Эволюция. Движущие силы эволюции (часть 8)

Содержание

Слайд 2

Содержание всех частей

1. Развитие представлений о возникновении жизни на Земле
2. Возникновение жизни

Содержание всех частей 1. Развитие представлений о возникновении жизни на Земле 2.
на Земле
3. История Земли и методы ее изучения
4. Развитие жизни на Земле
5. Развитие эволюционных представлений
6. Доказательства Эволюции
7. Вид. Структура вида
8. Движущие силы эволюции
9. Результат действия факторов эволюции. Основные пути и направления эволюционного процесса.

Слайд 3

Чарльз Дарвин в своем классическом труде «Происхождение видов» выделил главные движущие

Чарльз Дарвин в своем классическом труде «Происхождение видов» выделил главные движущие силы
силы (факторы) эволюционного процесса: - Наследственная изменчивость, - Борьба за существование; - Естественный отбор. Кроме того, Дарвин указал на важную роль изоляции - невозможности скрещивания особей.

Современные ученые выделяют еще:
Дрейф генов
Изоляцию
Все вышеперечисленные факторы эволюционного процесса оказывают давление на популяцию и в результате внутри популяции происходят эволюционные изменения.
Рассмотрим по очереди все факторы эволюционного процесса и результаты действия движущих сил эволюции.

Слайд 4

Наследственная изменчивость  Все особи одного вида животных и растений в большей

Наследственная изменчивость Все особи одного вида животных и растений в большей или
или меньшей степени отличаются друг от друга. Причиной тому - наследственная изменчивость (изменения признаков организма, которые определяются генотипом и сохраняются в ряду поколений, т. е. передается по наследству).

Слайд 5

Виды наследственной изменчивости:

Мутационная

В основе мутационной изменчивости лежат мутации (случайно возникшие стойкие изменения

Виды наследственной изменчивости: Мутационная В основе мутационной изменчивости лежат мутации (случайно возникшие
генотипа).
Факторы, вызывающие мутации называют мутагенами. Они бывают различной природы: химические (химические вещества), механические (вибрация), физические (радиация), биологические (вирусы)

Комбинативная

В основе комбинативной изменчивости лежит половой процесс – сначала формируются половые клетки – гаметы (гаметогенез), а затем происходит их слияние и формирование зиготы (оплодотворение). В результате обоих этих процессов происходит изменение генотипа.

Слайд 6

Мутационная изменчивость

По характеру изменений мутации бывают:
1.Геномные мутации – изменения числа хромосом
-полиплоидия –

Мутационная изменчивость По характеру изменений мутации бывают: 1.Геномные мутации – изменения числа
кратное увеличение (3n, 4n…)
-анеуплоидия – изменение числа хромосом (2n+1 или 2n-1)
-гаплоидия – уменьшение числа хромосом вдвое (n)
2. Хромосомные мутации – изменение структуры, перестройки хромосом, когда отдельные ее части (гены) меняются свою последовательность
-дупликация – удвоение участка хромосомы
-делеция – выпадение участка хромосомы
-инверсия – поворот части хромосомы на 180
-транслокация –перенос части хромосомы на другую негомологичную
3. Генные, или точковые мутации – изменение последовательности нуклеотидов в молекуле ДНК
-дупликация – удвоение нуклеотидов
-инсерции - вставка нуклеотидов
-делеция – выпадение нуклеотидов
-инверсия – перестановка фрагмента гена

Слайд 7

Мутационная изменчивость

По месту нахождения мутации бывают:
Генные мутации – мутации в половых клетках

Мутационная изменчивость По месту нахождения мутации бывают: Генные мутации – мутации в
(гаметах)
Соматические мутации – мутации в соматических клетках (не половых)
По природе происхождения мутации бывают:
Естественные мутации (спонтанные) – мутации, возникающие в природе, под воздействием природных (естественных) факторов
Искусственные (индуцированные) мутации – мутации, вызываемые искусственно (человеком)
По влиянию на жизнеспособность мутации бывают:
Полезные, вредные, нейтральные, летальные

Слайд 8

Комбинативная изменчивость

Гаметогенез – процесс образования половых клеток гамет, в основе которого –

Комбинативная изменчивость Гаметогенез – процесс образования половых клеток гамет, в основе которого
мейоз (редукционное деление):
-профаза – происходит кроссинговер – рекомбинация генов (обеспечивает получение различных сочетаний в гаметах).
-анафаза - происходит независимое расхождение гомологичных хромосом, в результате которого появляются различные типы гамет, и следовательно, различные генотипы.
Оплодотворение – процесс слияния гамет и образования зиготы:
- случайная встреча гамет при оплодотворении обеспечивает происхождение разных генотипов.
Родительские особи: желтые семена х зеленые семена
(растение - горох) гладкая форма морщинистая форма
Потомство: желтые желтые зеленые зеленые
гладкие морщинистые гладкие морщинистые

Слайд 9

Наследственная изменчивость – основа разнообразия всех живых организмов.
Громадное генотипическое и,

Наследственная изменчивость – основа разнообразия всех живых организмов. Громадное генотипическое и, следовательно,
следовательно, фенотипическое разнообразие в природных популяциях является тем исходным эволюционным материалом, с которого начинается эволюционный процесс

Слайд 10

Борьба за существование

Все живые существа, потенциально, способны производить большое количество себе подобных.

