Популяція як елементарна одиниця еволюції
- 26-09-2021, 20:27
- 581
9 Клас , Біологія 9 клас Андерсон, Вихренко
§ 36. Популяція як елементарна одиниця еволюції
Згадаємо!
- Що таке біологічний вид?
Створюючи теорію природного добору, Ч. Дарвін пов'язував дію природного добору лише з окремою особиною. Проте дослідження, проведені вже в XX ст., засвідчили, що сповна зрозуміти дію природного добору можна лише зважаючи на процеси, які відбуваються в групах організмів.
Поняття популяції. Біологічний вид у процесі свого історичного розвитку пристосовується до певних умов існування, що визначає межі його поширення (ареал). У межах поширення виду його особини живуть сукупностями - популяціями. Наявність популяцій у природі пов'язана з неоднорідністю умов існування на території, що її займає вид. Чим більш різноманітними є умови існування в ареалі виду, тим більшою є кількість популяцій, з яких він складається.
Популяція — сукупність особин виду, яка займає частину території його поширення та ізольована від інших подібних сукупностей цього виду.
Часто особини однієї популяції більше схожі між собою порівняно з представниками інших популяцій, оскільки всередині популяції схрещування відбувається значно частіше (рис. 139).
Показники популяції. Популяцію характеризують такі показники: чисельність, щільність, народжуваність, смертність, приріст тощо. Чисельність - це кількість особин, які входять до складу популяції, щільність - це середня кількість особин, що припадає на одиницю площі або об'єму (для мешканців водного середовища) території, яку вони займають. Народжуваність - число особин популяції, які народжуються за одиницю часу, смертність - кількість особин, які гинуть за цей самий час. Різниця між народжуваністю й смертністю становить приріст популяції.
Рис. 139. Особини різних популяцій виду Білка звичайна
Яка особливість відрізняє особини цих популяцій?
Важливими показниками популяції є співвідношення особин різної статі, розподіл особин за віковими групами та розподіл особин популяцій на території.
Розвиток генетики дав змогу вивчати закономірності процесів успадкування ознак, що відбуваються в популяції. Сукупність генотипів усіх особин, що входять до популяції, становить її генофонд. Генофонд з великою кількістю різних варіантів окремих генів є запорукою кращого пристосування потомства до мінливого навколишнього середовища. Окремі особини популяції не мають власної еволюційної «долі», бо всі еволюційні події відбуваються під час зміни поколінь. Тому вчені розглядають популяцію як елементарну одиницю еволюції.
Елементарні фактори еволюції. На еволюційні процеси, що відбуваються в популяціях, крім природного добору впливають елементарні фактори еволюції - популяційні хвилі, дрейф генів та ізоляція.
Популяційні хвилі - це періодичні або неперіодичні коливання чисельності популяцій у природних умовах.
Коливання чисельності популяції можуть бути генетично зумовленими, наприклад сезонні коливання чисельності комах, однорічних рослин, а також наслідком дії екологічних чинників: умов зимівлі, забезпеченості їжею, зміни чисельності популяції хижаків, стихійних лих (повеней, пожеж, землетрусів).
Унаслідок зменшення або збільшення чисельності особин частота зустрічальності тих чи інших алелів у генофонді популяції може змінюватися. Наприклад, зменшення кількості їжі неврожайного року спричиняє зменшення чисельності популяції білки, що може випадковим чином призвести до зміни частоти зустрічальності алелів, які визначають забарвлення хутра (рис. 140).
Рис. 140. Зміни частоти зустрічальності алелів унаслідок популяційних хвиль
Поясніть еволюційне значення популяційних хвиль.
Тож популяційні хвилі є передумовою зміни генофонду популяції, а отже, елементарним фактором еволюції. Такі випадкові зміни генофонду популяції називаються дрейфом генів і також є елементарним фактором еволюції.
