Convergența în biologie se numește fenomenul când speciile complet diferite inițial în procesul de evoluție devin asemănătoare între ele. De exemplu, balenele și delfinii sunt în exterior foarte asemănătoare cu peștii și chiar și Linnaeus, când a compilat prima clasificare a organismelor vii, i-a clasificat în mod eronat ca pești. Dar, de fapt, balenele și delfinii respiră cu plămâni și provin din animale terestre. Rudele lor cele mai apropiate sunt hipopotami, nu peștii deloc. În această postare - exemple uimitoare de convergență în viața sălbatică.

Rechinul și balena ucigașă sunt doi prădători, foarte asemănători ca aspect. Dar primul este un pește, al doilea este un mamifer.

Conform rămășițelor fosile, oamenii de știință au descoperit cum una dintre ramurile artiodactililor antici a trecut la un stil de viață acvatic și a devenit în exterior asemănătoare cu peștii. Evoluția lor, care a durat aproximativ 50 de milioane de ani, a arătat cam așa:

evoluția cetaceelor

În procesul de tranziție la viață în mediul acvatic, forma corpului s-a schimbat, labele și coada au fost transformate în aripioare și a apărut capacitatea de a-și ține respirația sub apă pentru o lungă perioadă de timp. Dar, fiind asemănătoare în exterior cu peștii, balenele și delfinii sunt foarte diferiți de ei - au sânge cald, nu au branhii, își hrănesc puii cu lapte și au un nivel mult mai ridicat de inteligență.

De fapt, există o mulțime de exemple când natura găsește soluții similare pentru tipuri complet diferite de animale sau plante.

Desigur, ai recunoscut planta din fotografie. Acesta este un cactus. Ce zici de planta din fotografia de jos?

Arată ca un cactus, dar nu este deloc un cactus. Acesta este unul dintre tipurile de lapte. Crescând în condiții de deșert fierbinte foarte asemănătoare (una în America și cealaltă în Africa), ambele plante au dobândit în mod independent tulpini groase pentru a stoca umiditate și vârfuri pentru a le proteja de a fi mâncate de animale.

Porcii-spinii, aricii și echidnele aparțin unor ordine complet diferite (iar echidna este, în general, un mamifer care depune ouă). Și trăiesc în locuri complet diferite. Cu toate acestea, convergența a jucat un rol - pentru protecție, tuturor acestor animale au crescut ace.

Porc spinos

Divergența speciilor se realizează prin selecție care merge în direcții diferite și prin acțiunea unor mecanisme care îngreunează încrucișarea purtătorilor de diferite specializări.

Unul dintre cele mai simple scenarii de divergență este polarizarea caracteristicilor. În orice populație, există o anumită varietate în ceea ce privește dimensiunea, culoarea, structura organelor, comportamentul și alte caracteristici. Când apar condiții în cadrul unei populații (speciația simpatrică) sau în două populații izolate una de cealaltă (speciația alopatrică) în care purtătorii de variante opuse ale unei trăsături (de exemplu, cel mai mare și cel mai mic, sau cel mai întunecat și cel mai deschis), purtătorii dintre aceste trăsături primesc avantaje se reproduc cu mai mult succes decât membrul mediu al populației. Treptat, se formează două forme specializate distincte.

Întrucât încrucișarea dintre aceste forme poate duce la medierea valorii unei trăsături și la pierderea specializării dezvoltate, selecția încurajează dezvoltarea mecanismelor care îngreunează încrucișarea și conduc la izolarea reproductivă a speciilor rezultate.

Divergență (din lat. medievală divergo - deviat) - divergența semnelor și proprietăților grupurilor inițial apropiate de organisme în cursul evoluției, rezultat al trăirii în condiții diferite și al selecției naturale sau artificiale inegal dirijate.

Divergența dintre liniile evolutive apropiate, dacă se desfășoară treptat și continuă o perioadă lungă de timp, trece în timp printr-o serie de etape. O populație ancestrală comună dă naștere la două sau mai multe rase locale, rase geografice, semi-specii, specii biologice și grupuri de specii care se înlocuiesc succesiv.

Divergența poate atinge cele mai înalte niveluri - de la gen la clasă și tip.

Unitățile de populație și categoriile taxonomice reprezintă etape separate în procesul de divergență evolutivă. Cele mai înalte categorii taxonomice sunt produse ale macroevoluției.

Divergenta la nivelul raselor si speciilor se manifesta in trei directii principale.

Trecerea de la nivelurile inferioare la cele superioare pe un arbore filogenetic ramificat este însoțită de:

1) creșterea diferențierii genotipului;

2) o creștere a diferențierii morfologice, fiziologice și comportamentale;

3) izolație mai puternică.

Întărirea diferențierii genetice cu creșterea nivelului de divergență este ilustrată de exemplul grupului Drosophila willistoni.

Un număr mare de populații aparținând la 14 taxoni au fost studiate pentru 36 de loci enzimatici. Asemănările sau diferențele dintre populații au fost exprimate folosind scorul de similaritate genetică (I). Datele obținute au fost grupate în funcție de nivelul de divergență și s-a determinat scorul mediu de similaritate (I) pentru fiecare nivel. Similitudinea genetică scade la trei din cele patru creșteri treptate ale nivelului de divergență.

speciația alopatrică.

Luați în considerare câteva exemple de speciație alopatrică. Din cele 1200 de specii de pești care trăiesc la est și la vest de Istmul Panama, care s-a format în vremuri geologice recente, doar 6% sunt comune pentru fauna ambelor oceane - Pacific și Atlantic, în timp ce majoritatea speciilor sunt separate geografic, divergente de mult timp. forme. O imagine similară se observă aici în legătură cu animalele din alte clase - moluște, arici de mare, viermi, crustacee etc.

Un bun exemplu de specializare ecologică datorată separării spațiale este așa-numita specie „inelare”. Gama pescăruşului hering (Larus argentatus) şi a găinii cu spate roşu (L. fuscus) se suprapun în Europa de Vest.

Ambele specii sunt clar distincte una de cealaltă și nu se încrucișează. Totuși, dacă urmărim rasele lor geografice la vest (Groenlanda, Labrador, Canada, Alaska) și la est (Europa de Nord, nord-vestul și nord-estul Siberiei), se va dezvălui că acestea din urmă formează un inel continuu în jurul Oceanului Arctic.

