Развитие эволюционных идей. Значение работ К
К числу факторов генетической динамики популяции, нарушающих ее равновесное состояние, относятся: мутационный процесс, отбор, генетический дрейф, миграции, изоляция.
Мутации и естественный отбор
В каждом поколении генофонд популяции пополняется вновь возникающими мутациями . Среди них могут быть как абсолютно новые изменения, так и уже имеющиеся в популяции мутации. Этот процесс называют мутационным давлением. Величина мутационного давления зависит от степени мутабильности отдельных генов, от соотношения прямых и обратных мутаций, от эффективности системы репарации, от наличия в среде мутагенных факторов. Кроме того, на величине мутационного давления сказывается то, в какой мере мутация влияет на жизнеспособность и плодовитость особи.
Исследования показывают, что природные популяции насыщены мутантными генами, которые в основном находятся в гетерозиготном состоянии. Мутационный процесс создает первичную генетическую изменчивость популяции, с которой далее предстоит действовать естественному отбору . В случае смены внешних условий и изменения направления отбора резерв мутаций позволяет популяции в короткие сроки адаптироваться к новой ситуации.
Эффективность отбора зависит от того, является ли мутантный признак доминантным или рецессивным. Очищение популяции от особей с вредной доминантной мутацией может быть достигнуто за одно поколение, если ее носитель не оставляет после себя потомства. В то же время вредные рецессивные мутации ускользают от действия отбора, если они находятся в гетерозиготном состоянии, и особенно в тех случаях, когда отбор действует в пользу гетерозигот. Последние часто имеют селективное преимущество перед гомозиготными генотипами за счет более широкой нормы реакции, которая повышает адаптационный потенциал их обладателей. При сохранении и размножении гетерозигот одновременно увеличивается вероятность выщепления рецессивных гомозигот. Отбор в пользу гетерозигот носит название уравновешивающего .
Ярким примером этой формы отбора может служить ситуация с наследованием серповидно-клеточной анемии. Эта болезнь широко распространена в некоторых районах Африки. Она вызвана мутацией гена, кодирующего синтез b-цепи гемоглобина, при которой происходит замена одной аминокислоты (валин) на другую (глютамин). Гомозиготы по этой мутации страдают тяжелой формой малокровия, почти всегда приводящей к гибели в раннем возрасте. Эритроциты таких людей имеют форму серпа. Гетерозиготность по этой мутации не ведет к малокровию. Эритроциты у гетерозигот имеют нормальную форму, но содержат 60% нормального и 40% измененного гемоглобина. Это говорит о том, что у гетерозигот функционируют оба аллеля — нормальный и мутантный. Поскольку гомозиготы по мутантному аллелю полностью устраняются из воспроизводства, то следовало бы ожидать снижения частоты вредного гена в популяции. Однако в некоторых африканских племенах доля гетерозигот по этому гену составляет 30-40%. Причина этой ситуации заключается в том, что люди, имеющие гетерозиготный генотип, менее подвержены заражению тропической лихорадкой, вызывающей высокую смертность в этих районах, по сравнению с нормой. В связи с этим отбор сохраняет оба генотипа: нормальный (доминантная гомозигота) и гетерозиготный. Воспроизведение из поколения в поколение двух разных генотипических классов особей в популяции обозначается как сбалансированный полиморфизм. Он имеет адаптивное значение.
Существуют и другие формы естественного отбора. Стабилизирующий отбор сохраняет норму, как наиболее отвечающий сложившимся условиям вариант генотипа, устраняя возникающие уклонения от нее. Эта форма отбора обычно действует в том случае, когда популяция длительное время находится в относительно стабильных условиях существования. В противоположность этому, движущий отбор сохраняет новый признак, если возникающая мутация оказывается полезной и дает ее носителям какое-либо преимущество. Отбор дизруптивный (разрывающий) действует одновременно в двух направлениях, сохраняя крайние варианты развития признака. Типичный пример этой формы отбора привел Ч. Дарвин. Он касается сохранения на островах двух форм насекомых: крылатых и бескрылых, которые обитают с разных сторон острова — подветренной и безветренной.
Основной результат деятельности естественного отбора сводится к увеличению числа особей с признаками, в направлении которых идет отбор. Одновременно отбираются также сцепленные с ними признаки и признаки, находящиеся с первыми в коррелятивных взаимоотношениях. По генам, которые контролируют признаки, не затрагиваемые отбором, популяция может длительное время находиться в состоянии равновесия, и распределение генотипов по ним будет близко к формуле Харди-Вайнберга.
Естественный отбор действует широко и затрагивает одновременно многие стороны жизнедеятельности организма. Он направлен на сохранение полезных для организма признаков, которые повышают его адаптивность и дают преимущество перед другими организмами. В отличие от этого, действие искусственного отбора, который имеет место в популяциях культурных растений и домашних животных, является более узким и чаще всего затрагивает признаки, которые полезны для человека, а не для их носителей.
Генетический дрейф
Большое влияние на генотипическую структуру популяций оказывает действие случайных причин. К их числу относятся: колебания численности популяции, возрастной и половой состав популяций, качество и количество пищевых ресурсов, наличие или отсутствие конкуренции, случайный характер выборки, дающей начало следующему поколению и др. Изменение частот генов в популяции по случайным причинам американский генетик С. Райт назвал генетическим дрейфом , а Н.П. Дубинин — генетико-автоматическим процессом. Особенно заметный эффект на генетическую структуру популяций оказывают резкие колебания численности популяции — популяционные волны , или волны жизни. Установлено, что в малочисленных популяциях динамические процессы протекают значительно более интенсивно, и при этом увеличивается роль случайности в накоплении отдельных генотипов. При сокращении численности популяции в ней могут случайно сохраняться одни мутантные гены, а другие так же случайно элиминироваться. При последующем увеличении численности популяции число этих сохранившихся генов может быстро возрастать. Скорость дрейфа обратно пропорциональна размеру популяции. В момент снижения численности дрейф идет особенно интенсивно. При очень резком сокращении численности популяции может возникнуть угроза ее вымирания. Это так называемая ситуация “бутылочного горлышка”. Если популяции удастся выжить, то в результате дрейфа генов произойдет изменение их частот, что отразится на структуре нового поколения.
Генетико-автоматические процессы особенно отчетливо протекают в изолятах, когда группа особей выделяется из большой популяции и образует новое поселение. Таких примеров много в генетике популяций человека. Так, в штате Пенсильвания (США) живет секта меннонитов, насчитывающая несколько тысяч человек. Браки здесь допускаются только между членами секты. Начало изоляту положили три супружеские пары, поселившиеся в Америке в конце XVIII в. Для этой группы людей характерна необычайно высокая концентрация плейотропного гена, который в гомозиготном состоянии обусловливает особую форму карликовости с полидактилией. Около 13% членов этой секты гетерозиготны по этой редкой мутации. Вероятно, что здесь имел место “эффект родоначальника”: случайно один из основателей секты был гетерозиготным по этому гену, а близкородственные браки способствовали распространению этой аномалии. В других группах меннонитов, разбросанных по территории США, такого заболевания не обнаружено.
Миграции
Еще одной причиной изменения частот генов в популяции являются миграции . Во время перемещения групп особей и скрещивания их с членами другой популяции осуществляется перенос генов из одной популяции в другую. Эффект миграции зависит от размера группы мигрантов и различия в частотах генов между обменивающимися популяциями. Если исходные частоты генов в популяциях сильно различаются, то может произойти существенный сдвиг частот. По мере прохождения миграций идет выравнивание генетических различий между популяциями. Конечным результатом давления миграций служит установление по всей системе популяций, между которыми идет обмен особями, некоторой средней концентрации для каждой мутации.
Примером роли миграций может служить распределение генов, определяющих у человека группы крови системы АВ0 . Для Европы характерно преобладание группы А , для Азии — группы В . Причина различий, как считают генетики, кроется в крупных миграциях населения, происходивших с Востока на Запад в период от 500 до 1500 гг. нашей эры.
Изоляция
Если особи одной популяции полностью или частично не скрещиваются с особями других популяций, такая популяция испытывает процесс изоляции . Если разобщение наблюдается на протяжении ряда поколений, а отбор действует в разном направлении в разных популяциях, то происходит процесс дифференциации популяций. Процесс изоляции действует как на внутрипопуляционном, так и на межпопуляционном уровне.
Различают два основных типа изоляции: пространственная , или механическая, изоляция и биологическая изоляция. Первый тип изоляции возникает либо под воздействием природных географических факторов (горообразование; возникновение рек, озер и других водоемов; извержение вулкана и др.), либо в результате деятельности человека (распашка земель, осушение болот, лесопосадки и пр.). Одно из следствий пространственной изоляции — образование прерывистого ареала вида, который характерен, в частности, для голубой сороки, соболя, травяной лягушки, осоки, обыкновенного вьюна.
Биологическая изоляция подразделяется на морфо-физиологическую, экологическую, этологическую и генетическую. Все эти виды изоляции характеризуются возникновением репродуктивных барьеров, ограничивающих или исключающих свободное скрещивание.
