Географическое видообразование

Географическое видообразование

Самый распространенный и наиболее изученный географический способ видообразования. Большой вклад в его изучение внес американский эволюционист Эрнст Майр.

Постепенное видообразование — процесс медленный, и поэтому его исследуют путем изучения естественных популяций на всех стадиях превращения в виды. Непременным условием этого способа видообразования является географическая изоляция. Географически изолированные популяции (изоляты) могут быть размещены но всему ареалу вида, где имеются преграды, но наибольшее значение для видообразования имеют изоляты, образующиеся по краям ареалов, на островах архипелагов, в горах, так как именно в этих условиях затрудняется поток генов и наблюдаются большие различия в условиях обитания ( рис. 28 ).

Но даже если популяции не будут значительно удалены друг от друга, местообитание одной популяции будет отличаться от других по растительности, почвам, высоте местности над уровнем моря и по другим условиям. Эти отличия приведут к разным направлениям естественного отбора, что, в свою очередь, приведет к распространению и наследственному закреплению тех особенностей, которые обеспечивают выживание именно в данных условиях. Например, живородящая ящерица живет на огромной территории, от лесов Карелии на севере до Украины на юге. В южных популяциях ящерицы чаще откладывают яйца, а в условиях севера рождают живых детенышей, так как за холодное и короткое лето яйца не успевают развиться.

Вернемся к географическим изолятам. Представим себе популяцию, которая на протяжении жизни большого числа поколений совершенно изолирована от других популяций того же вида. Из-за отсутствия генного потока генофонд такой популяции становится самостоятельным, частота встречаемости разных аллелей в нем подобрана естественным отбором применительно к условиям обитания. Постепенно в генофонде будет происходить накапливание новых мутаций, и естественный отбор приведет в конце концов к возникновению стольких отличий этой популяции от других популяций того же вида, что возможность успешного скрещивания исчезнет — наступит репродуктивная изоляция . Изменения в частотах аллелей в изолятах определяются не только действием отбора, но и генетико-автоматическими процессами .

Спецификой местных условий, соответствующим направлением отбора, длительной изоляцией объясняется существование эндемичных видов. Так, в озере Байкал живут многие виды моллюсков, ракообразных, рыб, червей, больше нигде не встречающихся, потому что уже около 20 млн. лет озеро изолировано от других водных бассейнов горными хребтами. Эндемичные виды многих островов Океании — тоже результат географического видообразования.

Ссылки:

medbiol.ru

Презентация на тему: Пути видообразования

Выделяют три основных пути, ведущих к появлению новых видов.

Первый из них — преобразование существующих видов. В ходе

эволюции вид А меняется и превращается в вид В. Такой процесс называется филетическим видообразованием и не предполагает

изменения числа видов.

Второй путь связан со слиянием двух существующих видов А и В и образованием нового вида С. При этом говорят о гибридогенном

происхождении видов.

Третий путь видообразования обусловлен дивергенцией (разделением) одного предкового вида на несколько независимо эволюционирующих видов. Именно по этому пути и шла в основном эволюция биоразнообразия на Земле. Термин «видообразование» в узком смысле этого слова означает увеличение числа видов.

Изоляция как пусковой механизм видообразования

Изоляция (в генетике популяций) — исключение или затруднение свободного скрещивания между особями одного вида.

Изоляция является элементарным эволюционным фактором, действующим на микроэволюционном уровне, и приводит к видообразованию.

По характеру изолирующих барьеров классифицируют географическую и репродуктивную (биологическую) изоляцию.

Географическая изоляция

Наиболее распространенный способ территориального разобщения популяций или групп популяций. Причинами ее могут быть географические факторы (горные хребты, водные преграды, места или биоценозы, неблагоприятные для жизни вида, разделение расстоянием, ограничение «радиуса индивидуальной активности» и др. барьеры) — географическая изоляция

Аллопатрическое (a) и симпатрическое(b) видообразование.

В СТЭ выделяют два способа

видообразования:

географическое,

или

аллопатрическое экологическое, или симпатрическое.

Аллопатрическое

видообразование

Аллопатрическое (географическое) видообразование

Вызывается разделением ареала вида на несколько изолированных частей. Возникновение географических преград (горных хребтов, морских проливов и пр.) приводит к возникновению изолятов — географически изолированных популяций.

При этом на каждую такую часть отбор может действовать по-разному,а эффекты дрейфа генов и мутационного процесса будут явно отличаться. Тогда со временем в изолированных частях будут накапливаться новые генотипы и фенотипы. Особи в разных частях ранее единого ареала могут изменить свою экологическую нишу. При таких исторических процессах степень расхождения групп может достигнуть видового уровня.

Классический пример аллопатрического видообразования

Эндемичные виды, возникшие на островах. Вьюрки на Галапагосских островах, описанные впервые Ч. Дарвином, — свидетельство эффективности аллопатрического видообразования. Молекулярный анализ их ДНК показывает, что при всем удивительном морфологическом многообразии видов Дарвиновых вьюрков, все они являются потомками одного единственного континентального вида.

Его представители попали на Галапагоссы несколько миллионов лет назад и дали начало четырем основным линиям.

Наиболее древняя из них — линия насекомоядных вьюрков. Позднее выделилась линия вьюрков – вегетарианцев, которые питаются лепестками цветов, почками и плодами. Затем от этой линии выделилось еще две, с более мощными клювами. Древесные вьюрки использовали их для извлечения насекомых из стволов деревьев, а наземные для питания твердыми семенами. Образование разных видов вьюрков происходило на разных островах и шло, таким образом, по пути аллопатрического видообразования.

Галапагосские вьюрки

Симпатрическое (экологическое) видообразование

Связано с расхождением групп особей одного вида и обитающих на одном ареале по экологическим признакам. При этом особи с промежуточными характеристиками оказываются менее приспособленными.