În același timp, încrucișarea între indivizi ai raselor geografice vecine are loc liber. N. V. Timofeev-Resovsky sugerează că așezarea inițială a pescărușilor la vest și la est a început dintr-o regiune intermediară, de exemplu, din Siberia de Est.

A fost însoțită de o specializare din ce în ce mai mare a raselor geografice, astfel încât, atunci când inelul din Europa de Vest s-a închis, formele înrudite (L. argentatus, L. fuscus) „nu s-au recunoscut” între ele, s-au dovedit a fi specii diferite.

Specializarea ecologică în cadrul unei specii poate avea loc și în zonele adiacente fără o separare geografică semnificativă a formelor divergente, păstrând totodată posibilitatea schimbului de material genetic între populațiile învecinate.

Indicativ în acest sens este abundența formelor endemice în corpurile mari de apă închise. Astfel, peste 300 de specii de crustacee aparținând familiei Gammaridae trăiesc în Lacul Baikal, dintre care majoritatea nu se găsesc nicăieri altundeva. Apariția acestor endemisme se datorează cel mai probabil izolării ecologice, diferențelor de direcție de selecție la populațiile izolate local.

Astfel, aceleași specii de plante au forme de primăvară și de iarnă, precum și rase efemere care înfloresc primăvara, sau cele cu maturare târzie care înfloresc doar toamna. În toate cazurile, divergența intraspecifică asociată specializării ecologice contribuie la adaptarea populațiilor la condițiile specifice de existență și asigură utilizarea cât mai completă a resurselor teritoriale, alimentare și de altă natură ale habitatului.

Divergența în caracteristicile morfologice și fiziologice ale raselor geografice sau ecologice se bazează pe divergența structurii genetice a populațiilor lor constitutive.

Principalele forme de izolare reproductivă se exprimă într-o modificare a naturii selectivității împerecherii și a fertilizării, într-o scădere a fertilității indivizilor hibrizi și o scădere a viabilității hibrizilor.
O schimbare a naturii selectivității de împerechere (izolarea comportamentală) precede de obicei în apariția ei la animale apariția altor forme de izolare reproductivă.

Acest lucru se datorează faptului că comportamentul sexual al indivizilor este un complex complex, foarte specific speciei, fin coordonat, de reacții controlate ereditar (necondiționat). Un exemplu în acest sens sunt jocurile de împerechere la multe specii de pești, păsări și mamifere. Tot acest complex de reacții asigură, pe de o parte, sincronizarea ciclurilor sexuale ale masculilor și femelelor, iar pe de altă parte, prevenirea încrucișărilor interspecifice, i.e.

În ceea ce privește alte mecanisme de izolare reproductivă - o scădere a fertilității și a viabilității hibrizilor, apariția lor reflectă de obicei rezultatul unor diferențe genetice de amploare, atunci când formele divergente ating rangul de specii independente.

Speciația simpatrică

La animale și plante, există o serie de mecanisme care pot asigura divergență intraspecifică. Deja în polimorfismul fenotipic determinat ereditar al populațiilor și în varietatea condițiilor de viață există condiții prealabile pentru formarea simpatrică de noi forme.

La animale, astfel de factori sunt: ​​rearanjamente cromozomiale, gene de sterilitate și izolarea citoplasmatică. Un exemplu al acestuia din urmă este următorul fenomen, stabilit pe țânțari (Culex pipiens). La încrucișarea a două forme din Germania de Sud (Og) și de Nord (Na), eclozionabilitatea în combinații reciproce a fost următoarea: 9 NaX o Og - 87%, 9 OgX cG Na - 0,17%.

Toți hibrizii de la ultima încrucișare s-au dovedit a fi femele și au conținut doar genomul matern, adică s-au dezvoltat partenogenetic. Prin urmare, spermatozoizii Ha doar stimulează dezvoltarea ouălor Og. Cu ajutorul unei serii de retroîncrucișări (HaxOg) xOg și mai departe până la 50 de generații, toate cele trei perechi de cromozomi de forma Ha au fost practic înlocuite cu cromozomi de forma Og: Rezultatul a fost invariabil în concordanță cu încrucișarea HaXOg.

Din aceasta s-a concluzionat că incompatibilitatea în timpul încrucișării OgxHa se datorează nu genelor nucleare, ci citoplasmei. S-a dovedit că citoplasma formei H determină incapacitatea spermei acestei forme de a fertiliza ovulul formei Og. Izolarea citoplasmatică, după toate probabilitățile, poate fi folosită pentru a controla insectele - purtătoare de boli prin eliberarea unui anumit tip de mascul în sălbăticie.

Educaţie

Convergență și divergență în biologie. Esența și exemplele fenomenelor

Conform teoriei evoluției, toate ființele vii de pe Pământ au evoluat de la cele mai simple forme la cele mai complexe. Dar dacă totul s-a mișcat într-o linie dreaptă, de unde a venit o asemenea varietate de specii și populații? Divergența și convergența pot explica acest fenomen. În biologie, aceste concepte denotă trăsăturile și modelele de dezvoltare ale speciilor.

Caracteristicile teoriei evoluționiste

Principala teorie despre dezvoltarea vieții pe planeta noastră, care este susținută de știință, este teoria evoluției.

Primele sale prevederi și legi au fost formulate în secolul al XVII-lea. Ea implică un lung proces natural de schimbări în organismele vii la un nivel calitativ nou.

Teoria presupune dezvoltarea organismelor de la cele mai simple la cele mai complexe forme, care a fost însoțită de mutații genetice, adaptări, extincție și formarea speciilor.

Teoria modernă se bazează pe ipotezele lui Charles Darwin despre selecția naturală și datele genetice ale populației privind mutații, derive genetice, modificări ale frecvenței alelelor.

Evoluția implică faptul că organismele vii au o rădăcină comună, de la care a început dezvoltarea lor.

În acest caz, nu este necesară presupunerea unuia sau a unei perechi de progenitori. Oamenii de știință susțin că ar fi putut exista mai multe organisme ancestrale, dar toate aparțineau unor grupuri înrudite.

Principalele modele de evoluție sunt convergența și divergența.

În biologie, exemple și caracteristici ale acestor procese au fost descrise de Charles Darwin. Citiți mai multe despre ce sunt acestea mai jos.

