Если мы рассматриваем эволюционные изменения, затрагивающие популяцию или особей вида, то этот процесс называется микроэволюцией. Она имеет две формы: филетическая эволюция и видообразование. Филетическая эволюция – постепенные изменения, происходящие с особями вида или с популяцией/популяциями. В результате такой эволюции организмы становятся более устойчивыми к условиям среды. Если же после преобразований вид расщепился на два и более новых, то это значит, что произошло видообразование.
Стадии видообразования
1. Возникновение репродуктивной изоляции.
Репродуктивная изоляция означает, что вследствие препятствующих механизмов особи не могут принести потомство. Типов таких механизмов выделяется несколько:
Экологическая изоляция проявляется в тех случаях, когда особи обитают на одной территории, но местообитания у них разные. Например, майские жуки из Москвы не смогут совокупиться с майскими жуками из Тулы. Будь они в одном городе/лесе – без проблем, однако расстояния между областями они преодолевать не будут.
Временна’я изоляция проявляется в несовпадении сроков размножения. Это могут быть как разные месяцы, так и разные часы.
Поведенческая изоляция проявляется в тех случаях, когда самец и самка не привлекают друг друга. У животных очень интересное половое поведение. Это и брачные танцы, и песни, и ухаживания, и подарки, и наряды. Первые два пункта особенно красивы и причудливы у птиц. У благородных оленей ценятся крупные ветвистые рога. А пингвины дарят идеально круглый камушек своей избраннице. Не менее интересно дела обстоят у пауков. Самки у них часто куда больше, чем самцы. Представительницы прекрасного пола вполне могут их съесть. Именно поэтому самцы приносят самке дары. Они заворачивают в паутину муху и приносят на свидание. Пока самка разворачивает «подарок» и лакомится им, самцы успевают ее оплодотворить. А если повезет, то еще и убежать целым и невредимым. Однако не всегда брачные ритуалы заканчиваются спариванием.
Механическая изоляция проявляется в случаях анатомического несочетания организмов. Например, если цветок в результате развития приобрел причудливую форму и теперь он не может опылиться любым соседним цветком.
Так как результатом репродуктивной изоляции является то, что особи не смогли скреститься, то обмена генетическим материалом не происходит. Это дает возможность возникновения генетической дивергенции. Например, в популяции возникают случайные изменения в генофонде при адаптации к условиям среды. Затем эти изменения, возникают репродуктивные механизмы изоляции, перечисленные выше. Так популяция разделяется на 2 группы и более.
2. Видообразование
Существует 2 пути видообразования: аллопатрическое видообразование и симпатрическое видообразование.
Аллопатрическое видообразование происходит как следствие географической изоляции. Например, популяция животных жила в горной местности, произошел обвал. Две части популяции оказались по разные стороны от завала. Если рассматривать 2 части популяции, то между ними возникла репродуктивная изоляция. Однако внутри своей группы они скрещиваться могут. Кроме того, не забываем о случайных мутациях. Так возникает новый вид по этому пути.
Симпатрическое видообразование проявляется при действии экологических факторов. Например, предполагают, что 5 видов синиц образовалось из-за того, что одни птицы добывали более мелких насекомых, а другие — более крупных. Одни предпочитали искать их в древесных стеблях, а другие – в стеблях трав, а третьи – поедать семена хвойных. Исходя из этого, получается, что пищевая специализация послужила фактором, который привел к образованию нескольких видов из одного. Кроме экологического видообразования, к этому типу относится внезапное видообразование. Оно происходит результате хромосомных мутаций. Либо это возникновение полиплоидии – кратное умножение числа хромосом исходного предка. Это характерно для растений, однако явление полиплоидии встречается в животном царстве. Другой вариант внезапного видообразования – возникновение гибридизации. Скрещивание терна и алычи привело к тому, что была получена культурная слива. Скрещивание осла и кобылы привело к появлению мула.
Задание EB2018D Проанализируйте таблицу «Пути эволюции». Заполните пустые ячейки таблицы, используя термины и понятия, приведённые в списке. Для каждой ячейки, обозначенной буквой, выберите соответствующий термин или соответствующее понятие из предложенного списка.
Характеристика
Примеры признаков у организмов
Ароморфоз
___________(Б)
Появление головного мозга у рыб
__________(А)
Упрощение уровня организации, утрата отдельных органов
Утрата пищеварительной системы у ленточных червей
Идиоадаптация
Частные приспособления к условиям среды
Список терминов и понятий:
Упрощение уровня организации, утрата отдельных органов – общая дегенерация, 2).
