Вопрос 1. Что такое вид?

Биологический вид - это совокупность особей, обладающих способностью к скрещиванию с образованием плодовитого потомства; населяющих определенный ареал; обладающих рядом общих морфологических и физиологических признаков и сходством во взаимоотношениях с биотической и абиотической средой.

Вопрос 2. Какие биологические механизмы препятствуют скрещиванию особей разных видов?

Обособленность вида поддерживается репродуктивной изоляцией, которая препятствует его смешению с другими видами при размножении. Изоляция обеспечивается различиями в строении половых органов, разобщенностью ареалов, расхождением в сроках или местах размножения, различиями поведения, экологической разобщенностью и другими механизмами.

Географическая изоляция. Виды, обитающие на большом расстоянии или разделенные непреодолимой преградой, не способны обмениваться генетической информацией.

Сезонная изоляция. Обеспечивается различием сезонов размножение у разных видов. Например, у одного из видов калифорнийской сосны пыльца созревает в феврале, а у другого - в апреле.

Поведенческая изоляция. Характерна для высших животных. Например, у многих близких видов водоплавающих птиц брачное поведение имеет свои характерные особенности, что исключает возможность межвидового скрещивания.

Вопрос 3. В чём причина бесплодия межвидовых гибридов?

Каждый отдельный вид имеет свой собственный кариотип, который отличается числом хромосом, их формой, размерами, строением. Различие кариотипов приводит к нарушению оплодотворения, к смерти зародышей или рождению бесплодного потомства. Стерильность потомства связана с тем, что при отсутствии парных гомологичных хромосом нарушается конъюгация в профазе I мейоза. В результате не образуются биваленты, мейоз нарушается, и развития полноценных гамет у гибридного потомства не происходит.

Вопрос 4. Дайте определение понятия «ареал вида».

Ареал вида - это область распространения вида. Размеры ареалов могут сильно варьировать у разных видов. Например, сосна обыкновенная растет почти по всей территории России, а подснежник характерен только для Северного Кавказа.

Вопрос 5. Что такое радиус индивидуальной активности организмов? Оцените радиус индивидуальной активности некоторых видов животных, типичных для вашего региона.

Радиус индивидуальной активности - это расстояние, на которое может перемещаться организм, исходя из его особенностей жизнедеятельности и физических возможностей.

Активность организмов: 1) у растений - скорость горизонтального роста корневищ и плагиотропных побегов (в год), а также расстояния, на которые рассеиваются теми или иными способам» диаспоры и пыльца; 2) у животных - форма их поведения: продолжительность активной деятельности с учетом расстояний (радиусов активности) передвижения на индивидуальных участках обитания, а также миграции.

Вопрос 6. Что такое популяция? Как вы считаете, может ли ареал популяции совпадать с ареалом вида? Докажите своё мнение.

Популяция - это совокупность особей одного вида, в течение длительного времени населяющих определенную территорию, свободно скрещивающихся между собой и частично либо полностью изолированных от особей других подобных совокупностей.

На территории ареала вида обычно обитает довольно значительное число популяций, каждая из которых является элементарной единицей эволюции.

Вопрос 7. Чем определяются границы ареала обитания видов?

Существует разделение границ на климатические, ландшафтные, биоценотические. Их можно назвать экологическими границами, поскольку они определяются совокупностью факторов. С другой стороны, известно немало случаев, когда граница остается стабильной, и расселения не происходит, несмотря на то, что условия среды внутри ареала и за его пределами однородны и вполне благоприятны для вида.

Биоценотические границы определяются взаимоотношениями разных видов в сообществе.

Границы ареалов часто обусловлены изменением климатических условий, особенно гидротермического режима, долготы дня, мощности снегового покрова и т.д. Сущность климатически обусловленных границ различна; в одних случаях граница расселения вида обусловлена недостатком тепла или сокращением продолжительности теплого периода, в других - решающее значение может иметь суровость зим или уменьшение количества осадков в течение определенной части года.

Границы ареала определяются различными факторами, среди которых важнейшую роль играют климатические, эдафические, биоценотические и антропогенные.

>> Изолирующие механизмы

1. В чем причина отличия организмов, обнаруженных Ч. Дарвином на Галапагосских островах, от близкородственных форм на материке?
2. Какие природные факторы изолируют некоторые популяции организмов от других популяций того же вида?