Морфо-физиологическая изоляция возникает, в основном, на уровне репродуктивных процессов. У животных она часто связана с различиями в строении копулятивных органов, что особенно характерно для насекомых и некоторых грызунов. У растений существенную роль играют такие признаки, как размер пыльцевого зерна, длина пыльцевой трубки, совпадение сроков созревания пыльцы и рылец.
При этологической изоляции у животных препятствием служат различия в поведении особей в репродуктивный период, например, наблюдается безуспешное ухаживание самца за самкой.
Экологическая изоляция может проявляться в разных формах: в предпочтении определенной репродуктивной территории, в разных сроках созревания половых клеток, скорости размножения и др. Например, у морских рыб, мигрирующих для размножения в реки, в каждой реке складывается особая популяция. Представители этих популяций могут различаться по величине, окраске, времени наступления половой зрелости и другим признакам, имеющим отношение к процессу репродукции.
Генетическая изоляция включает разные механизмы. Чаще всего она возникает из-за нарушений нормального течения мейоза и образования нежизнеспособных гамет. Причинами нарушений могут быть полиплоидия, хромосомные перестройки, ядерно-плазменная несовместимость. Каждое из этих явлений может приводить к ограничению панмиксии и бесплодию гибридов, а следовательно, к ограничению процесса свободного комбинирования генов.
Изоляция редко создается каким-то одним механизмом. Обычно одновременно имеют место несколько разных форм изоляции. Они могут действовать как на стадии, предшествующей оплодотворению, так и после него. В последнем случае система изоляции является менее экономичной, т.к. впустую тратится значительное количество энергетических ресурсов, например, на производство стерильного потомства.
Перечисленные факторы генетической динамики популяций могут действовать поодиночке и совместно. В последнем случае может наблюдаться либо кумулятивный эффект (например, мутационный процесс + отбор), либо действие одного фактора может снизить эффективность действия другого (например, появление мигрантов может снизить эффект от дрейфа генов).
Изучение динамических процессов в популяциях позволило С.С. Четверикову (1928) сформулировать идею генетического гомеостаза . Под генетическим гомеостазом он понимал равновесное состояние популяции, ее способность сохранять свою генотипическую структуру в ответ на действие факторов внешней среды. Основным механизмом поддержания равновесного состояния является свободное скрещивание особей, в самих условиях которого, по словам Четверикова, заложен аппарат стабилизации численных соотношений аллелей.
Рассмотренные нами генетические процессы, протекающие на уровне популяций, создают основу для эволюции более крупных систематических групп: видов, родов, семейств, т.е. для макроэволюции . Механизмы микро- и макроэволюции во многом сходны, различным является только масштаб происходящих изменений.
Элементарные факторы эволюции. Формы естественного отбора, виды борьбы за существование. Взаимосвязь движущих сил эволюции. Творческая роль естественного отбора в эволюции. Исследования С.С. Четверикова Синтетическая теория эволюции. Роль эволюционной теории в формировании современной естественнонаучной картины мира
6.2.1. Развитие эволюционных идей. Значение работ К. Линнея, учения Ж.-Б. Ламарка, эволюционной теории Ч. Дарвина. Взаимосвязь движущих сил эволюции. Элементарные факторы эволюции
Концепции изменяемости органического мира находили своих сторонников уже с античных времен. Аристотель, Гераклит, Демокрит и ряд других мыслителей древности высказывали эти идеи. В XVIII в. К. Линней создал искусственную систему природы, в которой вид признавался наименьшей систематической единицей. Он ввел номенклатуру двойных названий вида (бинарную) , что позволило систематизировать по таксономическим группам известные к тому времени организмы разных царств.
Создателем первой эволюционной теории был Жан Батист Ламарк. Именно он признал постепенное усложнение организмов и изменяемость видов, тем самым косвенно опровергая божественное сотворение жизни. При этом предположения Ламарка о целесообразности и полезности любых возникающих приспособлений у организмов, признание их стремления к прогрессу в качестве движущей силы эволюции, не подтвердились последующими научными исследованиями. Также не нашли своего подтверждения положения Ламарка о наследуемости приобретенных особью в течение ее жизни признаках и о влиянии упражнений органов на их адаптивное развитие.
Основной проблемой, которую нужно было решить, была проблема образования новых видов, приспособленных к условиям окружающей среды. Иными словами ученым необходимо было ответить как минимум на два вопроса: как возникают новые виды? Как возникают приспособления к условиям среды?
Эволюционное учение, которое получило свое развитие и признается современными учеными было создано независимо друг от друга Чарльзом Робертом Дарвином и Альфредом Уоллесом, которые выдвинули идею естественного отбора на основе борьбы за существование. Это учение получило название дарвинизм, или наука об историческом развитии живой природы.
Основные положения дарвинизма:
- эволюционный процесс реален, определяется условиями существования и проявляется в образовании новых, приспособленных к этим условиям, особей, видов и более крупных систематических таксонов;
- основными эволюционными факторами являются: наследственная изменчивость и естественный отбор.
Естественный отбор играет роль направляющего фактора эволюции (творческую роль) .
Предпосылками естественного отбора являются: избыточный репродуктивный потенциал, наследственная изменчивость и изменение условий существования. Естественный отбор является следствием борьбы за существование, которая подразделяется на внутривидовую, межвидовую и борьбу с условиями окружающей среды. Результатами естественного отбора являются:
- сохранение любых адаптаций, обеспечивающих выживание и воспроизводство потомства; все приспособления носят относительный характер.
Дивергенция - процесс генетического и фенотипического расхождения групп особей по отдельным признакам и образования новых видов - прогрессивная эволюция органического мира.
Движущими силами эволюции, по Дарвину являются: наследственная изменчивость, борьба за существование, естественный отбор.
Часть А
А1. Движущей силой эволюции по Ламарку является
1) стремление организмов к прогрессу
2) дивергенция
3) естественный отбор
4) борьба за существование
А2. Ошибочным является утверждение
1) виды изменяемы и существуют в природе как самостоятельные группы организмов
2) родственные виды имеют исторически общего предка
3) все изменения, приобретаемые организмом, полезны и сохраняются естественным отбором
4) в основе эволюционного процесса лежит наследственная изменчивость
А3. Эволюционные изменения закрепляются в поколениях в результате
1) появления рецессивных мутаций
2) наследования приобретенных в течение жизни признаков
3) борьбы за существование
4) естественного отбора фенотипов
А4. Заслуга Ч. Дарвина заключается в
1) признании изменяемости видов
2) установлении принципа двойных названий видов
3) выявлении движущих сил эволюции
4) создании первого эволюционного учения
А5. Причиной образования новых видов по Дарвину является
1) неограниченное размножение
2) борьба за существование
3) мутационные процессы и дивергенция
4) непосредственное влияние условий среды
А6. Естественным отбором называется
1) борьба за существование между особями популяции
2) постепенное возникновение различий между особями популяции
3) выживание и размножение сильнейших особей
4) выживание и размножение наиболее приспособленных к условиям среды особей
А7. Борьба за территорию между двумя волками в одном лесу относится к
1) межвидовой борьбе
2) внутривидовой борьбе
3) борьбе с условиями среды
4) внутреннему стремлению к прогрессу
А8. Рецессивные мутации подвергаются естественному отбору в случае
1) гетерозиготности особи по отбираемому признаку
2) гомозиготности особи по данному признаку
3) их приспособительного значения для особи
4) их вредности для особи
А9. Укажите генотип особи, у которой ген а будет подвергаться действию естественного отбора
1) АаВв 2) ААВВ 3) Аавв 4) ааВв
А10. Ч. Дарвин создал свое учение в
1) XVII в. 2) XVIII в. 3) XIX в. 4) XX в.
ЕГЭ Часть В
В1. Выберите положения эволюционного учения Ч. Дарвина
1) приобретенные признаки наследуются
2) материалом для эволюции служит наследственная изменчивость
3) любая изменчивость служит материалом для эволюции
4) основной результат эволюции - борьба за существование
5) в основе видообразования лежит дивергенция
6) действию естественного отбора подвергаются как полезные, так и вредные признаки
В2. Соотнесите взгляды Ж. Ламарка и Ч. Дарвина с положениями их учений
ЕГЭ Часть C
С1. В чем заключается прогрессивность учения Ч. Дарвина?
6.2.2. Творческая роль естественного отбора. Синтетическая теория эволюции. Исследования С.С.Четверикова. Роль эволюционной теории в формировании современной естественнонаучной картины мира
Синтетическая теория эволюции возникла на основе данных сравнительной анатомии, эмбриологии, палеонтологии, генетики, биохимии, географии.
Синтетическая теория эволюции выдвигает следующие положения:
- элементарным эволюционным материалом являются мутации;
- элементарная эволюционная структура - популяция;
- элементарный эволюционный процесс - направленное изменение генофонда популяции;
- естественный отбор - направляющий творческий фактор эволюции;
- в природе происходят два, условно выделенных процесса, имеющих одинаковые механизмы - микро- и макроэволюция. Микроэволюция - это изменение популяций и видов, макроэволюция - это появление и изменение крупных систематических групп.
