Видообразование, его виды.

Вид. Популяция. Видообразование

Вид является одной из основных единиц биологической классификации. Термин «вид» ввел Аристотель.

Вид — это совокупность особей, сходных по основным морфологическим и функциональным признакам, кариотипу, поведению, имеющих общее происхождение, способных свободно скрещиваться между собой, дающих плодовитое потомство и занимающих в природе определённый ареал. Структурной единицей вида являются популяция.

Особи одного вида происходят от одного предка. Поэтому они имеют сходное внутреннее и внешнее строение, сходно у них протекают процессы жизнедеятельности. Осо­би вида скрещиваются между собой и дают плодо­витое потомство. Один вид отличается от другого совокупностью признаков, называемых критериями.

Критерии вида – это признаки, по которым сравнивают и отличают два организма, чтобы определить, относятся они к одному виду или к разным. Существуют следующие критерии:

• Морфологический – сходство внутреннего и внешнего строения (форма, размеры, окраска).

• Физиологический – сходство процессов жизнедеятельности (обмен веществ, раздражимость)

• Этологический – сходное поведение особей одного вида, особенно в период размножения.

• Экологический – среда обитания (совокупность факторов среды), образ жизни, способ питания. Каждый вид занимает определенную экологическую нишу.

• Географический – ареал (область распространения), т.е. территория, на которой живет данный вид.

• Биохимический - особи одного вида имеют сходство химического состава (единую структуру ДНК, белков) и биохимических реакций.

• Генетический (репродуктивный) – одинаковое количество, форма, размеры и строение хромосом, (сходство кариотипов). Способность к скрещиванию – особи одного вида свободно скрещиваются между собой и дают плодовитое потомство (основной критерий)

Критерии вида относительны, т.е. по одному критерию нельзя определить вид. Например, существуют виды-двойники (у малярийного комара, у крыс и т.д.). Они морфологически друг от друга не отличаются, но имеют разное количество хромосом и поэтому не дают потомства. (т.е.морфологический критерий не работает, но работает генетический).

Популяция

Популяция является структурной единицей вида и элементарной единицей эволюции, так как она существует в природе на протяжении длительного времени, в популяции идет борьба за существование и действует естественный отбор.

Популяция – совокупность особей одного вида, имеющих общее происхождение, длительно существующих на данной территории, занимающих часть ареала вида, способных к панмиксии, дающих плодовитое потомство и относительно изолированных от других популяций вида.

Панмикси́я — свободное скрещивание разнополых особей с различными генотипами в популяции.

Популяция характеризуется определенным генофондом, численностью, плотностью, рождаемостью, смертностью, приростом численности, половой и возрастной структурой, пространственным размещением, биомассой.

Генофонд – совокупностью генов популяции в данный период времени.

Численность – количество особей в популяции ( малые до 5 тысяч особей, большие – более 5 тысяч)

Плотность – число особей на единицу площади. Важный регулятор численности – кормовые ресурсы.

Рождаемость–количество родившихся особей за определенный период, к общей численности популяции.

Смертность - количество погибших особей за определенный период, к общей численности популяции.

Прирост – это разность между рождаемостью и смертностью.

Половая структура – соотношение мужских и женских особей в популяции.

Возрастная структура – соотношение различных возрастных групп в популяции.

Пространственное распределение может быть случайное (гидры, планария), равномерное (пауки, птицы, млекопитающие), групповое (семья, стадо, колония)

Биомасса – масса, образуемая всеми живыми организмами популяции.

Видообразова́ние — процесс возникновения новых биологических видов под влиянием движущих сил эволюции. Образование нового вида происходит в пределах популяции.

Популяции являются генетически открытыми системами. И пока между ними происходит поток генов в результате миграции особей, вид остается единой генетически закрытой системой. Однако возникновение изоляции (барьера) между двумя популяциями приводит к накоплению в них наследственных различий, препятствующих скрещиванию особей этих популяций при последующих встречах. Это доказывает, что популяции становятся генетически закрытыми системами. Так появляются новые виды.

Видообразование — эволюционный процесс превращения генетически открытых систем — популяций — в генетически закрытые системы — новые виды.

Видообразова́ние бывает двух типов: географическим и экологическим, в зависимости от вида изоляции.

Географическая (пространственная) изоляция — обособление одной популяции от другой популяции трудно преодолимыми барьерами. Первая причина — большие территориальные разрывы между популяциями у видов. Возникновение этих разрывов может быть связано с ледниками, деятельностью человека или расселением популяций за пределы исходного ареала. Вторая причина — географические барьеры, разделяющие популяции (реки, горы, ущелья, участки леса, луга, болота). Географическая изоляция препятствует свободному скрещиванию особей разделенных популяций вследствие невозможности их встречи из-за барьера.

