Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Нижегородской области

Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение

«Нижегородский промышленно - технологический техникум»

РЕФЕРАТ

на тему: «Популяция как единица эволюции. Факторы эволюции»

по дисциплине: Биология

Выполнил

Студент Д.Н.Грачев

Группа 14-ТМ

Руководитель Е.Б.Эппель

г. Нижний Новгород

Оглавление

Введение

Популяция и виды

Особенности популяции

Популяция -- элементарная единица эволюции

Предпосылки эволюции

Факторы эволюции

Заключение

Список используемой литературы

Введение

Все виды состоят из популяций, а популяции - из отдельных особей. Особи имеют существенное значение в эволюции, так как естественный отбор действует именно на уровне особей, поскольку преимущества при размножении получают наиболее приспособленные к определенным условиям среды особи, а наименее приспособленные особи имеют меньше шансов для успешного размножения. Особь не является единицей эволюции, так как ее генотип остается относительно неизменным на протяжении всей ее жизни, да и сама продолжительность жизни конкретной особи крайне ограничена.

В синтетической теории эволюции сформировалось очень важное представление о популяции как элементарной единице эволюции. Единицей эволюционного процесса является не особь и не вид в целом, а популяция. Согласно эволюционной теории, популяция - это совокупность свободно скрещивающихся особей одного вида, которая длительно существует в определенной части занимаемого видом ареала, относительно обособленно от других совокупностей этого же вида. Популяция представляет собой не хаотическое скопление особей, а устойчивое целостное образование - недорганизменный уровень организации жизни.

Популяция и виды

Вид -- это группа очень сходных между собой организмов, например людей, лошадей или морковок. Научное определение вида с течением времени неоднократно изменялось, и в настоящее время наиболее широко распространено следующее определение: «Вид -- это группа морфологически сходных организмов, имеющих общее происхождение и потенциально способных к скрещиванию между собой в естественных условиях». Это определение порождает ряд практических проблем, таких, как установление общего происхождения и разъяснение смысла, вкладываемого в выражения «сходные» и «потенциально способные к скрещиванию».

Особи, из которых слагается данный вид, не всегда живут в непосредственном соседстве друг с другом. Обычно они образуют более или менее изолированные группы, называемые популяциями. Популяция -- это сообщество скрещивающихся между собой организмов, поскольку особи в пределах данной популяции обычно скрещиваются друг с другом, хотя иногда некоторые особи могут покидать свою популяцию и скрещиваться с особями, принадлежащими другой популяции. Определенную таким образом популяцию, называемую скрещивающейся или менделеевской популяцией.

У организмов с бесполым размножением нет скрещивающихся популяций, потому что каждая особь размножается независимо от остальных. Однако большинство организмов, размножающихся бесполым путем, время от времени прибегают к половому размножению. Например, многие виды боярышника размножаются семенами, которые образуются без оплодотворения. И все же иногда эти растения образуют некоторое количество семян обычным половым путем, т. е. в результате слияния двух гамет -- яйцеклетки и спермия. Популяция организмов, размножающихся бесполым путем, представляет собой скрещивающуюся популяцию в той мере, в какой у нее происходит половое размножение.

Для того чтобы понять, каким образом протекает эволюция, необходимо понимать процессы, происходящие в пределах популяции. Изучение этих процессов составляет предмет популяционной биологии. Ее главные составные части -- это популяционная генетика, т. е. изучение процессов наследования в пределах популяции, и популяционная экология, т. е. изучение взаимодействий членов данной популяции друг с другом, а также с окружающей их физической и биологической средой.

Особенности популяции

ь Популяции находятся в относительной изоляции. Это означает, что особи разных популяций относительно изолированы друг от друга и не могут свободно обмениваться наследственной информацией. Степень изоляции может быть различной: более значительной (у малоподвижных видов) и менее значительной (у подвижных видов). Особи, составляющие одну конкретную популяцию, гораздо чаще спариваются между собой и обмениваются генами, чем с особями, принадлежащими к другим популяция;

ь Особи одной популяции свободно скрещиваются между собой, в результате чего формируется генетическое единство популяции - генофонд. Генофонд - это совокупность генов (аллелей) всех особей происходит постоянный обмен генами. В процессе обмена гены образуют разнообразные комбинации, которые проходят испытание отбором. Те комбинации генов которые выдерживаю это испытание, становятся достоянием популяции. Генофонд популяции непрерывно меняется во времени;

ь Популяция существует на занятой ею территории длительное время. На протяжении большого числа поколений, что обеспечивает возможность эволюционных процессов.

