern al științelor naturale a lumii. Elevii sunt introduși în teoria sintetică a evoluției. Ei studiază populația ca unitate structurală a unei specii, unitate de evoluție; forțele motrice ale evoluției, influența lor asupra fondului genetic al populației.

Pentru a determina în mod fiabil nivelul de stăpânire a materialului teoretic de către fiecare student, este recomandabil să se utilizeze controlul testului. Testul include capacitatea nu numai de a reproduce cunoștințele, ci și de a le aplica pentru a formula concluzii și generalizări privind viziunea asupra lumii. În plus, testarea este o modalitate de înaltă calitate și obiectivă de evaluare a cunoștințelor elevilor; îi pune pe toți elevii pe picior de egalitate, excluzând subiectivitatea profesorului.

Sarcini de testare: testarea cunoștințelor despre istoria ideilor evolutive, meritele științifice ale lui C. Linnaeus și J.B. Lamarck, C. Darwin; sistematizarea cunoștințelor despre specie, populație, forțele motrice ale evoluției și rezultatele acesteia; testați înțelegerea de către elevi a macroevoluției și speciației, principalele direcții de evoluție ale lumii organice.

Criteriile de evaluare a testului.

Toate sarcinile sunt împărțite pe niveluri de dificultate.

Sarcinile de nivel de bază corespund conținutului minim al educației biologice și cerințelor pentru nivelul de pregătire al absolvenților. Ele sunt compilate în conformitate cu standardul de învățământ biologic secundar. Pentru fiecare sarcină există opțiuni de răspuns, dintre care doar una este corectă. Pentru îndeplinirea corectă a fiecărei astfel de sarcini, se va acorda un punctaj. 1 punct.

Sarcinile de nivel avansat au ca scop testarea stăpânirii de către elevi a unui conținut mai complex. Acestea conțin sarcini cu alegerea mai multor răspunsuri dintre cele date, pentru a stabili corespondența, pentru a determina succesiunea fenomenelor biologice, pentru a indica adevărul sau falsitatea afirmațiilor. Pentru îndeplinirea corectă a fiecărei astfel de sarcini, se va acorda un punctaj. 2 puncte fiecare.

Sarcina din partea C include o sarcină de răspuns gratuit. Pentru îndeplinirea corectă a sarcinii, veți fi premiat 3 puncte.

Structura muncii:

1) Conținutul lucrării cuprinde următoarele blocuri:

• Tipul și criteriile acestuia
• Populațiile

2) În funcție de nivelurile sarcinilor, lucrarea ne permite să identificăm asimilarea materialului la nivel de bază, avansat și înalt.

3) Conform formelor sarcinilor de testare, munca constă în teste cu alegerea unui răspuns corect, tip deschis cu răspuns scurt, tip deschis cu răspuns complet detaliat.

Repartizarea sarcinilor de lucru în funcție de conținut:

Blocuri	Testați numerele sarcinilor	Numărul de locuri de muncă	Procentul de sarcini pentru acest bloc
Dezvoltarea doctrinei evoluționiste a lui Charles Darwin			6,7%
Tipul și criteriile acestuia	A2, A3, A4
Populațiile			6,7%
Compoziția genetică și modificările fondului genetic al populațiilor	A6, A7		13,3%
Lupta pentru existența formei ei	A8, A9		13,3%
Selecția naturală și formele ei	A10		6,7%
Mecanisme de izolare. Speciația	A11		6,7%
Macroevoluția și dovezile ei	A12		6,7%
Sistemul plantelor și animalelor - afișând evoluția	A13		6,7%
Principalele direcții de evoluție ale lumii organice	A14, A15		13,3%
TOTAL-10			100%

Repartizarea sarcinilor de lucru pe părți.