Дарвин обнаружил, что различия между популяциями одного вида проявляются в форме адаптации к различным условиям жизни. В свете современных знаний это означает, что у особей в популяциях формируются некоторые генетически закрепленные свойства, отличающие их друг от друга и обеспечивающие наилучшую приспособленность организмов к условиям той или иной местности. Вот пример. Популяции атлантической сельди в разных районах океана размножаются в разное время года. Необходимым условием выживания молоди сельди является совпадение в сроках вылупления из икры личинок и развития мелкого фитопланктона - их основной пищи. В зависимости от широты местности пик развития фитопланктона происходит весной, летом, осенью или зимой.

Соответственно различают весенне-, летне-, осенне- и зимненерестующих сельдей, популяции которых живут обособленно, имеют небольшие внешние различия, но относятся к одному виду и могут скрещиваться, давая плодовитое потомство.

Могут ли различия между популяциями приводить к их репродуктивной изоляции, к утрате способности особей из разных популяций свободно скрещиваться друг с другом?

Популяции, живущие на разных островах, изолированы друг от друга, и их особи практически не смешиваются. Ясно, что в условиях такой чисто географической изоляции различия в строении или поведении постепенно накапливаются, и это в конце концов может привести к образованию новых видов животных или растений.

Как особи разных популяций теряют возможность скрещиваться и обмениваться генами с другими особями тех же видов? Происходит ли это просто в силу географического разобщения или существуют иные механизмы? Ответы на эти вопросы дают ключ к пониманию механизмов видообразования.

Установлено, что и физические факторы среды обитания и биологические свойства организмов могут приводить к ограничениям генного обмена. Это происходит в результате срабатывания изолирующих механизмов различных типов

Рассмотрим некоторые примеры.

На Гавайских островах обитают два вида фруктовых мушек, которые внешне очень похожи. Оба вида живут в одних и тех же местах, питаясь соком одного и того же древесного растения. При этом один вид питается соком, стекающим по стволам и ветвям в верхних ярусах дерева, в то время как другой - лужицами сока на лесной подстилке Скрещивания между этими видами никогда не происходит из-за их пространственной разобщенности. Этот пример показывает, что генетические различия между популяциями могут возникать в результате разной экологической специализации.

Интересный пример поведенческой изоляции демонстрируют различные виды светлячков. Для каждого из обитающих вместе видов характерна определенная световая траектория и типы испускаемых световых сигналов. Траектории могут быть зигзагообразными, прямыми или в форме петли, а световые пульсации - короткими или длинными в виде устойчивых отблесков (рис. 76). При спаривании особи подбирают друг друга, строго ориентируясь на тип светового сигнала. Этот пример показывает, что изоляция между популяциями может закрепляться путем формирования определенных типов поведения - выработки рефлекторных реакций лишь на сигналы того или иного типа.

Цветочную пыльцу некоторых видов растений, например орхидей, разносят лишь определенные виды животных, чье инстинктивное поведение - залог того, что генный обмен будет происходить только среди особей своего вида.

У животных с наружным оплодотворением изолирующие механизмы срабатывают на молекулярном уровне. У морских звезд и некоторых видов моллюсков роль изолирующих факторов играют различия в строении специальных белковых молекул, которые связывают сперму и яйцеклетки, Находясь на поверхности яйцеклеток, эти молекулы реагируют лишь на сперматозоиды «своего» вида, что исключает возможность слияния половых продуктов разных видов. У животных с внутренним оплодотворением эту роль выполняют различия в строении половых органов.

Наконец, у многих животных период размножения начинается при строго определенных сочетаниях внешних факторов (например, температуры и освещенности). Эти факторы действуют на них как сигналы к началу спаривания Разные виды реагируют на одни и те же факторы по-разному благодаря этому сроки размножения у них не совпадают На рисунке 77 показаны различия в сроках размножения у разных видов амфибий, живущих в одних и тех же районах.

Изолирующие механизмы препятствуют развитию организма из зиготы, образовавшейся в результате слияния гамет самца и самки разных видов. Гибриды, возникшие таким образом, обычно быстро погибают или остаются бесплодными. Например, мул - гибрид лошади и осла - стерилен, он не может произвести потомство из-за того, что при его наборе хромосом невозможен мейоз. Бесплодны гибриды зайца-беляка и зайца-русака, куницы и соболя.