Расходящиеся группы формируют новые виды.

•возникновение новых видов при быстром изменении кариотипа путём полиплоидизации. Известны группы близких видов, обычно растений, с кратным числом хромосом.

•гибридизация с последующим удвоением числа хромосом. Сейчас известно немало видов, гибридогенное происхождение и характер генома которых может считаться экспериментально доказанным.

•возникновение репродуктивной изоляции особей внутри первоначально единой популяции в результате фрагментации или слияния хромосом и других хромосомных перестроек. Этот способ распространён как у растений, так и у животных. Особенностью симпатрического пути видообразования является то, что он приводит к возникновению новых видов, всегда морфологически близких к исходному виду. Лишь в случае гибридогенного возникновения видов появляется новая видовая форма, отличная от каждой из родительских.

Видообразование рыб

Исследователи работали в Никарагуа, где изучали рыб Amphilophus cf. citrinellus, обитающих в затопленном водой кратере. Они обратили внимание на один вид цихлид — две популяции этих рыб добывали пищу различными способами и заметно отличались друг от друга внешне.

Рыбы из одной популяции имели вытянутую узкую голову и очень толстые губы. Эти физические особенности помогали рыбам поедать насекомых и личинок, прятавшихся в трещинах в скальных стенках кратера — вытянутый череп позволял глубоко проникать в трещины, а толстые губы служили подушкой, защищающей цихлид от острых сколов.

Рыбы из второй популяции не имели столь толстых губ, но зато обладали более крепкими челюстями и дополнительными зубами. Их основным источником пищи служили имеющие раковины моллюски.

Ученые отмечают, что цихлиды приобрели столь заметные физические отличия очень быстро — примерно за 100 поколений. Большинство существующих сегодня моделей видообразования предполагают, что подобные изменения накапливаются приблизительно за 10 тысяч поколений. И хотя существуют теории, отводящие на видообразование всего десятки поколений, до сих пор ученым не приходилось сталкиваться с такой скоростью в природе.

Цихлиды из двух найденных в Никарагуа популяций в лаборатории были способны скрещиваться и давать плодовитое потомство — то есть они все еще относятся к одному виду. Однако в природе цихлиды с тонкими и толстыми губами практически никогда не скрещивались. Такая репродуктивная изоляция — один из основных факторов, способствующих разделению одного вида на два.

studfiles.net

Способы видообразования — Науколандия

Видообразование — это эволюционный процесс, в результате которого из отдельно взятых популяций существующих видов живых организмов образуются новые виды. В живой природе видообразование происходит повсеместно и всегда. Однако обычно это достаточно длительный процесс, не поддающийся непосредственному наблюдению. Так образование нового вида может занимать миллионы лет.

В результате видообразования количество видов на Земле постоянно увеличивается. Однако многие виды вымирают по тем или иным причинам (из-за смены климатических условий, в результате деятельности человека и др.). Поэтому за всю историю Земли количество возникших на ней видов живых организмов по некоторым оценкам превышает миллиард, но количество ныне живущих видов оценивают в районе 2 миллионов.

Выделяют два основных способа видообразования, то есть того, как именно происходит образование нового вида из ранее существующего. Один способ видообразования называется географическим (или аллопатрическим), другой — биологическим (или экологическим, или симпатрическим).

В случае географического способа видообразования одна из популяций вида оказывается в несколько иных условиях обитания и изолированной от других популяций этого же вида. Изоляция препятствует обмену генами, а новые условия заставляют популяцию идти своим эволюционным путем. У особей через ряд поколений появляются новые признаки, адаптированные под имеющуюся окружающую среду. При этом в генотипе могут произойти такие изменения, которые исключат возможность скрещивания с особями исходного вида данной популяции. В результате на базе данной популяции образуется новый вид.

Классическим примером географического способа видообразования являются дарвиновские вьюрки. Предполагается, что некоторые группы особей вьюрков, обитающих в Южной Америке, так или иначе оказались на разных Галапагосских островах. При этом каждая группа пошла своим эволюционным путем.

Биологический способ видообразования обычно происходит за более короткие сроки, чем географический, и характерен в большей степени для растений, чем для животных. При биологическом видообразовании новый вид образуется в результате случайного изменения генотипа особи. При этом она уже не может скрещиваться с другими особями исходного вида. Так, например, происходит у растений в результате полиплоидии (кратного увеличения количества хромосом). Далее растение-мутант может размножиться вегетативно или в результате самоопыления, фактически основав новый вид. Полиплоидия не единственный способ биологического видообразования. Новый вид может образовываться и в результате иных хромосомных перестроек.

Обычно биологическое видообразование приводит к тому, что исходный вид распадается на виды, занимающие разные экологические ниши. Поэтому его называют также экологическим видообразованием.

scienceland.info

Географическое видообразование

Количество просмотров публикации Географическое видообразование — 3777

Задание № 1

Тема 34. Видообразование как результат микроэволюции

1.Прочитайте ниже изложенный учебный материал.

2.Ответьте на вопросы самоконтроля.

Видообразование — это процесс возникновения одного или нескольких новых видов из видов, существовавших ранее.

Образование новых видов в природе является важнейшим этапом в процессе эволюции. Дарвин доказал, что образование новых видов в природе происходит под влиянием движущих сил эволюции. При изменении условий существования внутри вида идет процесс расхождения признаков – дивергенция, которая приводит к образованию новых группировок особей внутри вида. От исходного вида бреет начало целый ʼʼпучокʼʼ форм, но не всœе они получают дальнейшее развитие. Наиболее расходящиеся по признакам формы обладают большими возможностями оставлять плодовитое потомство и выживать, так как они меньше конкурируют между собой, чем промежуточные, которые постепенно вымирают в борьбе за существование под действием естественного отбора в бесконечном ряду поколений.