	Părți ale lucrării	Numărul de locuri de muncă	Scor primar maxim	Tipul postului
	Partea 1 (A)			Alegere multiplă
	Partea 2 (B)			Cu un răspuns scurt
	Partea 3 (C)			Cu un răspuns detaliat
	Total

Repartizarea sarcinilor de lucru în funcție de nivelul de dificultate:

Nivelul de dificultate al sarcinilor	Testați numerele sarcinilor	Numărul de locuri de muncă	Procentul de sarcini la un anumit nivel de dificultate
Baza	A1-A15		57,7%
Elevat	B1-B4		15,5%
Înalt			3,8%

Răspunsuri la sarcinile de testare administrative:

Opțiunea 1	Opțiunea 2
A1 – 2 A2 – 2 A3 – 1 A4 – 3 A5 – 2 A6 – 3 A7 – 1 A8 – 1 A9 – 1 A10 – 2 A11 – 2 A12 –2 A13 – 1 A14 – 2 A15 – 2	A1 – 2 A2 – 2 A3 – 2 A4 – 3 A5 – 1 A6 – 4 A7 – 4 A8 – 2 A9 – 2 A10 – 3 A11 – 4 A12 – 3 A13 – 3 A14 – 1 A15 – 2
B1 – 1, 2, 6 B2 – 2, 4, 6 LA 3 - LA 4 -	B1 – 2, 3, 6 B2 – 2, 3, 5 LA 3 - LA 4 -
C1: Stabilizarea selecției Observat în condiții de mediu relativ constante Păstrează mutațiile care conduc la o variabilitate mai mică în valoarea medie a trăsăturii	C1: 1) Selectarea condusului 2) Observat într-o schimbare unidirecțională a condițiilor de mediu 3) Păstrează mutațiile care conduc la alte manifestări extreme ale mărimii trăsăturii (fie în direcția întăririi, fie în direcția slăbirii)

Întrebarea 1. Numiți principalii factori ai evoluției.
Conform teoriei sintetice a evoluției, fenomenul evolutiv elementar de la care pornește speciația este o modificare a compoziției genetice (constituția genetică sau fondul genetic) a unei populații. Evenimentele și procesele care ajută la depășirea inerției genetice a populațiilor și duc la modificări ale fondurilor lor genetice sunt numite factori euloluconici elementari. Principalii factori (forțe) de evoluție sunt:
1) Factorii care provoacă modificări ale fondului genetic al populației. Acestea includ variabilitatea ereditară, care furnizează material genetic nou populației, și valuri de populație, izolarea, care formează diferențe între pool-urile genetice ale diferitelor populații.
2) Un factor care permite unei populații să se dezvolte independent în raport cu alte populații sau împarte populația inițială în două sau mai multe noi. Acest factor este izolarea.
3) Un factor care dirijează procesul evolutiv și asigură consolidarea anumitor adaptări și modificări ale organismelor în populație. Selecția naturală servește ca un astfel de factor.

Întrebarea 2. Ce factor asigură apariția unui nou material genetic într-o populație?
Factorul care asigură apariția unui material genetic fundamental nou este variabilitatea mutațională.
În condiții favorabile de existență, micile diferențe între indivizii aceleiași specii nu sunt foarte vizibile și nu joacă un rol semnificativ. Cu toate acestea, în condiții nefavorabile, chiar și micile modificări ereditare pot fi decisive și pot determina ce indivizi ai populației vor muri și care vor supraviețui. Variabilitatea ereditară oferă material pentru procesul evolutiv.
Mutațiile apar cu o anumită frecvență în toate organismele care locuiesc pe planeta noastră. Locația mutației (genă și cromozom) este aleatorie, astfel încât mutațiile pot afecta orice caracteristică și proprietăți ale unui individ, inclusiv cele care afectează viabilitatea, reproducerea și comportamentul. De-a lungul generațiilor, marea majoritate a mutațiilor se păstrează, începând cu cele care au apărut la cei mai vechi strămoși. Ca urmare, setul de mutații din două populații ale aceleiași specii se dovedește a fi foarte asemănător. Pe de altă parte, vor fi prezente și diverse mutații. Numărul lor este un indicator al cât timp în urmă cele două populații au fost izolate una de cealaltă.
Astfel, procesul de mutație este o sursă de rezervă de variabilitate ereditară a populațiilor. Prin menținerea unui grad ridicat de diversitate genetică în populații, oferă baza pentru funcționarea selecției naturale.

Întrebarea 3. Selecția va acționa asupra purtătorilor de mutații recesive?
De regulă, purtătorii de mutații recesive (organisme heterozigote) nu diferă în mod semnificativ în proprietăți față de organismele dominante homozigote. Mai mult, în starea heterozigotă, multe mutații cresc viabilitatea indivizilor. Prin urmare, de obicei, selecția nu acționează asupra unor astfel de indivizi. După un anumit timp, într-o populație se poate acumula un număr suficient de mare de alele recesive, adică. proporţia organismelor heterozigote va creşte. Acest lucru va duce la o creștere a probabilității întâlnirii lor și, în consecință, la nașterea (în 25% din cazuri) de homozigoți recesivi. De asemenea, trebuie avut în vedere că în natură mutațiile apar în combinație între ele. Unele combinații datorate interacțiunii genelor pot fi pozitive pentru un individ, crescând viabilitatea acestuia. Aici poate începe să acționeze selecția naturală.