Репродуктивная изоляция. Изолирующие механизмы.

1. Что такое изолирующие механизмы? В чем значение изолирующих механизмов?
2. Какие виды изолирующих механизмов вам известны? Приведите примеры.
3. Почему гибриды различных видов организмов стерильны?

Каменский А. А., Криксунов Е. В., Пасечник В. В. Биология 9 класс
Отправлено читателями с интернет-сайта

Содержание урока конспект уроку и опорный каркас презентация урока акселеративные методы и интерактивные технологии закрытые упражнения (только для использования учителями) оценивание Практика задачи и упражнения,самопроверка практикумы, лабораторные, кейсы уровень сложности задач: обычный, высокий, олимпиадный домашнее задание Иллюстрации иллюстрации: видеоклипы, аудио, фотографии, графики, таблицы, комикси, мультимедиа рефераты фишки для любознательных шпаргалки юмор, притчи, приколы, присказки, кроссворды, цитаты Дополнения внешнее независимое тестирование (ВНТ) учебники основные и дополнительные тематические праздники, слоганы статьи национальные особенности словарь терминов прочие Только для учителей

Учебник для 10-11 классов

§ 49. Изоляция - эволюционный фактор

Еще Ч. Дарвин указывал, что изоляция очень важный эволюционный фактор, так как она приводит к расхождению признаков особей в пределах одного вида и предотвращает скрещивание особей разных видов между собой.

Географическая изоляция. Рассмотрим, какими способами осуществляется в природе изоляция, ведущая к расхождению признаков в популяции. Наиболее частой является пространственная, или географическая, изоляция. Сущность ее заключается в разрыве единого ареала, на котором обитал вид, на не сообщающиеся между собой части. В результате отдельные популяции обосабливаются, поэтому свободное скрещивание индивидуумов из разных частей ареала оказывается либо невозможным, либо крайне затрудненным.

В каждой изолированной популяции могут случайно возникать мутации. Вследствие дрейфа генов и действия естественного отбора генотипический состав изолированных популяций становится все более и более различным.

Причины, ведущие к возникновению географической изоляции, многочисленны: это образование гор или рек, перешейков или проливов, истребление популяций в определенных районах и т. д.

Вследствие невозможности скрещивания особей из различных изолированных популяций в каждой из них возникает свое направление эволюционного процесса. Это со временем приводит к значительным отличиям в их генотипической структуре и ослаблению и даже полному прекращению обмена генами между популяциями.

Экологическая изоляция. Другой путь, приводящий к расхождению популяции, - экологическая изоляция. Она основана на различиях в предпочтении животных или растений селиться в определенном месте и скрещиваться в строго определенное время года. Некоторые лососевые рыбы, например, нерестятся не ежегодно, а через год. Причем в одно и то же нерестилище в четный год приходит нереститься одна популяция рыб, а в нечетный год - другая. По этой причине представители разных популяций не могут скреститься и популяции оказываются изолированными.

Другой тип экологической изоляции связан с предпочтением живыми организмами конкретного местообитания. Севанская форель - пример такой изоляции. Разные популяции форели нерестятся в устьях различных ручьев и горных рек, впадающих в озеро, поэтому свободное скрещивание между ними крайне затруднено. Экологическая изоляция, таким образом, препятствует скрещиванию особей из разных популяций и служит, так же как и географическая изоляция, начальным этапом расхождения популяций.

Биологические механизмы, препятствующие скрещиванию особей разных видов. Существуют сложные механизмы, препятствующие скрещиванию особей разных видов, живущих на одной территории. Особенно важное значение в осуществлении такой изоляции имеют различия в поведении животных.

Несходство в брачных песнях, ритуалах ухаживания, выделяемых запахах, предпочитаемых местах обитания - все это надежно предохраняет особей разных видов от спаривания. Многие виды, кроме того, обладают различиями в строении половых органов, что является дополнительной преградой к скрещиванию. У растений наблюдается неспособность пыльцы одних видов прорастать на рыльцах пестиков других видов. В том случае, если оплодотворение все-таки происходит, наблюдается гибель зигот по генетическим причинам. В тех случаях, когда все барьеры оказываются преодоленными и все же рождается гибридное потомство, оно часто оказывается бесплодным из-за нарушений мейоза в связи с различиями в строении и числе хромосом.