Мутационный процесс. Исследованиям мутационных процессов в популяциях посвящены работы отечественного генетика С.С. Четверикова. В конечном итоге мутаций появляются новые аллели. Так как мутации, преимущественно, рецессивны, то они накапливаются в гетерозиготах, образуя резерв наследственной изменчивости. При свободном скрещивании гетерозигот, рецессивные аллели переходят в гомозиготное состояние с вероятностью 25% и подвергаются действию естественного отбора. Особи, не обладающие селективными преимуществами, выбраковываются. В крупных популяциях степень гетерозиготности выше, поэтому многочисленные популяции лучше приспосабливаются к условиям среды. В небольших популяциях неизбежен инбридинг, а следовательно, повышение гомозиготное - ти популяции. Это в свою очередь грозит болезнями и вымиранием.
Дрейф генов, случайная утрата или внезапное повышение частоты аллелей в малых популяциях, ведущие к изменению концентрации этого аллеля, возрастанию гомозиготности популяции, снижению ее жизнеспособности, появлению редких аллелей. К примеру, в религиозных общинах, изолированных от остального мира, наблюдается либо утрата, либо повышение характерных для их предков аллелей. Повышение концентрации аллелей происходит в результате близкородственных браков, утрата аллелей может произойти в результате ухода членов общины или их смерти.
Формы естественного отбора. Движущий естественный отбор. Приводит к смещению нормы реакции организма в сторону изменчивости признака в изменяющихся условиях среды. Стабилизирующий естественный отбор (открыт Н.И. Шмальгаузеном) сужает норму реакции в стабильных условиях среды. Дизруптивный отбор - происходит в том случае, если одна популяция в силу каких-то причин разделяется на две и они между собой почти не соприкасаются. К примеру, в результате летних покосов может оказаться разделенной во времени созревания популяция растений. Со временем из нее могут образоваться два вида. Половой отбор обеспечивает развитие репродуктивных функций, поведения, морфофизиологических особенностей.
Таким образом, синтетическая теория эволюции объединила в себе дарвинизм и современные представления о развитии органического мира.
Примеры практических заданий ЕГЭ по теме: ««
Часть А
А1. По мнению С.С. Четверикова исходным материалом для видообразования являются
1) изоляция
2) мутации
3) популяционные волны
4) модификации
А2. Малые популяции вымирают из-за того, что в них
1) меньше рецессивных мутаций, чем в больших популяциях
2) меньше вероятность перевода мутаций в гомозиготное состояние
3) больше вероятность близкородственных скрещиваний и наследственных заболеваний
4) выше степень гетерозиготности особей
А3. Образование новых родов и семейств относится к процессам
1) микроэволюционным 3) глобальным
2) макроэволюционным 4) внутривидовым
А4. В постоянно меняющихся условиях среды действует форма естественного отбора
1) стабилизирующая 3) движущая
2) дизруптивная 4) половой отбор
А5. Примером стабилизирующей формы отбора может служить
1) появление копытных животных в степных зонах
2) исчезновение белых бабочек в промышленных районах Англии
3) выживание бактерий в гейзерах Камчатки
4) возникновение высокорослых форм растений при переселении их из долин в горы
А6. Быстрее будут эволюционировать популяции
1) гаплоидных трутней
2) гетерозиготных по многим признакам окуней
3) самцов домашних тараканов
4) мартышек в зоопарке
А7. Генофонд популяции обогащается благодаря
1) модификационной изменчивости
2) межвидовой борьбе за существование
3) стабилизирующей форме отбора
4) половому отбору
А8. Причина, по которой может произойти дрейф генов
1) высокая гетерозиготность популяции
2) большая численность популяции
3) гомозиготность всей популяции
4) миграции и эмиграции носителей мутаций из малых популяций
А9. Эндемики - это организмы,
1) ареалы обитания которых ограничены
2) живущие в самых разных местах обитания
3) наиболее распространенные на Земле
4) образующие минимальные по численности популяции
А10. Стабилизирующая форма отбора направлена на
1) сохранение особей со средним значением признаков
2) сохранение особей с новыми признаками
3) повышение гетерозиготности популяции
4) расширение нормы реакции
А11. Дрейф генов - это
1) резкое увеличение численности особей с новыми признаками
2) уменьшение количества появляющихся мутаций
3) снижение темпов мутационного процесса
4) случайное изменение частот встречаемости аллелей
А12. Искусственный отбор привел к появлению
1) песцов
2) барсуков
3) эрдельтерьеров
4) лошадей Пржевальского
ЕГЭ Часть В
В1. Выберите условия, определяющие генетические предпосылки эволюционного процесса
1) модификационная изменчивость
2) мутационная изменчивость
3) высокая гетерозиготность популяции
4) условия окружающей среды
5) инбридинг
6) географическая изоляция
ЕГЭ Часть C
С1. Найдите ошибки в приведенном тексте. Укажите номера предложений, в которых они допущены, объясните их
1. Популяция - комплекс особей разных видов, занимающая определенную территорию. 2. Особи одной популяции свободно скрещиваются друг с другом. 3. Совокупность генов, которой обладают все особи популяции, называется генотипом популяции. 4. Особи составляющие популяцию неоднородны по своему генетическому составу. 5. Неоднородность организмов, входящих в состав популяции, создает условия для естественного отбора. 6. Популяция считается наибольшей эволюционной единицей.
Оглавление книги открыть закрыть
Биология – наука о жизни
Клетка как биологическая система
Строение про– и эукариотной клеток. Взаимосвязь строения и функций частей и органоидов клетки – основа ее целостности
Метаболизм, ферменты, энергетический обмен
Биосинтез белка и нуклеиновых кислот.
Клетка – генетическая единица живого.
Организм как биологическая система
Онтогенез и присущие ему закономерности.
Генетика, ее задачи. Наследственность и изменчивость – свойства организмов. Основные генетические понятия
Закономерности наследственности, их цитологические основы.
Изменчивость признаков у организмов - модификационная, мутационная, комбинативная
Селекция, ее задачи и практическое значение
Многообразие организмов, их строение и жизнедеятельность
Царство Бактерии.
Царство Грибы.
Царство Растения
Многообразие растений
Царство Животные.
Хордовые животные, их классификация, особенности строения и жизнедеятельности, роль в природе и жизни человека
Надкласс Рыбы
Класс Земноводные.
Класс Пресмыкающиеся.
Класс Птицы
Класс Млекопитающие
Человек и его здоровье
Строение и функции дыхательной системы
Строение и функции выделительной системы
Строение и жизнедеятельность органов и систем органов - опорно-двигательной, покровной, кровообращения, лимфообращения.
Кожа, ее строение и функции
Внутренняя среда организма человека. Группы крови.
Обмен веществ в организме человека
Нервная и эндокринная системы
Строение и функции центральной нервной системы
Строение и функции вегетативной нервной системы
Эндокринная система
Анализаторы. Органы чувств, их роль в организме.
Идеи изменяемости органического мира высказывались уже с античных времен Аристотелем, Гераклитом, Демокритом .
В XVIII в. К. Линней создал искусственную систему природы, в которой вид признавался наименьшей систематической единицей. Он ввел номенклатуру двойных названий вида (бинарную ), что позволило систематизировать по таксономическим группам известные к тому времени организмы разных царств.
Создателем первой эволюционной теории был Жан Батист Ламарк. Именно он признал постепенное усложнение организмов и изменяемость видов, тем самым косвенно опровергая божественное сотворение жизни. Однако утверждения Ламарка о целесообразности и полезности любых возникающих приспособлений у организмов, признание их стремления к прогрессу в качестве движущей силы эволюции, не подтвердились последующими научными исследованиями. Также не нашли своего подтверждения положения Ламарка о наследуемости приобретенных особью в течение ее жизни признаках и о влиянии упражнений органов на их адаптивное развитие.
Основной проблемой , которую нужно было решить, была проблема образования новых видов, приспособленных к условиям окружающей среды. Иными словами ученым необходимо было ответить как минимум на два вопроса: как возникают новые виды? Как возникают приспособления к условиям среды?
Эволюционное учение , которое получило свое развитие и признается современными учеными было создано независимо друг от друга Чарльзом Робертом Дарвином и Альфредом Уоллесом , которые выдвинули идею естественного отбора на основе борьбы за существование. Это учение получило название дарвинизм , или наука об историческом развитии живой природы .
Основные положения дарвинизма:
– эволюционный процесс реален, определяется условиями существования и проявляется в образовании новых, приспособленных к этим условиям, особей, видов и более крупных систематических таксонов;
– основными эволюционными факторами являются наследственная изменчивость и естественный отбор.
Естественный отбор играет роль направляющего фактора эволюции (творческую роль).