Итак, популяция - это элементарная единица, поскольку в ней происходит постоянный обмен генами между составляющими её особями с образованием новых комбинаций генов, а также обеспечивается преемственность генотипов в ряду поколений и изменение генофонда во времени. Все эти процесса происходят под действием движущих сил эволюции.

Популяция -- элементарная единица эволюции

Особи одного и того же вида заселяют ареал неравномерно: отмечаются участки с более и менее плотным заселением. В более плотно заселённых участках свободное скрещивание между его особями (панмиксия) характеризуется более высоким уровнем, чем между особями разных плотно заселённых участков, разделённых зонами менее плотного заселения. Особи вида, заселяющие участки ареала более плотно, характеризующиеся более высоким уровнем панмиксии (а следовательно, и общим генофондом), называются популяцией. Термин «популяция» введён в 1903 году датским генетиком В. Иогансеном (1857-1927).

Популяции по отношению к «своему» виду представляют группы особей, потенциально способные к скрещиванию, но в реальной обстановке изолированные друг от друга в продолжение нескольких поколений. Изоляция возникает в силу неоднородности условий на обширном ареале расселения вида. Отдельные популяции приспосабливаются к конкретным, более однородным условиям и приобретают некоторые отличия от соседних групп, в результате чего в пределах ареала вида образуется сложная совокупность групп организмов - популяций.

Каждая популяция характеризуется величиной занимаемой территории (ареала), численностью, плотностью (числом особей на данной территории), характером пространственного распределения особей, возрастной и половой структурой (соотношением особей разного пола и возраста), генетической структурой (соотношением особей с разными генотипами).

Совокупность аллельных генов (аллелей), образующих генотипы особей популяции, составляет генофонд популяции.Генофонд природной популяции характеризуется:

1) генетическим разнообразием(в популяции одновременно имеются различные аллели отдельных генов);

2) генетическим единством: обеспечивается высоким уровнем панмиксии (случайного скрещивания), благодаря которому поддерживается единый общий генофонд популяции, отличающийся от генофондов других популяций;

3) динамическим равновесием доли особей с разными генотипами.

Это равновесие описывается основным законом популяционной генетики - законом (правилом) Харди-Вайнберга, установленным в 1908 году независимо друг от друга английским математиком Г. Харди (1877-1947) и немецким врачом-генетиком В. Вайнбергом (1862-1937). Этот закон имеет фундаментальное значение для популяционной генетики, поскольку выражает проявление менделеевских закономерностей наследования на популяционном уровне.

Его содержательное выражение заключается в следующем: в бесконечно большой популяции свободно скрещивающихся особей при отсутствии мутаций, избирательной миграции организмов и давления естественного отбора первоначальные частоты аллелей остаются постоянными из поколения в поколение.

Как видно, для протекания эволюционного процесса необходимо, чтобы в популяции появилось генотипическое разнообразие особей и происходило изменение соотношения генотипов в генофонде, т. е. сформировался элементарный эволюционный материал. Его формирование в популяции происходит в результате действия определенных факторов -- предпосылок эволюции.

Предпосылки эволюции

Жизнь на Земле… Богатство ее форм поразительно! Всегда ли формы жизни были такими, какими мы их наблюдаем сегодня, или в течение многих тысячелетий они прошли длинный путь развития? С древних времен люди по-разному отвечали на этот вопрос.

Многообразие форм жизни, чрезвычайная сложность строения и наблюдаемая целесообразность поведения живых организмов приводит к мысли: жизнь - это нечто большее, чем просто физическое и химическое явление. Живые существа по сравнению с объектами неживой природы обладают рядом отличительных свойств, благодаря которым достигается вполне определенная цель. Поэтому еще с древних времен возникла идея: хотя живые существа материальны, но живую материю, видимо, «одушевляет» некий нематериальный фактор. Эта точка зрения лежит в основе витализма - течения в биологии, признающего наличия в организмах нематериальной сверхъестественной силы управляющей жизненными явлениями. Что поражает нас при знакомстве со строением любого живого организма? Прежде всего, его целесообразность. Возьмем любую болотную птицу, например, цаплю. У нее длинные ноги: оставаясь сухой, она может ходить по мелководью. Длинным клювом она добывает из-под воды пищу. Ноги плавающих птиц, наоборот, короткие, лапы с перепонками; специальные железы выделяют жир, чтобы их оперение не смачивалось водой. При объяснении целесообразности строения органов подобных птиц возникает вопрос: кто же создал их, столь удачно приспособленных к жизни на болоте или озере? Конечно не люди. Значит, их сотворил другой более могущественный Творец!