Биологическая изоляция обусловлена биологическими различиями между особями популяций. Выделяют четыре вида биологической изоляции: экологическую, этологическую, морфофизиологическую и генетическую.

Экологическая изоляция обусловлена смещением репродуктивных периодов (сроков цветения, гнездования, спаривания, нереста) или разными местами размножения, что препятствует свободному скрещиванию особей популяций. У птиц популяции одного вида могут различаться сроками гнездования и спаривания в зависимости от расположения гнезд в разных частях кроны деревьев или в кустарниковом ярусе.

Этологическая изоляция обусловлена особенностями поведения особей в брачный период. Ничтожные на первый взгляд отличия в ритуалах ухаживания при обмене зрительными, звуковыми, химическими сигналами могут приводить к прекращению этого ритуала и ограничению спаривания.

Морфофизиологическая изоляция обусловлена различиями в размерах особей или в строении мужских копулятивных органов (некоторые виды легочных моллюсков, грызунов). Она не мешает встрече полов, , но препятствует скрещиванию особей из-за невозможности оплодотворения.

Генетическая изоляция обусловлена крупными хромосомными и геномными перестройками, вызывающими различия в числе, форме и составе хромосом. Она не препятствует встрече полов и оплодотворению, но исключает обмен генетической информацией между популяциями вследствие гибели зигот после оплодотворения, различной степени стерильности гибридов и их пониженной жизнеспособности.

Важная характеристика изоляции — ее длительность, благодаря чему действие разнонаправленного естественного отбора приводит к расхождению признаков популяций — дивергенции. В результате популяции превращаются в разновидности, или расы. Сохранение изоляции приводит к усилению различий между разновидностями и они превращаются в подвиды. Если усиление различий между подвидами будет препятствовать их скрещиванию, значит, они стали генетически закрытыми системами. Между ними возникла репродуктивная изоляция. Подвиды превратились в новые виды.

Способы видообразования: аллопатрическое и симпатрическое.

Аллопатрическое (географическое) (от греч. allos — разный, patris — родина) видообразование - процесс образования новых видов путем географической изоляции – при расселении, распадении, расширении ареала.

Примеры: наличие двух подвидов американской белки и трех подвидов голубых соек, обитающие

в разных районах Северной Америки. В Евразии есть три подвида большой синицы, которые обитают в разных частях материка, лиственница сибирская и даурская. Существуют также подвиды воробьев, крапивников, дятлов, которые имеют разные ареалы распространения. Вьюрки на Галапагосских островах.

Виды судака, обитающие в разных водоемах Евразии. Виды одуванчиков, ландыш майский, закавказский, кейске (приморский), заяц- беляк и заяц – русак, клест – еловик и клест – сосновик, обитающие в разных лесах.

Симпатрическое видообразование (от греч. syn — вместе, patris — родина)- процесс образования новых видов путем биологической изоляции.

Популяции одного вида находятся в пределах того же ареала, но не могут скрещиваться в силу биологических различий между их особями. Симпатрическое видообразование может проявляться у растений при специализации насекомых-опылителей в опылении цветков определенной формы. Например, пчелы являются изолирующим фактором между расами растений львиного зева. Они никогда не переходят с облета цветков одной расы на другую. У некоторых растений (большого погремка, белой мари) образуются ранне – и поздноцветущие расы, различающиеся по срокам цветения. У ряда видов рыб (сельдь, окунь, сазан) существуют сезонные расы с разными сроками нереста. Яблонные мухи – пестрокрылки, занявшие разные ниши в связи с новым кормом, форели в озере Севан, населяющие разные части озера, 5 видов лютиков, яровые и озимые зерновые культуры, рыбы – цихлиды в озере Виктория, 5 видов синиц, питающихся разным кормом: гаичка, лазоревка, большая, московка, хохлатая, полученные путем гибридизации алыча, терн, культурная слива.

Факторами видообразования являются:

1. факторы эволюции: мутационная и комбинативная изменчивость, популяционные волны, поток и дрейф генов, изоляция;

2. движущие силы эволюции: борьба за существование, естественный отбор.

Процессы, протекающие внутри вида на уровне популяций под действием этих факторов и приводящие к образованию новых видов – это начальный этап эволюции — микроэволюция. Видообразование является результатом микроэволюции.

Образование новых родов, семейств, отрядов, классов, подтипов, типов и других таксонов. Этот этап эволюции называется макроэволюцией.

Схема микроэволюции

Свободное скрещивание особей в пределах единой популяции

↓

Возникновение преград для скрещивания, образование отдельных популяций (изоляция)

Возникновение в популяциях мутаций

↓

Распространение мутаций среди особей данной популяции

↓

Накопление различий между популяциями

↓

Репродуктивная изоляция (нескрещиваемость)

↓

Образование новых видов