Предпосылками естественного отбора являются:
избыточный репродуктивный потенциал,
наследственная изменчивость,
изменение условий существования.
Естественный отбор является следствием борьбы за существование , которая подразделяется на внутривидовую, межвидовую и борьбу с условиями окружающей среды.
Результатами естественного отбора являются:
сохранение любых адаптаций, обеспечивающих выживание и воспроизводство потомства; все приспособления носят относительный характер.
Дивергенция – процесс генетического и фенотипического расхождения групп особей по отдельным признакам и образования новых видов – прогрессивная эволюция органического мира.
Движущими силами эволюции по Дарвину являются: наследственная изменчивость, борьба за существование, естественный отбор.
Тематические задания
А1. Движущей силой эволюции по Ламарку является
1) стремление организмов к прогрессу
2) дивергенция
3) естественный отбор
4) борьба за существование
А2. Ошибочным является утверждение
1) виды изменяемы и существуют в природе как самостоятельные группы организмов
2) родственные виды имеют исторически общего предка
3) все изменения, приобретаемые организмом, полезны и сохраняются естественным отбором
4) в основе эволюционного процесса лежит наследственная изменчивость
А3. Эволюционные изменения закрепляются в поколениях в результате
1) появления рецессивных мутаций
2) наследования приобретенных в течение жизни признаков
3) борьбы за существование
4) естественного отбора фенотипов
А4. Заслуга Ч. Дарвина заключается в
1) признании изменяемости видов
2) установлении принципа двойных названий видов
3) выявлении движущих сил эволюции
4) создании первого эволюционного учения
А5. Причиной образования новых видов по Дарвину является
1) неограниченное размножение
3) мутационные процессы и дивергенция
2) борьба за существование
4) непосредственное влияние условий среды
А6. Естественным отбором называется
1) борьба за существование между особями популяции
2) постепенное возникновение различий между особями популяции
3) выживание и размножение сильнейших особей
4) выживание и размножение наиболее приспособленных к условиям среды особей
А7. Борьба за территорию между двумя волками в одном лесу относится к
1) межвидовой борьбе
3) борьбе с условиями среды
2) внутривидовой борьбе
4) внутреннему стремлению к прогрессу
А8. Рецессивные мутации подвергаются естественному отбору в случае
1) гетерозиготности особи по отбираемому признаку
2) гомозиготности особи по данному признаку
3) их приспособительного значения для особи
4) их вредности для особи
А9. Укажите генотип особи, у которой ген а будет подвергаться действию естественного отбора
А10. Ч. Дарвин создал свое учение в
В1. Выберите положения эволюционного учения Ч. Дарвина
1) приобретенные признаки наследуются
2) материалом для эволюции служит наследственная изменчивость
3) любая изменчивость служит материалом для эволюции
4) основной результат эволюции – борьба за существование
5) в основе видообразования лежит дивергенция
6) действию естественного отбора подвергаются как полезные, так и вредные признаки
Органическая эволюция – это исторический процесс возникновения разнообразия и приспособлений к условиям жизни на всех уровнях организации живого. Эволюционный процесс необратим и всегда прогрессивен. В основе эволюционного процесса лежит естественный отбор случайных, фенотипически проявившихся наследственных изменений, обеспечивающих организмам преимущественные возможности для выживания и размножения в определенных условиях среды. Изменения, снижающие жизнеспособность организмов и видов, отсеиваются.
Создателем первой эволюционной теории был Жан Батист Ламарк, отстаивавший идею изменяемости видов и их целенаправленного развития от простых форм к сложным. Однако присвоение организмам внутреннего стремления к прогрессу (цели), а так же утверждения о наследовании признаков, приобретенных в течение жизни особи, оказались неподтвержденными последующими исследованиями. Ошибочной оказалась и мысль о прямом, всегда адекватном, влиянии внешней среды на организм и его целесообразной реакции на это влияние. Заслуга развития эволюционных представлений и создания целостной теории эволюции принадлежит Ч. Дарвину и А. Уоллесу, обосновавшим принцип естественного отбора, выявившим механизмы и причины эволюции.
Основные термины и понятия, проверяемые в экзаменационной работе: адаптация, антропогенез, биологический прогресс, биологический регресс, борьба за существование, вид, критерии вида, гомологичные органы, дарвинизм, движущий отбор, дивергенция, доказательства эволюции, дрейф генов, естественный отбор, идиоадаптации, изоляция, макроэволюция, микроэволюция, органическая эволюция, относительная целесообразность, популяционные волны, популяция, синтетическая теория эволюции, факторы эволюции, комбинативная изменчивость, мутационная изменчивость, общая дегенерация.
Вид – это реально существующая в природе совокупность особей, занимающих определенный ареал, имеющих общее происхождение, морфологическое и генетическое сходство, свободно скрещивающихся между собой и дающих плодовитое потомство. В силу того, что иногда бывает очень сложно отнести к определенному виду ту или иную особь, биологи разработали критерии, на основании которых двух, внешне очень похожих особей относят к одному или разным видам.
Критерии вида:
– морфологический – особи, принадлежащие к одному виду, похожи друг на друга по своему внешнему и внутреннему строению;
– физиологический – особи, принадлежащие к одному виду, похожи друг на друга многим физиологическим особенностям жизнедеятельности;
– биохимический – особи, принадлежащие к одному виду содержат сходные белки;
– генетический – особи, принадлежащие к одному виду, имеют одинаковый кариотип, скрещиваются друг с другом в природе и дают плодовитое потомство. Между разными видами обмена генов не происходит;
– экологический – особи одного вида ведут сходный образ жизни в близких условиях среды;
– географический – вид распространен на определенной территории (ареале).
Наиболее существенен для определения принадлежности особей к разным видам генетический критерий. Ни один критерий не может быть исчерпывающим. Только на основании совокупности критериальных признаков можно провести различия между близкими видами.
Популяция – устойчивая, совместно обитающая в течение ряда поколений совокупность особей одного вида. Популяция – элементарная эволюционная единица. Минимальная популяция – две разнополых особи. Особи, входящие в состав одной популяции, могут рождаться и умирать, а популяция будет продолжать существовать.
Скрещивание между особями одной популяции происходит гораздо чаще, чем между особями разных популяций. Тем самым обеспечивается свободный генетический обмен между членами популяции.
Под влиянием внешних факторов происходит изменение генетического состава популяции. Генетический состав популяции образует ее генофонд . Длительное и направленное изменение генофонда популяции называется элементарным эволюционным явлением.
Факторы, вызывающие эволюционный процесс в популяциях, называются элементарными эволюционными факторами . К ним относятся мутации , характер и разнообразие которых являются причиной генетической разнородности популяций. Они поставляют эволюционный материал – основу для последующего действия естественного отбора. Совокупность рецессивных мутаций в генотипах особей популяции образуют резерв наследственной изменчивости (С.С. Четвериков), который при изменении условий существования, изменении численности популяции может фенотипически проявиться и попасть под действие естественного отбора.
Популяционные волны – периодические колебания численности особей популяции, возникающие в результате резкой смены действия какого-либо из факторов среды (например недостаток пищи, стихийные бедствия и др.). После прекращения действия этих факторов численность популяции снова возрастает. Оставшиеся в живых особи могут оказаться ценными в генетическом отношении. Изменения частот встречаемости определенных генов может привести к изменению популяции.
Изоляция бывает пространственной (географической) и биологической (экологической, физиологической, репродуктивной).
Естественный отбор – фактор, определяющий возможности выживания и размножения особей, а следовательно, сохранения и эволюции вида. Отбор действует на отдельные фенотипы, тем самым отбирая определенные генотипы.
Видообразование – процесс образования новых разновидностей и видов, репродуктивно изолированных от первоначальной популяции. Разделяют географическое и экологическое видообразование .
Географическое видообразование начинается в популяциях, обитающих в различных, удаленных частях ареала или мигрирующих из ареала. Так как между ними пространственная изоляция, то не происходит генетического обмена, и возникает постепенное расхождение признаков, приводящее к образованию новых видов, репродуктивно изолированных друг от друга. Этот процесс называется дивергенцией .
Экологическое видообразование происходит в пределах одного ареала. Если особи данной популяции в силу генотипических и фенотипических различий окажутся приспособленными к разным экологическим условиям, то между ними может возникнуть репродуктивная изоляция . Новые виды могут возникать не только в результате изоляции, но и в результате полиплоидии или межвидовой гибридизации, что часто происходит у растений.
Микроэволюция – внутривидовой процесс, приводящий к образованию новых популяций данного вида, а в конечном счете новых видов. Необходимым условием является изоляция – географическая и экологическая . Результатом микроэволюции является репродуктивная изоляция .
Микроэволюция начинается с естественного отбора мутаций и дивергенции. В результате действия этих факторов образуются новые, генетически и морфологически отличающиеся от исходных, популяции. Если после начала процессов дивергенции возникает географическая, а затем и репродуктивная изоляция между новыми и старыми популяциями, то это, в конечном счете приводит к возникновению новых видов.
