Популяция как элементарная единица эволюции

Популяция в природе как совокупность особей, принадлежащих к определенному виду живых организмов. Законы формирования идеальной популяции. Отсутствие эволюционной судьбы у отдельных особей. Наследственное закрепление основных признаков вида в популяции.

Рубрика Биология и естествознание
Вид контрольная работа
Язык русский
Дата добавления 24.09.2015
Размер файла 27,4 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

ХАРЬКОВСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

им. В.Н. Каразина

Контрольная работа по

Теории эволюции

Популяция как элементарная единица эволюции

студентки III курса

биологического факультета

заочного отделения 2-е в/о

Авдеевой Екатерины Владимировны

Преподаватель

к. б. н., доц. Тагалина Ольга Валентиновна

ХАРЬКОВ 2014

Содержание

  • Введение
  • Популяция - элементарная единица эволюции
  • Элементарные факторы эволюции
  • Мутационный процесс
  • Популяционные волны
  • Классификация популяционных волн
  • Изоляция
  • Заключение
  • Литература

Введение

Все виды живых организмов в природе представлены совокупностями особей - популяциями. Популяции - такие же природные реальности, как клетки с кодами их наследственной информации, как особи и процесс индивидуального развития, как биохорологические подразделения биосферы - биогеоцинозы. Все это - своего рода элементарные структуры на соответствующих уровнях организации жизни на Земле. При этом популяции, как стало ясно в результате развития эволюционного учения в ХХ в., - элементарные эволюционные структуры.

В результате наблюдений в природе было определено что особи любого вида растений животных микроорганизмов распределены в приделах видового ареала неравномерно. Участки с относительно высокой плотностью варьируются с участками низкой численности.

Такие центры плотности населения каждого вида называют как правило популяциями.

Популяция - совокупность особей определенного вида, в течение длительного времени (большое число) поколений населяющих определенное пространство, внутри которой практически существляется та или иная степень панмексии и которая отделена от соседних таких же совокупностей особей той или иной степенью давления изоляции.

Для идеальных популяций характерно выполнение закона Харди-Вайнберга, В соответствии с этим законом, при относительно постоянных условиях, частота аллелей в популяции остается неизменной из поколения в поколение. В этих условиях популяция находится в состоянии генетического равновесия, в ней не происходят эволюционные изменения. Однако в природе нет идеальных условий, и не существует идеальных популяций. С эволюционно-генетической точки зрения популяция может считаться элементарной единицей эволюционного процесса, а устойчивое изменение её наследственных особенностей - элементарным эволюционным явлением. Такой подход позволяет выделить основные эволюционные факторы (мутационный процесс, изоляция, волны численности, естественный отбор) и эволюционный материал (мутации). Под влиянием факторов эволюции - мутационного процесса, изоляции, естественного отбора и др. - генетическое равновесие в популяции постоянно нарушается, происходит элементарное эволюционное явление - изменение генофонда популяции.

Почему же именно популяцию, а не вид или отдельную особь рассматривают как элементарную единицу эволюции?

Популяция - элементарная единица эволюции

Отдельные особи, не имеют собственной эволюционной судьбы, потому что все эволюционные события осуществляются при смене поколений. Вид, подвид, группы из нескольких близких популяций, тоже обладают собственной эволюционной судьбой, но они не элементарные (делимые) единицы жизни. В эволюционном процессе неделимой единицей оказывается популяция, всегда выступающая как экологическое морфофизиологическое, наконец, что самое важное, генетическое единство.

Таким образом, популяция является далее неделимо инволюционной единицей, обладающей собственной "эволюционной судьбой", которой не обладают ни отдельные особи, ни случайно возникшие кратковременные группы из немногих особей. Эволюция популяции как целостной единицы вида осуществляется на определенном пространстве, ограниченном изоляционными барьерами, которые препятствуют панмиксии с особями соседних популяций. Следует подчеркнуть, что не всякая изолированная группа особей является популяцией. Важно, чтобы них была и общая эволюционная история.

Несмотря на свою целостность, популяция генетически неоднородна. Основные признаки вида в популяции закреплены наследственно. Совокупность всех генов, сосредоточенных в хромосомах данного организма, называется генотипом. Он представляет собой систему, контролирующую развитие, строение и жизнедеятельность организма. Элементарные признаки организма, определяющие его индивидуальные особенности строения и жизнедеятельности (морфологические, физиологические и поведенческие), которые зависят от взаимодействия генотипа с условиями среды, называются фенотипом. Элементарная вариация признака или свойства, в доступном для исследования достаточно большом количестве особей далее не подразделяемая, называется феном. Так, в крыльях стрекоз ячейки, обычно имеют четырехугольную форму, но изредка встречаются треугольные; треугольные и четырехугольные формы ячеек могут считаться фенами.