Некоторые умы не могли смириться с таким ответом. Так французский натуралист XVIII в. Ж. Бюффон склонялся к мысли о постепенном совершенствовании живых организмов, а его последователь Ж. Ламарк впервые попытался создать стройную теорию эволюцию жизни на Земле. Основным фактором эволюции Ламарк считал упражнение одних органов и пассивность других. Ламарк рассуждал: упражняя органы - они усиливаются, не упражняя - в конечном счете, они ослабевают и отмирают. Вроде бы все ясно. Сравним гимнаста с человеком далеким от спорта. У первого мышцы упруги и эластичны, а у второго они дряблые и под кожей изрядный слой жира. И на вопрос, каким образом гимнаст достиг этого, можно ответить - путем упражнений.

Но если перейти к детям все окажется намного сложнее. Конечно, они могут пойти по стопам своих отцов, тогда различия между ними будет такими же. Ну а если и те, и другие одновременно начнут заниматься спортом у одного и того же тренера с равным прилежанием? В этом случае мы не сможем утверждать, что дети гимнаста добьются больших успехов. И вопрос можно будет сформулировать так: передаются ли детям признаки, которые у родителей выработались путем упражнений или адаптации к внешним условиям? Ламарк на этот вопрос отвечал: да! Если вернуться к птицам, то по мнению Ламарка их предки ни чем не отличались от обычных птиц, но в силу обстоятельств попав в особые условия, например на болото, стали усиленно упражнять свои ноги, которые начали удлиняться и постепенно достигли длины ног современной цапли. Другие птицы, вынужденные жить и питаться на озерах и реках, пытались плавать, быстро разводя и соединяя пальцы. В результате чего кожица у основания их пальцев растягивалась, и через много поколения образовались плавательные перепонки. популяция эволюция естественный отбор

Некоторые ученые, современники Дарвина, тем не менее, остались весьма активными антиэволюционистами. К их числу принадлежали английский зоолог Р. Оуэн, швейцарский естествоиспытатель Агассис и др. Даже известный геолог Ч. Лайель поверил в идеи эволюции не сразу. Основываясь на данных палеонтологии, они признавали появление новых видов, но полагали, что это результат каких-то пока не понятных естественных процессов, а не постепенного процесса превращения одного вида в другой. В тоже время идеи Дарвина поддерживали: Т. Гексли в Англии, Э. Геккель в германии, К.А. Тимирязев в России. Для тех, кто требовал от теории эволюции полной убедительности, оставалась одна непреодолимая трудность, связанная с природой наследственности. В то время ни Уоллес, ни Дарвин, ни другие ученые еще не знали законов наследования признаков. Правда, известно было, что иногда признаки могут проявляться не во всех поколениях подряд. Этот таинственный феномен, названный позднее атавизмом, состоит в том, что у потомков вдруг снова появляются признаки более или менее отдаленных предков. Полагали, что наследственность в целом основана на принципе смешивания за исключением отдельных случаев. Например, у какого-то растения могли быть либо белые либо красные цветки. При механизме смешивания у гибрида цветки должны быть розовыми, при скрещивании красного цветка с розовым - темно-розовыми и т.д. Во многих случаях так и бывает. Из этого следовал важный вывод: новый признак, появившийся у какого-то индивидуума, как мутация, со временем должен исчезнуть, раствориться в популяции.

Факторы эволюции

Элементарные факторы эволюции -- факторы, изменяющие частоту аллелей и генотипов в популяции (генетическую структуру популяции). Выделяют несколько основных элементарных факторов эволюции: мутационный процесс, комбинативная изменчивость, популяционные волны и дрейф генов, изоляция, естественный отбор.

Мутационный процесс приводит к возникновению новых аллелей (или генов) и их сочетаний в результате мутаций. В результате мутации возможен переход гена из одного аллельного состояния в другое (А>а) или изменение гена вообще (А>С). Мутационный процесс в силу случайности мутаций не обладает направленностью и без участия других факторов эволюции не может направлять изменение природной популяции. Он лишь поставляет элементарный эволюционный материал для естественного отбора. Рецессивные мутации в гетерозиготном состоянии составляют скрытый резерв изменчивости, который может быть использован естественным отбором при изменении условий существования.

Комбинативная изменчивость возникает в результате образования у потомков новых комбинаций уже существующих генов, унаследованных от родителей. Причинами комбинативной изменчивости являются: перекрест хромосом (рекомбинация); случайное расхождение гомологичных хромосом в мейозе; случайное сочетание гамет при оплодотворении.

