Jakie są etapy procesu powstawania nowych gatunków. Proces powstawania gatunków – specjacja

Specjacja to proces pojawiania się jednego lub więcej nowych gatunków w oparciu o gatunek wcześniej istniejący.

Nowe gatunki mogą powstawać w warunkach izolacji przestrzennej populacji, czyli z populacji zajmujących różne obszary geograficzne. Taki pogląd nazywa się alopatryczny(z rp. allos - inny, patria - ojczyzna) lub częściej geograficzny. W wyniku długotrwałej separacji populacji może powstać między nimi izolacja genetyczna, która utrzymuje się nawet wtedy, gdy są razem. Specjacja allopatryczna to dość długotrwały proces. Przykładem jest obecność trzech podgatunków bogatki - euroazjatyckiej, południowo- i wschodnioazjatyckiej. Podgatunki te zajmują dobrze określone zasięgi, chociaż na ich obrzeżach sikory południowoazjatyckie nadal krzyżują się z innymi podgatunkami (wskazuje to na niepełną specjację). Podobnie, gdy szata roślinna zmieniła się w okresie czwartorzędu, obszar konwalii majowej został podzielony na pięć niezależnych obszarów geograficznych położonych w znacznej odległości od siebie, w których europejska, zakaukaska, dalekowschodnia, sachalin - Powstały rasy japońskie i północnoamerykańskie, różniące się szeregiem istotnych cech. Następnie rasy te utworzyły niezależne gatunki konwalii. Konwalia majowa (rasa europejska), zachowana na południu Europy, po raz drugi zadomowiła się w całej Europie.

Innym sposobem specjacji jest: specjacja sympatryczna(od gr. syn - razem). Obejmuje to przypadki, w których pojawiający się nowy gatunek znajduje się w zasięgu gatunku rodzicielskiego. Specjacja sympatryczna nie jest zatem związana z separacją terytorialną populacji w okresie powstawania izolacji genetycznej. Przykładem specjacji sympatrycznej jest powstawanie sezonowych ras grzechotki wielkiej. Na niekoszonych łąkach w naturze grzechotka kwitnie przez całe lato. Ale kiedy w środku lata zaczęli regularnie kosić trawę, grzechotki, które wtedy kwitły, nie mogły wydać nasion. Dzięki naturalnej selekcji związanej z działalnością człowieka zachowały się i pozostawiły nasiona tylko te rośliny, które kwitną przed lub po koszeniu. W ten sposób powstały podgatunki dużej grzechotki, wyizolowane zgodnie z terminem kwitnienia. (Ten rodzaj specjacji jest często określany jako specjacja ekologiczna.) Specjacja sympatryczna obejmuje również przypadki pojawienia się nowych gatunków na podstawie poliploidii i hybrydyzacji odległej. Tak więc różne rodzaje ziemniaków mają zestawy chromosomów 12, 24, 48, 72; chryzantemy - 9, 18, 27, 36, 45, ... 90. To da powód, by sądzić, że gatunki te powstały z oryginału przez wielokrotny wzrost chromosomów. Takie procesy są dobrze modelowane w laboratorium poprzez opóźnianie segregacji chromosomów w mitozie (w wyniku ekspozycji na kolchicynę). Poliploidy wydają się być bardziej żywotne i konkurencyjne i mogą konkurować z gatunkami macierzystymi. Oprócz roślin poliploidalność jako metoda specjacji sympatrycznej jest również znana u niektórych zwierząt (szkarłupnie, stawonogi, pierścienice itp.). W naturze może również wystąpić odległa hybrydyzacja między gatunkami, po której następuje podwojenie chromosomów w genomie. Na przykład wzdłuż brzegów rzeki Aldan rośnie niewielka populacja jarzębiny-irgi, wywodząca się z międzygatunkowej hybrydy jarzębiny i irgi. Uważa się, że ponad 1/3 wszystkich gatunków roślin kwitnących ma pochodzenie hybrydowe. Udowodniono eksperymentalnie, że z tego pochodzą gatunki śliwek, pszenicy, tytoniu, kapusty, bawełny, bluegrass, pikulnik, maliny, brukwi, piołun, irysy itp.

Specjacja jest procesem ewolucyjnym, w wyniku którego z poszczególnych populacji istniejące gatunkiżywe organizmy tworzą nowe gatunki. W dzikiej przyrodzie specjacja występuje zawsze i wszędzie. Jest to jednak zwykle dość długi proces, którego nie można bezpośrednio zaobserwować. Tak więc powstanie nowego gatunku może zająć miliony lat.

W wyniku specjacji liczba gatunków na Ziemi stale rośnie. Jednak wiele gatunków wymiera z tego czy innego powodu (z powodu zmian warunków klimatycznych, w wyniku działalności człowieka itp.). Dlatego w całej historii Ziemi liczba gatunków organizmów żywych, które na niej powstały, według niektórych szacunków, przekracza miliard, ale liczbę gatunków żywych szacuje się na około 2 miliony.

Istnieją dwa główne sposoby specjacji, to znaczy, jak dokładnie powstaje nowy gatunek z wcześniej istniejącego. Jeden sposób specjacji nazywa się geograficznym (alopatrycznym), drugi biologicznym (ekologicznym lub sympatrycznym).

Kiedy droga geograficzna specjacja jedna z populacji danego gatunku znajduje się w nieco innych warunkach siedliskowych i jest izolowana od innych populacji tego samego gatunku. Izolacja uniemożliwia wymianę genów, a nowe warunki zmuszają populację do podążania własną ścieżką ewolucyjną. U osobników po wielu pokoleniach pojawiają się nowe znaki, dostosowane do istniejących środowisko. W takim przypadku w genotypie mogą wystąpić takie zmiany, które wykluczają możliwość krzyżowania się z osobnikami pierwotnego gatunku tej populacji. W rezultacie na bazie tej populacji powstaje nowy gatunek.

Łuszczaki Darwina są klasycznym przykładem geograficznego trybu specjacji. Przyjmuje się, że niektóre grupy zięb żyjących w Ameryka Południowa, w taki czy inny sposób wylądował na różnych Wyspach Galapagos. Jednocześnie każda grupa poszła własną ścieżką ewolucyjną.