Совокупность генов, которые имеются у особей данной популяции, называется генофондом популяции. Популяции в пространстве географически и экологически изолированы. Географическими границами являются, например, горные системы и водные пространства для сухопутных животных, большие участки суши для водных животных. Экологическая изоляция популяции определяется факторами среды (климатическими, эдафическими и др.). Различают следующие популяции: у растений - климатические и эдафические, у животных - соответственно географические и экологические, а также ценотические (элементарные) у растений и животных в пределах сообществ.

Географическая и экологическая изоляция обеспечивает накопление определенного набора генов в каждой популяции. Так, при проникновении особей какой-либо популяции вида на изолированные острова с различными природными условиями в процессе размножения на заселенных островах наследуются одни признаки, на полностью безлесных - другие. Исходная популяция в генном отношении дифференцируется, и набор генов в каждой возникающей новой популяции вида будет неполным. Например, у двукрылых (мухи) на безлесных островах с сильными ветрами утратится функция крыльев, а сами крылья редуцируются. Это происходит по той причине, что генотип определяет наследование не конкретных признаков, а норму реакции организма на все возможные условия среды. У каждой отдельной особи своя реакция на изменение экологических факторов, которая отражается в генофонде популяции.

Наличие у популяции генетических характеристик, непосредственно связанных с ее экологией, обеспечивает выживаемость особей, которые лучше адаптируются к различной среде, а также создает резерв наследственной изменчивости: преимущество в размножении получают более приспособленные к неоднородной окружающей среде особи. Естественный отбор и представляет собой генетический механизм изоляции популяций. К экологическим особенностям популяции относятся: ее местообитание и экологическая ниша, плотность, типы пространственного размещения и расселения, а также отношения между особями в популяции и между популяциями в биоценозе.

Выделение элементарной эволюционной единицы позволяет описать элементарное эволюционное явление - стойкое изменение генотипического состава популяции - и разграничит и охарактеризовать действие элементарных эволюционных факторов.

Элементарные факторы эволюции

Можно выделить три основных элементарных фактора эволюции: мутационный процесс, популяционные волны, изоляция.

Мутационный процесс

Мутация - это внезапное наследственное изменение, вызванное резким структурным и функциональным изменением генетического материала. Генетический материал организован в иерархию структурно-функциональных единиц - от молекулярных сайтов внутри гена до целых хромосом и геномов. Соответственно существуют разные типы мутаций - от генных до геномных.

Постоянная мутационная изменчивость и комбинации при скрещиваниях дают новые сочетания генов в генофонде, что неизбежно приводит к наследственным изменениям в популяции. Мутации - элементарный эволюционный материал, а процесс возникновения мутаций, мутационный процесс, - постоянно действующий элементарный эволюционный фактор, увеличивающий генетическую гетерогенность популяции вследствие сохранения рецессивных мутаций в гетерозиготах. Рецессивные мутации в гетерозиготном состоянии составляют скрытый резерв изменчивости, который может быть использован естественным отбором при изменении условий существования. Большинство мутаций являются вредными. Обезвреживание мутаций происходит путем перевода их в гетерозиготное состояние в результате полового процесса. Большинство новых мутантов характеризуется более низкой жизнеспособностью, чем нормальный, или дикий, тип. Снижение жизнеспособности может быть выражено в разной степени - от чуть заметного субвитального состояния до полулетальности и летальности. При оценке жизнеспособности мутантов Drosophiia melanogaster, возникших в результате мутаций в Х-хромосоме, 90% оказались менее жизнеспособными, чем нормальные мухи, а 10% были супервитальными, т.е. обладали повышенной жизнеспособностью. Многие мутации в гетерозиготном состоянии повышают относительную жизнеспособность особей. Механизмом, поддерживающим гетерозиготность особей, также является половой процесс.

Роль мутационного процесса в эволюции можно определить следующим образом. Мутации служат основным источником новшеств в популяциях. Можно сказать, что мутационный процесс - это фактор-поставщик элементарного эволюционного материала.

Популяционные волны

При характеристике популяции как элементарной эволюционной единицы одной из важных и постоянных черт признано явление колебания ее численности, волн жизни - популяционные волны.