Ароморфоз — крупные изменения в строении, повышение уровня организации,4).
Идиодаптации — отсутствие конечностей у змей, т.к утрата органов не приводит к снижению уровня организации, а также к паразитическому или малоподвижному образу жизни, 5).
Задание EB1619t Установите соответствие между признаками макроэволюции и микроэволюции: к каждой позиции, данной в первом столбце, подберите соответствующую позицию из второго столбца.
ПРИЗНАКИ
ТИП ЭВОЛЮЦИИ
А) перестройка структуры популяций
Б) на процесс влияют дегенерации
В) эволюция в пределах вида
Г) важную роль играют популяционные волны
Д) формирование надвидовых групп
Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
На уровне до вида происходит микроэволюция, а выше вида — макроэволюция. Значит, А), В) и Г) — 2; Д) — 1.
Ароморфозы и дегенерации – крупные изменения, влияющие на положение вида в системе, поэтому это макроэволюция.
(1) Среди плоских и круглых червей достаточно много паразитов. (2) У паразитических круглых червей (аскарид) в процессе эволюции сформировались плотные покровы, которые позволяют им выжить при воздействии пищеварительных соков хозяина. (3 ) У паразитических плоских червей – бычьего и свиного цепней – во взрослом состоянии выделяются вещества, препятствующие их перевариванию в кишечнике хозяина. (4) Эти черви утратили пищеварительную систему. (5) На головке бычьего цепня сформировались четыре присоски, а у свиного цепня, кроме присосок, имеются крючочки. (6) В связи с паразитизмом червей их нервная система и органы чувств редуцировались.
Идиоадаптация — эволюционный процесс, приводящий к повышению приспособленности организмов к разным условиям обитания и существенно не отражающийся на общем уровне организации. То есть, организмы не поднимаются за счет этих изменений по эволюционной лестнице, это лишь приспособления.
Примечание В пункте 3) вернее указывать в плодах, которые имеют разные приспособления к расселению (распространению). Например, крылатки клена; яркий околоплодник вишни и т.д.
Задание EB20858 Проанализируйте таблицу. Заполните пустые ячейки таблицы, используя понятия и термины, примеры, приведенные в списке. Для каждой ячейки, обозначенной буквами, выберите соответствующий термин из предложенного списка.
Направление эволюции
Путь эволюции
Пример
А
общая дегенерация
отсутствие органов пищеварения у плоских червей
биологический прогресс
Б
появление цветка и плода
биологический прогресс
идиоадаптация
В
СПИСОК ТЕРМИНОВ И ПОНЯТИЙ:
Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:
Общая дегенерация тоже относится к биологическому прогрессу. Это не биологический регресс, потому что плоские черви прекрасно живут и существуют как тип. Если бы это был биологический регресс, то плоские черви бы вымерли. 1)
Появление цветка и плода- яркий пример ароморфоза. 4)
Наличие перепончатых конечностей у водоплавающих птиц — пример идиоадаптации. Это не теплокровность, теплокровность — ароморфоз. 2)
Для начала, представим себе одноклеточное зеленое растение. Первым ароморфозом будет фотосинтез.
Потом — вегетативные органы.
Теперь выбор между тем, что произошло раньше: образование семян или возникновение цветка и плода. Ответ будет семена, так как они есть еще и голосеменных растений, у которых не было ни цветка, ни плода, соответственно.
Появление тканей точно до хорды. У тех же кишечнополостных нет хорды, но есть эктодерма и энтодерма.
Таким образом, первый пункт — возникновение полового размножения. Следует вспомнить, что к нему способны даже некоторые одноклеточные. А ткань — группа клеток, так что половое размножение появилось раньше, чем возникли ткани.
Раз эволюция хордовых, то образование хорды будет первым ароморфозом.
Очевидно, что возникновение четырехкамерного сердца будет последним ароморфозом.
Что же возникло раньше: легкие или головной и спинной мозг? Конечно, головной и спинной мозг. Нужно вспомнить, что по уровням организации вначале идут рыбы, а потом уже земноводные, у который и появились легкие.
Задание EB22964 Установите соответствие между характеристиками и способами видообразования: к каждой позиции, данной в первом столбце, подберите соответствующую позицию из второго столбца.