Biologiczny tryb specjacji zwykle występuje w okresie krótszym niż geograficzny i jest charakterystyczny w jeszcze dla roślin niż dla zwierząt. W specjacji biologicznej nowy gatunek powstaje w wyniku losowej zmiany genotypu osobnika. Jednocześnie nie może już krzyżować się z innymi osobnikami pierwotnego gatunku. Na przykład występuje u roślin w wyniku poliploidii (wielokrotny wzrost liczby chromosomów). Co więcej, zmutowana roślina może rozmnażać się wegetatywnie lub w wyniku samozapylenia, w rzeczywistości ustanawiając nowy gatunek. Poliploidalność nie jest jedyną drogą specjacji biologicznej.

Metody specjacji

Nowy gatunek może również powstać w wyniku innych przegrupowań chromosomowych.

Zwykle specjacja biologiczna prowadzi do tego, że pierwotny gatunek rozpada się na gatunki zajmujące różne nisze ekologiczne. Dlatego nazywa się to również specjacją ekologiczną.

W aspekcie terytorialnym w przestrzeni nowy gatunek może powstać z jednej lub grupy sąsiednich populacji położonych na obrzeżach zasięgu pierwotnego gatunku. Taka specjacja nazywana jest allopatryczną (od greckiego alios - inny, patris - ojczyzna). W innych przypadkach nowy gatunek może powstać w obrębie gatunku pierwotnego, jak gdyby w obrębie gatunku; ten sposób specjacji nazywa się sympatrycznym (od greckiego sym – razem patris – ojczyzna). W aspekcie filogenetycznym (w czasie) nowy gatunek może powstać poprzez stopniową zmianę tego samego gatunku w czasie, bez rozbieżności pomiędzy pierwotnymi grupami. Taka specjacja nazywana jest filetyczną.

Nowy gatunek może powstać przez rozdzielenie jednego gatunku przodków (specjacja rozbieżna). Wreszcie w wyniku krzyżowania dwóch już istniejących gatunków może powstać nowy gatunek - specjacja hybrydogenna. Opiszmy krótko te główne szlaki specjacji.

Specjacja allopatryczna(czasami nazywany geograficznym) ilustrują powyższe przykłady pojawienia się gatunku u mewy wielkiej oraz w grupie muchołówki australijskiej. W specjacji allopatrycznej nowe gatunki mogą powstawać poprzez fragmentację, dezintegrację zasięgu szeroko rozpowszechnionego gatunku rodzicielskiego. Przykładem takiego procesu może być pojawienie się gatunku konwalii (patrz rozdz. 6). Innym sposobem alopatrycznej specjacji jest specjacja podczas rozprzestrzeniania się pierwotnego gatunku, w trakcie której przodkami gatunku stają się peryferyjne populacje i ich grupy, coraz bardziej odległe od centrum rozproszenia, intensywnie przekształcające się w nowych warunkach. Przykłady podobne do specjacji w grupie mew dużych znane są również z innych ptaków, niektórych gadów, płazów i owadów.

Specjacja allopatryczna opiera się na jakiejś formie izolacji przestrzennej, a ta ścieżka specjacji jest zawsze stosunkowo powolna i zachodzi na przestrzeni setek tysięcy pokoleń. To właśnie podczas tak długich okresów w izolowanych częściach populacji gatunku rozwijają się cechy biologiczne, które prowadzą do niezależności rozrodczej, nawet jeśli zostanie naruszona pierwotna bariera izolacyjna. Specjacja allopatryczna jest zawsze związana z historią powstawania zasięgu gatunków.

Specjacja sympatryczna. W specjacji sympatrycznej nowy gatunek powstaje w zasięgu gatunku pierwotnego.

Pierwszym sposobem specjacji sympatrycznej jest pojawienie się nowych gatunków z szybką zmianą kariotypu, na przykład z autopoliploidalnością. Znane są grupy blisko spokrewnionych gatunków (zwykle roślin) z wieloma chromosomami (patrz ryc. 6.28). Na przykład w rodzaju Chrysanthemum (Chrysanthemum) wszystkie formy mają liczbę chromosomów, która jest wielokrotnością 9, 18, 27, 36, 45, ..., 90. W rodzajach tytoniu (Nicotiana) i ziemniak (Solanum), główna, początkowa liczba chromosomów wynosi 12 , ale istnieją formy z 24, 48, 72 chromosomami. W takich przypadkach można założyć, że specjacja przebiegała przez autopoliploidalność - przez podwojenie, potrojenie, poczwórne itd. głównego zestawu chromosomów gatunków przodków. Procesy poliploidyzacji są dobrze odwzorowywane w eksperymencie poprzez opóźnienie segregacji chromosomów w mejozie w wyniku ekspozycji np. na kolchicynę. Wiadomo, że poliploidy mogą również występować w naturalne warunki. Powstałe poliploidalne osobniki mogą wydać żywotne potomstwo tylko wtedy, gdy zostaną skrzyżowane z osobnikami niosącymi tę samą liczbę chromosomów (lub gdy zostaną samozapylone). W ciągu kilku pokoleń, jeśli formy poliploidalne z powodzeniem przejdą „kontrolę” doboru naturalnego i okażą się lepsze od pierwotnego diploidalnego, mogą rozprzestrzeniać się i współistnieć z gatunkami, które je zrodziły (ryc. 13.4) lub więcej często po prostu je wypieraj.

Ryż. 13.4. Przykład pojawienia się izolacji reprodukcyjnej podczas poliploidyzacji: tetraploidalny gatunek rośliny Dicanthium pierścieniatum, który żyje w całym Hindustanie, niewątpliwie wyrósł z diploidalnej formy przodków, która obecnie zajmuje niewielki obszar rozłączny (wg N. Ross, 1962)

Formy poliploidalne z reguły są większe i mogą istnieć w bardziej surowych warunkach fizycznych i geograficznych. Dlatego na wyżynach iw Arktyce liczba gatunków roślin polipoidalnych gwałtownie wzrasta (ryc. 13.5). Wśród zwierząt poliploidia odgrywa nieporównywalnie mniejszą rolę w specjacji niż u roślin i we wszystkich przypadkach jest związana z partenogenetycznym sposobem rozmnażania (na przykład u szkarłupni, stawonogów, pierścienic i innych bezkręgowców).