Итак, различные типы изоляции, с одной стороны, создают предпосылки к расхождению популяций и к последующему видообразованию, а с другой - способствуют сохранению генетической структуры вида.

1. Объясните, как образуются новые виды в условиях географической или экологической изоляции.
2. В чем различие географической и экологической изоляции?

§ 10- ВИД, ЕГО КРИТЕРИИ И СТРУКТУРА

1) Сформулируйте определение понятия «биологический вид».

• Ответ: Биологический вид - это совокупность особей, сходных по строению, имеющих общее происхождение, свободно скрещивающихся между собой и дающих плодовитое потомство.

2) Дайте определение репродуктивной изоляции и укажите ее биологическое значение.

• Ответ: Репродуктивная изоляция - существование механизмов, препятствующих скрещиванию разных видов.
• Ее биологическое значение - предотвращается обмен генами между видами, что в комплексе дает в природных условиях генетическую изоляцию между видами.

3) Перечислите механизмы, обеспечивающие генетическую изоляцию вида.

• Ответ:
• 1- Не совпадают сроки размножения.
• 2- Не совпадают места размножения.
• 3- Строгий ритуал поведения при спаривании, характерный для конкретного вида.
• 4- Сперматозоиды чужого вида не могут проникнуть в яйцеклетку.
• 5- Если спаривание происходит, гибриды отличаются пониженной жизнеспособностью.
• 6- Гибриды бесплодны и не могут давать потомства.
• 7- Разные наборы хромосом

4) Дайте определение понятия «популяция».

• Ответ: Популяция - совокупность особей данного вида, занимающих определенный участок территории внутри ареала вида, свободно скрещивающихся между собой и частично или полностью изолированных от других популяций.

5) На представленной схеме-модели биологического вида сделайте недостающие подписи. С помощью стрелок обозначьте возможную миграцию особей.

§ 11- ЭВОЛЮЦИОННАЯ РОЛЬ МУТАЦИЙ

1) Допишите предложение.

• Ответ: Приоритет в исследовании генетических процессов в популяции принадлежит выдающемуся русскому ученому С. С. Четвертикову.

2) Ответьте, в чем заключается эволюционная роль мутаций.

• Ответ: Мутационный процесс - источник резерва наследственной изменчивости популяций. Поддерживая высокую степень генетического разнообразия популяций, он создает основу для действия естественного отбора.

3) Наблюдения за природными популяциями показывают, что большинство организмов гетерозиготно по многим генам. Дайте объяснение этого феномена.

• Ответ: Большинство организмов гетерозиготно по многим генам, то есть в их клетках парные хромосомы несут разные формы одного и того же гена. Они лучше приспособлены к среде, чем гомозиготные.

4) Объясните причину (причины) различий в генетической структуре популяций одного вида.

• Ответ: Генетические различия между популяциями существуют потому, что часто они обитают в отличающихся условиях обитания. Направленное изменение частоты генов обусловлено действием естественного отбора.

5) Приведите определение генофонда популяции (вида).

• Ответ: Генофонд популяции - это совокупность всех генов популяции .

6) Напишите, что такое резерв наследственной изменчивости и каково его биологическое значение.

• Ответ:
• Резерв наследственной изменчивости - это мутационный процесс .
• Его биологическое значение - мутации создают основу для генетического разнообразия популяций, что в дальнейшем может образовать новые виды. Мутации могут привести к видообразованию.

7) Раскройте смысл утверждения: «Некоторые вредные мутации имеют положительное эволюционное значение». Приведите пример.

• Ответ: В некоторых необычных условиях мутации помогают выжить и дают преимущество перед другими особями. Например, у некоторых насекомых развиваются крылья. В обычных условиях это приносит вред, но, когда дуют сильные ветра, это им на пользу.

8) Выберите из нижеприведённых вариантов правильный ответ на вопрос и подчеркните его.

Какой (какие) из нижеперечисленных факторов является (являются) фактором-поставщиком (факторами-поставщиками) генетической неоднородности популяции?

• Ответ: изоляция , мутационный процесс, естественный отбор , волны численности, миграция.

9) Закончите предложение.

• Ответ: Эволюционным фактором, усиливающим и закрепляющим генетические различия между популяциями, является изоляция .

10) Приведите определение микроэволюции.

• Ответ: Микроэволюция - это изменения популяций в ходе естественного отбора, ведущие к видообразованию.