Примером могут служить вьюрки с Галапагосских островов, описанные Ч. Дарвином. Характер пищи и удаленность островов от материка определили расхождения в строении клювов, длине крыльев птиц. Постепенно они разделились на разные, не скрещивающиеся друг с другом популяции, а в дальнейшем на самостоятельные виды.
Макроэволюция – процесс, происходящий в исторически длительные периоды. Приводит к образованию более крупных, чем вид, таксонов – родов, семейств, отрядов, классов и т.д. Механизмы макроэволюции те же, что и у микроэволюции.
Эволюционный процесс обладает такими особенностями, как: прогрессивность, непредсказуемость, необратимость, неравномерность.
ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙЧасть А
А1. Лисица рыжая, живущая в лесах Канады, и лисица рыжая, обитающая в Европе, принадлежат к
1) одному виду 3) разным родам
2) разновидностям 4) разным видам
А2. Основным критерием возникновения нового вида является:
1) появление внешних различий между особями
2) географическая изоляция популяций
3) репродуктивная изоляция популяций
4) экологическая изоляция
А3. Эволюционные процессы начинаются на уровне
1) вида 2) класса 3) типа 4) популяции
А4. Биологическими предпосылками микроэволюции в популяции являются
1) мутационный процесс и естественный отбор
2) различия в кариотипах особей
3) физиологические различия
4) внешние различия
А5. Совокупность рецессивных мутаций, накопившихся в популяции, называется ее
1) генотипом
2) генофондом
3) резервом наследственной изменчивости
4) резервом модификационной изменчивости
А6. Популяции одного вида
1) всегда живут рядом
2) относительно обособлены друг от друга
3) живут рядом, но никогда не пересекаются
4) живут всегда на разных континентах
А7. В результате естественного отбора мутаций внутри популяции возникает процесс
1) репродуктивной изоляции
2) географической изоляции
3) экологической изоляции
4) дивергенции
А8. Дивергенция в популяциях синиц, населяющих городской парк, может привести, скорее всего, к
1) географической изоляции
2) экологической изоляции
3) изменениям кариотипа
4) морфологическим различиям
А9. Бульдог и доберман-пинчер принадлежат к
1) одной породе 3) разновидностям
2) разным видам 4) одному виду
А10. Две популяции одного вида эволюционируют:
1) независимо друг от друга и в разных направлениях
2) в одном направлении, одинаково изменяясь
3) в зависимости от направления эволюции одной из популяций
4) в разных направлениях, но с одинаковой скоростью
А11. При каких условиях популяция будет эволюционировать?
1) численность прямых и обратных мутаций в популяции будет одинакова
2) число прибывающих и покидающих популяцию особей одинаково
3) численность популяции меняется, а генотипы особей неизменны
4) численность и генотипы особей периодически изменяются
А12. В качестве критерия вида по отношению к исследуемым внешне похожим особям условно можно использовать
1) одинаковый рост особей
2) сходство процессов жизнедеятельности
3) жизнь в одной среде
4) одинаковую массу тела
А13. Два Галапагосских вьюрка (самец и самка) могут быть отнесены к разным видам на основании
1) внешних отличий
2) внутренних отличий
3) изоляция их популяций
4) нескрещиваемости друг с другом
А14. В основе какого критерия вида лежит количество хромосом в клетках организма?
1) генетического 3) географического
2) морфологического 4) физиологического
Часть В
В1. Укажите биологические факторы видообразования
1) географическая изоляция
2) мутации и естественный отбор
3) внешние различия
4) разная среда обитания
5) дивергенция
6) общий ареал
В2. В каком случае названы виды организмов?
1) кошка сиамская 4) владимирский тяжеловоз
2) немецкая овчарка 5) кошка дикая
3) собака обыкновенная 6) волк сумчатый
ВЗ. Установите соответствие между примером видообразования и его типом
В4. Определите последовательность микроэволюционных процессов, происходящих в популяции.
A) появление мутаций
Б) изоляция подвидов
B) начало дивергенции в популяции
Г) возникновение новых видов
Д) отбор фенотипов
Е) образование новых популяций
Часть С
С1. Какие условия необходимы для свободного скрещивания особей разных популяций одного вида?
Идеи изменяемости органического мира находили своих сторонников уже с античных времен. Аристотель, Гераклит, Демокрит и ряд других мыслителей древности высказывали эти идеи. В XVIII в. К. Линней создал искусственную систему природы, в которой вид признавался наименьшей систематической единицей. Он ввел номенклатуру двойных названий вида (бинарную), что позволило систематизировать по таксономическим группам известные к тому времени организмы разных царств.
Создателем первой эволюционной теории был Жан Батист Ламарк. Именно он признал постепенное усложнение организмов и изменяемость видов, тем самым косвенно опровергая божественное сотворение жизни. Однако утверждения Ламарка о целесообразности и полезности любых возникающих приспособлений у организмов, признание их стремления к прогрессу в качестве движущей силы эволюции, не подтвердились последующими научными исследованиями. Также не нашли своего подтверждения положения Ламарка о наследуемости приобретенных особью в течение ее жизни признаках и о влиянии упражнений органов на их адаптивное развитие.
Основной проблемой, которую нужно было решить, была проблема образования новых видов, приспособленных к условиям окружающей среды. Иными словами ученым необходимо было ответить как минимум на два вопроса: как возникают новые виды? Как возникают приспособления к условиям среды?
Эволюционное учение, которое получило свое развитие и признается современными учеными было создано независимо друг от друга Чарльзом Робертом Дарвином и Альфредом Уоллесом, которые выдвинули идею естественного отбора на основе борьбы за существование. Это учение получило название дарвинизм , или наука об историческом развитии живой природы.
Основные положения дарвинизма:
– эволюционный процесс реален, определяется условиями существования и проявляется в образовании новых, приспособленных к этим условиям, особей, видов и более крупных систематических таксонов;
– основными эволюционными факторами являются: наследственная изменчивость и естественный отбор .
Естественный отбор играет роль направляющего фактора эволюции (творческую роль).
Предпосылками естественного отбора являются: избыточный репродуктивный потенциал, наследственная изменчивость и изменение условий существования. Естественный отбор является следствием борьбы за существование, которая подразделяется на внутривидовую, межвидовую и борьбу с условиями окружающей среды. Результатами естественного отбора являются:
– сохранение любых адаптаций, обеспечивающих выживание и воспроизводство потомства; все приспособления носят относительный характер.
Дивергенция – процесс генетического и фенотипического расхождения групп особей по отдельным признакам и образования новых видов – прогрессивная эволюция органического мира.
Движущими силами эволюции, по Дарвину являются: наследственная изменчивость, борьба за существование, естественный отбор.
ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ Часть А
А1. Движущей силой эволюции по Ламарку является
1) стремление организмов к прогрессу
2) дивергенция
3) естественный отбор
4) борьба за существование
А2. Ошибочным является утверждение
1) виды изменяемы и существуют в природе как самостоятельные группы организмов
2) родственные виды имеют исторически общего предка
3) все изменения, приобретаемые организмом, полезны и сохраняются естественным отбором
4) в основе эволюционного процесса лежит наследственная изменчивость
А3. Эволюционные изменения закрепляются в поколениях в результате
1) появления рецессивных мутаций
2) наследования приобретенных в течение жизни признаков
3) борьбы за существование
4) естественного отбора фенотипов
А4. Заслуга Ч. Дарвина заключается в
1) признании изменяемости видов
2) установлении принципа двойных названий видов
3) выявлении движущих сил эволюции
4) создании первого эволюционного учения
А5. Причиной образования новых видов по Дарвину является
1) неограниченное размножение
2) борьба за существование
3) мутационные процессы и дивергенция
4) непосредственное влияние условий среды
А6. Естественным отбором называется
1) борьба за существование между особями популяции
2) постепенное возникновение различий между особями популяции
3) выживание и размножение сильнейших особей
4) выживание и размножение наиболее приспособленных к условиям среды особей
А7. Борьба за территорию между двумя волками в одном лесу относится к
1) межвидовой борьбе
2) внутривидовой борьбе
3) борьбе с условиями среды
4) внутреннему стремлению к прогрессу
А8. Рецессивные мутации подвергаются естественному отбору в случае
1) гетерозиготности особи по отбираемому признаку
2) гомозиготности особи по данному признаку
3) их приспособительного значения для особи
4) их вредности для особи
А9. Укажите генотип особи, у которой ген а будет подвергаться действию естественного отбора
1) АаВв 2) ААВВ 3) Аавв 4) ааВв
А10. Ч. Дарвин создал свое учение в
1) XVII в. 2) XVIII в. 3) XIX в. 4) XX в.
Часть В
В1. Выберите положения эволюционного учения Ч. Дарвина
1) приобретенные признаки наследуются
2) материалом для эволюции служит наследственная изменчивость
3) любая изменчивость служит материалом для эволюции
4) основной результат эволюции – борьба за существование
5) в основе видообразования лежит дивергенция
6) действию естественного отбора подвергаются как полезные, так и вредные признаки
В2. Соотнесите взгляды Ж. Ламарка и Ч. Дарвина с положениями их учений
Часть С
С1. В чем заключается прогрессивность учения Ч. Дарвина?