В природе не всœегда сохранялись лишь наиболее расходящиеся, крайние формы, средние также могли выжить и дать потомство. Из крайних форм иногда развивается одна, но может развиваться и более. В случае если условия среды не изменяютсяё или мало изменяются в течение длительного времени, то вид остается почти неизменным по сравнению с родоначальным.

У организмов размножающихся половым путем, вид представляет совокупность связанных между собой популяций. Пока особи разных популяций внутри вида хоть изредка могут скрещиваться между собой и давать плодовитое потомство, ᴛ.ᴇ. пока существует поток генов из одной популяции в другую, вид остается целостной системой. При этом, в случае если между отдельными популяциями или группами популяций возникнут какие-либо препятствия, затрудняющие обмен генами (изоляция), это приведет к расчленению вида. Изолированные группы популяций, отдельные популяции или изолированные части одной и той же популяции, могут эволюционировать самостоятельно, что в конечном итоге может привести к возникновению новых видов. Находясь в несколько разных условиях среды и испытывая влияние постоянно действующих элементарных эволюционных факторов, изолированные популяции будут всœе более и более различаться по своим генофондам. Таким образом,изоляция — ϶ᴛᴏ ограничение свободного скрещивания.

Выделяют два базовых типа изоляций популяций: территориально-механическую и биологическую.

Территориально-механическая, или географическая, изоляция связана с различными изменениями в ландшафте: возникновение горных хребтов, водных барьеров, лесных массивов и т.п. При расселœении живых организмов всœе это играет заметную роль, расчленения популяции на группы и нарушая тем самым поток генов между изолированными частями. Такая изоляция оказывает особенно сильное влияние на малоподвижные виды животных (к примеру, улитки) и т.п. еще в большей степени географической изоляции подвергаются сидячие водные животные. Географическая изоляция встречается и у хорошо подвижных организмов, таких, к примеру, как птицы, в т.ч. и перелœетные, поскольку репродуктивный период их жизни приходится на одни и те же места (к примеру, аисты, ласточки). Географическая изоляция может иметь место и в тех случаях, когда вид занимает достаточно обширный ареал и особи разных популяций не могут встречаться и скрещиваться в силу большого расстояния между популяциями. К примеру, ареал соболя в результате активного отстрела разорван на две части, удаленные на значительное расстояние одна от другой.

Биологическая изоляция определяется возможными различиями индивидуумов внутри вида, предупреждающими скрещивание. Выделяют три основные формы биологической изоляции: экологическую, морфофизическую и генетическую. Экологическая изоляция наблюдается тогда, когда потенциальные партнеры по спариванию не встречаются. Это должна быть в тех случаях. когда особи одной популяции населяют разные места обитания в пределах одной и той же территории, либо тогда, когда половое созревание у потенциальных партнеров по спариванию наступает не одновременно. Морфофизиологическая изоляция обусловлена особенностями строения и функционирования органов размножения, когда изменяется не вероятность встреч, а вероятность скрещивания. Скрещиванию препятствуют размеры особей, несоответствие в строении копулятивных аппаратов, гибель половых клеток и т.п. Генетическая изоляция наступает тогда, когда скрещивающиеся пары имеют существенные генетические различия (различия в строении хромосом, их количестве и др.), благодаря чему снижается жизнеспособность зигот и зародышей.

Каков же эволюционный смысл изоляции популяций? Представим себе популяцию (или ее часть), которая на протяжении жизни большого числа поколений совершенно изолирована от других популяций (или другой части популяции) того же вида. Из-за отсутствия потока генов генофонд такой популяции становится самостоятельным, частота встречаемости разных аллелœей в нем подобрана естественным отбором применительно к конкретным условиям обитания. Постепенно в генофонде будут возникать и накапливаться новые мутации, и естественный отбор приведет, в конце концов, к возникновению стольких отличий между этой популяцией и другими популяциями этого же вида, что возможность успешного скрещивания исчезнет. Это может привести к формированию новых видов.

Новые виды могут возникать в условиях пространственной изоляции популяций, ᴛ.ᴇ. из популяций, занимающих разные географические ареалы. Такое видообразование называют аллопарическим (от allos – разный, patria- родина) или чаще географическим. В результате длительного разобщения популяций между ними может возникнуть генетическая изоляция, сохраняющаяся даже в том случае, в случае если они окажутся вместе. Аллопатрическое видообразование – процесс достаточно длительный и происходит очень медленно. Примером зарождающегося видообразования может служить наличие трех подвидов синицы большой – евроазиатского, южно- и восточноазиатского. Эти подвиды занимают хорошо различимые ареалы, хотя по периферии ареалов южноазиатские синицы еще скрещиваются с другими подвидами (это говорит о незавершенном видообразовании). Подобным образом при изменении растительного покрова в четвертичном периоде произошло разделœение ареала ландыша майского на пять самостоятельных географических ареалов, находящихся на значительном расстоянии друг от друга, в которых сформировались европейская, закавказская, дальневосточная, сахалино-японская и североамериканская расы, различающиеся по ряду существенных признаков. В последующем эти расы образовали самостоятельные виды ландыша. Сохранившийся на юге Европы ландыш майский (европейская раса) вторично расселился по всœей Европе.

referatwork.ru

Видообразование

Видообразование

Разнообразие видов, существующее в природе, огромно, их общая численность составляет несколько миллионов. Со времен возникновения жизни на Земле количество существовавших когда-либо видов, как полагают специалисты, вероятно, в 50—100 раз больше. Очевидно, что все ныне существующие и вымершие виды имели предков, которые дали им начало. Процесс образования новых видов из предковых называется видообразованием.

