Реферат
на тему: "Структура і критерії виду, боротьба за існування, природний добір і видоутворення"
1. Вигляд. Структура і критерії виду
Вид - сукупність популяцій особин, що володіє спадковим подібністю морфофізіологічних ознак, вільно схрещуються і дають плідне потомство, пристосованих до схожих умов життя і які певний ареал. Види біологічно ізольовані один від одного. Структурною одиницею виду є популяція.
Популяція - відносно ізольована група особин одного виду, має спільну генетичну основу. Види складаються з безлічі популяцій, кожна з яких займає певну територію, частину ареалу виду.
Критерії виду.
1. Морфологічний - подібність зовнішньої і внутрішньої будови організмів одного виду. Критерій не абсолютний, тому що існують види-двійники, статевий диморфізм особин одного виду, породи і сорти, значно відрізняються один від одного.
2. Генетичний - характеризує кількість і структуру хромосом виду, його каріотип. Кожен вид має строго певний набір хромосом. Види-двійники відрізняються за кількістю хромосом. Критерій не абсолютний, тому що в межах одного виду кількість хромосом може змінюватися в результаті мутацій.
3. Фізіологічний - визначає схожість процесів життєдіяльності і можливість схрещування. Особи різних видів, як правило, не схрещуються, однак є винятки.
4. Біохімічний - дозволяє розрізняти види за біохімічними параметрами (будовою білків і нуклеїнових кислот). Однак наявність мутаційної мінливості призводить до багатоваріантним білкам, тому критерій не абсолютний.
5. Географічний - визначає область поширення виду. Однак існують види з розірваним ареалом і види з дуже великим ареалом. Різні види можуть займати один ареал.
6. Екологічний - визначає умови існування виду, його екологічну нішу, положення в біоценозі. Але в одній екологічній ніші можуть існувати різні види. Часто види-двійники займають різну екологічну нішу.
Немає жодного абсолютного критерію, тому для опису виду використовують сукупність кількох критеріїв.
2. Боротьба за існування
Термін "боротьба за існування" введений Ч. Дарвіном і має на увазі взаємини організмів з абіотичними і біотичними факторами середовища. Вона виникає внаслідок обмеженості природних ресурсів, з одного боку, та існуючою тенденцією організмів до необмеженого розмноження, з іншого.
Боротьба за існування є передумовою природного добору, який визначається як процес виборчого виживання і розмноження організмів. Виживання одних особин відбувається за рахунок загибелі інших. Боротьба за існування регулює чисельність популяції особин і підтримує її на певному рівні.
Виділяють кілька форм боротьби за існування.
Внутрішньовидова боротьба, або змагання, виникає між особинами одного виду в популяції або між популяціями. Представники одного виду мають подібні життєві потреби, тому між ними виникає конкуренція за територію, харчові ресурси, самку. Ця форма боротьби найнапруженіша. Вона призводить до виживання найбільш пристосованих, а отже, збереження їхнього генотипу в популяції. Найбільш жорстко вона йде серед рослин одного виду, які населяють одну територію. Сильніші особини затінюють слабкі, їх коріння глибше проникають у грунт, краще використовують вологу і поживні речовини. Серед тварин може спостерігатися винищування молодняка при надлишковій чисельності, боротьба за верховенство в зграї.
Однак існує і взаємодопомога, що сприяє виживанню окремих особин, наприклад у пінгвінів. Але в цьому випадку відзначається пасивна конкуренція і гостріше стають інші форми боротьби.
Міжвидова боротьба йде між особинами різних видів. Наприклад, один вид використовує інший в якості джерела їжі (хижак - жертва, паразит - хазяїн). Гостра конкуренція йде між видами, які займають одну екологічну нішу. Це може іноді приводити до витіснення одного виду іншим з даної території. Наприклад, конкуренція різних хижаків в одному лісі, пригнічення бур'янистими рослинами культурних, боротьба за їжу між двома видами щурів - сірою і чорною.