ХАРАКТЕРИСТИКА
СПОСОБ
А. разделение ареала исходного вида
Б. различные пищевые специализации
в популяциях исходного вида
В. освоение популяциями новых территорий
Г. стабильность и неразрывность исходного
Д. различные сроки размножения в
популяциях исходного вида
Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
Непреодолимые преграды — географический способ видообразования. 2)
Пищевые специализации — экологический. 1)
Новые территории – географический. 2)
Стабильность и неразрывность исходного ареала — экологический. 1)
Задание EB21563 Установите соответствие между характеристиками и путями достижения биологического прогресса: к каждой позиции, данной в первом столбце, подберите соответствующую позицию из второго столбца.
ХАРАКТЕРИСТИКИ
ПУТИ ДОСТИЖЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКОГО ПРОГРЕССА
А) частные приспособления к условиям жизни
Б) возникновение классов животных
B) образование родов внутри семейств
Г) повышение уровня организации организмов
Д) возникновение отделов растений
Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:
Частные приспособления к условиям жизни — идиоадаптация. 2)
Возникновение классов животных — ароморфоз. 1)
Образование родов внутри семейств — идиоадаптация. 2)
Повышение уровня организации организмов — ароморфоз. 1)
Задание EB10637 Установите соответствие между видами организмов и направлениями эволюции, по которым в настоящее время происходит их развитие.
ВИД ОРГАНИЗМА
НАПРАВЛЕНИЕ ЭВОЛЮЦИИ
В) уссурийский тигр
Д) лошадь Пржевальского
Е) одуванчик обыкновенный
1) биологический прогресс
2) биологический регресс
Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:
Конечно, никто из абитуриентов не должен знать красную книгу наизусть и интересоваться статусом животных, поэтому это задание делается по принципу: постоянно вижу это на улице, видел(а) только в зоопарке, на картинке и тд.
Задание EB19050 Установите соответствие между характеристикой эволюционного процесса и процессом, которому соответствует данная характеристика
ХАРАКТЕРИСТИКА
ЭВОЛЮЦИОННЫЙ ПРОЦЕСС
А) ведёт к видообразованию
Б) ведёт к формированию надвидовых таксонов
В) происходит в популяциях
Г) сопровождается мутационным процессом
Д) происходит в течение длительного исторического периода (миллионы лет)
Е) характеризуется биологическим прогрессом или регрессом
Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:
Сразу видны приставки, которые и характеризуют данные виды эволюции. Макро — большой, микро — маленький
Если сравнивать виды и надвидовые таксоны, то надвидовые таксоны будут больше, значит, к формированию надвидовых таксонов относится макроэволюция, а к видообразованию — микроэволюция
Популяции меньше, чем вид, а за видообразование отвечает микроэволюция, значит, в популяциях происходит микроэволюция.
Сопровождается мутационным процессов микроэволюция.
Длительное историческое время — макроэволюция.
Биологический прогресс или регресс — макроэволюция.
Задание EB12119 Установите соответствие между эволюционными изменениями и главными направлениями эволюционного процесса.
ЭВОЛЮЦИОННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ
НАПРАВЛЕНИЯ ЭВОЛЮЦИИ
A) возникновение семени у растений
Б) возникновение четырёхкамерного сердца хордовых
B) выживаемость бактерий в вечной мерзлоте
Г) утрата пищеварительной системы у цепней
Д) приспособленность растений к опылению ветром
Е) появление копыт у лошадей
3) общая дегенерация
Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:
Ароморфоз — прогрессивное эволюционное изменение строения, приводящее к общему повышению уровня организации организмов. Ароморфоз — это расширение жизненных условий, связанное с усложнением организации и повышением жизнедеятельности.
Идиоадаптация, одно из главных направлений эволюции, при котором возникают частные изменения строения и функций органов при сохранении в целом уровня организации предковых форм.
Дегенерация — процесс резкого упрощения организации, связанного с исчезновением органов и функций, а также целых систем органов.
Возникновение семени у растений — ароморфоз. 1)
Возникновение четырехкамерного сердца у хордовых — ароморфоз. 1)
Выживаемость бактерий в вечной мерзлоте — идиоадаптация. 2)
Утрата пищеварительной системы у цепней — дегенерация. 3)
Приспособление к ветроопылению — идиоадаптация. 2)
Микроэволюция — это распространение в популяции малых изменений в частотах аллелей на протяжении нескольких поколений; эволюционные изменения на внутривидовом уровне.