Синтетическая теория эволюции возникла на основе данных сравнительной анатомии, эмбриологии, палеонтологии, генетики, биохимии, географии.
Синтетическая теория эволюции выдвигает следующие положения:
– элементарным эволюционным материалом являются мутации ;
– элементарная эволюционная структура – популяция ;
– элементарный эволюционный процесс – направленное изменение генофонда популяции ;
– естественный отбор – направляющий творческий фактор эволюции;
– в природе происходят два, условно выделенных процесса, имеющих одинаковые механизмы – микро– и макроэволюция . Микроэволюция – это изменение популяций и видов, макроэволюция – это появление и изменение крупных систематических групп.
Мутационный процесс. Исследованиям мутационных процессов в популяциях посвящены работы отечественного генетика С.С. Четверикова. В результате мутаций появляются новые аллели. Так как мутации, преимущественно, рецессивны, то они накапливаются в гетерозиготах, образуя резерв наследственной изменчивости. При свободном скрещивании гетерозигот, рецессивные аллели переходят в гомозиготное состояние с вероятностью 25% и подвергаются действию естественного отбора. Особи, не обладающие селективными преимуществами, выбраковываются. В крупных популяциях степень гетерозиготности выше, поэтому многочисленные популяции лучше приспосабливаются к условиям среды. В небольших популяциях неизбежен инбридинг, а следовательно, повышение гомозиготное – ти популяции. Это в свою очередь грозит болезнями и вымиранием.
Дрейф генов , случайная утрата или внезапное повышение частоты аллелей в малых популяциях, ведущие к изменению концентрации этого аллеля, возрастанию гомозиготности популяции, снижению ее жизнеспособности, появлению редких аллелей. Например, в религиозных общинах, изолированных от остального мира, наблюдается либо утрата, либо повышение характерных для их предков аллелей. Повышение концентрации аллелей происходит в результате близкородственных браков, утрата аллелей может произойти в результате ухода членов общины или их смерти.
Формы естественного отбора. Движущий естественный отбор. Приводит к смещению нормы реакции организма в сторону изменчивости признака в изменяющихся условиях среды. Стабилизирующий естественный отбор (открыт Н.И. Шмальгаузеном) сужает норму реакции в стабильных условиях среды. Дизруптивный отбор – происходит в том случае, если одна популяция в силу каких-то причин разделяется на две и они между собой почти не соприкасаются. Например, в результате летних покосов может оказаться разделенной во времени созревания популяция растений. Со временем из нее могут образоваться два вида. Половой отбор обеспечивает развитие репродуктивных функций, поведения, морфофизиологических особенностей.
Таким образом, синтетическая теория эволюции объединила в себе дарвинизм и современные представления о развитии органического мира.
ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙЧасть А
А1. По мнению С.С. Четверикова исходным материалом для видообразования являются
1) изоляция
2) мутации
3) популяционные волны
4) модификации
А2. Малые популяции вымирают из-за того, что в них
1) меньше рецессивных мутаций, чем в больших популяциях
2) меньше вероятность перевода мутаций в гомозиготное состояние
3) больше вероятность близкородственных скрещиваний и наследственных заболеваний
4) выше степень гетерозиготности особей
А3. Образование новых родов и семейств относится к процессам
1) микроэволюционным 3) глобальным
2) макроэволюционным 4) внутривидовым
А4. В постоянно меняющихся условиях среды действует форма естественного отбора
1) стабилизирующая 3) движущая
2) дизруптивная 4) половой отбор
А5. Примером стабилизирующей формы отбора может служить
1) появление копытных животных в степных зонах
2) исчезновение белых бабочек в промышленных районах Англии
3) выживание бактерий в гейзерах Камчатки
4) возникновение высокорослых форм растений при переселении их из долин в горы
А6. Быстрее будут эволюционировать популяции
1) гаплоидных трутней
2) гетерозиготных по многим признакам окуней
3) самцов домашних тараканов
А7. Генофонд популяции обогащается благодаря
1) модификационной изменчивости
2) межвидовой борьбе за существование
3) стабилизирующей форме отбора
4) половому отбору
А8. Причина, по которой может произойти дрейф генов
1) высокая гетерозиготность популяции
2) большая численность популяции
3) гомозиготность всей популяции
4) миграции и эмиграции носителей мутаций из малых популяций
А9. Эндемики – это организмы,
1) ареалы обитания которых ограничены
2) живущие в самых разных местах обитания
3) наиболее распространенные на Земле
4) образующие минимальные по численности популяции
А10. Стабилизирующая форма отбора направлена на
1) сохранение особей со средним значением признаков
2) сохранение особей с новыми признаками
3) повышение гетерозиготности популяции
4) расширение нормы реакции
А11. Дрейф генов – это
1) резкое увеличение численности особей с новыми признаками
2) уменьшение количества появляющихся мутаций
3) снижение темпов мутационного процесса
4) случайное изменение частот встречаемости аллелей
А12. Искусственный отбор привел к появлению
1) песцов
2) барсуков
3) эрдельтерьеров
4) лошадей Пржевальского
Часть В
В1. Выберите условия, определяющие генетические предпосылки эволюционного процесса
1) модификационная изменчивость
2) мутационная изменчивость
3) высокая гетерозиготность популяции
4) условия окружающей среды
5) инбридинг
6) географическая изоляция
Часть С
С1. Найдите ошибки в приведенном тексте. Укажите номера предложений, в которых они допущены, объясните их
1. Популяция – совокупность особей разных видов, занимающая определенную территорию. 2. Особи одной популяции свободно скрещиваются друг с другом. 3. Совокупность генов, которой обладают все особи популяции, называется генотипом популяции. 4. Особи составляющие популяцию неоднородны по своему генетическому составу. 5. Неоднородность организмов, входящих в состав популяции, создает условия для естественного отбора. 6. Популяция считается наибольшей эволюционной единицей.
Приспособленность организмов к среде обитания. В результате длительного эволюционного процесса у всех организмов постоянно развиваются и совершенствуются их приспособления к условиям окружающей среды. Приспособленность – один из результатов эволюции, взаимодействия ее движущих сил – наследственности, изменчивости, естественного отбора. Второй результат эволюции – разнообразие органического мира. Сохранившиеся в процессе борьбы за существование и естественного отбора организмы, составляют весь существующий сегодня органический мир. Мутационные процессы, происходящие в ряду поколений, ведут к возникновению новых генетических комбинаций, которые подвергаются действию естественного отбора. Именно естественный отбор определяет характер новых адаптаций, а также направление эволюционного процесса. В результате у организмов возникают самые различные приспособления к жизни. Любое приспособление возникает в результате длительного отбора случайных, фенотипически проявившихся мутаций, полезных виду.
Покровительственная окраска. Обеспечивает растениям и животным защиту от врагов. Организмы, имеющие такую окраску, сливаются с фоном и становятся менее заметны.
Маскировка. Приспособление, при котором форма тела и окраска животных сливается с окружающими предметами. Богомолы, гусеницы бабочек напоминают сучки, бабочки похожи на листья растений и т.д.
Мимикрия. Подражание незащищенных видов защищенным видам по форме и окраске. Некоторые мухи похожи на ос, ужи похожи на гадюк и т.д.
Предупреждающая окраска. У многих животных яркая окраска или определенные опознавательные знаки предупреждают об опасности. Напавший один раз хищник запоминает окраску жертвы и в следующий раз будет осторожнее.
Относительный характер приспособлений. Все приспособления вырабатываются в определенных условиях среды. Именно в этих условиях приспособления наиболее эффективны. Однако следует иметь ввиду, что приспособленность не носит абсолютного характера. Животных и с покровительственной и с предупреждающей окраской поедают, нападают и на тех, кто маскируется. Хорошо летающие птицы – плохие бегуны и их можно поймать на земле; при смене условий среды выработанное приспособление может оказаться бесполезным или вредным.
Доказательства эволюции. Сравнительно-анатомические доказательства основаны на выявлении общих и различных морфологических и анатомических особенностей строения различных групп организмов.
К анатомическим доказательствам эволюции относятся:
– наличие гомологичных органов , имеющих общий план строения, развивающихся из сходных зародышевых листков в эмбриогенезе, но приспособленных к выполнению разных функций (рука – ласт – крыло птицы). Различия в строении и функциях органов возникают в результате дивергенции;
– наличие аналогичных органов , имеющих различное происхождение в эмбриогенезе, различное строение, но выполняющих сходные функции (крыло птицы и крыло бабочки). Сходство функций возникает в результате конвергенции ;
– наличие рудиментов и атавизмов;
– существование переходных форм.
Рудименты , – органы, утратившие свое функциональное значение (копчик, ушные мышцы у человека).