Пути видообразования. Слева направо – филетическое видообразование; гибридогенное происхождение вида С, дивергентное видообразование

Пути видообразования. Выделяют три основных пути, ведущих к появлению новых видов. Первый из них — преобразование существующих видов. В ходе эволюции вид А меняется и превращается в вид В. Такой процесс называетсяфилетическимвидообразованием и не предполагает изменения числа видов. Второй путь связан со слиянием двух существующих видов А и В и образованием нового вида С. При этом говорят огибридогенномпроисхождении видов. Третий путь видообразования обусловлендивергенцией(разделением) одного предкового вида на несколько независимо эволюционирующих видов. Именно по этому пути и шла в основном эволюция биоразнообразия на Земле. Термин «видообразование» в узком смысле этого слова означает увеличение числа видов.

Изоляция как пусковой механизм видообразования. Каждый вид – это замкнутая генетическая система. Особи одного вида могут друг с другом скрещиваться и давать плодовитое потомство, а представители разных видов не скрещиваются вовсе, а если и скрещиваются, то потомства не дают, а если и дают, то потомство это бесплодно. Следовательно, дивергентному видообразованию должно предшествовать возникновение изолированных популяций внутри предкового вида. Существуют разные формы внутривидовой изоляции.

Пространственная изоляция возникает между популяциями, далеко отстоящими других от друга или разделенными географическими барьерами. Для многих наземных животных непреодолимыми преградами для распространения служат моря и реки, для водных – массивы суши. Понятно, что и расстояние, и непреодолимость барьера – понятия относительные. Они определяются биологией видов. Для малоподвижных видов животных, например улиток, расстояние в несколько сотен метров оказывается достаточным для изоляции. В то же время между популяциями ветроопыляемых растений обмен пыльцой происходит на десятки и сотни километров. Для одних видов крохотный ручей служит непреодолимым барьером, в то время как другие легко пересекают широкие реки и моря.

Кроме пространственной изоля­ции, встречается и экологическая изоляция. Эта форма биологической изоляции основывается на разнооб­разии организмов по экологии их раз­множения и предпочтительному мес­тообитанию. Обычно они имеют пред­почтение к размножению либо в оп­ределенных местах, либо в опреде­ленные сроки. Например, в озере Севан обнаружено 6 изолированных популяций одного вида форели, имеющих различные ме­ста нереста в реках и ручьях, пита­ющих озеро. В других случаях решающее зна­чение имеет временáя изоляция. Убедительным примером служат по­пуляции четных и нечетных лет у ти­хоокеанских лососей. Цикл развития этих рыб составляет два года, после чего они поднимаются в верховья рек, впадающих в океан, нерестятся и погибают. Популяции четных и нечет­ных лет могут жить по соседству друг с другом, но, тем не менее, они прак­тически никогда не скрещиваются.

Длительная внутривидовая изоляция приводит к тому, что каждая популяция эволюционирует независимо. Мутации, возникающие в одной популяции, не могут проникнуть в другую. Дрейф генов приводит к тому, что в разных популяциях фиксируются разные наборы аллелей. Естественный отбор перестраивает генетическую структуру каждой изолированной популяции на свой лад, приспосабливая каждую из них к локальным условиям.

Даже в том случае, если условия, в которых живут две изолированные популяции, совершенно идентичны, и отбор в обеих популяциях идет по одним и тем же признакам, в одном и том же направлении, результаты такого отбора могут оказаться совершенно разными, потому к одному и тому же фактору среды можно приспособиться разными путями. Если популяции изолированы, то каждая из них идет своим путем. Одним из самых ярких примеров такого рода служит явление мимикрии. Многие виды съедобных животных имитируют окраску несъедобных. При этом разные изолированные популяции одного широко расселенного вида-имитатора подражают окраске разных видов-моделей, именно тех, с которыми они живут на одной территории.

Независимая эволюция изолированных популяций ведет к тому, что между ними увеличиваются генетические различия. Они становятся все менее похожими друг на друга по ряду морфологических, физиологических и поведенческих признаков. Это в свою очередь ведет к возникновению биологических механизмов изоляции и к видообразованию.

Способы видообразования

Основные этапы аллопатрического и симпатрического видообразования

В зависимости от того, где и как возникает репродуктивная изоляция между исходным и нарождающимся видом или видами, выделяют 2 основных способа видообразования.Аллопатрическое(от греч.allos– другой,patris— родина) видообразование происходит в том случае, когда нарождающиеся виды оказываются пространственно разобщенными, отделенными друг от друга и от исходного вида труднопреодолимыми географическими барьерами. Ученые предполагают, что в особых случаях репродуктивная изоляция может возникнуть между определенными особями и всей остальной популяцией в пределах одной территории. Такой способ видообразования называютсимпатрическим(от греч.syn– вместе,patris— родина).

Аллопатрическое видообразование. Пространственная изоляция может возникать в ходе распространения вида по ареалу. На пике численности обычно усиливается миграция особей, и ареал вида расширяется. В период спада численности этот ареал фрагментируется и прежде большая единая популяция распадается на серию мелких частично изолированных популяций. Глобальные изменения климата, наступление ледников или пустынь, дрейф материков, горообразование, изменение русел рек – все эти события также могут приводить к фрагментации ареалов. В историческое время фрагментация ареалов многих животных и растений была обусловлена деятельностью человека. Вырубка лесов, распашка полей, прокладка железных и шоссейных дорог, газо- и нефтепроводов привели к тому, что многие популяции оказались отрезанными друг от друга, их численность снизалась, и обмен мигрантами между ними резко сократился.