Întrebarea 4. Dați un exemplu care ilustrează schimbarea semnificației unei mutații atunci când condițiile de mediu se schimbă.
Mutațiile care sunt dăunătoare în anumite condiții pot crește viabilitatea unui individ în alte condiții de mediu. Mutațiile care sunt dăunătoare în unele condiții pot crește viabilitatea. indivizi în alte condiţii de mediu. De exemplu, insectele mutante care nu au aripi sau au aripi slab dezvoltate au un avantaj pe insulele oceanice și trecătorile montane unde bat vânturi puternice. Din motive similare, a avut loc formarea unor specii exterminate acum de oameni, precum dodo și marele auk.
Un exemplu este o mutație la insecte care oferă rezistență la un pesticid. În timp, această mutație va fi neutră, iar apariția ei în populație va fi scăzută. Dar după ce acest pesticid începe să fie folosit pentru a controla insectele, mutația va deveni utilă, deoarece va asigura supraviețuirea indivizilor în condiții schimbate. Datorită acțiunii de selecție, proporția acestei mutații în fondul genetic al populației va crește brusc - cu cât mai repede, cu atât selecția este mai strictă, adică cu atât procentul de indivizi mor în fiecare generație din acțiunea pesticidului este mai mare. Este clar că astfel de evenimente se vor manifesta mult mai clar dacă mutația rezistenței la pesticid este dominantă.

Întrebarea 5. Este procesul de mutație capabil să exercite o influență direcțională asupra procesului de evoluție și de ce?
Procesul de mutație este un fenomen aleatoriu, nespecific. Mutațiile apar nedirecționat și nu au semnificație adaptativă, adică provoacă o variabilitate ereditară incertă (după Charles Darwin). Cu probabilitate egală, mutațiile pot duce la modificări în orice sistem de organe. Astfel, procesul de mutație în sine nu este capabil să exercite un efect de direcție asupra cursului evoluției.

Întrebarea 6. Ce este deriva genetică?
Deviere genetică este un proces de modificare aleatorie, nedirecțională a frecvențelor alelelor dintr-o populație. Se observă atunci când o populație trece printr-o stare de număr redus (așa-numitul efect „gât de sticlă”, care apare ca urmare a epidemilor și dezastrelor naturale). Ca urmare a derivei genetice aleatorii, populațiile omogene genetic care trăiesc în condiții similare își pot pierde treptat similitudinea inițială. Deriva genetică este unul dintre factorii care contribuie la schimbarea populației.

Întrebarea 7. Ce factor duce la încetarea schimbului de informații genetice între populații? Care este semnificația sa evolutivă?
Încetarea schimbului de informații genetice este facilitată de izolare - restrângerea sau încetarea încrucișărilor de indivizi aparținând diferitelor populații. Izolarea poate fi spațială sau de mediu.
Izolarea geografică constă în separarea spațială a populațiilor datorită caracteristicilor peisajului din raza de acțiune a speciei - prezența barierelor de apă pentru organismele „terestre”, suprafețe de uscat pentru speciile acvatice, alternarea zonelor înălțate și câmpii. Este promovat de un stil de viață sedentar sau imobil (în plante).
Izolarea ecologică are loc dacă indivizii sunt separați de bariere de mediu în cadrul aceluiași peisaj, de exemplu, probabilitatea de a întâlni locuitori din părțile puțin adânci și adânci ale unui rezervor în timpul sezonului de reproducere este foarte scăzută. Izolarea ecologică pe termen lung contribuie la divergența populațiilor până la formarea de noi specii. Astfel, se presupune că viermii rotunzi umani și de porc, care sunt asemănători morfologic, provin dintr-un strămoș comun. Divergența lor, conform unei ipoteze, a fost facilitată de interzicerea consumului uman de carne de porc, care din motive religioase s-a extins pentru o lungă perioadă de timp la mase semnificative de oameni. Izolarea ecologică există datorită nuanțelor ritualului de curte, colorării, mirosurilor și „cântului” femelelor și masculilor din diferite populații. Astfel, subspeciile de ciredeli - cu cap gri și cu cap negru - au semne pronunțate pe cap. Ciorii cu glugă din populațiile din Crimeea și din nordul Ucrainei, care nu se pot distinge în exterior, se disting prin crocâitul lor. Cu izolarea fiziologică, diferențele în structura organelor de reproducere sau pur și simplu diferențele în dimensiunea corpului servesc ca un obstacol în calea traversării. La plante, această formă de izolare este cauzată de adaptarea florii la un anumit tip de polenizator.
Izolarea în procesul de speciație interacționează cu alți factori evolutivi elementari. Îmbunătățește diferențele genotipice create de procesul de mutație și combinatoria genetică. Grupurile intraspecifice care apar din cauza izolării diferă în compoziția genetică și suferă o presiune de selecție inegală. Semnificația evolutivă a izolării constă în faptul că consolidează și sporește diferențele genetice dintre populații și creează condițiile prealabile pentru transformarea în continuare a acestor populații în specii separate.