Divergenta in biologie

Din latină, termenul este tradus ca „divergență” și poate fi folosit nu numai în legătură cu fauna sălbatică.

Divergența în biologie se referă la apariția diferențelor de trăsături între organisme. În esență, aceasta este variabilitatea multidirecțională, care apare ca urmare a adaptării ființelor vii la diferite condiții.

Se manifestă prin schimbarea unor părți ale corpului sau a unor organe și prin dobândirea de funcții și capacități parțial noi. Divergența în biologie este o întâmplare comună.

Apare ca urmare a selecției naturale, adică a luptei pentru existență. Dobândirea trăsăturilor reduce competiția - fiecare nouă populație își poate ocupa nișa ecologică fără a afecta alți indivizi.

Apare și ca urmare a izolării.

Divergența poate apărea la nivel de specie, gen, familie și ordine. Cu ajutorul ei, de exemplu, clasa mamiferelor a fost împărțită în rozătoare, carnivore, proboscide, cetacee, primate și alte ordine. Ei, la rândul lor, s-au împărțit în grupuri mai mici, care diferă ca structură externă și internă.

Videoclipuri asemănătoare

Divergențe în biologie: exemple

Divergența duce la faptul că apar organisme cu structură diferită care aparțin aceluiași grup sistematic.

Cu toate acestea, ele au încă o bază comună, părțile modificate ale corpului îndeplinesc aceleași funcții. De exemplu, urechile rămân urechi, doar că la unele au devenit mai alungite, la altele rotunjite, aripile unor păsări sunt scurte, altele sunt lungi.

Un bun exemplu este tipul de membre la mamifere.

La diferite specii, ele diferă în funcție de modul de viață și de habitat. Așadar, felinele au pernițe moi pe labe, în timp ce primatele au degete lungi și mobile pentru a apuca ramuri, leul de mare a dezvoltat aripi, vacile au copite. Pentru a înțelege ce este divergența în biologie, puteți folosi exemplul albilor. Fluturii din această familie mănâncă diferite alimente în stadiul de omidă: unii mănâncă varză, alții mănâncă napi, alții mănâncă sfeclă etc.

La plante, divergența caracterelor se manifestă sub formă de frunze. La cactusi au devenit spini, la arpaș s-au dezvoltat ace. De asemenea, divergențele pot fi urmărite la nivelul sistemului radicular. Unele plante au rădăcini de rădăcină, la cartofi sunt tuberculi, la sfeclă și morcovi au adăugat grosime și s-au transformat în culturi de rădăcină.

Convergenţă

Dacă divergența este caracteristică organismelor înrudite, atunci convergența, dimpotrivă, se observă în grupuri îndepărtate.

Se manifestă prin asemănarea semnelor în organisme sistematic diferite. Ca și divergența, a apărut ca urmare a selecției naturale, dar în acest caz este îndreptată în același mod pe diferite specii, ordine etc.

Animalele sau plantele care aparțin unor clase complet diferite dobândesc aceleași organe ca structură și funcție. Acest lucru se datorează habitatului comun sau asemănării stilului de viață.

Dar asemănarea lor nu se extinde la întregul corp, convergența afectează doar acele organe care sunt necesare pentru adaptabilitatea la anumite condiții.

Deci, animalele care se mișcă prin aer au aripi.

Dar unii se pot referi la insecte, în timp ce alții la vertebrate. Organismele care locuiesc în apă au o formă a corpului raționalizată, deși nu sunt neapărat legate între ele.

Exemple de convergență

Forma corpului delfinilor, balenelor și peștilor este o convergență tipică. Datorită asemănării lor cu rechinii, balenele și delfinii au fost considerați inițial pești. Ulterior s-a dovedit că sunt mamifere, deoarece respiră cu plămânii, se nasc prin naștere vie și au o serie de alte semne.

Un exemplu de convergență sunt aripile liliecilor, păsărilor și insectelor.

Prezența acestor organe este asociată cu modul de viață al animalelor care se mișcă prin zbor. În același timp, tipul și structura aripilor lor diferă semnificativ.

Un alt exemplu este prezența branhiilor în pești și moluște.

Cum apare diferența dintre specii?

Uneori, convergența se manifestă în absența oricăror organe. Deci, pe unele insule vulcanice, trăiesc fluturi fără aripi, muște și alte insecte.

Comentarii

Conținut similar

Educaţie
Divergența - ce este în biologie?

Exemple de divergențe

Divergența în biologie - ce este? În unele cazuri, populațiile care trăiesc în medii periferice distincte din punct de vedere ecologic pot prezenta diferențe genetice față de restul populației, în special acolo unde...

Educaţie
Reproducerea - ce este în biologie? Definiție și exemple de reproducere în natură

Reproducerea este un concept în biologie care este asociat cu procese precum fertilizarea, diviziunea și reproducerea în sine, reproducerea de tipul lor.

Acest concept este folosit și în pictură, dar că...

Educaţie
Ce este simbioza în biologie? Definiție și exemple de simbioză

Ce este simbioza în biologie? Acesta este un fel de acord nespus între doi sau mai mulți indivizi aparținând unor specii complet diferite. O astfel de cooperare poate lua forma mutualismului, comensalismului și para...

Educaţie
regula lui Markovnikov

B. Esența și exemplele

În reacțiile chimice, diferite particule pot fi adăugate la locul distrugerii dublei legături în alchene și a triplei legături în alchine. Care sunt legile care guvernează acest proces? S-a investigat comportamentul omologilor asimetrici...

Educaţie
Paralelism în biologie: exemple și caracteristici

Există trei forme de evoluție.

Divergența se bazează pe asemănarea organelor omoloage, convergența se bazează pe organe similare. A treia formă de evoluție este paralelismul. În biologie, acesta este un proces în care p...

Educaţie
Colonie în biologie - ce este, caracteristici și exemple de colonii

În condiții naturale, organismele vii pot exista în moduri diferite. De exemplu, dacă indivizii trăiesc împreună și beneficiază unul de altul, atunci vorbim despre o colonie.

În biologie, aceasta este o formă specială de conviețuire. Ra…

Mașini
Care este diferența dintre antigel și antigel și care este esența acestor concepte?

Fiecare mașină modernă este echipată cu un sistem de răcire în care există un lichid precum antigelul. În unele cazuri, în loc de acesta, șoferii toarnă antigel în rezervorul de expansiune.