Ryż. 13.5. Rozmieszczenie gatunków poliploidalnych kwitnących (jako procent całkowitej liczby gatunków flory) w różnych częściach Eurazji (według różnych autorów z N.V. Timofeev-Resovsky et al., 1977)

Drugi sposób specjacji sympatrycznej - przez hybrydyzację z późniejszym podwojeniem liczby chromosomów - allopoliploidia (patrz poniżej).

Wreszcie ostatnią dostatecznie zbadaną metodą specjacji sympatrycznej jest pojawienie się nowych form w wyniku sezonowej izolacji. Istnienie wyraźnych ras sezonowych w roślinach jest znane, na przykład, u grzechotnika Alectorolophus major (patrz rozdz. 10), których formy wcześnie kwitnące i późno kwitnące są całkowicie izolowane reprodukcyjnie od siebie, a jeśli warunki selekcji jest zachowana, jest tylko kwestią czasu, zanim formy te osiągną rangę nowych typów. Podobnie sytuacja ma się z wiosennymi i zimowymi wyścigami ryb anadromicznych; możliwe, że te formy są już różnymi gatunkami, bardzo podobnymi morfologicznie, ale izolowanymi genetycznie (gatunki bliźniacze).

Cechą sympatrycznego szlaku specjacji jest pojawienie się nowych gatunków, które są morfofizjologicznie zbliżone do gatunków pierwotnych. Tak więc w przypadku poliploidii rozmiar wzrasta, ale ogólny wygląd roślin pozostaje z reguły niezmieniony; przy rearanżacjach chromosomowych obserwuje się ten sam obraz; w czasie izolacji ekologicznej (sezonowej) pojawiające się formy okazują się również zwykle słabo rozróżnialne morfologicznie. Dopiero w przypadku hybrydogenicznego występowania gatunków pojawia się nowa forma gatunkowa, odmienna od każdego z gatunków rodzicielskich (ale również posiadająca cechy charakterystyczne dla dwóch pierwotnych gatunków).

Specjacja filologiczna. W specjacji filetycznej gatunek jako całość, zmieniając się w ciągu pokoleń, przekształca się w nowy gatunek, który można odróżnić, porównując cechy morfologiczne tych grup.

Specjacja filologiczna obejmuje stazygenezę – rozwój gatunku w czasie ze stopniową zmianą w tej samej niszy ekologicznej oraz anagenezę – rozwój gatunku z nabyciem pewnych nowych podstawowych adaptacji, które pozwalają mu tworzyć zupełnie nową, szerszą niszę ekologiczną . Przykładem stasigenezy może być rozwój głównego pnia mięczaków górnego pliocenu z rodzaju Giraulus (patrz ryc. 6.5).

Ryż. 13.6. Przykład specjacji filetycznej w szeregu kopalnych słoni europejskich (Elephas planifrons - E. meridionalis) według wskaźnika blaszkowatego (ilości szkliwa na zębach) (z V. Grant, 1980)

Oczywiste jest, że w tym przypadku możliwe jest tylko porównanie cech morfologicznych, ponieważ możliwe jest badanie wyników ewolucji filetycznej tylko przy udziale materiału paleontologicznego (ryc. 13.6). Jednocześnie zawsze pozostaje możliwość, że na pewnym etapie ewolucji inne grupy mogą odbiegać od pojedynczego pnia filetystycznego, a specjacja filologiczna może w rzeczywistości okazać się rozbieżna. Dlatego w swojej „czystej formie” ewolucja filologiczna jest najwyraźniej możliwa tylko jako wyidealizowane i uproszczone odzwierciedlenie procesu ewolucyjnego w jednym z segmentów życia gatunku (fratriach).

Zwróć uwagę, że niemożliwe jest wytyczenie granic między poszczególnymi gatunkami w filetycznej serii form - zawsze będzie to warunkowe (patrz Rozdz. 12).

Rozbieżna specjacja(kladogeneza). C. Darwin uznał ten typ specjacji za najczęstszy (jedyna figura w Pochodzeniu gatunków jest poświęcona temu typowi specjacji). Przykładami tego typu specjacji – pojawieniem się nowych gatunków w wyniku oddzielenia jednej formy przodków – są pojawienie się kilku gatunków siei wokół Morza Irlandzkiego (patrz ryc. 6.10) oraz rozbieżność zięb Darwina w Morzu Irlandzkim. Galapagos (patrz ryc. 6.12) i ewolucja północnoamerykańskich muszek owocówek z grupy pseudoobscura - persimilis (patrz ryc. 6.27).

specjacja hybrydogenna(syntezygeneza lub syngeneza). Ten rodzaj specjacji jest powszechny u roślin: według niektórych szacunków ponad 50% gatunków roślin to formy hybrydowe - allopoliploidy. Zwróćmy uwagę tylko na kilka. Uprawiana śliwka (Prunus domestica) z 2n = 48 powstała przez hybrydyzację tarniny (P. spinosa, 2n = 32) ze śliwką wiśniową (P. divaricata, 2n = 16), po której nastąpiło podwojenie liczby chromosomów. Niektóre gatunki pikulnika, maliny, tytoniu, brukwi, piołunu, tęczówki i innych roślin są tymi samymi allopoliploidami pochodzenia hybrydowego.

Ciekawy przypadek pojawienia się nowego gatunku sympatrycznego w Spartina townsendii (2n = 120) oparty na hybrydyzacji, po której nastąpiło podwojenie liczby chromosomów lokalnej angielski typ S. stricta (2n = 50) i wprowadzony w latach 70. XX wieku. z Ameryka północna S. alternifolia (2n = 70).

Baza wiedzy

Obecnie zasięg tego gatunku intensywnie się rozszerza ze względu na zmniejszenie zasięgu lokalnego Europejski wygląd. Innym przykładem gatunku hybrydogenicznego, który powstał sympatrycznie, jest jarzębina (Sorbocotaneaster), która łączy cechy jarzębiny i irgi i została rozprzestrzeniona w połowie lat 50. w lasach południowej Jakucji wzdłuż brzegów środkowego biegu rzeki . Aldan (K.M. Zavadsky). W wyniku specjacji hybrydogenicznej szczególnie często mogą powstawać kompleksy gatunków (lub tzw. półgatunki) połączone hybrydyzacją, syngameony (V. Grant). W przypadku takich hybrydowych kompleksów czasami trudno jest znaleźć wyraźne granice między poszczególnymi gatunkami, chociaż gatunki jako stabilne układy genetyczne wyróżniają się dość zdecydowanie.