Боротьба з несприятливими умовами середовища - тиск, який відчуває організм з боку неживої природи (посуха, висока або низька температура, повінь і т. д.). В умовах, що виживають більш пристосовані особини, а також ті, які краще і швидше адаптуються до умов, що змінюються. Сплячка, анабіоз, листопад, зміна забарвлення і густоти вовни, освіта колючок замість листя - всі ці пристосування спрямовані на виживання особи і виду в цілому. Боротьба з абіотичними факторами загострює міжвидову та внутрішньовидову боротьбу.
3. Природний відбір - рушійна сила еволюції
Природний відбір - це процес, спрямований на переважне виживання більш пристосованих і знищення менш пристосованих організмів. Більш пристосовані особини мають можливість залишити потомство. Матеріалом для відбору служать індивідуальні спадкові зміни. Шкідливі зміни знижують плодючість і виживання особин, корисні - накопичуються в популяції. Відбір завжди має спрямований характер: він зберігає ті зміни, які найбільше відповідають умовам навколишнього середовища, підвищують плодючість особин.
Відбір може бути індивідуальним, спрямованим на збереження одиничних особин з ознаками, що забезпечують успіх у боротьбі за існування в межах популяції. Він може бути і груповим, що закріплює сприятливі для групи ознаки.
І. І. Шмальгаузен визначив форми природного відбору.
1. Стабілізуючий - спрямований на підтримку середньої норми реакції ознаки проти особин з крайніми, що відхиляються ознаками. Відбір діє в постійних умовах середовища, консервативний, спрямований на збереження основних ознак виду в незмінності.
2. Рушійний - призводить до закріплення ухиляються ознак. Відбір діє в мінливих умовах середовища, призводить до зміни середньої норми реакції, еволюції виду.
3. Дізруптівний, що розриває, - спрямований на підтримку особин з крайніми ознаками і знищення особин з середніми ознаками. Діє в умовах, що змінюються, призводить до розколу єдиної популяції і утворення двох нових популяцій з протилежними ознаками. Відбір може призвести до появи нових популяцій і видів. Наприклад, популяції безкрилих і крилатих форм комах.
Будь-яка форма відбору відбувається не випадково, діє через збереження і накопичення корисних ознак. Відбір йде тим успішніше для виду, чим більше спектр мінливості і більше різноманітність генотипів.
4. Пристосованість організмів та її відносний характер
Пристосованість - відносна доцільність будови і функцій організму, що є результатом природного відбору, що усуває непристосованих особин. Ознаки виникають в результаті мутацій. Якщо вони підвищують життєздатність організму, його плодючість, дозволяють розширити ареал, то такі ознаки "підхоплюються" відбором, закріплюються у потомстві і стають пристосуваннями.
Види пристосувань.
Форма тіла тварин дозволяє їм легко пересуватися у відповідному середовищі, робить організми малопомітними серед предметів. Наприклад, обтічна форма тіла риб, наявність довгих кінцівок у коника.
Маскування - придбання подібності організму з яким-небудь предметом навколишнього середовища, наприклад, схожість з сухим листом або корою дерев крил метелика. Форма тіла палочніка робить його непомітним серед сучків рослин. Риба-голка не видно серед водоростей. У рослин форма квітки: становище на втечу сприяє запиленню.
Протекційне забарвлення приховує організм у навколишньому середовищі, робить його непомітним. Наприклад, біле забарвлення у зайця, зелена - у коника. Расчленяющая забарвлення - чергування світлих і темних смуг на тілі створює ілюзію світлотіні, розмиває контури тварини (зебри, тигри).
Застережливі забарвлення вказує на наявність отруйних речовин або спеціальних органів захисту, на небезпеку організму для хижака (оси, змії, сонечка).
Мімікрія - наслідування менш захищеного організму одного виду більш захищеного організму іншого виду (або предметів середовища), що оберігає його від винищування (осовідние мухи, неотруйні змії).
Приспособительное поведінка у тварин - це загрозлива поза, попереджає і відлякує ворога, завмирання, турбота про потомство, запасання корму, споруда гнізда, нори. Поведінка тварин спрямоване на захист і збереження від ворогів і шкідливих впливів факторів середовища.