3. Variabilitatea combinată a populațiilor și rolul acesteia în evoluție

Sunt cunoscute trei surse de variabilitate combinativă: încrucișarea, natura aleatorie a divergenței cromozomilor omologi în meioză și natura aleatorie a fertilizării.
Dacă presupunem că în fiecare pereche de cromozomi omologi există o singură pereche de gene alelice, atunci la om (setul haploid de cromozomi este de 23), numărul de tipuri posibile de gameți va fi de 223, iar numărul de genotipuri posibile va fi fi 323. Aceasta este de 20 de ori mai mult decât populația Pământului - și Aceasta nu ține cont de varietatea adăugată prin trecere!
Astfel, posibilitatea apariției a două organisme identice în timpul reproducerii sexuale este practic nulă (excepția este gemenii identici, a căror apariție nu este, strict vorbind, reproducerea sexuală).
Variabilitatea combinativă, ca și mutațiile, joacă rolul unui furnizor de material pentru selecția naturală.
Variabilitatea ereditară în general (mutațională, combinativă) este aleatorie, nedirecțională. Furnizează doar material pentru selecție. Variabilitatea ereditară în sine, fără participarea altor factori evolutivi, nu poate conduce la o schimbare direcționată a fondului genetic al unei populații.

III. Consolidarea cunoștințelor

IV. Teme pentru acasă

Studiați paragraful manual (factorii evoluției, rolul variabilității mutaționale și combinaționale în evoluție).

Lecția 3. Valurile vieții, fluxul de gene, deriva genetică și rolul lor în evoluție

I. Verificarea temei pe tema: „Factori elementari ai evoluţiei. Variabilitatea ereditară și rolul ei în evoluție”

Lucrul cu carduri

1. Genetica a studiat peste 2 miliarde de muște de fructe, iar muștele cu ochi albaștri sau verzi nu au fost niciodată observate printre ei. Care este probabilitatea de a descoperi aceste mutații în viitor?

2. Cum se explică faptul că albinismul apare la toate rasele umane și este larg răspândit în rândul mamiferelor (sunt cunoscute cazuri de gorile albe, tigri și alte mamifere)?

Test oral de cunoștințe la următoarele întrebări:

1) conceptul de factori evolutivi;
2) mutaţiile şi rolul lor în evoluţie;
3) variabilitatea combinativă și rolul ei în evoluție.