Wszystkie cztery główne formy specjacji w czasie przedstawiono schematycznie na ryc. 13.7.

Ryż. 13.7. Główne formy specjacji filetycznej (w czasie) (z N.N. Vorontsov, 2001)

Poprzedni | Spis treści | Następny

Pytanie 1. Jakie są główne formy specjacji. Podaj przykłady specjacji geograficznej.

W zależności od tego, jakie mechanizmy izolacyjne - przestrzenne czy nie - powstaje gatunek, rozróżnia się dwie formy specjacji: 1) allopatryczną (geograficzną), gdy gatunki powstają z populacji oddzielonych przestrzennie; 2) sympatryczny, gdy gatunki występują na jednym terytorium.

Przykładem specjacji geograficznej jest zjawisko różne rodzaje liliowiec z oryginalnego gatunku, który żył miliony lat temu w szerokolistnych lasach Europy.

Chemia, Biologia, przygotowanie do GIA i Unified State Examination

Inwazja lodowca rozerwała pojedyncze pasmo konwalii na kilka części. Zachował się na obszarach leśnych, które uchroniły się przed zlodowaceniem: na Dalekim Wschodzie, w południowej Europie i na Zakaukaziu. Gdy lodowiec się cofnął, konwalia ponownie rozprzestrzeniła się po Europie, tworząc nowy gatunek - większą roślinę z szeroką koroną, a na Dalekim Wschodzie - gatunek z czerwonymi ogonkami i woskowym nalotem na liściach.

Taka specjacja zachodzi powoli, do jej zakończenia setki tysięcy pokoleń muszą się zmienić w populacjach. Ta forma specjacji zakłada, że ​​fizycznie odseparowane populacje różnią się genetycznie, ostatecznie stając się całkowicie odizolowanymi i odrębnymi od siebie w wyniku doboru naturalnego.

Pytanie 2. Co to jest poliploidia? Jaką rolę odgrywa w tworzeniu gatunków?

Poliploidalność to rodzaj zmiany mutacyjnej w organizmie, w której następuje wielokrotny wzrost liczby chromosomów. Jest najbardziej charakterystyczny dla roślin, ale znany jest również wśród zwierząt.

Poliploidalność jest ponadto jednym z możliwych sposobów specjacji w populacjach zamieszkujących ten sam obszar geograficzny i nieoddzielonych barierami.

Pytanie 3. Który ze znanych Ci gatunków roślin i zwierząt powstał w wyniku rearanżacji chromosomowych?

Pojawienie się nowych gatunków przez rearanżacje chromosomowe może nastąpić spontanicznie, ale częściej następuje w wyniku krzyżowania blisko spokrewnionych organizmów. Na przykład śliwka kulturowa o 2n = 48 powstała przez skrzyżowanie tarniny (n = 16) ze śliwką wiśniową (n = 8) z późniejszym podwojeniem liczby chromosomów. Wiele cennych gospodarczo roślin to poliploidy, takie jak ziemniaki, tytoń, bawełna, trzcina cukrowa, kawa itp. W roślinach takich jak tytoń, ziemniaki początkowa liczba chromosomów wynosi 12, ale są gatunki z 24, 48, 72 chromosomami.

Wśród zwierząt poliploidami są na przykład niektóre rodzaje ryb (jesiotr, koza itp.), koniki polne itp.

Ta strona szukała:

• wymienić główne formy specjacji
• wymienić główne formy specjacji podać przykłady specjacji geograficznej
• przykłady specjacji geograficznej
• co to jest poliploidia i jaką rolę odgrywa w tworzeniu gatunków
• wymienić główne formy specjacji podać przykłady

NAUCZANIE EWOLUCYJNE. MIKROEWOLUCJA (SPECYFIKACJA)

Mikroewolucja - zmiany ewolucyjne w obrębie gatunku

populacja- elementarna jednostka ewolucji

Indywidualny- obiekt doboru naturalnego

Mutacje- elementarny materiał ewolucyjny

Pogląd- jakościowy etap procesu ewolucyjnego

MIKROEWOLUCJA- zestaw procesów ewolucyjnych zachodzących w poszczególnych lub przyległych populacjach gatunku:

Brak równowagi poszczególnych genotypów i alleli w populacjach

Zmiany w strukturze genetycznej populacji

Kumulacja różnic między populacjami

Powstawanie nowych gatunków

CZYNNIKI EWOLUCJI:

Zjawiska lub procesy zmieniające strukturę genetyczną populacji:

1. zmienność dziedziczna

2. Zmiana w równowadze genów

3. Izolacja

4. Naturalna selekcja

zmienność dziedziczna

Mutacja

– Zmiany bezkierunkowe

- W stanie heterozygotycznym mogą się nie pojawiać

kombinacyjny

– Nowe kombinacje w mejozie i zapłodnieniu

- Promuje rozprzestrzenianie się mutacji

Dostarczać wysoki poziom dziedziczna różnorodność naturalne populacje

kieszonkowe dzieci materiał do doboru naturalnego!

Dookólna akcja!

Zmiany w równowadze genów

Nagłe zmiany w częstości występowania rzadkich alleli, niezwiązanych z doborem naturalnym

Migracje

efekt założyciela

fale populacji

– Ostre wahania liczebności organizmów w populacjach naturalnych

dostarczać materiał do doboru naturalnego!

Dookólna akcja!

Izolacja

Pojawienie się jakichkolwiek barier uniemożliwiających swobodne krzyżowanie się w obrębie gatunku

Przestrzenny (geograficzny)

biologiczny

– Ekologiczny

– etologiczny

– genetyczny

Dookólna akcja

Poprawia różnice genetyczne między populacjami

Naturalna selekcja

Działa na fenotyp adaptacja do istniejących warunków.

kierunkowy akcja!