În esență, funcția...

Afaceri
Abordarea costurilor pentru evaluarea afacerii: descriere, esență și exemple

În practică, activitatea fiecărei companii este supusă analizei. În acest caz, se poate aplica o abordare profitabilă, costisitoare, comparativă a evaluării afacerilor. Necesitatea analizei apare într-o varietate de situații. Ra…

casa si familie
Carduri de diagnostic în instituțiile de învățământ preșcolar conform GEF: exemple și caracteristici

Cardurile de diagnostic în instituția de învățământ preșcolar conform standardului educațional de stat federal au fost introduse după modernizarea învățământului preșcolar.

Acestea sunt conduse de educatoare pentru fiecare copil din momentul in care acesta intră în grădiniță și până la absolvire.

casa si familie
Fișier de cărți de jocuri în aer liber din grupa de mijloc: caracteristici și exemple

Jocurile în aer liber de la grădiniță sunt o parte integrantă a învățării.

Copiii nu trebuie doar să colecteze designerul sau să se joace cu păpuși, ci și să se miște. Cu toate acestea, nu orice profesor știe ce jocuri pot fi jucate cu copiii...

Până acum, am luat în considerare procesele care provoacă apariția, moștenirea și menținerea diferențelor în cadrul unei populații.

Să ne oprim acum asupra proceselor care duc la apariția diferențelor interpopulaționale și la apariția în cadrul unei specii de noi forme, rase, subspecii, i.e.

Adică, să luăm în considerare etapele inițiale ale procesului de speciație.

Procesul de speciație asociat cu separarea spațială a populațiilor se numește speciație alopatrică, în timp ce apariția de noi forme fără separare spațială se numește speciație simpatrică.

Unii cercetători cred că speciația alopatrică este calea principală pentru formarea de noi specii.

Rezultatele studiului relațiilor ecologico-geografice dintre speciile strâns înrudite, în cele mai multe cazuri, indică, fără îndoială, dezbinarea lor spațială inițială.

Luați în considerare câteva exemple de speciație alopatrică. Din cele 1200 de specii de pești la est și la vest de Istmul Panama, care s-a format în vremuri geologice recente, doar 6% sunt comune faunei ambelor oceane - Atlantic și Pacific, în timp ce multe alte specii sunt indirecte, adică.

e. forme separate geografic şi lung deturnate.

Divergența speciilor în evoluție

O imagine similară se observă aici în legătură cu animalele din alte clase - moluște, arici de mare, viermi, crustacee etc.

B.K. Shishkin a descris 3 rase geografice (subspecii) ale tufișului forestier (Anthriscus silvestris) - european, caucazian și siberian, fiecare dintre ele având propriul complex adaptativ de caracteristici morfologice și ecologice. O altă plantă a florei noastre - durerea de spate (Anemone pulsatilla) ocupă o gamă continuă în toată Europa de la vest la est, dar plantele din vest se caracterizează prin frunze puternic disecate și flori căzute, iar plantele din est - frunze slab disecate și flori erecte.

Potrivit Ch.

Darwin, lărgimea gamei contribuie direct la procesul de speciație. Rasele geografice sau subspeciile în unele cazuri pot fi considerate ca specii noi în potență, totuși, pentru realizarea acestor potențe și dobândirea unui rang de specie pe subspecie, este necesară o divergență ulterioară a acestora, ceea ce duce în cele din urmă la neîncrucișarea, izolarea reproductivă. , și apariția diferitelor mecanisme de adaptare.

Rasele geografice se găsesc întotdeauna în condiții diferite, ceea ce determină specializarea lor ecologică mai mare sau mai mică.

Prin urmare, pot fi considerate simultan rase ecologice. Un bun exemplu de specializare ecologică datorată separării spațiale este așa-numita specie „inelare”. Gama pescăruşului hering (Larus argentatus) şi a pescăruşului cu spate negru (L. fuscus) se suprapun în Europa de Vest. Ambele specii sunt clar distincte una de cealaltă și nu se încrucișează.

Totuși, dacă urmărim rasele lor geografice la vest (Groenlanda, Labrador, Canada, Alaska) și la est (Europa de Nord, nord-vestul și nord-estul Siberiei), se va dezvălui că acestea din urmă formează un inel circumpolar continuu în jurul Oceanului Arctic. .

În același timp, încrucișarea între indivizi ai raselor geografice vecine are loc liber. N. V. Timofeev-Resovsky sugerează că așezarea inițială a pescărușilor la vest și la est a început dintr-o regiune intermediară, de exemplu, din Siberia de Est. A fost însoțită de o specializare din ce în ce mai mare a raselor geografice, astfel încât, atunci când inelul din Europa de Vest s-a închis, forme înrudite (L.

argentatus și L. fuscus) „nu s-au recunoscut” unul pe celălalt, s-au dovedit a fi specii diferite.

Distribuția geografică a pescărușilor

Specializarea ecologică în cadrul unei specii poate avea loc și în zonele adiacente fără o separare geografică semnificativă a formelor divergente, păstrând totodată posibilitatea schimbului de material genetic între indivizii din populațiile învecinate.

Chiar și Darwin a descris un exemplu viu de specializare alimentară a cintezelor din genul Geospiza, care trăiesc pe Insulele Galapagos și diferă în dimensiunea și forma ciocului. Abundența formelor endemice în corpurile mari de apă închise este, de asemenea, indicativă în acest sens. Deci, în lac Baikal este locuit de peste 300 de specii de crustacee aparținând familiei Gammaridae, dintre care majoritatea nu se găsesc nicăieri altundeva.

In lac Nyasa a găsit 174 de specii endemice de pești din familia Cichlidae și în lac. Tanganaika - aproximativ 80 de specii de pești endemici din familia Chromidae. Apariția tuturor acestor endemisme se datorează cel mai probabil izolării ecologice, diferențelor de direcție de selecție la populațiile izolate local.

Specializarea ecologică determină în mod evident și formarea de ecotipuri la plante limitate la anumite nișe ecologice și caracterizate printr-un complex de trăsături morfo-fiziologice fixat ereditar.

L. S. Berg a evidențiat 5 forme de păstrăv (Salmo ischchan) din lac. Sevan, care diferă semnificativ în ceea ce privește depunerea icrelor și alte caracteristici biologice. De asemenea, a înființat rase de pești „de primăvară” și „iarnă” din familiile de somon, sturion, crap, depunător, respectiv, primăvara sau toamna.