II. Învățarea de materiale noi

1. Valurile vieții și rolul lor în evoluție

Alternarea periodică a creșterilor și scăderilor numărului populației se numește valuri de populație sau valuri de viață (termenul a fost introdus în 1905 de S.S. Chetverikov).
Invaziile de șoareci, șoareci și lăcuste sunt cunoscute omului din cele mai vechi timpuri. Fluctuațiile periodice ale numărului sunt vizibile în special la rozătoare și alte specii cu cicluri de viață scurte și succesiune rapidă de generații. Dar fenomenul în sine este caracteristic tuturor populațiilor de plante și animale.
Valurile vieții pot fi sezoniere (periodice) și non-sezoniere (neperiodice). Schimbările sezoniere ale numărului populației sunt adesea determinate genetic. Valurile non-sezoniere ale vieții sunt cauzate de impactul direct asupra populației a diverșilor factori de mediu abiotici și biotici (temperatura, umiditatea, influența prădătorilor, abundența hranei, seceta, incendiul, inundația etc.). Ca urmare, mărimea populației este determinată de mai mulți factori simultan.
Comunitățile se confruntă adesea cu fluctuații periodice ale numărului populației asociate cu relațiile prădător-pradă. Reproducerea crescută a prădătorilor din cauza creșterii resurselor de hrană duce, la rândul său, la creșterea reproducerii prădătorilor. Aceasta este urmată de distrugerea în masă a victimelor lor. Lipsa resurselor alimentare determină o reducere a numărului de prădători și o restabilire a dimensiunii populației de pradă.
Valurile vieții sunt unul dintre factorii evolutivi elementari. Pe măsură ce dimensiunea populației crește, crește și numărul de mutanți. După o scădere a numărului, partea rămasă a populației va diferi semnificativ în compoziția genetică față de populația anterior mare, deoarece unele mutații vor dispărea complet aleatoriu împreună cu indivizii care le poartă, iar unele mutații, de asemenea accidentale, își vor crește brusc. concentraţie.
Astfel, undele populației în sine nu provoacă variabilitate ereditară, ci doar contribuie la modificări aleatorii ale frecvențelor alelelor și genotipurilor, de exemplu. valurile vieții sunt un fel de factor - un furnizor de material evolutiv, aducând o serie de genotipuri în arena evolutivă complet aleatoriu și fără direcție. După stabilizarea condițiilor de mediu în populație, vor fi selectați indivizi cu genotipuri optime.
Trebuie amintit că valuri de viață amenință supraviețuirea populațiilor mici.

2. Izolarea și importanța acesteia pentru saturarea populațiilor cu mutații

Izolarea în teoria evoluției este excluderea sau dificultatea încrucișării libere între indivizii aceleiași specii, ducând la separarea grupurilor intraspecifice și a noilor specii.
Există diverse forme de izolare: geografică, temporară, de mediu, sezonieră, etologică etc. Toate aceste forme pot contribui la izolarea reproductivă. De exemplu, izolarea geografică împiedică încrucișarea datorită separării populațiilor prin orice bariere geografice (râuri, munți, deșerturi etc.). Astfel, perturbă schimbul de informații genetice între populațiile aceleiași specii.
Astfel, izolarea este unul dintre cei mai importanți factori de evoluție, contribuind la saturarea unei populații date cu mutații. Consolidează diferențele interpopulaționale în frecvențele de apariție a diferitelor genotipuri și contribuie la crearea de grupuri cu grupuri genetice independente care pot deveni specii independente.

3. Fluxul genelor și rolul său în evoluție

Dacă izolarea dintre populațiile învecinate este incompletă, atunci are loc un schimb de gene între ele ca urmare a încrucișării libere a indivizilor lor. Acest proces se numește flux de gene.
Fluxul genelor este o sursă importantă de variație. Unii indivizi migranți dintr-o populație pătrund în alta, iar genele lor sunt incluse în grupul genetic al acestei populații. Când indivizi din populații diferite sunt încrucișați, genotipurile urmașilor vor diferi de genotipurile ambilor părinți. În acest caz, recombinarea genelor are loc la nivel de interpopulare, adică. fluxul genelor oferă, de asemenea, material pentru selecția naturală. Fluxul genelor are cea mai importantă consecință biologică - unificarea tuturor populațiilor într-un singur sistem de specii.

4. Deriva genetică ca factor de evoluție

Schimbările aleatorii, nedirecționale, ale frecvenței genelor într-o populație sunt numite deriva genetică. Se observă la populații mici unde probabilitatea de șansă este mare.
Să presupunem că într-o populație o anumită genă este reprezentată de două alele – alela „+” și alela „–”, cu 50% dintre indivizi purtând alela „+”, iar 50% purtând alela „–”. În fiecare sezon, doar 25% dintre membrii unei anumite populații participă la reproducere. Din întâmplare, într-un anume an, printre ei a existat doar un individ purtător de gena „+”. Ca urmare, în generația următoare această genă va fi găsită mult mai rar, adică. frecvența de apariție a acestei gene va scădea brusc - din motive complet aleatorii care nu sunt legate de caracteristicile acestei gene.
Un caz interesant de derivă genetică este efectul fondator. Atunci când mai mulți indivizi părăsesc o populație mare și ocupă o nouă zonă, există o probabilitate foarte mare ca unele gene să fie reprezentate acolo în proporții complet diferite decât în ​​populația originală. Această împrejurare poate influența foarte mult evoluția unor astfel de populații izolate care apar recent. Un exemplu este cintezele lui Darwin, descendenții mai multor cinteze din America de Sud care au fost duși în larg în timpul unei furtuni și au stabilit o nouă populație.
Astfel, toți factorii evolutivi pe care i-am luat în considerare sunt de natură nedirecțională. Ei înșiși nu pot provoca o schimbare țintită a fondului genetic al populației, de exemplu. nu poate provoca o modificare țintită a concentrației anumitor gene și nu poate conduce la un fenomen evolutiv elementar.
Singurul factor direcțional este selecția naturală. Toți factorii discutați anterior nu pot decât să crească sau să scadă eficacitatea acestuia.