Warunki doboru naturalnego:

- różnorodność genetyczna

- Nadmiar potomstwa

– Walka o byt

Wewnątrzgatunkowe

Międzygatunkowe

Z czynnikami środowiskowymi

stabilizujący

– Utrzymanie średniej wartości cechy

– W stabilnych warunkach

Poruszający

– przesunięcie wartości średniej cechy

– W zmieniających się warunkach, przy zasiedlaniu nowych terytoriów

niszczący

– Przeciw średnim formom, mocowanie ekstremalne

Rezultatem jest pojawienie się adaptacje.

Ale! Oni względny oraz odpowiadają określonym warunkom środowiskowym

*********************************************************************************************

SPECJALNOŚĆ

Przemiany ewolucyjne w obrębie gatunku (na poziomie populacji), prowadzące do wewnątrzgatunkowej dywergencji cech (różnorodność)

Wynikiem mikroewolucji jest powstawanie nowych gatunków z populacji

Sposoby specjacji:

gradualistyczny

– alopatryczny(geograficzny)

Na podstawie izolacji geograficznej

Osiadanie, rozpad zakresu

Izolacja terytorialna

– sympatryczny(środowiskowy)

W tym samym obszarze

W oparciu o izolację biologiczną (np. sezonową)

saltation

– Izolacja genetyczna (częściej spotykana u roślin)

Poliploidalność

Hybrydyzacja

ALOPATRYCZNA (geograficzna) specjacja

Specjacje na różnych terytoriach- ze względu na izolację geograficzną (przestrzenną)

Przyczyna taka izolacja może stanowić bariery dla migracji zwierząt lub rozprzestrzeniania się nasion roślin lub duże odległości dzielące populacje

Izolację geograficzną obserwuje się, gdy pierwotny zasięg gatunku jest podzielony różnymi naturalnymi barierami.

W rezultacie odseparowane populacje nie mogą się swobodnie ze sobą krzyżować, co skutkuje różnymi podgatunkami.

1. dziewczyny z kwiatami były pierwszymi ptakami, które zamieszkiwały archipelag hawajski. Brak konkurencji z innymi gatunkami spowodował gwałtowny radiacja adaptacyjna: utworzyły różnorodne gatunki różniące się preferencjami pokarmowymi i, zgodnie z nimi, kształtem dzioba (papuga, chwast, sierp sierpowaty)

Radiacja adaptacyjna- pojawienie się kilku gatunków z jednego przodka, związane z rozwojem ich adaptacji do różnych warunków środowiskowych

2. Różnice między gatunkami żyjącymi na sąsiednich wyspach skłoniły Karola Darwina do pomysłu pochodzenia gatunków i od tego czasu ptaki noszą Łuszczaki Darwina (duże gliniane, pokrzewki, grubodzioby nadrzewne).

3. Przykład podgatunku - pstrąg potokowy

• Anadromiczna ryba z rodziny łososiowatych.
• Długość do 1 m, waga do 13 kg (łosoś kaspijski - do 51 kg).
• Zamieszkuje wody przybrzeżne mórz Europy, w tym Morza Czarnego, Kaspijskiego, Bałtyckiego i Aralskiego.
• Idą do rzek na tarło. Cenny obiekt wędkarski i hodowlany.
• Słodkowodne formy pstrąga potokowego to pstrąg.

4. Przykład podgatunku - zając

• W latach 30. na południu zaaklimatyzowało się kilkadziesiąt zajęcy europejskich złowionych w Baszkirii Zachodnia Syberia- w leśnym stepie Baraba.
• ogromny dystans, Ural a suche stepy dolnego regionu Wołgi i Morza Kaspijskiego, nieprzydatne do życia zajęcy, doprowadziły do ​​całkowitej izolacji geograficznej populacji zachodniej Syberii.
• Nastąpiła rozbieżność i w 1956 roku zające syberyjskie musiały zostać wydzielone na odrębny podgatunek.

SYMPATRYCZNA (ekologiczna) specjacja

Rozpoczyna się od podziału początkowo pojedynczej populacji na dwie lub więcej grup organizmów, które następnie dalej się rozchodzą.

Może to w rezultacie nastąpić specjalizacja ekologiczna .

1. Izolację ekologiczną obserwuje się, gdy niedopasowanie siedlisk różnych form tego samego gatunku lub kilka blisko spokrewnionych gatunków, na przykład łyżwy leśne i łąkowe .

2. Afrykańskie Jezioro Wiktorii, które powstało 12 tysięcy lat temu, jest domem dla ponad 500 gatunków pielęgnica , różniących się od siebie morfologią, stylem życia, zachowaniem i innymi cechami

3. Przykład podgatunku: wielkie cycki . Żywi się dużymi owadami.

4. Przykład podgatunku: sikorki . Drąży tylko łodygi roślin zielnych, wydobywa drobne owady w szczelinach kory i pąków.

5. Przykład podgatunku: moskiewska sikora . Zbadaj końcowe gałęzie drzew w poszukiwaniu pożywienia. Żywią się małymi owadami.

6. Przykład podgatunku: duża grzechotka . Regularne koszenie trawy w środku lata doprowadziło do powstania dwóch ekologicznych ras dużej grzechotki tej rośliny, różniących się czasem kwitnienia: w wyścigu wiosennym kwiaty są żółte, jesienią - pomarańczowe.

Opisz 2 główne sposoby specjacji

Przykład podgatunku: chrząszcz chrząszcz wierzbowy : istnieją dwie rasy ekologiczne - "wierzbowa" i "brzozowa". Chrząszcze i larwy rasy wierzbowej mogą żerować tylko na liściach wierzby, rasa brzozowa może żywić się zarówno brzozą, jak i wierzbą.

SALTATION specjacja

W ostatnich dziesięcioleciach gromadzą się dane na temat trzeciej metody - specjacji saltacji, związanej nie z rozbieżnością populacji, ale z hybrydyzacja blisko spokrewnionych gatunków .

W rezultacie mogą powstać nowe gatunki poliploidyzacja - wielokrotny wzrost liczby chromosomów.

Izolacja mieszańców z gatunków rodzicielskich wynika z poliploidia hybrydy

Przeznaczony dla niektórych gatunków jaszczurek, ryb i roślin kwiatowych.