Две популяции одного вида, обитающие на разных краях его ареала, могут отличаться друг от друга по морфологии, физиологии, поведению столь же значительно, как и разные родственные виды. Как правило, мы не знаем, способны ли представители крайних популяций скрещиваться и давать плодовитое потомство, просто потому, они некогда не встречаются друг с другом в природе.

Когда ученые скрещивают представителей таких географически отдаленных популяций в лаборатории, они часто обнаруживают ту или иную степень их несовместимости друг с другом. Так, например, мускусная землеройка занимает огромный ареал на юге Азии. Было показано, что самки из популяции населяющей Бангладеш не скрещиваются в лаборатории с самцами из Японии. Причина состоит в том, что бангладешские землеройки втрое крупнее японских. В лаборатории были получены гибриды между землеройками из Непала и Шри Ланки, однако, гибридные самцы оказались стерильными из-за серьезных нарушений в мейозе. Таким образом, отдаленные популяции одного и того же вида оказываются репродуктивно изолированными друг от друга. При этом в разных популяциях вырабатываются разные механизмы этой изоляции. В одном случае — это различия в размерах тела, которые делают невозможными межпопуляционные скрещивания, в другом – несовместимость генетических систем, контролирующих спаривание хромосом в мейозе, которая приводит к стерильности гибридов. Если две популяции оказываются на долгое время географически изолированными друг от друга и не «сверяют» свои генофонды на совместимость, то они, в конечном счете, могут стать генетически несовместимыми, даже если они и живут в одинаковых условиях.

Кольцевой ареал чаек. На берегах Северного и Балтийского морей обитают два вида чаек – серебристая чайка и клуша-хохотунья. Эти два вида объединяются друг с другом на другом краю ареала, образуя цепь связанных популяций

Есть несколько случаев, однако, когда репродуктивную изоляцию между краевыми популяциями одного вида можно наблюдать в природе. На берегах Северного и Балтийского морей обитают два вида чаек – серебристая чайка и клуша-хохотунья. Они отличаются друг от друга и не скрещиваются, хотя и занимают одну территорию. По всем критериям – это разные виды. Однако на другом краю мы обнаруживаем цепь связанных популяций одного вида распространенных на Восток по северу Евразии и на Запад через Гренландию и Северную Америку. Можно думать, что когда-то в районе Берингова моря существовала предковая популяция, которая постепенно расселялась и на Запад и на Восток вокруг Северного Ледовитого океана. По мере расселения в локальных популяциях, несмотря на обмен мигрантами, накапливались генетические различия. К тому времени, когда ареал этого вида сомкнулся на Западе, эти различия стали столь значительными, что обеспечили надежную репродуктивную изоляцию краевых популяций. Из этого примера видно, как постепенное накопление генетических различий между географически удаленными популяциями ведет к видообразованию.

Классический пример аллопатрического видообразования — эндемичные виды, возникшие на островах. Вьюрки на Галапагосских островах, описанные впервые Ч. Дарвином, — свидетельство эффективности аллопатрического видообразования. Молекулярный анализ их ДНК показывает, что при всем удивительном морфологическом многообразии видов Дарвиновых вьюрков, все они являются потомками одного единственного континентального вида. Его представители попали на Галапагоссы несколько миллионов лет назад и дали начало четырем основным линиям. Молекулярные часы эволюции позволяют установить последовательность их дивергенции. Наиболее древняя из них — линия насекомоядных вьюрков. Позднее выделилась линия вьюрков – вегетарианцев, которые питаются лепестками цветов, почками и плодами. Затем от этой линии выделилось еще две, с более мощными клювами. Древесные вьюрки использовали их для извлечения насекомых из стволов деревьев, а наземные для питания твердыми семенами. Образование разных видов вьюрков происходило на разных островах и шло, таким образом, по пути аллопатрического видообразования.

Разнообразие рыб цихлид озера Виктория. Более 500 видов цихлид произошли от общего предка в течение 12 тыс. лет.

Симпатрическое видообразование. Большинство ученых сходятся во мнении, что аллопатрическое видообразование было основной причиной возникновения множества видов животных растений. Однако известны примеры обитания нескольких (а иногда и многих) близкородственных видов на одной территории. Например, в африканским озере Виктория, которое образовались всего 12 тыс. лет назад, обитают более 500 видов рыб-цихлид, отличающиеся друг от друга по морфологии, образу жизни, поведению и ряду других признаков. Молекулярно-генетический анализ показывает, что все они произошли от одного общего предка.

В озере Байкал возникло множество эндемичных видов беспозвоночных и рыб. Особенно показательно разнообразие бокоплавов — примерно 250 эндемичных видов, возникших, возможно, из одного предкового вида. Трудно предположить, что в пределах таких замкнутых и относительно небольших биосистем нашлось место для длительной географической изоляции локальных популяций, которая могла бы привести к аллопатрическому видообразованию.

Для объяснения такого рода явлений была предложена гипотеза симпатрическоговидообразования. Она предполагает, что репродуктивная изоляция может возникнуть в пределах одной территории. Были высказано несколько гипотез о том, как это происходит.

Репродуктивная изоляция может возникать на основе геномных и хро­мосомных перестроек. Так, например, полиплоидия может служить надежным и эффективным способом репродуктивной изоляции. Гибриды между растениями с разной степенью плоидности почти всегда стерильны. Здесь, однако, возникает серьезная проблема. Если перестройка вызывает стерильность у гетерозигот, то она практически не имеет шансов размножиться и распространиться в популяции. Эта проблема довольно легко разрешается, если носитель перестройки может размножаться вегетативно. В таком случае в пределах одной территории довольно быстро появляется группа его потомков, которые способны скрещиваться друг с другом и репродуктивно изолированы от всей остальной популяции, обитающей на той же территории. Видимо именно поэтому полиплоидия часто встречается у видов растений, способных к вегетативному размножению и у животных способных к партеногенезу, и крайне редко у видов с половым размножением.