У рослин також виробилися пристосування: колючки захищають від поїдання; яскраве забарвлення квіток приваблює комах-запилювачів; різний час дозрівання пилку і семязачатков перешкоджає самозапиленню; різноманітність плодів сприяє поширенню насіння.
Всі прилади мають відносний характер, так як діють в певних умовах, до яких адаптований організм. При зміні умов пристосування можуть не захистити організм від загибелі, а отже, ознаки перестають бути пристосувальними. Вузька спеціалізація може стати причиною загибелі в умовах, що змінилися.
Причина виникнення пристосувань полягає в тому, що організми, які не відповідають даним умовам, гинуть і не залишають потомства. Організми, які вижили в боротьбі за існування, мають можливість передати свій генотип і закріпити його в поколіннях.
Видообразование
5. ВидоутворенняМікроеволюція - еволюційний процес, що протікає всередині виду, що веде до його зміни і виникнення нового виду. Процес видоутворення починається в популяціях, тому популяція є елементарною еволюційної структурою.
В ідеальних популяціях діє закон Харді-Вайнберга - закон генетичної рівноваги, за яким співвідношення частот зустрічальності домінантної і рецесивного генів залишається незмінним з покоління в покоління. Ідеальна популяція відповідає таким вимогам:
а) необмежено велика величина популяції;
б) вільне схрещування особин - панміксія;
в) відсутність мутаційного процесу і відбору; г) відсутність міграції особин - ізоляція популяції.
У популяціях частоти зустрічальності генів А і а відповідають формулою
р + <? = 1,
де р - частота зустрічальності гена А; ц - частота зустрічальності гена а. В ідеальній популяції частоти зустрічальності генотипових комбінацій АА: Аа: аа залишаються незмінними і відповідають формулі:
р 2 (АА) + 2ря (Аа) + а 2 (аа) = 1.
Однак у реальних популяціях умови ідеальної популяції не виконуються. С. С. Четвериков встановив, що мутаційний процес у популяціях йде постійно, але мутації в основному рецесивні і приховані в гетерозигот. При зовнішній фенотипической однорідності спостерігається генотипическая неоднорідність популяції. С. С. Четвериков зробив висновок про насиченість мутаціями природних популяцій, що є прихованим резервом спадкової мінливості і призводить до порушення генетичної рівноваги. Випадкове ненаправленої зміна частот алелей в популяції отримало назву дрейфу генів.
У природних умовах спостерігається періодичне коливання чисельності особин, що пов'язано з сезонними явищами, кліматичними змінами, стихійними лихами і т. д. Коливання чисельності особин у популяції називається популяційними хвилями. Їх вперше виявив С. С. Четвериков. Популяційні хвилі - одна з причин дрейфу генів, який викликає такі явища: зростання генетичної однорідності (гомозиготності) популяції; концентрацію рідкісних алелей; збереження алелів, що знижують життєздатність особин; зміну генофонду в різних популяціях. Всі ці явища ведуть до еволюційних перетворень генетичної структури популяції, а в подальшому і до зміни виду.
Способи видоутворення.
Важливим фактором еволюції є ізоляція, що призводить до розбіжності ознак у межах одного виду і запобігає схрещування особин. Ізоляція може бути географічної та екологічної, звідси виділяють два способи видоутворення.
Географічне видоутворення - нові форми організмів виникають за рахунок розриву ареалу та просторової ізоляції. У кожній ізольованої популяції внаслідок дрейфу генів і відбору змінюється генофонд. Далі настає репродуктивна ізоляція, що веде до утворення нових видів.
Причинами розриву ареалу можуть бути горотворення, льодовики, освіта річок та інші геологічні процеси. Наприклад, різні види модрин, сосен, австралійських папуг утворилися в результаті розриву ареалу.
Екологічний видоутворення - спосіб видоутворення, при якому нові форми займають різні екологічні ніші в межах одного ареалу. Ізоляція відбувається за рахунок неспівпадання часу і місця схрещування, поведінки тварин, пристосування до різних запилювачів у рослин, використання різної їжі і т. д. Наприклад, види севанская форелі мають різні місця нересту, види лютиков пристосовані до життя в різних умовах.