śliwka kulturalna - wynik skrzyżowania tarniny i śliwki wiśniowej, a następnie podwojenie liczby chromosomów u mieszańców.

Specjacja chromosomowa jest możliwa w tych grupach zwierząt, które są zdolne do: partenogeneza.

Gatunki blisko spokrewnione, które powstały w ten sposób, można znaleźć na przykład w In salamandra rodzaj Ambistoma.

U gryzoni nierzadko zdarza się, że blisko spokrewnione gatunki różnią się od siebie liczba i kształt chromosomów. Na przykład w nornica kretowata (Ellobius talpinus) istnieje 16 form, które są zewnętrznie nie do odróżnienia od siebie, ale różnią się liczbą chromosomów (od 32 do 54).

Formy specjacyjne

A) - konwertowanie istniejących widoków (specjacja filologiczna).

B) połączenie dwóch istniejących gatunków A i B oraz powstanie nowego gatunku C (specjacja hybrydogenna)

V) zastrzeżony rozbieżność (separacja) jeden gatunek przodków do kilku niezależnie rozwijających się gatunków. Na tej ścieżce postępowała ewolucja.

**********************************************************

MIKROEWOLUCJA- są to przekształcenia ewolucyjne w obrębie gatunku (na poziomie populacji), prowadzące do wewnątrzgatunkowej dywergencji cech (różnorodności) oraz SPECYFIKACJA.

Występuje na podstawie:

§ zmienność mutacji

§ pod wpływem doboru naturalnego

§ w przypadku różnych barier izolacyjnych.

Skala czasowa mikroewolucji prowadzącej do powstania nowych gatunków dla różnych grupy systematyczne setki, często tysiące lat.

Przypomnij sobie, dlaczego populację organizmów uważa się za podstawową jednostkę ewolucji. Opisz izolację jako podstawowy czynnik ewolucji. Jakie formy izolacji istnieją między populacjami organizmów w przyrodzie?

Głównym warunkiem powstawania nowych gatunków organizmów jest izolacja. W efekcie zatrzymuje wymianę genów między osobnikami z izolowanych i innych populacji. Prowadzi to do stopniowej zmiany charakteru osobników izolowanej populacji, co prowadzi do jej przekształcenia w jeden lub więcej nowych gatunków (ryc. 166).

Ryż. 166. Schemat specjacji: oddzielne gałęzie - populacje

W konsekwencji tworzenie nowych gatunków organizmów, czyli specjacja, jest procesem transformacji pojedynczych, izolowanych genetycznie populacji pierwotnych gatunków w nowe gatunki. W zależności od charakteru barier uniemożliwiających krzyżowanie się osobników rozróżnia się dwie metody specjacji – geograficzną i ekologiczną.

Specjacja geograficzna. Związany ze zmianą zasięgu pierwotnych gatunków przodków. Różnorodne obiekty geograficzne stanowią barierę dla krzyżowania się osobników: rozległe obszary lądowe lub morskie, pasma górskie, pustynie itp. Specjacja geograficzna odbywa się na dwa sposoby: poprzez rozproszenie osobników populacji na nowe terytoria lub przez podzielenie dawnego siedliska populację na oddzielne, odizolowane części. W rezultacie powstają podgatunki geograficzne pierwotnych gatunków, które stają się przodkami niezależnych nowych gatunków organizmów.

Przykładem specjacji geograficznej przez rozproszenie osobników do nowych siedlisk jest pojawienie się dwóch gatunków mew: srebrzystej i rdzawogrzbietej (ryc. 167). Pierwotną formą tych dwóch gatunków był jeden gatunek mew, który istniał kilkaset tysięcy lat temu w rejonie współczesnej Cieśniny Beringa (co wskazuje krzyż na rysunku). Z niego, w drodze osadnictwa na wschodzie i zachodzie, powstało kilka podgatunków geograficznych mew (obszary podgatunków wskazano na rysunku), z których powstały dwa nowe gatunki.

Ryż. 167. Specjacja geograficzna dwóch rodzajów mew: śledzia i koniczyny

Przykładem specjacji geograficznej polegającej na podziale dawnego zasięgu gatunku na kilka izolowanych części jest pojawienie się trzech gatunków konwalii (ryc. 168). Pierwotny typ przodków istniał kilka milionów lat temu w lasy liściaste Eurazja. W związku ze zlodowaceniem pojedynczy zasięg tego gatunku został rozdarty na kilka części. Konwalia przetrwała tylko na obszarach leśnych, które uniknęły zlodowacenia: w centrum i na południu Europy, na Zakaukaziu i na południu Daleki Wschód. Z tych ocalałych populacji wykształciły się następnie trzy niezależne gatunki konwalii, różniące się wielkością liści i kolorem koron kwiatów.

Ryż. 168. Specjacja geograficzna trzech gatunków konwalii

specjacja ekologiczna. Jest to związane ze zmianą warunków życia pierwotnych gatunków przodków. Różnice w warunkach życia izolowanych populacji stanowią barierę dla krzyżowania się. W rezultacie powstają podgatunki ekologiczne, które stają się przodkami nowych gatunków organizmów.

Przykładem specjacji ekologicznej jest pojawienie się kilku gatunków z rodzaju Jaskier, rosnących w miejscach o różnej wilgotności (ryc. 169).

Ryż. 169. Specjacja ekologiczna w rodzaju Jaskier

Ryż. 170. Zabarwienie skorupek jaj u podgatunków ekologicznych kukułki zwyczajnej

Tak więc tworzenie nowych gatunków organizmów przebiega według schematu: populacje pierwotnych gatunków organizmu >> podgatunki geograficzne lub ekologiczne >> nowe gatunki organizmów

Wraz z powstawaniem nowych gatunków ewolucja się nie zatrzymuje. Prowadzi to do powstawania coraz to nowych gatunków roślin, zwierząt i innych organizmów, tworzących ponadspecyficzne grupy systematyczne - rodzaje, rodziny, rzędy, rzędy, klasy, podziały, typy.

Ćwiczenia z lekcji

1. Czym jest wizualizacja?
2. Jaki jest główny czynnik powstawania nowych typów organizmów?
3. Według jakiego schematu powstają nowe typy organizmów z pierwotnych gatunków przodków?