Одним из вариантов симпатрического видообразования является гибридогенноевидообразование. В этом случае частичное преодоление барьера репродуктивной изоляции между двумя симпатрическими видами может привести к возникновению нового вида, который оказывается изолированным от обоих родительских видов. Свидетельствами в пользу этого пути видообразования являются некоторые партеногенетические виды ящериц, аллополиплоидные виды растений.

Другим путем к симпатрическому видообразованию может быть экологическая специализация. Одни паразитические виды оказываются крайне специализированными по хозяину: они паразитируют только на нем одном. Другие виды могут использовать несколько видов-хозяев. Среди них выделяются такие, которые образуют так называемые «расы по хозяину». Представители этих рас могут использовать несколько видов, но в силу своих генетических особенностей, предпочитают какой-то один вид-хозяин. Углубление такой специализации за счет дизруптивного отбора может привести к симпатрическому видообразованию. Изоляция может формироваться и поддерживаться благодаря разобщению сезонов размножения. Примером может служить возникновение ранне- и поздноцветущих рас у погремка.

В быстром видообразовании рыбок–цихлид в африканских озерах очень важную роль играл половой отбор. Огромное внутривидовое разнообразие окрасок рыб послужило основой для быстрой дивергенции локальных или семейных группировок по особенностям их половых предпочтений и, в конечном счете, к видообразованию.

Не следует думать, однако, что аллопатрическое и симпатрическое видообразование являются взаимоисключающими путями эволюции. В пределах общего сплошного ареала вида всегда существует микрогеографическая гетерогенность. Некоторые районы внутри ареала не подходят для большинства особей, однако, отдельные представители того же вида, в силу своих генетических особенностей оказываются способными жить и размножаться в этих районах. Если такие локальные группы существуют достаточно долго в относительной изоляции от остальных, они могут дать начало новым видам.

1.      Назовите основные пути видообразования.

2.      Какие факторы могут приводить к изоляции популяций?

3.      Как влияет длительная изоляция на генетическую структуру изолированных популяций?

4.      На каких механизмах основывается аллопатрическое видообразование?

5.      Приведите примеры аллопатрического видообразования. Насколько широко оно распространено в природе?

6.      В каких случаях происходит симпатрическое видообразование?

7.      Приведите примеры симпатрического видообразования.

8.      Попробуйте объяснить многообразие видов цихлид озера Виктория с точки зрения моделей аллопатрического и симпатрического видообразования.

studfiles.net

Географическое видообразование | Биология. Реферат, доклад, сообщение, краткое содержание, лекция, шпаргалка, конспект, ГДЗ, тест

В основе процесса видо­образования лежат качественные изменения генетической структуры группы изолиро­ванных популяций, при которых во многих локусах происходит замещение аллелей. Это приводит к изменениям фенотипа особей и характера их жизнедеятельности. В конечном счёте между группами популяции возникает барьер нескрещиваемости (репродуктивная изоляция), и одна из групп популяций превращается в новый вид. Чтобы произошли качественные генетические изменения, необходима изолированность на длительный период групп популяций исходного вида.

В зависимости от механизма изоляции и определяют типы видообразовательных процессов. Самым рас­пространённым типом видообразования является географическое видообразование, в основе которого лежит пространственная (географическая) изоляция, со временем приводящая к генетиче­ским изменениям в разных частях ареала (рис. 179, а).

Представим, что некий европейский вид мышей, обитаю­щий в условиях мягкого океанического климата, сильно размножился и стал расширять свой ареал в континентальные районы Азии. Ясно, что в условиях морозной зимы повышенную выживаемость проявят особи определённых генотипов, которые в условиях тёплого климата не давали их носителям никакого преимущества в борьбе за существование. Поэтому в суровых местах обитания количество особей с такими генотипами будет из года в год возрастать, и они постепенно вытеснят мышей с обычными для европейских популяций генотипами.

Рис. 179. Схемы видообразования: а — географического; б — экологического

Сначала генетические различия, заключающиеся в частотах встреч тех или иных аллелей, между азиатскими и европей­скими популяциями будут незначительны. Особи, представля­ющие их, внешне будут малоотличимыми друг от друга. Такие географические группы популяций следует рассматривать как подвиды. После тысяч поколений между подвидами могут накопиться более существенные генетические различия, так как в результате мутационного процесса возникнут новые аллели, которые заменят старые, что приведёт к значитель­ным изменениям фенотипа особей и характера их жизнедеятельности. Материал с сайта http://worldofschool.ru

Причём эти изменения возникнут тем быстрее, чем более изолирован­ными будут подвиды, чем меньше между ними будет обмен особями и, соответственно, генами. Эти ограни­чения на обмен налагает географи­ческая изоляция. Преградами для миграций могут служить большие реки, горные массивы, для лесных видов — открытые участки степей, а для степных, наоборот, леса.

Через десятки или сотни тысяч лет может начаться процесс обрат­ной миграции, и ареалы европей­ского и азиатского подвидов мышей частично совместятся. При этом из-за того, что особи разных подвидов уже накопили большое количество генетических различий, между ними образуется барьер нескрещиваемости. Они хорошо отличаются внешне и занимают разные экологические ниши. Таким образом, в результате приспособления к более суровым условиям существования под действием факторов эволюции обра­зуется новый вид.

На этой странице материал по темам:

  • Реферат по биологии географическое видообразование

  • Микроэволюция доклад по биологии

  • Географическое видообразование доклад

  • Географическое видообразование краткий конспект

Вопросы по этому материалу:

  • Чем отличается географическое видообразование от экологического?