Периодические или апериодические колебания численности особей популяции характерны для всех без исключения живых организмов. Причинами таких колебаний могут быть различные абиотические и биотические факторы среды. Действие популяционных волн, или волн жизни, предполагает неизбирательное, случайное уничтожение особей, благодаря чему редкий перед колебанием численности генотип (аллель) может сделаться обычным и быть подхваченным естественным отбором. Если в дальнейшем численность популяции восстановится за счет этих особей, то это приведет к случайному изменению частот генов в генофонде данной популяции.

Популяционные волны являются поставщиком эволюционного материала.

Классификация популяционных волн

1. Периодические колебания численности короткоживущих организмов характерны для большинства насекомых, однолетних растений, большинства грибов и микроорганизмов. В основном эти изменения вызваны сезонным колебанием численности.

2. Непериодические колебания численности, зависящие от сложного сочетания разных факторов. В первую очередь они зависят от благоприятных для данного вида (популяции) отношений в пищевых цепочках: уменьшение хищников, увеличение кормовых ресурсов. Обычно такие колебания затрагивают несколько видов и животных, и растений в биогеоценозах, что может привести к коренным перестройкам всего биогеоценоза.

3. Вспышки численности видов в новых районах, где отсутствуют их естественные враги.

4. Резкие непериодические колебания численности, связанные с природными катастрофами (в результате засухи или пожаров). Влияние популяционных волн особенное заметно в популяциях очень малой величины (обычно при численности размножающихся особей не более 500). Именно в этих условиях популяционные волны могут как бы подставлять под действие естественного отбора редкие мутации или устранять уже довольно обычные варианты.

популяция эволюция наследственный особь

Если численность какой-либо популяции резко идет на убыль, то от многочисленной популяции случайно могут остаться немногие особи, Например, лесной пожар не затронул небольшой участок леса, где и сохранились остатки популяции короедов (биологические свойства оставшихся в живых короедов в данном случае не имели значения, их спасла случайность). В популяции, пережившей катастрофическое сокращение численности, частоты генов (точнее, частоты аллелей) скорее всего будут иными, чем во всей исходной популяции до начала спада численности, Если вслед за сокращением численности следует резкий ее подъем, то новой вспышке численности дает начало оставшаяся немногочисленная группа, генотипический состав этой группы и определит новую генетическую структуру всей популяции в период следующего расцвета ее численности, При этом некоторые ранее присутствовавшие в малых концентрациях мутации могут совершенно исчезнуть из популяции, а концентрация других мутаций может случайно резко повыситься. В целом произойдет случайное колебание концентраций разных генотипов и мутаций в популяции. В этом и состоит основное эволюционное значение волн численности. Действие волн жизни как эволюционного фактора предполагает неизбирательное, случайное уничтожение особей, благодаря чему редкий перед колебанием численности генотип (аллель) может сделаться обычным и подхвачен в дальнейшем естественным отбором.

Изоляция

Под изоляцией понимается возникновение любых барьеров, нарушающих панмиксию (свободное скрещивание). В зависимости от их природы выделяют два основных типа изоляции: пространственную и биологическую (репродуктивную).

Пространственная изоляция может существовать в двух проявлениях: изоляция за счет географических барьеров и изоляция расстоянием (без заметных географических барьеров, просто в силу большого расстояния между популяциями или отдельными особями). Возникновение пространственной изоляции связано с радиусом репродуктивной активности для особей вида.

Биологическая изоляция приводит к нарушению скрещивания или препятствует воспроизведению нормального потомства, что обеспечивается двумя группами механизмов: устраняющие скрещивание (докопуляционная изоляция) и изоляция при скрещивании (послекопуляционная изоляция). Спариванию близких форм препятствуют различия во время половой активности и созревания половых продуктов. В природе обычна биотипическая изоляция, при которой потенциальные партнеры по спариванию не встречаются, так как они часто обитают в разных местах. Большое значение в возникновении биологической изоляции у близких форм имеет этологическая изоляция - осложнения спаривания, обусловленные особенностями поведения. Важным изолирующим механизмом, затрудняющим скрещивание близких видов, оказывается возникновение морфофизиологических различий в органах размножения, так называемая морфологическая изоляция. Большая группа изолирующих механизмов в природе связана с возникновением изоляции после оплодотворения - собственно генетическая изоляция, включающая гибель зигот после оплодотворения, развитие полностью или частично стерильных гибридов, а также пониженную жизнеспособность гибридов.

Значение изоляции в процессе эволюции состоит в том, что она закрепляет и усиливает начальные стадии генотипической дифференцировки и является обязательным условием всякого достаточно длительного этапа эволюционного процесса.