Po obejrzeniu tego samouczka wideo każdy będzie mógł zorientować się w temacie „Proces powstawania gatunków – specjacja”. Dowiesz się z niej, jak w wyniku działania czynników ewolucyjnych kumulują się w populacji zmiany w puli genowej, co prowadzi do powstania nowych gatunków. Nauczyciel opowie o centralnym wydarzeniu ewolucji – procesie specjacji.

Ewolucja jest procesem ciągłym. Nowe gatunki tworzą się nawet teraz, kiedy czytasz te wersety. Najbardziej aktywny specjacja występuje w dużych zbiornikach wodnych, takich jak Jezioro Bajkał czy Jezioro Wiktorii. Tak więc dosłownie w latach osiemdziesiątych znaleziono nowy gatunek pielęgnic. Różnił się od swoich poprzedników wielkością i kształtem szczęki. A w Bajkale obserwuje się ewolucję wielu gatunków roślin i bezkręgowców. Jak przebiega ewolucja i czy możliwe jest uzyskanie w domu nowego rodzaju zwierzęcia? Dowiesz się o tym w naszej lekcji.

W wyniku działania czynników ewolucyjnych w populacji kumulują się zmiany w puli genów. Prowadzi to najpierw do powstania nowych populacji, następnie podgatunków, a ostatecznie do powstania nowych gatunków.

To znaczy, możemy powiedzieć, że specjacja jest centralnym wydarzeniem w ewolucji, jest głównym rezultatem procesu ewolucyjnego.

Teraz naukowcy rozróżniają dwa sposoby specjacji:

1. Geograficzne (alopatryczne)

2. Biologiczny (sympatryczny)

W specjacji geograficznej nowe gatunki powstają w wyniku pojawienia się barier przestrzenno-terytorialnych. Przeszkody mogą mieć bardzo różne właściwości. Są to takie czysto geograficzne koncepcje, jak góry, rzeki i pewnego rodzaju bariery antropogeniczne, takie jak budowa głównych dróg czy zaoranie pola pod uprawę.

Nawiasem mówiąc, Karol Darwin wyjaśnił specjację geograficzną pojawieniem się tak dużej liczby gatunków zięb Darwina, które żyją na wyspach archipelagu Galapagos (patrz ryc. 1).

Ryż. jeden

Darwin uważał, że wiele zięb mogło zostać sprowadzonych na te wyspy podczas sztormów, sztormów i silnych wiatrów.

Ale ponieważ warunki były odpowiednie dla ich życia, zięby osiedliły się na tych wyspach, podczas gdy były odizolowane zarówno od populacji na sąsiednich wyspach, jak i od pierwotnej populacji południowoamerykańskiej. Doprowadziło to do tego, że w takich populacjach zaczęły kumulować się zmiany, co doprowadziło do powstania nowych gatunków.

W podobny sposób specjacja zachodzi podczas zasiedlania gatunku (). Jednocześnie skrajne populacje akumulują wiele zmian w swojej puli genów i już różnią się składem genetycznym od pierwotnej populacji, z której faktycznie pochodziły. Tak właśnie powstało kilka rodzajów jesiotra.

Można powiedzieć, że specjacja geograficzna występuje również wtedy, gdy rozstępuje się zasięg gatunku, z tzw. zasięgiem mozaikowym. Teraz masz kilka gatunków mniszka lekarskiego, które powstały z niegdyś przodków mniszka lekarskiego, który zajmował cały kontynent europejski (patrz ryc. 2).

Mniszek pospolity zajmuje teraz obrzeża lasu, pobocza dróg, niektóre zarośnięte miejsca, a tę roślinę znasz bardzo dobrze.

Ryż. 2

Mniszek lekarski - kok-saghyz rośnie w miejscach suchych, dlatego zwracaj uwagę na kształt jego liści: liście są nieco cieńsze i bardziej ścięte.

Różowy mniszek lekarski opanował wyżyny Tien Shan. Jest bardzo podobny do mniszka pospolitego, ale różni się od niego kolorem płatków.

Zauważ, że specjacja geograficzna jest bardzo powolna. Aby mógł zaistnieć proces powstawania nowego gatunku, konieczna jest zmiana setek tysięcy pokoleń. Drugim sposobem specjacji jest specjacja biologiczna.

Specjacja biologiczna występuje w obrębie jednego gatunku i opiera się na izolacji biologicznej.

Sposoby, w jakie zachodzą izolacje biologiczne, są różne. Na przykład jednym z nich może być poliploidia, gdy organizmy poliploidalne powstają w obrębie jednej populacji w wyniku mutacji. Organizmy te są żywotne, konkurencyjne, ale swoim składem genetycznym różnią się od reszty populacji i nie mogą się z nimi krzyżować.

Tak więc w obrębie jednej populacji powstaje inna populacja, która następnie formuje się w osobny gatunek. Specjacja biologiczna może również opierać się na izolacji ekologicznej.

Izolacja ekologiczna to np. oddzielenie w liniach hodowlanych w obrębie tego samego gatunku. Jest to również pewnego rodzaju sezonowa izolacja części populacji, od całej populacji.

Wszystko to prowadzi do kumulacji zmian, w wyniku których powstaje nowy gatunek. Należy zauważyć, że linie specjacji biologicznej są znacznie krótsze niż linie specjacji geograficznej. Ale mają ten sam wynik - tworzenie nowych gatunków.

Bibliografia

1. Mamontov S.G., Zakharov V.B., Agafonova I.B., Sonin N.I. Biologia. Ogólne wzorce. - M.: Drop, 2009.
2. Pasechnik V.V., Kamensky A.A., Kriksunov E.A. Biologia. Wprowadzenie do biologii ogólnej i ekologii. Podręcznik na 9 komórek. Wydanie trzecie, stereotyp. - M.: Drop, 2002.
3. Ponomareva I.N., Kornilova O.A., Chernova N.M. Podstawy biologia ogólna. Klasa 9: Podręcznik dla uczniów w klasie 9. instytucje edukacyjne/ Wyd. prof. W. Ponomariewa. - wyd. 2, poprawione. - M.: Ventana-Graf, 2005.