Aceleași specii de plante au forme de primăvară și iarnă, precum și rase efemere care înfloresc primăvara și cele cu maturare târzie care înfloresc doar toamna. Și în toate cazurile, apariția divergenței intraspecifice asociate specializării ecologice contribuie la adaptarea populațiilor la condițiile specifice de existență și asigură utilizarea cât mai completă a resurselor teritoriale, alimentare și de altă natură ale habitatului.

Divergența în caracteristicile morfofiziologice ale raselor geografice sau ecologice se bazează pe divergența structurii genetice a populațiilor lor constitutive.

Dacă o astfel de divergență merge suficient de departe, atunci aceasta duce la dezvoltarea unor mecanisme de izolare reproductivă care pot, într-o măsură sau alta, să limiteze posibilitatea de încrucișare între indivizi aparținând unor rase diferite.

Principalele forme de izolare reproductivă sunt exprimate:

• în schimbarea naturii selectivității împerecherii,
• în schimbarea naturii selectivității fertilizării,
• într-o scădere a fertilităţii indivizilor hibrizi,
• în reducerea viabilității hibrizilor.

O schimbare a naturii selectivității de împerechere (izolarea comportamentală) precede adesea în apariția ei la animale apariția altor forme de izolare reproductivă.

Acest lucru se datorează faptului că comportamentul sexual al indivizilor de sex opus este un complex complex, foarte specific speciei, fin coordonat, de reacții controlate ereditar (necondiționat). Un exemplu în acest sens sunt jocurile de împerechere la multe specii de pești, păsări și mamifere, însoțite de o demonstrație a unei ținute de căsătorie strălucitoare. Tot acest complex de reacții asigură, pe de o parte, sincronizarea ciclurilor sexuale ale masculilor și femelelor, iar pe de altă parte, prevenirea încrucișărilor interspecifice, i.e.

e. asigurarea izolării reproductive.

Prezența fertilizării selective la animale se apreciază pe baza unor experimente în care se compară capacitatea de fertilizare a spermei masculilor din linii sau rase diferite atunci când sunt încrucișați cu femele de genotipuri diferite; la plante, prezența fertilizării selective este relevată de competitivitatea tuburilor polenice atunci când sunt polenizate cu un amestec de polen.

În ceea ce privește celelalte două mecanisme de izolare reproductivă - scăderea fertilității și a viabilității hibrizilor - apariția lor reflectă de obicei rezultatul unor diferențe genetice de amploare, când formele divergente ajung la rangul de specii independente.

Pentru speciația simpatrică, separarea spațială a populațiilor nu este necesară.

La animale și plante, există o serie de mecanisme care pot asigura divergență intraspecifică. Deja în polimorfismul fenotipic ereditar al populațiilor, care se bazează pe o varietate de condiții de viață, există condiții prealabile pentru formarea simpatrică de noi forme. Acest lucru este dovedit de existența în aceleași zone geografice și habitate a unor specii apropiate de fluturi, afide etc., fiecare dintre acestea fiind un monofag strict, adică.

La plante, factorii genetici esențiali ai speciației simpatrice pot fi poliploidia, mutații care determină incompatibilitatea genomului și a citoplasmei.

La animale, astfel de factori sunt heterogameitatea sexuală, genele de sterilitate și chiar izolarea citoplasmatică. Un exemplu al acestuia din urmă este următorul fenomen stabilit de G. Laven asupra țânțarilor (complexul Culex pipiens), care sunt larg răspândite în Europa, Asia și America de Nord.

La încrucișarea a două forme care se încrucișează cu ușurință din sudul (Og) și nordul Germaniei (Ha), unele combinații de hibrizi aproape nu au apărut, deoarece ouăle fecundate s-au dezvoltat doar până la un stadiu embrionar și apoi au murit.

Toți hibrizii din ultima încrucișare (0,17%) s-au dovedit a fi femele și au conținut doar genomul matern, adică s-au dezvoltat partenogenetic.

Spermatozoizii (Na) doar stimulează dezvoltarea. Cu ajutorul unei serii de retroîncrucișări [(On X Og) X Og] X Og și mai departe, s-a efectuat o înlocuire practică a tuturor celor trei perechi de cromozomi de forma Ha cu cromozomi de forma Og.

Au fost efectuate peste 50 de generații din aceste încrucișări inverse, rezultatele au corespuns invariabil cu încrucișarea Ha X Og. Din aceasta s-a concluzionat că capacitatea de a provoca incompatibilitate la încrucișarea og X Ha se datorează nu genelor nucleare, ci citoplasmei.

S-a dovedit că citoplasma formei hfa determină incapacitatea spermatozoizilor din această formă de a fertiliza ouăle formei Og.

Să presupunem acum că în populația formei Qg, ca urmare a unei mutații, a apărut un individ similar cu forma Ha. Dacă acest individ se dovedește a fi un mascul, atunci poate fertiliza doar femelele Og, dar nu se formează descendenți. Dacă mutația este purtată de o femelă, atunci, fertilizată de masculi Og, ea va da femele și masculi, dar aceștia din urmă vor prezenta proprietățile Na.

Un grup mic de indivizi de tip Ha care a apărut va crește ulterior atât datorită reproducerii în interiorul lor, cât și datorită fertilizării femelelor Ha de către masculii Og. În acest caz, datorită încrucișării dintre Og X Ha, dimensiunea populației Og va scădea, adică o structură genetică va fi înlocuită cu alta (Og cu Ha).

Izolarea citoplasmatică poate servi nu numai ca mecanism de speciație simpatrică, ci, eventual, ca metodă de combatere a insectelor purtătoare de boli prin eliberarea unui anumit tip de masculi în natură.

În procesul de speciație simpatrică, mecanismele ontogenetice de adaptare și experiența individuală la un grup semnificativ de animale pot avea importanță, bazate pe dezvoltarea diferitelor reflexe condiționate în timpul vieții, care pot fi apoi transmise descendenților folosind mecanismul eredității semnalului.

Sunt binecunoscute faptele de conservatorism de cuibărit al păsărilor, în care aceiași indivizi revin de fiecare dată să se înmulțească în aceleași locuri. În toate astfel de cazuri, animalele aleg doar anumite combinații de factori de mediu pe baza semnalelor, ceea ce poate duce la o dezmembrare și izolare stabilă a unei populații anterior unice.