III. Consolidarea cunoștințelor

Rezumarea conversației în timp ce învățați material nou.

IV. Teme pentru acasă

Studiați paragraful manual (rolul undelor vieții, izolarea, fluxul genelor, deriva genetică în evoluție).

Recunoscând realitatea speciei, Darwin a demonstrat că un proces are loc în mod constant în natură speciația— apariția unor noi specii bazate pe cele existente sub influența forțelor motrice ale evoluției. Conform ideilor moderne despre evoluție, formarea unei noi specii are loc în cadrul unei populații - unitatea elementară a evoluției. Populațiile sunt sisteme deschise genetic. Și în timp ce fluxul de gene are loc între ele ca urmare a migrației indivizilor, specia rămâne un singur sistem închis genetic. Totuși, apariția izolării (barierei) între două populații duce la acumularea de diferențe ereditare la acestea, care împiedică încrucișarea indivizilor acestor populații la întâlnirile ulterioare. Acest lucru demonstrează că populațiile devin sisteme închise genetic și, prin urmare, specii noi. Aceasta înseamnă că a avut loc un proces de speciație.

Speciația este procesul evolutiv de transformare a sistemelor deschise genetic - populații - în sisteme închise genetic - specii noi.

Speciația este un proces complex și de durată, care include etape intermediare și necesită prezența anumitor factori.

Factorii de speciație

La populațiile unei specii, acțiunea precondițiilor evolutive duce la apariția unei diversități de genotipuri și fenotipuri. Aceasta este baza luptei pentru existență și selecție naturală. Acțiunea selecției naturale asupra populațiilor ale căror habitate diferă le face ușor diferite. Cu toate acestea, diferențele dintre indivizi care au apărut ca urmare a selecției vor fi netezite dacă indivizii din populații încep să se încrucișeze. Pentru ca procesul de speciație să înceapă la nivelul acestor populații, trebuie să existe o izolare între ele, împiedicând schimbul de informații genetice. Există două forme de izolare: geografică și biologică.

Izolarea geografică (spațială).- izolarea unei anumite populații de o altă populație din aceeași specie prin orice bariere greu de depășit. Primul motiv este decalajele teritoriale mari dintre populațiile de specii cu habitate mozaic. Apariția acestor goluri poate fi asociată cu ghețarii, activitatea umană sau răspândirea populațiilor dincolo de intervalul inițial. Al doilea motiv îl reprezintă barierele geografice care separă populațiile (râuri, munți, chei, zone de pădure, pajiști, mlaștini). Izolarea geografică împiedică încrucișarea liberă a indivizilor din populații separate din cauza imposibilității întâlnirii lor din cauza unei bariere geografice.

Izolarea biologică datorită diferenţelor biologice dintre indivizii populaţiilor. În funcție de natura diferențelor, se disting patru tipuri de izolare biologică: de mediu, etologică, morfofiziologică și genetică.

Izolarea mediului este cauzată de o schimbare a perioadelor de reproducere (înflorire, cuibărire, împerechere, perioade de depunere a icrelor) sau diferite locuri de reproducere, ceea ce împiedică încrucișarea liberă a indivizilor din populații.

Dacă populațiile de plante erbacee cad într-o zonă de umiditate crescută, atunci datele lor de înflorire se schimbă în comparație cu alte populații. La păsări, populațiile aceleiași specii pot diferi în ceea ce privește cuibărirea și împerecherea în funcție de amplasarea cuiburilor în diferite părți ale coroanei arborelui sau în stratul arbustiv.