Волны жизни -- периодические и непериодические колебания численности популяции как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения. Причинами популяционных волн могут быть:

· периодические изменения экологических факторов среды (сезонные колебания температуры, влажности и т.д.);

· непериодические изменения (природные катастрофы);

· заселение видом новых территорий (сопровождается резкой вспышкой численности).

В качестве эволюционного фактора популяционные волны выступают в малочисленных популяциях, где возможно проявление дрейфа генов. Дрейф генов -- случайное ненаправленное изменение частот аллелей и генотипов в популяциях. В малых популяциях действие случайных процессов приводит к заметным последствиям. Если популяция мала по численности, то в результате случайных событий некоторые особи независимо от своей генетической конституции могут оставить или не оставить потомство, вследствие этого частоты некоторых аллелей могут значительно изменяться за одно или несколько поколений. Так, при резком сокращении численности популяции (например, вследствие сезонных колебаний, сокращения кормовых ресурсов, пожара и т.д.) среди оставшихся в живых немногочисленных особей могут быть редкие генотипы. Если в дальнейшем численность популяции восстановится за счет этих особей, то это приведет к случайному изменению частот аллелей в генофонде популяции. Таким образом, популяционные волны служат поставщиком эволюционного материала.

Изоляция обусловлена возникновением разнообразных факторов, препятствующих свободному скрещиванию. Между образовавшимися популяциями прекращается обмен генетической информацией, в результате чего начальные различия генофондов этих популяций увеличиваются и закрепляются. Изолированные популяции могут подвергаться различным эволюционным изменениям, постепенно превращаться в разные виды.

Различают пространственную и биологическую изоляцию. Пространственная (географическая) изоляциясвязана с географическими препятствиями (водные преграды, горы, пустыни и др.), а для малоподвижных популяций и просто с большими расстояниями. Биологическая изоляция обусловлена невозможностью спаривания и оплодотворения (в связи с изменением сроков размножения, строения или других факторов, препятствующих скрещиванию), гибелью зигот (вследствие биохимических различий гамет), стерильностью потомства (в результате нарушения конъюгации хромосом при гаметогенезе).

Эволюционное значение изоляции состоит в том, что она закрепляет и усиливает генетические различия между популяциями.

Изменения частот генов и генотипов, вызванные рассмотренными выше факторами эволюции, носят случайный, ненаправленный характер. Направляющим фактором эволюции является естественный отбор.

Естественный отбор -- процесс, в результате которого выживают и оставляют после себя потомство преимущественно особи с полезными для популяции признаками. Отбор действует в популяциях, его объектами являются фенотипы отдельных особей. Однако отбор по фенотипам является отбором генотипов, так как потомкам передаются не признаки, а гены. В результате в популяции происходит увеличение относительного числа особей, обладающих определенным свойством или качеством. Таким образом, естественный отбор -- это процесс дифференциального (выборочного) воспроизводства генотипов.

Действию отбора подвергаются не только свойства, повышающие вероятность оставления потомства, но и признаки, которые не имеют прямого отношения к воспроизводству. В ряде случаев отбор может быть направлен на создание взаимоприспособлений видов друг к другу (цветки растений и посещающие их насекомые). Так же могут возникать признаки, вредные для отдельной особи, но обеспечивающие выживание вида в целом (ужалившая пчела гибнет, но, нападая на врага, она сохраняет семью). В целом отбор играет творческую роль в природе, поскольку из ненаправленных наследственных изменений закрепляются те, которые могут привести к образованию новых групп особей, более совершенных в данных условиях существования.

Заключение

Популяция -- многочисленная группа особей одного вида, живущая длительное время (большое число поколений) на определенной части ареала данного вида, где нет заметных преград для случайного свободного скрещивания особей этой группы. Связанные в единое целое организмы популяции характеризуются общностью генетической программы и возможностью (через скрещивание) свободного обмена генетической информацией.

В популяцию объединяется многочисленная группа особей вида, что обеспечивает надежность ее существования в сложных условиях среды обитания, воспроизводства, поддержания численного соотношения полов, возрастных групп и т. д. Эволюционируют не отдельные особи, а популяции.

Мутации, миграции, популяционные волны, дрейф генов, изоляция -- ненаправленные факторы эволюции. В природе они действуют совместно, однако роль каждого может усиливаться в конкретной обстановке. Все эти факторы обеспечивают генетическую неоднородность популяций.

Список используемой литературы

1. БМЭ, Москва, “Советская энциклопедия”, 1962г.

2. О.Л.Соболев, «Справочник школьника», Москва «АСТ - ПРЕСС» 2001 г.

3. К.Э.Немченко, «Биология», Москва «ЭКСМО» 2015 г.

Размещено на Allbest.ru