Естествознание. Базовый уровень. 11 класс
Шрифт:
Третью форму отбора называют расщепляющей или дизруптивной (рис. 143, В). Представим себе, что на графике теперь показана не густота шерсти животных, а их размер. В существующих условиях оптимальным является какой-то средний размер, и большинство представителей популяции имеют именно его. Теперь предположим, что в места, где обитает эта популяция, мигрировал новый хищник, который предпочитает питаться именно этим видом животных. Но с крупными особями ему будет трудно справиться, а мелкие найдут себе подходящее убежище. Тогда страдать, а следовательно, снижать свою численность, придётся животным среднего размера. В результате через некоторое время исходная популяция распадётся на две части – «великаны» и «карлики». Так как из-за большого различия в размерах им будет сложно спариваться друг с другом и производить общее потомство, то,
К изменению генофонда популяции часто приводит процесс, который называется дрейфом генов и представляет собой случайное изменение частот аллелей в популяции. Представим себе, что на берегу широкой реки живёт популяция мышей, имеющая достаточно редкий аллель, которым обладают 5 % её представителей. Допустим, что в какой-то момент к берегу реки прибивает бревно на которое с исследовательской целью забираются десять мышей (рис. 144). После этого бревно вместе с находящимися на нём мышами сносится течением и в конце концов прибивается к острову, на котором никакие мыши до этого не обитали. Наши мыши выходят на остров, поселяются там, начинают размножаться и создают новую популяцию. Предположим, что у трёх из десяти забравшихся на бревно мышей в генотипе был этот редкий аллель. Тогда в результате размножения частота этого гена в островной популяции будет уже не 5, а 30 %, что может существенно повлиять на внешний вид и образ жизни этой популяции. Если же среди мигрантов случайно не окажется ни одного носителя редкого гена, то в островной популяции он будет вообще отсутствовать. Так или иначе через некоторое время береговая и островная популяции будут значительно отличаться друг от друга.
Ещё одной причиной, которая может вызвать дрейф генов, являются так называемые популяционные волны. Мы знаем, что численность популяции – величина непостоянная.
Рис. 144. Дрейф генов в результате переселения мышей на остров
Мы уже рассматривали колебания, которые возникают благодаря взаимодействию хищника и жертвы. Кроме того, существуют сезонные колебания, когда зимой из-за бескормицы и переохлаждения значительная часть популяции погибает, а весной вновь начинается интенсивное размножение. В период резкого снижения численности популяции соотношение аллелей и число мутантных генов в её генофонде случайно может измениться. Например, доля обладателей редких мутаций случайно может оказаться выше или ниже, чем она была во время предыдущего пика численности. Тогда после восстановления численности популяции её генофонд окажется уже иным по сравнению с тем, каким он был до её спада.
Итак, мы видим, что генофонд популяции может изменяться в силу тех или иных причин. Иногда популяция, как в случае расщепляющего отбора или миграции мышей на остров, может разделиться на две различные популяции, которые окажутся изолированными друг от друга. Если такая изоляция будет продолжаться недолго (например, если брёвна будут часто переправляться с берега на остров и обратно или если к острову вскоре проложат мост), то животные смогут вновь производить совместное потомство и вновь сольются в единую популяцию. Однако если изоляция окажется долгой, то вновь образовавшиеся популяции начнут всё более и более отдаляться друг от друга. Причиной этого могут быть различные условия жизни на разных территориях, т. е. различный характер отбора, или случайные мутации, по-разному возникающие в разделённых группах.
Рис. 145. Возникновение новых видов ландыша в результате географической изоляции
Так или иначе усугубляющиеся различия могут привести к тому, что исходная популяция распадётся окончательно и возникнут два различных вида.
Основным фактором видообразования СТЭ считает изоляцию. Различают географическую и репродуктивную (экологическую) изоляцию и соответственно географическое и экологическое видообразование.
1. Какие виды изменчивости имеют эволюционное значение?
2. Какие формы отбора различал И. И. Шмальгаузен?
3. Что такое дрейф генов? Как он возникает и к каким последствиям может привести?
4. Какие факторы видообразования вы знаете?
5. Обсудите, какие антропогенные факторы могут повлиять на видообразование. Существуют ли в вашем регионе подобные факторы?
1. Выберите критерии и проведите сравнение географической и экологической изоляции. Оформите результаты в виде таблицы.
2. У лугового растения погрёмка в средней полосе России существует две чётко выраженные популяции: одна из них цветёт в июне, а растения другой – в августе. Попробуйте объяснить, чем было вызвано подобное разделение 3. Рассмотрите рисунок 146. Какой тип видообразования изображён на этом рисунке – географический или экологический? Объясните свою точку зрения.
Рис. 146. Образование нового вида пшеницы
§ 48 Доказательства эволюции
Мы рассмотрели механизмы эволюционных изменений, происходящих в популяциях внутри одного вида. Но преобразования видов в конце концов затрагивают и более высокие ступени организации. Процесс формирования крупных систематических единиц: из видов – новых родов, из родов – новых семейств и т. д. – называют макроэволюцией. В основе макроэволюции лежат те же движущие силы, что и в основе микроэволюции: наследственность, изменчивость, естественный отбор и репродуктивная изоляция. Этот термин впервые ввёл в 1927 г. советский генетик Ю. А. Филипченко.
Эволюция – это очень длительный исторический процесс, который невозможно непосредственно наблюдать на протяжении ограниченного времени. Процессы формирования крупных таксонов могут продолжаться сотни миллионов лет. Реальное существование эволюционных процессов подтверждают факты, полученные разными естественными науками: палеонтологией, морфологией, систематикой, эмбриологией и многими другими. Рассмотрим основные имеющиеся на сегодняшний день доказательства существования макроэволюции.
Все виды живых организмов имеют одинаковый генетический код, механизмы синтеза белка и запасания энергии, один и тот же принцип строения клетки и другие общие молекулярно-биологические и цитологические признаки. Это доказывает, что основы строения всего живого были заложены уже в первых существовавших на Земле организмах и дальнейшие изменения не затрагивали эти основные общие свойства.
В 1828 г., задолго до выхода книги Ч. Дарвина «Происхождение видов…», российский учёный Карл Максимович Бэр (1792–1876) показал, что зародыши отдалённых групп животных имеют очевидное сходство: все они проходят через стадии бластулы, гаструлы, у них формируются эктодерма, энтодерма и мезодерма и развиваются другие общие признаки (рис. 147). Это открытие Бэра было названо законом зародышевого сходства, которому Дарвин придавал большое значения как свидетельству происхождения видов от общего предка. Впоследствии, обобщив эти данные, немецкие учёные Эрнст Геккель и Фриц Мюллер сформулировали биогенетический закон: «Индивидуальное развитие (онтогенез) организма есть краткое и сжатое повторение исторического развития (филогенеза) вида, к которому этот организм относится».