Dezvoltarea reflexelor condiționate sexuale la păsări poate asigura și o selectivitate aproape completă în împerecherea masculilor cu femelele, cu una sau alta culoare a penajului.

În acest fel, formarea direcționată a izolării reproductive poate fi realizată datorită trăsăturilor individuale mutante.

Toate faptele de mai sus indică faptul că speciația simpatrică este o modalitate reală de formare a unor noi specii, care, în ceea ce privește amploarea acțiunii sale în natură, nu numai că nu este inferioară speciației alopatrice, ci, aparent, pentru animale ca organisme care au capacitatea de a se mișca și de a se adapta activ la mediu, este principala.

Dar oricare ar fi adevăratul raport dintre speciația alopatrică și simpatrică, trebuie avut în vedere că rolul decisiv în divergența intraspecifică și în apariția mecanismelor de izolare rămâne acțiunea mecanismelor de selecție și genetice care conduc și direcționează procesele de microevoluție.

Astfel, abordarea genetico-populațională, combinată cu metodele de citogenetică, ecologie, fiziologie și genetică matematică, au permis dezvăluirea unor aspecte esențiale ale procesului de microevoluție.

Rezultă clar că factorii de evoluție – variabilitatea, ereditatea și selecția nu pot fi considerați procese independente.

Sunt strâns legate și interdependente. Prin selecție este posibil să se creeze linii de organisme cu variabilitate ereditară mai mare sau mai mică. Puterea selecției naturale și artificiale este infinită.

Prin expunerea organismelor la acțiunea mutagenilor (temperatură, substanțe chimice etc.) într-un număr de generații și selectând rezistența la acestea, este posibil să se creeze linii care vor avea o mutabilitate diferită sub acțiunea unui anumit mutagen.

Se pare că există o relație directă între factorii de selecție și variabilitatea ereditară: dacă condițiile de mediu se schimbă dramatic, atunci specia are posibilitatea de a se adapta la acestea fie prin utilizarea rezervei mutaționale existente, fie prin creșterea frecvenței noilor mutații.

Deși interacțiunea factorilor evolutivi pare evidentă, mecanismele specifice acestei relații sunt foarte puțin înțelese.

Aceste întrebări sunt supuse unei cercetări indispensabile și rapide, deoarece soluția lor este necesară nu numai pentru cunoașterea evoluției, ci și pentru crearea de noi forme cu ajutorul metodelor de selecție.

Dacă găsiți o eroare, selectați o bucată de text și apăsați Ctrl+Enter.

In contact cu

Data: 2011-05-11

Convergența - ce este?

M. Makhlin Sankt Petersburg

Convergenţăîn biologie se numește dezvoltarea în organisme neînrudite a acelorași caracteristici care au apărut ca urmare a adaptării la condiții de viață similare. Aceste semne se pot referi atât la aspectul, cât și la reacțiile comportamentale ale ființelor vii.

De obicei, atunci când studiezi biologia la școală, sunt date cele mai evidente exemple convergenţă. De exemplu, o balenă, după cum știți, nu are nimic de-a face cu peștele. Acesta este un mamifer tipic, ca și strămoșii săi care au trăit pe uscat. Dar adaptarea la mediul acvatic a făcut ca balenele să dezvolte un aspect „peșteros”, cu atributele sale inerente: un corp și aripioare raționalizate. Un exemplu la fel de izbitor sunt liliecii, vulpile zburătoare - de asemenea mamifere care au dobândit aripi asemănătoare unei păsări în timpul dezvoltării mediului aerian.

Convergență foto

Exemple convergenţă poate fi observată în acvariu. Ca atare, poate fi citată nașterea vie a alevinilor. Ele eclozează în corpul femelei, ouăle primesc oxigen și substanțe nutritive prin sângele ei (adică acesta este un fel de sarcină și nu o naștere vie falsă, când ouăle rămân pur și simplu în corpul femelei până la urmași). eclozează de la ei), alevinii se nasc fără un sac de gălbenuș și sunt imediat gata pentru înot activ și hrănire. Nașterea vie este caracteristică atât plăcilor americane, cât și semibotului din Asia de Sud. Dar guppy, plăci. cozile de sabie aparțin ordinului cyprinodontids și hemiramphus. dermogenis - la detașamentul Sarganiformes.

Un exemplu de convergență este purtarea puilor într-o pungă specială în gât a unuia dintre peștii părinte. Este tipic pentru ciclidele și labirinturile africane (un număr de specii de pești de luptă, gourami de ciocolată). Capacitatea de a doborî insectele de pe frunzele de deasupra apei este demonstrată de laliuse și peștii stropiți.
Condiții similare de habitat formează, de asemenea, aspectul convergent al peștilor. Deci, capetele plate, care fac parte din ordinul cipriniform, nu se disting ca aspect de unii somni din ordinul somnului.
Un aspect convergent s-a format în condiții similare de existență la multe plante acvatice. În mediul acvatic, plantele trebuie să mărească suprafața de asimilare (absorbție în timpul respirației și nutriției) a limbei frunzelor. Cu toate acestea, dacă adaptarea evolutivă ar urma calea unei simple creșteri a dimensiunii, frunzele uriașe ar începe să se ascundă reciproc, împiedicând apa să curgă în jurul lor.
Prin urmare, adaptarea s-a produs nu datorită creșterii frunzei, ci datorită diverselor modificări geometrice ale acesteia, în care suprafața de asimilare a frunzelor crește fără a aduce atingere structurii permeabile la lumină și apă a plantei în ansamblu.

Vallisieria, sagittaria și o serie de krynums au format frunze lungi, asemănătoare unei panglici, care se târăsc liber odată cu curgerea. În cabombs, hottons. limnophila, myriophyllum, unele ludwigia și o serie de alte ierburi acvatice, frunzele sunt segmentate în segmente înguste în formă de ac care transmit liber lumina și sunt spălate pe toate părțile de apă.

Convergență foto

Plantele plutitoare și reprezentanții florei acvatice cu frunze plutitoare au o altă problemă: au nevoie să aibă suprafețele superioare uscate ale frunzei (pentru a capta lumina și a evapora umiditatea) și pentru a oferi frunzei flotabilitate prin includerea camerelor de aer în țesutul său - cavități umplute cu aer. .
Phyllanthus care plutește liber pe suprafața apei arată ca o feriga salvinia plutitoare. Nymphoides au aceleași frunze plutitoare ca nuferii, iar acestea, la rândul lor, arată ca hydrocleis.