Можно не сразу вникнуть в суть ароморфоза, поэтому поищем в списке идиоадаптации. По самому слову видно, что это разновидность адаптации организма к изменяющимся условиям среды.
Короткий срок вегетации растений — адаптация. Нужно успеть созреть и вырастить плод до того, как погодные условия, к примеру, станут неподходящими или опылителей не будет.
Форма клюва птиц может варьироваться в зависимости от того, где они добывают пищу. Если нужно разбить плод или кору, то клюв должен быть массивным, если нужно вытащить личинку из трещины в стволе, то клюв удобнее уметь тонкий.
Изучением идиоадаптаций вьюрков на Галапагосском архипелаге занимался Чарльз Дарвин.
Сильное опушенные листья — адаптация растений жарких мест. Опушение уменьшает испарение. Яркий пример таких листьев — фиалка.
Трехслойный зародыш — ароморфоз плоских червей.
Четырехкамерное сердце — ароморфоз птиц и млекопитающих.
Вопрос 1. Назовите основные формы видообразования. Приведите примеры географического видообразования. В зависимости от того, в результате каких изолирующих механизмов — пространственных или иных — возникает вид, различают две формы видообразования: 1) аллопатрическое (географическое), когда виды возникают из пространственно разобщенных популяций; 2) симпатрическое, когда виды возникают на единой территории. Пример географического видообразования — возникновение разных видов ландыша от исходного вида, обитавшего миллионы лет назад в широколиственных лесах Европы. Нашествие ледника разорвало единый ареал ландыша на несколько частей. Он сохранился на лесных территориях, избежавших оледенения: на Дальнем Востоке, юге Европы, в Закавказье. Когда ледник отступил, ландыш вновь распространился по Европе, образовав новый вид — более крупное растение с широким венчиком, а на Дальнем Востоке — вид с красными черешками и восковым налетом на листьях. Так, некогда в Австралии существовал один вид попугайчиков рода Pachyctphala. В засушливый период единый ареал разделился на западную и восточную зоны, и со временем особи двух популяций приобрели морфофизиологические различия, которые исключили скрещивания, когда ареал вновь стал общим. Такое видообразование происходит медленно, для его завершения в популяциях должны смениться сотни тысяч поколений. Эта форма видообразования предполагает, что физически разделенные популяции расходятся генетически, со временем они становятся полностью изолированными и отличными друг от друга вследствие естественного отбора.
Вопрос 2. Что такое полиплоидия? Какую роль она играет в образовании видов? В основе явления полиплоидии лежат следующие причины: каждому виду живых организмов присущ строго определенный набор хромосом. В половых клетках все хромосомы различны. Такой набор называется гаплоидным и обозначается буквой n. Клетки тела (соматические) обычно содержат двойной набор хромосом, называемый диплоидным (2n). Если хромосомы, удвоившиеся в процессе деления, не разойдутся в дочерние клетки, а останутся в одном ядре, то возникает явление кратного увеличения числа хромосом, называемое полиплоидией. При этом образуется диплоидная гамета, которая при слиянии с нормальной гаметой образует триплоидную зиготу, из которой может развиться триплоидный организм. При слиянии двух диплоидных гамет образуется тетраплоидная зигота, дающая развитие тетраплоидного организма. Она наиболее характерна для растений, но известна и среди животных. Полиплоидия является одним из возможных путей видообразования, причем в популяциях, населяющих один и тот же географический район и не разделенных барьерами.
Вопрос 3. Какие из известных вам видов растений и животных возникли в результате хромосомных перестроек? Возникновение новых видов путем хромосомных перестроек может происходить самопроизвольно, но чаще возникает в результате скрещивания близкородственных организмов. Например, культурная слива с 2n = 48 возникла путем скрещивания тёрна (n = 16) с алычой (n = 8) с последующим удвоением числа хромосом. Полиплоидами являются многие хозяйственно ценные растения, например картофель, табак, хлопок, сахарный тростник, кофе и др. У таких растений, как табак, картофель, исходное число хромосом равно 12, но имеются виды с 24, 48, 72 хромосомами. Среди животных полиплоидами являются, например, некоторые виды рыб (осетры, щиповки и др.), кузнечиков, встречается у червей (земляных и аскарид), а так же очень редко у некоторых амфибии.