  • Почему видообразование так активно происходит на островах?

  • Почему географи­ческое видообразование — самая универсальная, главная форма образования видов?

worldofschool.ru

Основные способы видообразования — реферат

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Основные  способы видообразования. 

Введение

 

 

Проблема  видообразования принципиально  была решена Ч.Дарвином на основе его  концепции дивергенции. Дивергенция — (от позднелатинского – расхождение; в биологии, расхождение признаков и свойств у первоначально близких групп организмов в ходе эволюции), происходит под влиянием естественного отбора, действующих в условиях острой внутри видовой конкуренции в пользу вариантов наиболее уклонившихся от исходной формы. Согласно современным представлениям видообразование происходит под контролем дизруптивного отбора (от лат. disruptus-разорванный; разрывающий отбор, одна из форм естественного отбора в популяции, приводящая к появлению двух или нескольких новых форм из одной исходной) и не требует обострённой внутривидовой конкуренции как обязательного условия. Но прежде чем подробнее рассмотреть видообразование и его способы, следует дать определения ключевым словам.

 

ВИД — (лат. species) — таксономическая, систематическая единица, группа особей с общими морфофизиологическими, биохимическими и поведенческими признаками, способная к взаимному скрещиванию, дающему в ряду поколений плодовитое потомство, закономерно распространённая в пределах определённого ареала и сходно изменяющаяся под влиянием факторов внешней среды. Вид — реально существующая генетически неделимая единица живого мира, основная структурная единица в системе организмов, качественный этап эволюции жизни.

 

ВИДООБРАЗОВАНИЕ — это процесс возникновения новых видов, изменения старых видов и появление новых в результате накопления новых признаков. Видообразование происходит на микроэволюционном уровне.

При этом имеет  место процесс превращения генетически  открытых систем (популяций и групп  популяций) в генетически закрытые — устойчивые системы (виды).

 

ПОПУЛЯЦИЯ – (от лат. populatio-население) совокупность особей одного вида, длительно занимающая определённое пространство и воспроизводящая себя в течение большого числа поколений.

Из учения Ч. Дарвина о происхождении видов  и всего последующего развития биологических  наук неизбежно следует, что виды изменяются во времени, приобретая новые  признаки и свойства, и дифференцируются так, что из одного вида образуются два или больше новых. Ведущим  и единственным направляющим фактором видообразование является естественный отбор (процесс, приводящий к выживанию и преимущественному размножению более приспособленных к данным условиям среды особей, обладающих полезными наследственными признаками).

Существуют  разнообразные теории, объясняющие  механизмы видообразования, ни одна из которых не считается общепризнанной и полностью доказанной. Одна из причин этого — сложность эмпирической проверки из-за долговременности изучаемого процесса.

Согласно  синтетической теории эволюции (СТЭ), основой для видообразования  является наследственная изменчивость организмов, ведущий фактор — естественный отбор. В СТЭ выделяют два основных способа видообразования: географическое, или аллопатрическое, и экологическое, или симпатрическое, основные этапы этих способов изображены в Приложение.

 

 

 

 

 

Основные способы  видообразования.

 

 

  1. Аллопатрическое (географическое) видообразование.

Аллопатрическое видообразование происходит в том случае, когда нарождающиеся виды оказываются пространственно разобщенными, отделенными друг от друга и от исходного вида труднопреодолимыми географическими барьерами.

Это географическое видообразование, образование новых видов из географических популяций. Греческое слово «аллос» означает «чужой», а «патрис» — «родина». Дарвин уделял внимание географической изоляции, географическим расам, подвидам. Но теория географического видообразования создана К. Джорданом, Б. Реншем, Ф. Добжанским, Э. Майром. Это видообразование есть результат пространственной изоляции, значение которой первым подчеркнул М. Вагенер.

Предполагается, что схема последовательности событий  при географическом видообразовании  такова. Вид имеет обширный ареал. Вследствие неоднородности условий  существования в разных районах  ареала возникает генетическая неоднородность этого вида. Происходит географическая дифференцировка родоначального вида на географические популяции — популяции, населяющие территорию с географически однородными условиями существования. Изначально целостный ареал вида в какой-то момент, в силу внешних по отношению к данному виду причин, распадается. Исторически возникшие географические причины (изменение климата, появление гор, проливов, ледников, хребтов, рек, хозяйственная деятельность человека и т. д.) вызывают географическую изоляцию части или частей вида. Изолированные популяции после этого эволюируют независимо. В каждой изолированной географической популяции направление отбора будет иное, чем в остальных — сестринских популяциях.

С течением времени микроэволюционные процессы приводят к значительным изменениям генофонда и фенотипического  состава этих популяций. Между разобщенными географическими расами развивается  репродуктивная изоляция (т.е. нескрещиваемость в природных условиях). В зависимости от степени репродуктивной изоляции формируются подвиды, а затем — аллопатрические виды. Первичный родительский ареал распадается на ареалы дочерних видов. С течением времени, при исчезновении преград, целостность ареала может восстановиться. Дочерние виды в этом случае могут или гибридизироваться (в случае недостаточной генетической дифференциации), или они станут симпатрическими видами.

Две популяции  одного вида, обитающие на разных краях  его ареала, могут отличаться друг от друга по морфологии, физиологии, поведению столь же значительно, как и разные родственные виды.