În special plantele care trăiesc în ape sărace în nutrienți trebuie să exceleze. Și sunt mulți dintre ei la tropice. Pentru a nu muri de foame, plantele trebuie să mărească limbul frunzelor, să-și dezvolte la maximum suprafața asimilatoare.
Natura a rezolvat contradicția dintre dorința de compactare a limbei frunzei și nevoia de a crește suprafața absorbantă într-un mod original, „inventând” suprafața frunzei bulloid (adică acoperită cu denivelări și gropi). Această decizie a făcut posibilă, păstrând dimensiunile plăcii de tablă, creșterea suprafeței totale de asimilare a acesteia de 3-4 ori. Frunzele de bullond sunt caracteristice anonogetonilor din Madagascar A.boivinianus și A.bernierianus. unele forme ale altor specii din același gen din insula Madagascar și A. bullosus care trăiesc în Australia.

Frunze „motolite” asemănătoare au apărut la „plutitoare” africane (de fapt, este complet scufundată) Crinum natans și într-o serie de crintocorine (C.bullosa. C.huidoroi. C.usteriana, C.aponogetifolia), acestea din urmă chiar în denumirea științifică (apoiogetonolifolia) conține recunoașterea efectivă a convergenței sale cu aponogetonele.
După cum puteți vedea, convergența este un fenomen destul de comun, nu străin locuitorilor acvariului, ca participanți cu drepturi depline la procesele biocinetice, de asimilare și evolutive ale Naturii.

Revista Aquarium 2000 №1

Divergența este, în biologie, divergența anumitor trăsături în cadrul aceleiași specii. Ca rezultat al acestui proces, se formează noi grupuri de indivizi.

Caracteristici ale divergenței

În funcție de cât de mult vor diferi anumite organisme vii ca structură, precum și varianta existenței, va exista o divergență în diferite spații, un astfel de proces se numește divergență (aceasta este în biologie). Exemple ale acestui fenomen pot fi citate pentru aproape toate speciile de animale.

Exemple

Cel mai adesea, animalele care au o nevoie similară de aprovizionare cu hrană și calitatea acesteia încearcă să ocupe un loc sau o anumită zonă. Deci, ce este divergența în biologie? Definirea acestui fenomen permite dobândirea unor caracteristici similare de către grupuri diferite, neînrudite.

După ce hrana se epuizează după o anumită perioadă de timp, animalele trebuie să-și schimbe habitatul, să caute noi teritorii pentru așezare. În cazul în care animalele cu nevoi diferite de condiții de mediu sunt situate pe același loc, există o concurență minimă între ele.

Darwin a stabilit că pe o parcelă de un metru pătrat în natură pot exista până la douăzeci de specii de plante care aparțin a 8 familii, 18 genuri. De ce este bună divergența? Acesta este procesul de ramificare a populației în biologie.

De exemplu, în urma unui proces similar, au apărut șapte tipuri diferite de căprioare. Acestea sunt căprioare, căprioare mosc, căprioare, căprioare pătate, elan, căprioare, reni.

Consecințele procesului

Divergența în biologie este un proces care este strâns legat de selecția naturală. Există o dispariție treptată a unor specii, supraviețuirea altora. Formele care diferă cât mai mult posibil în ceea ce privește caracteristicile au capacitatea maximă de a supraviețui sub selecție naturală și de a lăsa urmași de înaltă calitate. Acest exemplu confirmă faptul că divergența în biologie este un fenomen important. Între indivizii intermediari, concurența este mult mai mare, astfel încât aceștia scad în timp, apoi se sting complet.

Înţeles Divergence

Deci, ce este divergența? Biologia consideră că este o oportunitate de a subdiviza o specie în mai multe subspecii. De exemplu, delfinii, care sunt o clasă de mamifere, ihtiosaurii, care sunt reptile, rechinii, care sunt o clasă de pești, au o formă similară a corpului. Motivul este că toți există în același mediu, au condiții similare de existență.

O asemănare externă a fost găsită într-o agamă de cățărare, un cameleon. Oamenii de știință explică motivele asemănării diferitelor grupuri sistematice cu un habitat similar. De exemplu, organismele care trăiesc în aer au aripi. Într-un fluture, ele sunt prezentate sub formă de excrescențe ale corpului. Pentru un liliac și o pasăre, aripile sunt membrele anterioare modificate, adică se observă divergența, acest lucru este discutat în detaliu în biologie (exemple, caracteristici) într-un curs școlar.

Paralelism

Tradus din greacă, înseamnă „mers pe lângă”. Această dezvoltare evolutivă este presupusă pentru grupuri apropiate. Constă în dobândirea independentă de către aceștia a unor trăsături similare ale structurii externe pe baza trăsăturilor care au fost moștenite de la strămoșii comuni. Paralelismul este comun între diferitele grupuri de organisme vii în cursul filogenezei lor (dezvoltare istorică).

De exemplu, au existat trei direcții de dezvoltare a adaptării în evoluția pinipedelor la un habitat acvatic. Pinnipedele și cetaceele (foci, morse), pe măsură ce s-au adaptat la viața în elementul de apă, independent unele de altele, au dobândit aripi. La unele specii de insecte înaripate, aripile anterioare au evoluat în elitre. Peștii cu aripioare lobite au dezvoltat semne de amfibieni, iar șopârlele cu dinți de animale păreau asemănătoare cu mamiferele. În paralelism, asemănarea este o confirmare a unității originii organismelor, prezența unor condiții similare pentru existența lor.

Caracteristici ale evoluției

Divergența și convergența în biologie sunt procese ireversibile. Imediat ce organismul se adaptează la noul mediu și la condițiile sale de existență, organul care a suferit o schimbare dispare.

Chiar și la întoarcerea la condițiile originale de viață, nu există nicio restaurare a organului pierdut. În scrierile sale științifice, Darwin a spus în mod repetat că, chiar și cu o repetare ideală a habitatului, specia nu are posibilitatea de a-și restabili starea inițială, aceasta este divergența și convergența în biologie. Exemple de astfel de tranziții pot fi date pentru delfini și balene.