Praca domowa

1. Jakie są główne sposoby specjacji?
2. Na czym polegał fenomen zięb „darwinowskich”?
3. Jak wytłumaczysz pojęcie „obszaru mozaikowego”?
4. Porównaj specjację biologiczną i geograficzną.

Tworzenie gatunków jest ważnym etapem ewolucji. Rozpoczyna się w populacjach nasyconych stale pojawiającymi się mutacjami, które w przypadku swobodnego krzyżowania tworzą nowe genotypy i fenotypy (patrz rozdział „Podstawy genetyki i selekcji”). Prowadzi to do rozbieżności charakterów wśród osobników tej populacji - rozbieżności(55). Populacja początkowa tworzy grupę form o różnym stopniu odchyleń cech.

Organizmy o zmienionych cechach są w stanie rozwijać nowe siedliska i zwiększać ich liczebność. Osobniki z ekstremalnymi odchyleniami kontrastu mają największe szanse na przeżycie i pozostawienie płodnego potomstwa. Formy pośrednie bardziej konkurują i szybciej wymierają. Tak więc w pierwotnej populacji powstają nowe zgrupowania, z których najpierw tworzą się nowe populacje, a następnie, z późniejszą rozbieżnością, nowe podgatunki i gatunki. Zasada dywergencji wyjaśnia pochodzenie różnorodności form życia. Podobnie Darwin wyjaśnił powstawanie rodzajów, rodzin, zakonów itp.

Istnieją dwa sposoby specjacji: geograficzny i ekologiczny.

Specjacja geograficzna związane z rozszerzeniem zasięgu pierwotnego gatunku lub jego podziałem na izolowane części przez różne naturalne bariery (rzeki, góry itp.). Wraz z rozszerzeniem zasięgu gatunku osobniki populacji spotykają się z nowymi warunkami glebowo-klimatycznymi, z innym zwierzęciem i flora. W nowych niezwykłych warunkach te osobniki, których genotypy najbardziej odpowiadają tym warunkom, przetrwają i pozostawią potomstwo. Prowadzi to do zmiany puli genów, powstania nowych populacji, aw przyszłości do pojawienia się podgatunków i gatunków.

Izolacja populacji, uniemożliwiająca swobodne krzyżowanie się, prowadzi również do zmiany puli genowej populacji, a następnie do powstania nowych populacji, podgatunków i gatunków. Ośrodki pochodzenia są przykładem izolacji geograficznej. rośliny uprawne(patrz rozdział „Wybór”). Oddzielenie tych ognisk od siebie grzbietami, pustyniami i oceanami przyczyniło się do ich izolacji i autonomicznego tworzenia się w nich flory, co doprowadziło do wyjątkowej różnorodności pokrewnych im roślin.

Specjacja ekologiczna związane z zasiedlaniem nowych siedlisk (nisz ekologicznych) w zasięgu swojego gatunku. Jednocześnie małe grupy tej samej populacji mogą znaleźć się w nietypowych dla nich warunkach środowiskowych w zasięgu ich gatunku. Nowe warunki przyczynią się do identyfikacji i utrwalenia nowych mutacji oraz zmiany kierunku doboru naturalnego, co doprowadzi do zmiany puli genów, do jeszcze większej izolacji populacji, a następnie do powstania nowych populacji, podgatunki i gatunki przystosowane do nowych specyficznych warunków.

Przykładem tego jest pięć gatunków jaskierów, które rozwinęły się w różnych warunkach siedliskowych (56):

1. Jaskier twardolistny - roślina wodna;
2. Jaskier rośnie na wilgotnych glebach;
3. jaskier złoty - na łąkach, ogrodach, przy drogach;
4. jaskier kaszubski (kaszubski) - w lasach i parkach;
5. jaskier trujący - w bardzo wilgotnych miejscach.

Elementarne czynniki ewolucyjne.

Proces ewolucyjny zachodzący w populacji, prowadzący do zmiany struktury genetycznej populacji i kierowany przez dobór naturalny, nazywa się mikroewolucja. Rozpoczyna się w populacji składającej się z osobników o nierównych genotypach. Całość wszystkich genotypów w populacji nazywa się pula genowa. Pod wpływem różnych czynniki podstawowe ewolucja, pula genów populacji zmienia się.

Te czynniki mogą być następujące:

1. pojawienie się nowych zmian dziedzicznych – mutacje i kombinacje prowadzące do pojawienia się nowych genotypów w populacjach;
2. wahania populacji, zwane fale populacji. Mogą powstawać w związku ze zmianami sezonowymi (rośliny jednoroczne, owady), z bezpieczeństwem żywnościowym (masowe rozmnażanie gryzoni), z klęskami żywiołowymi (susze, powodzie, pożary). Fale populacyjne zmieniają koncentrację poszczególnych genów. Podczas spadku populacji niektóre geny mogą zniknąć, a przy nowym wzroście populacji inne geny mogą zwiększyć swoją koncentrację;
3. geograficzny lub izolacja biologiczna populacje, które tworzą bariery dla swobodnego krzyżowania, co prowadzi do różnic w składzie genów różnych populacji i ich izolacji.

Wszystkie te zmiany w puli genów mają charakter losowy, są wielokierunkowe. Jedynym selektywnym i przewodnim czynnikiem ewolucji jest dobór naturalny, który w zmieniających się warunkach selekcjonuje i zwiększa liczbę osobników, których genotyp jest bardziej zgodny z określonymi warunkami środowiskowymi i zmniejsza liczbę osobników o genotypie mniej odpowiednim dla tego środowiska . Różnorodność gatunków jest wynikiem rozbieżności charakterów i przewodniej twórczej roli doboru naturalnego.

Dobór naturalny prowadzi zwykle do stopniowego komplikowania i zwiększania organizacji form żywych, ich względnej adaptacji do warunków egzystencji i różnorodności gatunków.

Gatunki uczestniczą w procesach ewolucyjnych w tworzeniu wyższych grup systematycznych. Proces ten nazywa się makroewolucją lub ewolucją ponadgatunkową. W makroewolucji zachodzą te same procesy, co w specjacji - rozbieżność charakterów, walka o byt i dobór naturalny.