Атавизмы , – случаи проявления признаков дальних предков (хвост и волосатое тело у человека, остатки 2-го и 3-го пальцев на ногах у лошади).
Переходные формы – указывают на филогенетическую преемственность при переходе от предковых форм к современным, и от класса к классу.
Эмбриологические доказательства. Эмбриология изучает закономерности эмбрионального развития и устанавливает:
– филогенетическое родство организмов;
– закономерности филогенеза.
Полученные данные отразились в законах зародышевого сходства К.М. Бэра и в биогенетическом законе Э. Гек– келя и Ф. Мюллера.
Закон Бэра устанавливает сходство ранних стадий развития эмбрионов представителей разных классов в пределах типа. На более поздних стадиях эмбрионального развития это сходство утрачивается, а развиваются наиболее специализированные признаки таксона, вплоть до индивидуальных признаков особи.
Биогенетический закон Мюллера-Геккеля утверждает, что онтогенез – это краткое повторение филогенеза. В процессе эволюции онтогенез может перестраиваться, что приводит к эволюции органов взрослого организма.
В онтогенезе повторяются только зародышевые стадии предков и не всегда полностью. Если на ранней стадии организм приспособлен к условиям среды, то он может достичь половозрелости, не проходя последующих стадий, как, например это происходит у аксолотлей – личинок тигровой амбистомы.
Палеонтологические доказательства – позволяют датировать события древнейшей истории по ископаемым остаткам организмов. К палеонтологическим доказательствам относятся выстроенные палеонтологами филогенетические ряды лошади, хоботных, человека.
Единство органического мира проявляется в химическом составе, тончайшем строении и основных жизненных процессах протекающих в организмах.
ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙЧасть А
А1. Укажите пример покровительственной окраски
1) окраска божьей коровки защищает ее от птиц
2) окраска зебры
3) окраска осовки
4) окраска рябчика, сидящего на гнезде
А2. Лошадь Пржевальского приспособлена к жизни в степях Центральной Азии, но не приспособлена к жизни в
1) прериях Южной Америки
2) джунглях Бразилии
3) полупустынях
4) заповеднике Аскания-Нова
А3. Устойчивость некоторых тараканов к ядам – это следствие
1) движущего отбора
2) стабилизирующего отбора
3) одновременной мутации
4) несовершенства ядов
А4. Новые приспособления к условиям среды формируются в зависимости от
1) стремления организмов к прогрессу
2) благоприятных условий окружающей среды
4) нормы реакции организмов
А5. Приспособлением к опылению ночными насекомыми у мелких одиночных растений, служит
1) белая окраска венчика
2) размеры
3) расположение тычинок и пестиков
4) запах
А6. Гомологом руки человека является
1) крыло птицы
2) крыло бабочки
3) нога кузнечика
4) клешня речного рака
А7. Аналогом крыла бабочки является
1) щупальца медузы 3) рука человека
2) крыло птицы 4) плавник рыбы
А8. Аппендикс – червеобразный отросток слепой кишки, называют рудиментом потому, что он
1) подтверждает происхождение человека от животных
2) утратил свою первоначальную функцию
3) является гомологом толстой кишки приматов
4) является аналогом кишечника членистоногих
А9. Каковы причины возникновения разнообразия органического мира?
1) приспособленность к условиям среды
2) отбор и сохранение наследственных изменений
3) борьба за существование
4) длительность эволюционных процессов
А10. К эмбриологическим доказательствам эволюции относят сходство
1) плана строения организмов
2) анатомического строения
3) зародышей хордовых
4) развитие всех организмов из зиготы
А11. Филогенетические ряды некоторых относятся к доказательствам эволюции
1) анатомическим
2) палеонтологическим
3) историческим
4) эмбрилогическим
А12. Промежуточной формой между позвоночными и беспозвоночными животными считается представитель
1) хрящевых рыб 3) бесчерепных
2) членистоногих 4) моллюсков
Часть В
В1. К анатомическим доказательствам эволюции относят
1) сходство зародышей
2) сходство функций некоторых органов
3) наличие хвоста у некоторых людей
4) общность происхождения органов
5) окаменелости растений и животных
6) наличие ушных мышц у человека и собаки
В2. К палеонтологическим данным и доказательствам эволюции относят
1) сходство трилобитов и современных членистоногих
2) плацентарность древних и современных млекопитающих
3) существование семенных папоротников и их окаме– нелостей
4) сравнение форм скелетов древних и современных людей
5) наличие многососковости у некоторых людей
6) трехслойность строения тела древних и современных животных
ВЗ. Соотнесите факторы эволюции с их особенностями. особенности фактора
В4. Соотнесите примеры приспособлений с видами приспособлений.
Часть С
С1. Являются ли приведенные доказательства эволюции исчерпывающими?
Основные направления эволюционного процесса. Анализ проблемы прогрессивной эволюции осуществил российский ученый А.Н. Северцов.
Прежде всего, А.Н. Северцов предложил различать биологический прогресс и морфофизиологический прогресс.
Биологический прогресс – это просто определенный успех той или иной группы живых организмов в жизни: высокая численность, большое видовое разнообразие, широкая область распространение.
Морфофизиологический прогресс – это появление качественно новых, более сложных форм жизни в присутствии уже существующих, вполне сформировавшихся групп. Так, например, многоклеточные организмы появились в мире, населенном одноклеточными, а млекопитающие и птицы в мире, населенном рептилиями.
По мнению А.Н. Северцева биологический прогресс может быть достигнут тремя путями:
Ароморфозы . Приобретение прогрессивных особенностей строения, выводящих ту или иную группу организмов на качественно новый уровень Именно путем ароморфозов возникают крупные таксономические группы – роды, семейства, отряды и т.д. Примерами ароморфозов могут служить возникновение фотосинтеза, возникновение полости тела, многоклеточности, кровеносной и других систем органов, и т.д.
Идиоадаптации, частные приспособления, не носящие принципиального характера, но позволяющие преуспеть в определенной, более или менее узкой среде. Примеры идиоадаптаций: форма и окраска тела, приспособленность конечностей насекомых и млекопитающих к жизни в определенной среде обитания и т.д.
Дегенерация , упрощение строения, переход в более простую среду обитания, потеря уже существующих приспособлений.
Примерами дегенераций могут служить: потеря кишечника ленточными червями, потеря стебля у ряски.
Наряду с биологическим прогрессом используется понятие биологический регресс. Биологическим регрессом называют сокращение численности, видового разнообразия, области распространения той или иной группы организмов.
Предельным случаем биологического регресса является вымирание той или иной группы организмов.
Основные этапы эволюции растительного и животного мира. Эволюция растений. Первые живые организмы возникли примерно 3,5 млрд лет назад. Они, по-видимому, питались продуктами абиогенного происхождения и были гетеротрофами. Высокая скорость размножения привела к возникновению конкуренции за пищу, а следовательно к дивергенции. Преимущество получили организмы, способные к автотрофному питанию – сначала к хемосинтезу, а затем и к фотосинтезу. Около 1 млрд лет назад эукариоты разделились на несколько ветвей, от части которых возникли многоклеточные растения (зеленые, бурые и красные водоросли), а так же грибы.
Основные условия и этапы эволюции растений. В связи с образованием почвенного субстрата на суше растения стали выходить на сушу. Первыми были псилофиты. От них возникла целая группа наземных растений – мхов, плаунов, хвощей, папоротников, размножающихся спорами. От семенных папоротников произошли голосеменные растения. Размножение семенами освободило половой процесс у растений от зависимости от водной среды. Эволюция шла по пути сокращения гаплоидного гаметофита и преобладания диплоидного спорофита .
В каменноугольном периоде палеозойской эры древовидные папоротникообразные образовали каменноугольные леса.
После общего похолодания климата господствующей группой растений стали голосеменные растения. Затем начинается расцвет покрытосеменных цветковых растений продолжающийся до сего дня.
Основные особенности эволюции растительного мира.
– Переход к преобладанию спорофита над гаметофитом.
– Развитие женского заростка на материнском растении.
– Переход от оплодотворения в воде к независимомому от водной среды опылению и оплодотворению.
– Расчленение тела растений на органы, развитие проводящей сосудистой системы, опорных и защитных тканей.
– Совершенствование органов размножения и перекрестного опыления у цветковых в связи с эволюцией насекомых.
– Развитие зародышевого мешка для защиты эмбриона от неблагоприятных влияний внешней среды.
– Возникновение разнообразных способов распространения семян и плодов.
Эволюция животных. Предполагается, что животные произошли либо от общего ствола эукариот, либо от одноклеточных водорослей, подтверждением чего является существование эвглены зеленой и вольвокса, способных как к автотрофному, так и к гетеротрофному питанию.
Наиболее древними животными были губки, кишечнополостные, черви, иглокожие, трилобиты. Затем появляются моллюски. Позже начинается расцвет рыб, сначала их бесчелюстных предков, а затем и рыб, обладавших челюстями. От первых челюстноротых возникли лучеперые и кистеперые рыбы. Кистеперые имели в плавниках опорные элементы, из которых позже развились конечности наземных позвоночных. Из этой группы рыб возникли амфибии, а затем и другие классы позвоночных.