Structura internă a înotătoarei lor a păstrat semnele unui membru tipic al unui mamifer terestru. Datorită mutațiilor, fondul de gene al întregii populații este în mod constant actualizat; nu există nicio repetare a fondului de gene al generației anterioare.

Semnificația mutațiilor

De exemplu, balenele și delfinii nu s-au transformat în pești. În procesul tranziției lor de la animale terestre la locuitori acvatici, s-a produs doar convergența membrelor.

Având în vedere că mutațiile determină reînnoirea fondului genetic al unei anumite populații, observăm că în acest caz nu are loc repetarea acesteia. Dacă la un anumit stadiu al evoluției reptilele s-au dezvoltat din amfibieni primitivi, acestea nu vor mai putea da naștere la amfibieni.

Pe tulpina acului macelarului sunt frunze groase si stralucitoare. Sunt ramuri modificate. În centrul unor astfel de modificări sunt adevărate frunze solzoase. Primăvara, din sinusurile unor astfel de solzi apar flori care, pe măsură ce cresc, se transformă în fructe.

Concluzie

Evoluția este un proces eterogen. De milioane de ani pe planeta noastră, într-o formă neschimbată, există pești cu aripioare încrucișate, coadă sabie, gatteria. Biologii le numesc „fosile vii”. Există și organisme care suferă numeroase modificări. Evoluția nu este influențată de ceasurile astronomice. Apariția unei noi specii este asociată cu un anumit număr de generații, precum și cu adaptarea acestora la noile condiții de viață.

Evoluția scade și încetinește în condiții de mediu stabile. În condiții de selecție intensivă, acest proces este accelerat.

De exemplu, la începutul secolului trecut, DDT a fost folosit pentru combaterea dăunătorilor. Câțiva ani mai târziu, au apărut forme care aveau rezistență crescută la acest agent. După dezvoltarea antibioticelor, au apărut microorganisme rezistente la acestea.

Deci, divergența este întotdeauna asociată cu adaptarea organismelor la condițiile ecologice și geografice de existență. Este rezultatul selecției naturale.

Datele de taxonomie, paleontologie, anatomie comparată și alte discipline biologice fac posibilă restabilirea cursului procesului evolutiv la nivel supraspecific cu mare acuratețe. Dintre formele de evoluție ale grupurilor de organisme vii se pot distinge: divergența, convergența și paralelismul.

Divergenţă

Apariția de noi forme este întotdeauna asociată cu adaptarea la condițiile geografice și ecologice locale de existență. Astfel, clasa mamiferelor este formată din numeroase ordine, ai căror reprezentanți diferă prin tipul de hrană, caracteristicile habitatelor lor, adică condițiile de existență (insectivore, lilieci, carnivore, artiodactile, cetacee etc.). Fiecare dintre aceste ordine include subordine și familii, care, la rândul lor, se caracterizează nu numai prin trăsături morfologice specifice, ci și prin trăsături ecologice (alergare, sărituri, cățărare, vizuini, forme de înot). În cadrul oricărei familii, speciile și genurile diferă în ceea ce privește modul lor de viață, obiectele alimentare etc. După cum a subliniat Darwin, întregul proces evolutiv se bazează pe divergență. Divergenta de orice scara este rezultatul selectiei naturale sub forma selectiei de grup (speciile, genurile, familiile etc. sunt conservate sau eliminate). Selecția de grup se bazează și pe selecția individuală în cadrul unei populații. Dispariția unei specii are loc din cauza morții indivizilor.

Particularitatea caracteristicilor morfologice ale organismelor dobândite în procesul de divergență are o anumită bază comună sub forma unui grup de gene de forme înrudite. Membrele tuturor mamiferelor sunt foarte diferite, dar au un singur plan structural și reprezintă un membru cu cinci degete. Prin urmare, organele care corespund între ele ca structură și au o origine comună, indiferent de funcția îndeplinită, se numesc omologi. Un exemplu de organe omoloage în plante este mustața unui mazăre, țepii unui cactus - toate acestea sunt frunze modificate.

În aceleași condiții de existență, animalele aparținând unor grupuri sistematice diferite pot dobândi o structură similară. O astfel de similitudine în structură apare cu o similaritate de funcții și este limitată doar la organele direct legate de aceiași factori de mediu. În exterior, cameleonii și agamele care se cățără pe ramurile copacilor sunt foarte asemănătoare, deși aparțin unor subordine diferite (Fig. 1).

Figura 1. Dragon cățărător. Asemănarea externă cu un cameleon se datorează unui habitat similar.

La vertebrate, membrele reptilelor marine și mamiferelor prezintă similitudini convergente (Fig. 2). Convergența semnelor afectează în principal doar acele organe care sunt direct legate de condiții similare de mediu.

Figura 2. Convergenţă. Asemănarea formei corpului și a aripioarelor la animalele care înoată rapid neînrudite: rechini (A), ihtiosauri (B), delfini (C, D).

Convergența se observă și la grupurile de animale care sunt sistematic departe unele de altele. Organismele aeropurtate au aripi (Fig. 3). Dar aripile unei păsări și ale unui liliac sunt membre modificate, iar aripile unui fluture sunt excrescențe ale peretelui corpului.

Figura 3. Convergenţă. Dezvoltarea dispozitivelor de înălțare în aer la vertebrate: A - pește zburător, B - broască zburătoare, C - agama zburătoare, D - veveriță zburătoare.

Organele care îndeplinesc funcții similare, dar au o structură și o origine fundamental diferite, sunt numite similare.

Paralelism

Paralelismul este o formă de dezvoltare convergentă caracteristică grupurilor apropiate genetic de organisme. De exemplu, printre mamifere, cetaceele și pinipedele, independent unele de altele, s-au mutat să trăiască în mediul acvatic și au dobândit adaptări similare pentru mișcarea în acest mediu - aripile. Mamiferele neînrudite din zona tropicală, care trăiesc pe continente diferite în condiții climatice similare, au o asemănare generală cunoscută (Fig. 4).

Figura 4. Similitudine structurală convergentă între mamiferele neînrudite din pădurile tropicale din Africa (stânga) și America de Sud: A - hipopotam pigmeu, B - capibara, C - căprioară africană, D - paca, E - antilopa pigmee, F - agouti, G - duiker gri , Z - mazama, I - pangolin, K - armadillo gigant.