Борьба за существование Все живые существа, потенциально, способны производить большое количество себе
Примеры:
-за 10 лет потомство одной особи одуванчика покрыло бы землю толщиной 20 см;
-осетр живет 50 лет и каждый год мечет почти 300000 икринок, выметывая за свою жизнь более 15 млн икринок;
-пара слонов за весь период приносит не более 6 детенышей, но за 750 лет потомство этой пары могло бы дать жизнь 19 млн особей.
Какой можно сделать вывод?
Особей в популяции появляется во много раз больше, чем может существовать на занимаемой ею территории. Возникает несоответствие между численностью и средствами к жизни (например, кормовой базой) которое приводит к борьбе за существование (БЗС).

Слайд 11

Борьба за существование

Под выражением «борьба за существование» понимают сложные и многообразные отношения

Борьба за существование Под выражением «борьба за существование» понимают сложные и многообразные
особей внутри видов, между видами и борьбу с неблагоприятными условиями. Чарльз Дарвин различал три формы «борьбы за существование».
Внутривидовая
Межвидовая
Борьба с неблагоприятными условиями жизни
В настоящее время принято различать:
-прямую форму БЗС (межвидовая и с неживой природой) – приводит к прямой гибели отдельных особей
-косвенная форма БЗС (межвидовая и внутривидовая) – ослабляет особи и они теряют устойчивость к неблагоприятным факторам внешней среды

Слайд 12

Внутривидовая борьба за существование

Происходит между особями одной популяции любого вида - конкуренция

Внутривидовая борьба за существование Происходит между особями одной популяции любого вида -
(за пищу, территорию, убежище , самку). Примеры: состязание между хищниками за добычу; соперничество за территорию, за самку – наблюдается у животных; у растений соперничество за свет, воду.
В природе у многих видов выработались приспособления, помогающее избежать конкуренции. Примеры: самцы метят свою территорию, пингвины живут семьями.
Таким образом, внутривидовая борьба сопровождается гибелью части особей вида. Однако в целом это способствует совершенствованию вида в целом. В живых остаются наиболее приспособленные.

Слайд 13

Межвидовая борьба за существование

происходит между особями разных видов. Примеры:
-конкуренция -

Межвидовая борьба за существование происходит между особями разных видов. Примеры: -конкуренция -
два вида с одинаковыми потребностями на одной территории (сорняк и культурное растение, волк и лиса) - идет борьба за свет, воду.
-хищничество - один вид охотиться на другой и поедает его (волк и заяц, венерина мухоловка и насекомое).
-паразитизм – один вид живет за счет другого (паразитический червь и человек, саккулина и краб).
-симбиоз – взаимовыгодный союз двух организмов разных видов (растения семейства бобовых и азотфиксирующие бактерии, рак-отшельник и актиния).
Влияет ли межвидовая борьба на внутривидовую? Да. Усиливает. В погоне за зайцем (межвидовая борьба) кто выигрывает? Самый быстрый волк, с хорошим чутьем. Именно он будет сытый, даст многочисленное потомство и всех выкормит. А слабый волк либо умрет с голода, но даже если принесет потомство, оно будет слабое и не сможет выжить.

Слайд 14

Борьба с неблагоприятными условиями

усиливает внутривидовую борьбу. Какие могут быть неблагоприятные условия: недостаток

Борьба с неблагоприятными условиями усиливает внутривидовую борьбу. Какие могут быть неблагоприятные условия:
воды, света, холод, ветер, избыток воды и др. Как живые организмы ведут с этим борьбу? Например, у растений в пустыне редуцируются листовые пластинки, превращаясь в колючки, корни становятся длинные или наоборот, располагаются поверхностно, развивается водоносная ткань, происходит укорочение цикла развития и т.п.