Наиболее древние амфибии, жившие в девоне, – ихтиостеги. Расцвет амфибий произошел в карбоне.
От амфибий ведут свое начало рептилии, завоевавшие сушу благодаря появлению механизма засасывания воздуха в легкие, отказу от кожного дыхания, появлению покрывающих тело роговых чешуй и оболочек яиц, защищающих эмбрионы от высыхания и других воздействий среды. Среди рептилий, предположительно, выделилась группа динозавров, давшая начало птицам.
Первые млекопитающие появились в триасовом периоде мезозойской эры. Основными прогрессивными биологическими особенностями млекопитающих стали вскармливание детенышей молоком, теплокровность, развитая кора головного мозга.
Основные особенности эволюции животного мира. Эволюция животных характеризуется дифференциацией клеток и тканей по строению и функциям, специализацией органов и систем органов.
Свобода перемещения и способы добывания пищи (заглатывание кусков) определили выработку сложных механизмов поведения. Внешняя среда, колебания ее факторов оказывали меньшее влияние на животных, чем на растения, т.к. у животных развивались и совершенствовались механизмы внутренней саморегуляции организма.
Важным этапом эволюционного развития животных стало возникновение твердого скелета. У беспозвоночных сформировался наружный скелет , – иглокожие, членистоногие, моллюски; у позвоночных появился внутренний скелет . Преимущества внутреннего скелета заключаются в том, что, в отличии от наружнего скелета он не ограничивает увеличения размеров тела.
Прогрессивное развитие нервной системы , стало основой для возникновения системы условных рефлексов.
Эволюция животных привела к развитию группового адаптивного поведения, что стало основанием для появления человека.
ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ Часть А
А1. Крупные генетические перестройки, приводящие к повышению уровня организации, называются
1) идиоадаптациями 3) ароморфозами
2) дегенерацией 4) дивергенцией
А2. Предки какого типа современных животных имели внутренний скелет?
1) кишечнополостных 3) моллюсков
2) хордовых 4) членистоногих
А3. Папоротники эволюционно прогрессивнее мохообразных потому, что у них появились
1) стебли и листья 3) органы
2) споры 4) проводящие системы
А4. К ароморфозам растений можно отнести возникновение
1) окраски цветка
2) семени
3) соцветий
4) вегетативного размножения
А5. Какие факторы обеспечили пресмыкающимся расцвет на суше?
1) полное разделение артериальной и венозной крови
2) яйцеживорождение, способность жить в двух средах
3) развитие яйца на суше, пятипалые конечности, легкие
4) развитая кора головного мозга
А6. Идея биологической эволюции органического мира согласуется с представлениями о
1) мутационном процессе
2) наследовании приобретенных признаков
3) божественном творении мира
4) стремлении организмов к прогрессу
А7. Теорию стабилизирующего отбора разработал
1) В.И. Сукачев
2) А.Н. Северцов
3) И.И. Шмальгаузен
4) Е.Н. Павловский
А8. Примером идиоадаптации можно считать возникновение:
1) шерсти у млекопитающих
2) второй сигнальной системы у человека
3) длинных ног у гепарда
4) челюстей у рыб
А9. Примером ароморфоза можно считать возникновение
перьев у птиц
красивого хвоста у павлина
крепкого клюва у дятла
длинных ног у цапли
А10. Укажите пример идиоадаптации у млекопитающих.
1) возникновение плаценты
2) развитие шерсти и волос
3) теплокровность
4) мимикрия
Часть В
В1. К ароморфозам растений относится появление
1) семени
2) корнеклубней
3) ветвистых побегов
4) проводящих тканей
5) двойного оплодотворения
6) сложных листьев
В2. Установите последовательность возникновения эволюционных идей
A) идея изменяемости видов
Б) идея божественного творения видов
B) признание факта эволюционного развития
Г) появление синтетической теории эволюции
Д) выяснение механизмов эволюционного процесса Е) эмбриологические доказательства эволюции
ВЗ. Соотнесите перечисленные признаки растений и животных с направлениями эволюции
Часть С
С1. Что устанавливает закон Мюллера-Геккеля?
С2. Почему малочисленные виды подлежат охране, а многочисленные нет?
Ч. Дарвин в труде «Происхождение человека и половой отбор» обосновал эволюционное родство человека с высшими обезьянами. Основными направлениями и результатами биологической эволюции человека, как отдельного вида в классе Млекопитающих были:
– развитие прямохождения;
– освобождение верхней конечности для трудовой деятельности;
– увеличение объема переднего мозга и значительное развитие коры головного мозга;
– усложнение высшей нервной деятельности.
Под влиянием биологических факторов эволюции изменялись морфологические и физиологические особенности человека.
Социальные факторы в эволюции человека легли в основу эволюции его поведения, развития общественных, трудовых и коммуникативных навыков. К этим факторам относятся:
– использование, а затем создание орудий труда;
– необходимость адаптивного поведения в процессе становления общественного образа жизни;
– необходимость прогнозировать свою деятельность;
– необходимость воспитывать и обучать потомство, передавая ему накопленный опыт.
Движущими силами силы антропогенеза являются:
– индивидуальный естественный отбор, направленный на определенные морфофизиологические признаки – прямохождение, строение кисти, развитие мозга.
– Групповой отбор, направленный на социальную организацию, биосоциальный отбор, результат совместного действия первых двух форм отбора. Действовал на уровне особи, семьи, племени.
Человеческие расы, единство их происхождения. Человеческие расы – это сложившиеся в процессе биологической эволюции группы людей внутри вида Homo sapiens . Принадлежность человека к той или иной расе определяется особенностями его генотипа и фенотипа. Представители разных рас принадлежат к одному и тому же виду, и при скрещивании дают плодовитое потомство.
Существуют три расы: евразийская (европеоидная), экваториальная (австрало-негроидная), азиатско-американская (монголоидная). Причиной образования рас было географическое расселение и последующая географическая изоляция людей. Расовые признаки носили адаптивный характер, что в современном обществе утратило свое значение.
Часто используемые в политических целях утверждения о превосходстве одной расы над другой не имеют под собой никаких научных оснований.
От рас следует отличать «этнические общности»: национальности, нации и т.д. Принадлежность человека к той или иной этнической общности определяется не его генотипом и фенотипом, а освоенной им национальной культурой.
ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ Часть А
А1. У человека по сравнению с остальными приматами лучше развита
1) способность лазать по деревьям
2) охрана потомства
3) сердечно-сосудистая система
4) кора головного мозга
А2. Шимпанзе считается ближайшим родственником человека, потому что у шимпанзе
1) 48 хромосом в клетках
2) такой же генетический код
3) сходная первичная структура ДНК
4) сходная структура гемоглобина
А3. Биологическая эволюция человека определила его
1) строение
2) интеллект
3) особенности речи
4) сознание
А4. Социальным фактором эволюции человека стал
1) родной язык
2) тренированность мышц
3) цвет глаз
4) скорость бега
А5. Раса – это сообщество людей, которое формировалось под влиянием
1) социальных факторов
2) географических и климатических факторов
3) этнических, языковых различий
4) принципиальных разногласий между людьми
А6. Все расы составляют один вид «Человек разумный». Доказательством этому служит тот факт, что люди разных рас
1) свободно перемещаются по миру
2) осваивают чужой язык
3) образуют многодетные семьи
4) произошли от одной расы
А7. У представителей монголоидной и негроидной рас
1) различные наборы хромосом
2) различное строение мозга
3) одинаковые наборы хромосом
4) всегда разные родные языки
А8. Переход приматов к прямохождению привел к таким изменениям в строении тела, как
1) уменьшение нагрузки на позвоночник
2) формирование плоской стопы
3) сужение грудной клетки
4) формирование кисти с противопоставленным большим пальцем
А9. Особым признаком человека, отличающим его от обезьяноподобных предков, стало появление
1) коры головного мозга
2) первой сигнальной системы
3) второй сигнальной системы
4) общения сигналами
А10. Человек способен, а обезьяна не способна к
1) творческому труду
2) обмену знаками
3) поиску выхода из трудного положения
4) формированию условных рефлексов
А11. Сын французов, воспитывающийся с раннего детства в русской семье, заговорит:
1) по-русски без акцента
2) по-русски с французским акцентом
3) по-французски с русским акцентом
4) по-французски без акцента
Часть В
В1. Выберите признаки, имеющие отношение к антропогенезу и ставшие его предпосылками.
1) расширение грудной клетки
2) освобождение передних конечностей
3) объем мозга 850 см 3
4) вскармливание детенышей молоком
5) хорошее зрение и слух
6) развитые двигательные отделы головного мозга
7) стадный образ жизни
8) позвоночник в форме дуги
В2. Установите соответствие между признаками человекообразных обезьян и человека
Часть С
С1. Какие признаки говорят в пользу родства человека и человекообразных обезьян?
Статьи по теме