Классическим примером аллопатрического видообразования могут послужить вьюрки на Галапагосских островах, описанные впервые Ч. Дарвином. Молекулярный анализ их ДНК показывает, что при всем удивительном морфологическом многообразии видов Дарвиновых вьюрков, все они являются потомками одного единственного континентального вида. Его представители попали на Галапагоссы несколько миллионов лет назад и дали начало четырем основным линиям. Молекулярные часы эволюции позволяют установить последовательность их дивергенции. Наиболее древняя из них — линия насекомоядных вьюрков. Позднее выделилась линия вьюрков – вегетарианцев, которые питаются лепестками цветов, почками и плодами. Затем от этой линии выделилось еще две, с более мощными клювами. Древесные вьюрки использовали их для извлечения насекомых из стволов деревьев, а наземные для питания твердыми семенами. Образование разных видов вьюрков происходило на разных островах и шло, таким образом, по пути аллопатрического видообразования.

Большинство ученых сходятся во мнении, что аллопатрическое видообразование было основной причиной возникновения множества видов животных и растений.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  1. Симпатрическое (экологическое) видообразование.

В особых случаях  репродуктивная изоляция может возникнуть между определенными особями  и всей остальной популяцией в  пределах одной территории. Такой способ видообразования называют симпатрическим.

Симпатрическое видообразование (от греч. syn — вместе и patris — родина) — способ видообразования в процессе эволюции, при котором новые виды организмов происходят от родственных групп с сильно перекрывающимися или совпадающими ареалами, т. е. отсутствует географическая изоляция. Симпатрическое видообразование возможно в случаях, когда 2 формы, сосуществуя в пределах общего ареала или его части, не смешиваются.

Экологическое видообразование cвязано с расхождением групп особей одного вида и обитающих на одном ареале по экологическим признакам. При этом особи с промежуточными характеристиками оказываются менее приспособленными. Расходящиеся группы формируют новые виды. Симпатрическое видообразование может протекать несколькими способами. Один из них — возникновение новых видов при быстром изменении кариотипа путём полиплоидизации. Известны группы близких видов, обычно растений, с кратным числом хромосом. Другой способ симпатрического видообразования — гибридизация с последующим удвоением числа хромосом. Сейчас известно немало видов, гибридогенное происхождение и характер генома которых может считаться экспериментально доказанным. Третий способ симпатрического видообразования — возникновение репродуктивной изоляции особей внутри первоначально единой популяции в результате фрагментации или слияния хромосом и других хромосомных перестроек. Этот способ распространён как у растений, так и у животных. Особенностью симпатрического пути видообразования является то, что он приводит к возникновению новых видов, всегда морфологически близких к исходному виду. Лишь в случае гибридогенного возникновения видов появляется новая видовая форма, отличная от каждой из родительских.

1.Симпатрическое  видообразование на основе полиплоидизации: Это процесс возникновения нового вида вследствие кратного увеличения хромосомного набора, который называется эуполиплоидия, или автополиплоидия. При эуполиплоидии происходит дупликация всего хромосомного набора. Это порождает у некоторых видов ряд полиплоидов. Полиплоидия хорошо совмещается с гермафродитным способом размножения. Так как большинство высших растений гермафродиты, то среди них много — около 50 % — полиплоидов. У животных полиплоидия встречается значительно реже, чем у растений. Полиплоидия обнаружена у иглокожих, членистоногих, аннелид, плоских червей, у ящериц. Полиплоиды имеют преимущества в борьбе за существование, так как они более морозостойкие, засухоустойчивые, имеют большую иммунность. Именно поэтому в суровых условиях количество полиплоидов увеличивается

2.Симпатрическое видообразование на основе гибридизации: это образование новых видов путем межвидового скрещивания и последующего удвоения гибридного хромосомного набора. Межвидовая гибридизация имеет почти непреодолимые препятствия в форме биологической изоляции. Спонтанные природные межвидовые гибриды обычно бесплодны вследствие различий в числе, в структуре хромосом, невозможности конъюгации их в мейозе ввиду отсутствия гомологичных хромосом, неправильного расхождения их. Эти несоответствия нарушают также процесс оплодотворения, митотическое деление в процессе дробления.

Но если гибридизация будет сопровождаться удвоением  гибридного кариотипа — полиплоидией, эти трудности становятся преодолимыми. Явление удвоения гибридного кариотипа  называется аллополиплоидией. Поэтому гибридное видообразование называют также аллополиплоидным. При аллополиплоидии каждая хромосома гибридного кариотипа будет иметь своего гомолога.

Природные спонтанные аллополиплоиды — это новые виды, а иногда и роды. Они фертильны, но с родителями не скрещиваются, так как между аллополиплоидом и его диплоидными родителями существует преграда в виде несоответствия числа хромосом (хромосомная стерильность).

3.Симпатрическое  видообразование на основе хромосомных  перестроек: основанное на процессах фиксации крупных хромосомных мутаций, обеспечивающих репродуктивную изоляцию потомков от родительской формы. Это возникновение новых видов путем преобразования кариотипа, изменения строения хромосом. Дивергенция происходит вследствие преобразования одноплечих хромосом вдвуплечие путем робертсоновских слияний. Следовательно, хромосомные перестройки могут служить эффективным механизмом репродуктивной изоляции и вести к видообразованию. И что самое приятное, таким путем видообразование может происходить достаточно быстро.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение.

 

 

Видообразование — основное явление эволюции. Образование  нового вида является фундаментом процесса эволюции и ее узловым пунктом, в том смысле, что вся эволюция может быть представлена как совокупность видообразовательных процессов. Основа всех способов видообразования — движущие силы эволюции. Географическое видообразование связано с расширением ареала вида и возникновением изолированных популяций. Экологическое видообразование связано с заселением особей вида разные экологические условия, что также ведет к биологической изоляции. В природе существует множество примеров и того и другого способа видообразования. Вместе с тем, теоретических и практических претензий к обоим типам у учёных тоже хватает. Как я уже упоминал в введении сложность состоит в эмпирической проверки из-за долговременности изучаемого процесса.

 

 


myunivercity.ru