Заключение

Оценивая роль трех элементарных эволюционных факторов, можно сказать, что первые два фактора (мутационный процесс и волны жизни) - факторы поставщики элементарного эволюционного материала, а изоляция оказывается фактором - усилителем генетических различий между группами особей

Имея в виду стохастическую природу действия трех указанных факторов, их иногда объединяют под общим названием "Дрейф генов". Однако при проведении микроэволюционных исследований целесообразнее рассматривать роль отдельных факторов порознь.

Элементарные факторы эволюции различаются и по средним давлениям. Если давление мутационного процесса в природе всегда очень незначительно, то давление популяционных волн резко колеблются в разные периоды жизни популяции. Давление изоляции обычно более или менее длительно и всегда сравнительно велико.

Механизм действия трех факторов различен, но общими для них являются ненаправленность, неопределенность и стохастичность действия. В природе три эволюционных фактора действуют совместно, однако роль каждого может усиливаться в зависимости от конкретной обстановки. Даже совместное действие трех элементарных факторов не обеспечивает устойчивого протекания направленного процесса эволюции.

Направленность эволюции придает действие естественного отбора.

Литература

1. Северцов А.С. Основы теории эволюции / М.: Изд-во МГУ, 1987. - 320 с.

2. Яблоков А.В., Юсуфов А. Г Эволюционное учение / Учеб. Пособие для студентов ун-ов. / 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. Школа 1981. - 343с., ил

Интернет ресурсы:

1. http://evoldar.com/ - Эволюция пути и механизмы.

2. http://evolution. powernet.ru/ Теория эволюции как она есть.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Динамические характеристики популяции: рождаемость, смертность, выживаемость. Пространственное распределение особей, составляющих популяции. Рассмотрение колебания численности популяции как авторегулируемого процесса. Число доступных для жизни мест.

    презентация [867,8 K], добавлен 25.03.2015

  • Различия в строении, размножении и поведении особей, обусловленные разными условиями среды обитания популяций. Численность особей в популяциях, ее изменение во времени. Возрастной состав популяции, возможность ее прогнозирования на ближайший ряд лет.

    презентация [2,8 M], добавлен 26.02.2015

  • Понятие и принцип работы генетического алгоритма. Вычисление функций приспособленности для особей популяции. Модель "эволюционного процесса". Основные операции генетических алгоритмов. Восстановление генов, выпавших из популяции в ходе операции выбора.

    презентация [8,4 M], добавлен 25.06.2013

  • Показатели структуры популяций: численность, распределение особей в пространстве, соотношение групп по полу и возрасту, их морфологические, поведенческие особенности. Динамика популяции, ее биотический потенциал, рождаемость, смертность, миграция особей.

    доклад [56,2 K], добавлен 13.02.2010

  • Популяция как надорганизменная биологическая макросистема. Пространственная, половая, генетическая, возрастная и этологическая структуры популяции. Механизмы гомеостаза и саморегуляции. Статистические и динамические показатели. Типы кривых выживания.

    курсовая работа [64,6 K], добавлен 25.01.2010

  • Принципы и понятия синтетической теории эволюции. Популяция как элементарная "клеточка" биологической эволюции. Общее понятие про естественный отбор. Концепции микро- и макроэволюции. Популяционно-генетические исследования в развитии эволюционной теории.

    реферат [15,4 K], добавлен 03.06.2012

  • Свойства популяции – совокупности особей одного вида, населяющих определенную территорию. Типы и закономерности динамики численности популяций. Роль факторов различных категорий в ее регуляции. Плодовитость насекомых и способность их к размножению.

    реферат [32,6 K], добавлен 13.08.2015

  • Пути миграции селемджинской популяции сибирской косули в Мазановском районе Амурской области, основные места зимовок селемджинской. Динамика численности популяции на территории МУМП "Мазановский охотпромхоз" в зависимости от высоты снежного покрова.

    дипломная работа [79,1 K], добавлен 23.01.2010

  • Виды и популяции, эволюционные явления. Современные представления о возникновении жизни, природа "живого" и "неживого". Концепция естественного отбора, теория Дарвина. Ошибочные представления об эволюции. Теория наследования приобретенных признаков.

    реферат [1,5 M], добавлен 19.09.2009

  • Отражение темпов эволюции различных органов и систем у разных видов в принципе гетеробатмии. Эмбрионизация онтогенеза, принципы компенсации. Популяция как элементарная эволюционная единица. Мультифункциональность и количественное изменение функций.

    шпаргалка [130,0 K], добавлен 28.01.2012

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.