Слайд 15

Естественный отбор

Естественный отбор – процесс, происходящий в природе, в результате которого выживают

Естественный отбор Естественный отбор – процесс, происходящий в природе, в результате которого
и оставляют потомство в конкретных условиях среды особи с полезными для данного вида признаками и свойствами.
Материалом для естественного отбора служат индивидуальные наследственные изменения (мутационная и комбинативная изменчивости).
Творческая роль естественного отбора заключается в том, что в процессе эволюции он сохраняет и накапливает из разноплановых изменений наиболее соответствующие условиям среды и полезные для вида. Выделяют следующие формы естественного отбора: движущий, стабилизирующий, дестабилизирующий и дизруптивный (разрывающий)

Слайд 16

Движущая форма естественного отбора

Ее описал Ч. Дарвин, показав, что в изменившихся условиях

Движущая форма естественного отбора Ее описал Ч. Дарвин, показав, что в изменившихся
среды большую возможность выжить и оставить потомство имеют особи, генотипы которых обеспечивают формирование новых, наиболее отвечающих этим условиям признаков. Движущий отбор приводит к образованию новых популяций, а затем видов.
Пример – так называемый «индустриальный меланизм». Многие виды бабочек в районах, не подвергнутых индустриализации, имеют светлую окраску тела и крыльев. Развитие промышленности, связанное с этим загрязнение стволов деревьев и гибель лишайников, живущих на коре, привели к резкому возрастанию частоты встречаемости черных (меланистилических) бабочек. В окрестностях некоторых городов черные бабочки за короткое время стали преобладающими, хотя недавно отсутствовали. Причина в том, что на потемневших стволах деревьев белые бабочки стали заметнее, а черные, наоборот, менее заметны.
Естественный отбор до тех пор смещает среднее значение признака или меняет частоту встречаемости особей с измененным признаком, пока популяция приспособится к новым условиям

Слайд 17

Стабилизирующая форма отбора

Впервые эту форму отбора описал И.И. Шмальгаузен в 1946 г.

Стабилизирующая форма отбора Впервые эту форму отбора описал И.И. Шмальгаузен в 1946
Приспособленность к определенным условиям среды не означает прекращение действия отбора в популяции. Поскольку в популяции всегда осуществляется наследственная изменчивость, то постоянно возникают особи с существенными отклонениями от среднего значения признака. Стабилизирующая форма отбора направлена в пользу установившегося в популяции среднего значения признака.
Пример: во время снегопада и шквального ветра в Северной Америке погибло большое количество воробьев. Когда ученые исследовали тушки погибших воробьев то выяснили, что погибло очень много птиц с длинными крыльями или наоборот короткими, а птиц со средним размером крыла в погибших почти не было. Почему? Среднее крыло было приспособлено к постоянным ветрам в этой области, птиц с большим крылом сносило ветром, а с маленьким крылом они не могли сопротивляться воздушному потоку и погибали. Среднее значение признака оказалось идеальным в тех условиях.
Таким образом, стабилизирующий отбор фиксирует, закрепляет полезные признаки и формы в относительно постоянных условиях среды. Отклонения от установленной нормы, в таких условиях оказываются менее жизнеспособны и уничтожаются отбором.
Реальность стабилизирующего отбора подтверждается существованием относительно стабильных в определенных условиях древних форм (кистеперые рыбы, гаттерия).
Стабилизирующий отбор ведет к большой фенотипической однородности популяции. Нового вида не образуется, наоборот закрепляются признаки данного вида.

Слайд 18

Дестабилизирующая форма отбора

Если стабилизирующий отбор сужает норму реакции, то дестабилизирующий отдает предпочтение

Дестабилизирующая форма отбора Если стабилизирующий отбор сужает норму реакции, то дестабилизирующий отдает
особям с широкой нормой реакции.  В природе нередки случаи, когда экологическая ниша, которую занимает данная популяция, со временем может оказаться более широкой. В этом случае преимущество получат особи в общем сохраняющие среднее значение признака и при этом обладающие широкой нормой реакции. Пример: популяция озерных лягушек, живущих в прудах с разнообразной освещенностью. Чередуются заросшие ряской участки и «окна» открытой воды. В такой популяции будут встречаться лягушки различной окраски и более светлые и более темные (на все случаи жизни).

Слайд 19

Дизруптивная форма отбора

Для многих популяций характерен полиморфизм – существование двух или более

Дизруптивная форма отбора Для многих популяций характерен полиморфизм – существование двух или
форм по тому или иному признаку. Эта форма отбора осуществляется в тех случаях, когда две или более генетические формы обладают преимуществом в разных условиях (например - в разные сезоны года).
Примеры:
-при изучении двухточечной божьей коровки выяснилось, что зимой выживают преимущественно «красные» формы двухточечной божьей коровки, а летом – «черные» формы.
-существуют две формы бабочки пестрокрыльницы (темная – «весенняя», светлая – «летняя»)
Дизруптивный отбор благоприятствует более чем одному фенотипу и направлен против средних (промежуточных) форм. Он как бы разрывает популяцию по данному признаку на несколько групп, встречающихся на одной территории.

