Эволюция.Лекция 2 Механизмы эволюции. Микроэволюция. Вид, популяция и её характеристики.

Условно эволюционный процесс подразделяют на Микроэволюцию -эволюцию на уровне вида и ниже. -Методы изучения микроэволюции – -полевые наблюдения и -эксперимент Макроэволюцию – эволюцию на надвидовом уровне. - Методы изучения макроэволюции – - Палеонтология - Сравнительная анатомия - Сравнительная эмбриология Тройной парал- лелизм

Начнём с микроэволюции т.е., эволюции на уровне вида

Примеры микроэволюции: Промышленный меланизм у бабочки берёзовой пяденицы

Ящерицы на Багамах. На 6 островах из 12 провели экспериментЯщерицы на Багамах. На 6 островах из 12 провели эксперимент Ввезли хищных ящериц другого вида. Уже через год под действием отбора выжили либо длинноногие бегуны, либо коротконогие с когтями, которые залезали от врагов на деревья. На контрольных 6 островах ничего не изменилось.

Важнейшим понятием в биологии является ВИД Вид (лат. species) группа особей с общими морфофизиологическими, биохимическими и поведенческими признаками, способная к взаимному скрещиванию, дающему в ряду поколений плодовитое потомство.лат. Вид реально существующая генетически неделимая единица живого мира, основная структурная единица в системе организмов, качественный этап эволюции жизни.

Существуют критерии для определения вида Морфологический критерий позволяет различать разные виды по внешним и внутренним признакам. Физико-биохимический критерий фиксирует неодинаковость химических свойств разных видов. Географический критерий свидетельствует, что каждый вид обладает своим ареалом. Экологический позволяет различать виды по комплексу условий, в которых они сформировались и приспособились к жизни. Репродуктивный критерий обуславливает репродуктивную изоляцию вида от других, даже близкородственных.

Научное название вида биномиально, то есть состоит из двух слов: названия рода, к которому принадлежит данный вид, и второго слова, называемого в зоологии видовым названием. Первое слово пишется с заглавной буквы, второе со строчной. Например, Fasciola hepatica, Homo sapiens

Каждый вид представляет собой генетически замкнутую систему, репродуктивную изолированную от других видов. В связи с неодинаковыми условиями среды особи одного вида в пределах ареала распадаются на более мелкие единицы популяции. Реально вид существует именно в виде популяций.

1 – ареал вида, 2, 3, 4 - различные популяции

Популяция - совокупность особей вида, в течение большого числа поколений населяющих определенное пространство, внутри которого особи могут свободно скрещиваться друг с другом, в то время как обмен особями с соседними популяциями затруднен.

Характеристики популяции: Статические Динамические Генетические Экологические

Характеристики популяции. 1. статические Ареал (территория) Численность (сколько особей) Плотность (численность разделённая на ареал) Половой и возрастной состав

Ареал может быть : Сплошной Прерывистый Узкий - виды-эндемики и реликты Широкий - виды-космополиты Важны понятия : Радиус индивидуальной активности Территориальность

Песец и его ареал (прерывистый)

Виды, ареал которых сокращается : соболь или увеличивается: заяц-русак

Ареал соболя, сокращаясь, из сплошного стал прерывистым

Ареал зайца- русака расширяется

Виды – космополиты (расселены повсеместно): серая крыса и рыжий таракан, ну и человек, конечно

Реликт – кистепёрая рыба латимерия

В Байкале много видов-эндемиков, которые, как этот рачок, нигде больше не встречаются

Территориальность. Мечение территории животными часто производится с целью информации о себе для других особей своего же или других видов. Что служит меткой? Пахучие вещества Моча и кал Крики и пение Высокие заборы, сигнализация Государственные границы

Численность Эффективная численность – число особей реально, участвующих в размножении. Минимальная численность – число особей, достаточное для поддержания популяции. Обычно считается не менее 1000 особей

Плотность – число особей на единице территории или акватории Росянка английская (Drosera longifolia L.) Вид, для которого низкая плотность популяций является биологической нормой. Внесен в Красные книги

Плотность населения Земли Чем краснее цвет на рисунке, тем выше плотность

Плотность населения Земли (по странам)

От чего зависит размер популяции?