Географічне і екологічне видоутворення йде за схемою:
відокремлення популяції - "накопичення мутацій -" ізоляція - "дивергенція ознак -" освіта підвиду - "репродуктивна ізоляція -" утворення виду.
Це процеси дуже тривалі. Рушійною силою видоутворення є рушійний і дізруптівний природний відбір.
6. Макроеволюція
Макроеволюція - надвидове еволюція, в результаті якої формуються більш великі таксони (сімейства, загони, класи, типи). Вона не має специфічних механізмів і здійснюється аналогічно механізмам мікроеволюції. Макроеволюція відбувається в історично величезні проміжки часу і недоступна для безпосереднього вивчення і спостереження. А. Н. Северцов та І. І. Шмальгаузен встановили два головних напрямки еволюційного процесу: біологічний прогрес і біологічний регрес.
Біологічний прогрес характеризується розширенням ареалу; збільшенням чисельності виду; утворенням нових популяцій і систематичних одиниць; переважанням народжуваності над смертністю. Наприклад, ареал зайця-русака розширився і утворилося 20 нових підвидів. Висока чисельність круглих черв'яків, особливо паразитичних форм.
Біологічний регрес характеризується звуженням ареалу; зменшенням чисельності виду; скороченням числа популяцій і зменшенням систематичних одиниць; переважанням смертності над народжуваністю.
Це призводить до скорочення числа видів у роді, числа пологів в сімействі (іноді до одного), родин у загоні (одне) і т. д. Частина видів, пологів, сімейств вимирають повністю. Наприклад, зниження чисельності хвощів і плаунів. На межі вимирання знаходиться уссурійський тигр.
Шляхи досягнення біологічного прогресу.
Встановлено А. Н. Северцовим і пов'язані зі всілякими перетвореннями в будові організмів.
Ароморфоз - арогенез, або Морфофізіологія-ний прогрес, що супроводжується великими змінами в будові організмів, підвищенням рівня їх організації. Ароморфози носять загальний характер і не є пристосувальними до спеціальних умов. Вони дають можливість освоїти нові місця проживання, розширити ареал. У результаті ароморфозів виникли такі великі таксони, як типи і класи.
Идиоадаптация - алогенез, що супроводжується придбанням організмом приватних пристосувань до умов середовища, місця проживання без зміни рівня організації. Відбувається освоєння нових середовищ життя. Виникаючі зміни носять пристосувальний характер, іноді вузьку спеціалізацію до конкретного умові. У результаті відбувається дивергенція ознак всередині однієї систематичної групи і утворюються дрібніші таксони: загони, сімейства, пологи. У особин різних таксономічних груп може спостерігатися конвергенція - сходження ознак в результаті пристосування різних організмів до одних і тих же умов проживання (метелики і птиці, кити і риби). Так виникають аналогічні органи.
Іноді має місце незалежний розвиток подібних ознак у близькоспоріднених груп організмів - паралелізм. Наприклад, розвиток ласт у ластоногих (моржів і тюленів).
Загальна дегенерація - морфофизиологический регрес, що супроводжується спрощенням організації, зникненням деяких органів або систем органів. Дегенерація пов'язана з переходом до паразитичного або сидячого способу життя. Наприклад, втрати коренів і листя у рослини-паразита березки, органів травлення у стрічкових черв'яків, редукція хорди у асцидії. У результаті вузької спеціалізації з'являються приватні пристосування - присоски, гачки і т. д.
Правила еволюції.
1. Еволюція необоротна. Будь-яка систематична група не може повернутися до вихідного предка. Іноді виникають атавізми, але вони поодинокі. Земноводні не можуть знову дати початок рибам, від яких вони сталися в процесі еволюції.
2. Еволюція прогресивна і спрямована на розвиток пристосувань до будь-яких умов існування.
3. Кожне підвищення рівня організації - ароморфоз - супроводжується приватними пристосуваннями - идиоадаптацией, в особливих випадках - дегенерацією.