Слайд 20

Дрейф генов – фактор эволюции В природных условиях периодические колебания численности различных

Дрейф генов – фактор эволюции В природных условиях периодические колебания численности различных
организмов очень распространены. Вспомните хотя бы периодические нашествия полевок, мышей или саранчи, приносившие человечеству огромные убытки. Раньше это объяснялось наказанием божьим за грехи человеческие. В наши дни такого масштаба «мышиной напасти» уже не бывает, люди научились регулировать численность грызунов. Но факт остается фактом: периодически численность, то одного вида, то другого возрастает, потом уменьшается.

В 1905 году С.С. Четвериков опубликовал работу под заглавием «Волны жизни», в которой раскрыл причины и значение колебаний численности популяций – популяционных волн, или «волн жизни», для эволюции

Слайд 21

Причины колебания численности популяций бывают различными:

-Немалую роль играют хищники, численность которых колеблется

Причины колебания численности популяций бывают различными: -Немалую роль играют хищники, численность которых
пропорционально росту и убыли популяции грызунов. Например, чем больше зайцев, тем больше потомства приносят волки, лисы и рыси. Когда популяция зайцев идет на убыль, хищники уходят в поисках пищи в другие места. На старом месте остается ровно столько хищных животных, сколько может прокормиться;
-Благоприятные или неблагоприятные погодные условия. Пример: в теплое сухое лето бывает большой урожай еловых шишек, сразу же резко возрастает популяция белок, вслед вырастает популяция мелких хищников (норки, горностаи, куницы);
-Резкие колебания численности могут быть связаны и со вспышками эпидемий;
-Стихийные бедствия (пожар, наводнение ) также сильно влияют на численность популяций живых организмов. Пример: в лесу произошел пожар и лес выгорает. На месте пожарища буйно разрастается иван-чай (светолюбивое растение). Затем это растение постепенно вытесняется другими травами и кустарниками;
-Резкие вспышки численности наблюдаются при попадании вида в новые, пригодные для жизни места. Пример: завоевание кроликами Австралии.
Обычно к периодическим или непериодическим, сезонным или годовым изменениям численности любого из известных видов животных и растений приводят не одна, а сразу несколько причин, вместе взятых.

Слайд 22

Дрейф генов – фактор эволюции

Так какое значение имеют популяционные волны для эволюции?

Дрейф генов – фактор эволюции Так какое значение имеют популяционные волны для

Сами по себе колебания численности не вызывают наследственную изменчивость, но могут способствовать созданию условий, в результате чего произойдет изменение генотипа.То есть, популяционные волны выводят ряд генотипов, совершенно случайно и ненаправленно, на «эволюционную арену».
И то, что это действительно случайность доказывает следующие опыты:
-несколько пробирок с кормом и в каждой по 2 самца и 2 самочки мушек дрозофил (микропопуляции ). Животные гетерозиготны – Аа, причем 50 % - составляет мутантный ген и 50 % - нормальный ген. Через несколько поколений частота мутантного гена меняется случайным образом. В одних популяциях он утрачен – гомозигота по нормальному гену (АА), в других все особи гомозиготны по мутантному гену (аа), а часть популяций содержала и мутантный ген и нормальный ген (Аа). Таким образом, несмотря на снижение жизнестойкости мутантных особей (вопреки естественному отбору) в некоторых популяциях ( особенно в небольших) мутантный ген полностью вытеснил нормальный, это и есть результат случайного процесса – дрейфа генов.
-второй опыт – «бутылочное горлышко» (описание дано под рисунком).
Случайное ненаправленное изменение генотипов советские ученые Дубинин и Ромашов (1931-32) назвали генетико-автоматическими процессами, а независимо от них зарубежные ученые Райт и Фишер назвали это явление генетическим дрейфом.

Слайд 23

Изоляция – фактор эволюции Под изоляцией понимается возникновение любых барьеров при скрещивании

Изоляция – фактор эволюции Под изоляцией понимается возникновение любых барьеров при скрещивании
особей одного вида. Выделяют несколько способов изоляции:

Географическая изоляция связана с изменениями в ландшафте (образование рек, горных хребтов, лесных массивов), а также возникает в результате большого расстояния между популяциями одного вида (увеличение ареала). Часто причиной такой изоляции является деятельность человека в биосфере. Например: вид соболя имел сплошной ареал обитания. В 20-30 годы ХХ столетия был интенсивный «перепромысел» этих животных и ареал приобрел мозаичную структуру – распался на отдельные участки, между которыми значительные расстояния и скрещивание стало невозможным.