Волны жизни, колебания (или флюктуации) численности особей в популяции. Термин введён русским биологом С. С. Четвериковым в Подобные колебания численности могут быть сезонными или несезонными, повторяющимися через различные промежутки времени; обычно они тем длиннее, чем продолжительнее цикл развития организмов

Волны жизни Заяц и рысь Горбуша

Половой и возрастной состав может изменяться очень сильно, например, в популяции комаров зимуют только самки, все самцы погибают, но летом их численность резко возрастает Зимующие комары в пещере на Южном Урале

Структура браков

Есть полигинные виды (виды, где самец имеет гарем)

Виды, где на одну самку приходится несколько самцов встречаются реже У человека полиандрия встречается в некоторых человеческих популяциях (в Индии, Тибете, у алеутов)

Традиционная структура браков в мире Полиандрия Полигиния

Характеристики популяции: 2. динамические Рождаемость Смертность Естественный прирост (рождаемость минус смертность

Так называемый «русский крест»

Особенности человеческих популяций Большой радиус индивидуальной активности Границы часто социальные в большей степени, чем географические Специальные термины: Изолят: до 1500 человек Дем: от 1500 до 4000

Например, все члены секты амишей в округе Ланкастер произошли от 3 пар, иммигрировавших в Америку в 1770 году

Характеристики популяции 3. генетические Генофонд (аллелофонд) – совокупность всех аллелей всех особей популяции. Его можно описать как ассортимент аллелей, т.е.,какие варианты генов есть в популяции - генетическая гетерогенность популяции частоту встречаемости аллелей, т.е., как часто встречаются аллели - генетический полиморфизм

Генетический полиморфизм у мышей

Генетическая гетерогенность – наличие в популяции разных аллелей генов (множественный аллелизм) Генетический полиморфизм – наличие отдельных аллелей с частотой выше 1 %, т.е. с частотой заведомо более высокой, чем частота спонтанных мутаций

Высокая частота аллеля S обусловлена отбором в пользу устойчивости к малярии S

Закон Харди–Вайнберга – основной закон популяционной генетики (по сути - закон Менделя, но приложенный к популяции гласит, что в идеальной популяции существует постоянное соотношение частот аллелей и генотипов, которое описывается уравнением: (p A + q a) 2 = р 2 АА + 2рq Aa + q 2 aa = 1, pA – частота встречаемости доминантного аллеля; qa – рецессивного. pA+qA=1

Идеальная (менделевская) популяция соответствует 5 требованиям: Число особей велико (иначе закон Менделя не будет выполняться из-за статистических погрешностей) Панмиктическая (свободно скрещивающаяся) В ней нет мутаций Нет миграций Нет естественного отбора

В ОБЩЕМ ВИДЕ ФОРМУЛА ВЫГЛЯДИТ ТАК

Идеальная популяцияРеальные популяции 1. Численность популяции бесконечно большая 1. Популяция состоит из конечного числа особей 2. Наличие панмиксии – свободного скрещивания;; равновероятность встречи гамет и образования зигот 2. Существует избирательность при образовании брачных пар, при встрече гамет и образования зигот 3. В популяции отсутствуют мутации 3. Мутации происходят всегда 4. В популяции отсутствует естественный отбор 4. Действует естественный отбор 5. Популяция изолирована от других популяций этого вида 5. Существуют миграции – поток генов

СОГЛАСНО СИНТЕТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ ЭВОЛЮЦИИ: Популяция – это элементарная эволюционирующая единица Изменение генофонда популяции – это элементарное эволюционное событие Фактор, способный влиять на генофонд популяции – элементарный эволюционный фактор

Важнейшие эволюционные факторы: Мутации и рекомбинации, т.е., наследственная изменчивость; Миграции - поставляют материал Естественный отбор – выживание и размножение наиболее приспособленных; Дрейф генов – случайное сохранение генотипов, связанное с изоляцией, волнами жизни или эффектом родоначальника - избирательно сохраняют генотипы

Характеристики популяции: 4.экологические Экологическая ниша – совокупность всех экологических факторов, описывающих место популяции в экосистеме Будет рассмотрено в разделе «Экология» бу

О факторах эволюции речь пойдёт на следующей лекции

Спасибо за внимание!