Дрейф генів - випадкові, ненапрямлені зміни частот зустрічальності алелів у популяції.
У невеликих популяціях загибель особин, які є єдиними носіями певного алеля, спричиняє його зникнення з генофонду популяції. Водночас так само як певний алель випадково може зникнути, інший унікальний алель випадково може закріпитися.
Нагадаємо, що в невеликій популяції частіше відбуваються близькоспоріднені схрещування, а тому деякі алелі можуть зовсім зникнути, а інші, навпаки, стати переважаючими. Проілюструємо вплив дрейфу генів на процес виникнення нового виду на такому прикладі: через пожежу в лісі, що його населяла невелика популяція білки, випадково вижили переважно особини, які мали сіре хутро. Унаслідок близькоспоріднених схрещувань алель сірого забарвлення хутра став переважаючим, що призвело до зміни генофонду популяції. Це, у свою чергу, може спричинити вимирання популяції в разі зниження пристосованості до умов навколишнього середовища або, навпаки, збільшити пристосованість популяції до середовища, і з такої популяції унаслідок дії природного добору утвориться новий вид (рис. 141).
Ізоляція - виникнення будь-яких бар'єрів, що унеможливлюють схрещування між особинами одного виду.
Розрізняють основні форми ізоляції - екологічну та географічну.
Екологічна ізоляція відбувається, якщо всередині популяції виникають певні групи, кожна з яких має відмінні від інших вимоги до умов середовища існування. Часто виникають внутрішньовидові групи тварин, які різняться вподобаннями їжі.
Рис. 141. Утворення нового виду внаслідок дії дрейфу генів
Поясніть значення дрейфу генів як еволюційного фактора.
Наприклад, одні раси жука горохової зернівки живляться насінням гороху, інші - насінням квасолі. У період розмноження ці групи між собою не контактують тому, що рослини, якими вони живляться, ростуть в різних місцях. Ізоляція може виникнути й через різні строки розмноження особин одного виду в різних умовах. Наприклад, різні рослини лучних трав певного виду цвітуть залежно від часу весняної повені: особини, що довше перебували під водою, зацвітають пізніше від тих, які не були затоплені або перебували під водою впродовж короткого часу.
За географічної ізоляції різні популяції роз'єднані непрохідним для них географічним бар'єром. Наприклад, річка або гірський хребет виникають на території між двома популяціями виду, що не можуть плавати чи літати, або коли один лісовий масив поділяється степом на два тощо. Географічна ізоляція виникає також між популяціями, які мешкають на великих відстанях одна від одної. Наприклад, вид Білка звичайна має велику кількість популяцій, основна відмінність між якими полягає в забарвленні хутра. Мешкає ця тварина в мішаних лісах на величезних територіях - від узбережжя Атлантичного океану до японського острова Хоккайдо (рис. 142).
Певні форми ізоляції можуть чинити дію незалежно одна від одної й водночас у різних популяціях одного виду. Еволюційне значення ізоляції полягає в тому, що за неможливості обміну алелями між популяціями певного виду в генофонді кожної з них виникають різні мутації й змінюються частоти зустрічальності алелів, за рахунок чого популяції пристосовуються до умов навколишнього середовища незалежно одна від одної. Із накопиченням значної кількості відмінностей ці популяції можна розглядати як нові види.
Рис. 142. Географічна ізоляція різних популяцій Білки звичайної
Чи може, на вашу думку, географічна ізоляція привести до появи нового виду білки? Відповідь обґрунтуйте.
ПОВТОРІТЬ, ПОМІРКУЙТЕ
- 1. Дайте означення поняття популяція.
- 2. За якими показниками характеризують популяцію?
- 3. Поясніть еволюційне значення популяційних хвиль.
- 4. Доведіть, що дрейф генів є еволюційним фактором.
- 5. Що таке ізоляція?
- 6. Чому ізоляцію вважають еволюційним фактором?
Коментарі (0)