Izolarea etologică datorită caracteristicilor comportamentale ale indivizilor în timpul sezonului de împerechere. Diferențele aparent nesemnificative între ritualurile de curte în timpul schimbului de semnale vizuale, sonore și chimice pot duce la încetarea acestui ritual și la limitarea împerecherii.

Izolarea morfofiziologică din cauza diferenţelor de mărime a indivizilor sau de structură a organelor copulatoare masculine (unele specii de moluşte pulmonate, rozătoare). Nu interferează cu întâlnirea sexelor, dar împiedică încrucișarea indivizilor din cauza imposibilității fertilizării.

Izolarea genetică este cauzată de mari rearanjamente cromozomiale și genomice, provocând diferențe în numărul, forma și compoziția cromozomilor. Nu interferează cu întâlnirea sexelor și fertilizarea. Dar exclude schimbul de informații genetice între populații din cauza morții zigoților după fertilizare, a diferitelor grade de sterilitate a hibrizilor și a viabilității reduse a acestora.

Efectul oricărei forme de izolare asupra materialului evolutiv este nedirecționat, dar este o condiție prealabilă pentru creșterea diferențelor genetice între populații. O caracteristică importantă a izolării este durata acesteia, datorită căreia acțiunea selecției naturale multidirecționale duce la divergență în caracteristicile populațiilor - divergenţă. Ca urmare, populațiile se transformă în soiuri, sau rasă. Menținerea izolării duce la creșterea diferențelor între soiuri și ele se transformă în subspecie. Dacă diferențele tot mai mari între subspecii le împiedică să se încrucișeze, atunci au devenit sisteme închise genetic. Izolarea reproductivă a apărut între ei. Subspeciile au evoluat în specii noi.

Astfel, factorii de speciație sunt:

1. premise pentru evoluție: variabilitate mutațională și combinațională, valuri de populație, flux și deriva genelor, izolare;
2. forțe motrice ale evoluției: lupta pentru existență, selecția naturală.

Procesele care au loc în cadrul unei specii la nivel de populație sub influența acestor factori și care conduc la formarea de noi specii pot fi considerate ca stadiu inițial de evoluție - microevoluție.

Mai departe, evoluția continuă la nivelul speciilor, genurilor, familiilor după același mecanism și sub influența acelorași premise și forțe motrice ale evoluției. Această etapă de evoluție se numește macroevoluție. Microevoluția și macroevoluția sunt etape ale unui singur proces evolutiv.

Metode de speciație

În funcție de forma de izolare a populațiilor, se disting două metode de speciație: alopatrică și simpatrică.

alopatric(din greaca allos- diferit, patris- tara natala) speciația apare în prezența izolării geografice. Populațiile aceleiași specii sunt separate prin distanțe mari sau bariere geografice. Rasele și subspeciile geografice rezultate au zone care nu se suprapun cu zona maternă. Un exemplu de speciație alopatrică este prezența a două subspecii de veveriță americană și a trei subspecii de geai albastre. Ei trăiesc în diferite zone geografice ale Americii de Nord. Pe continentul eurasiatic există trei subspecii de pițigoi mari, care s-au format ca urmare a izolării geografice. Există, de asemenea, subspecii de vrăbii, șorici și ciocănitoare, care au zone de distribuție diferite.

Speciația simpatrică(din greaca sin- împreună, patris- patria) apare în prezenţa izolării biologice. Populațiile aceleiași specii se găsesc în raza maternă, dar nu se pot încrucișa din cauza diferențelor biologice dintre indivizii lor. Speciația simpatrică poate apărea la plante atunci când polenizatorii de insecte se specializează în polenizarea florilor de o anumită formă. De exemplu, albinele sunt un factor de izolare între rasele de plante snapdragon. Nu trec niciodată de la zborul în jurul florilor unei rase la alta. Unele plante (zdrănitoare mare, talpa gâscă albă) dezvoltă rase sezoniere care diferă în perioadele de înflorire. La o serie de specii de pești (hering, biban, crap etc.), coexistă rase sezoniere cu perioade diferite de depunere a icrelor.

Factorii speciaţiei sunt: ​​premisele şi forţele motrice ale evoluţiei. Există forme geografice și biologice de izolare. În funcție de forma de izolare în natură, poate apărea speciația alopatrică sau simpatrică. Speciația este rezultatul microevoluției.