Подробное решение параграф 7 по биологии для учащихся 11 класса, авторов Сивоглазов В.И., Агафонова И.Б., Захарова Е.Т. 2016
Стр. 39. Вспомните.
1. Почему в природе биологические виды существуют в форме популяций?
Существование биологических видов требует соответствующих условий и необходимых для поддержания жизни ресурсов. 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.
2. Какие свойства могут характеризовать популяцию как группу организмов?
Популяцию как группу организмов характеризует такой показатель, как обилие. Мерой обилия служит общая численность организмов в популяции. Поскольку измерение общей численности сопряжено с большими трудностям, то в экологии используется такой показатель как плотность популяции. Плотность популяции – это численность или биомасса особей, которая приходится на единицу площади или объема жизненного пространства. Мерой обилия могут служить показатели, отнесенные к единице времени, например, количество птиц на пролете в час, количество рыбы, выловленной за сутки и т.д. Такие относительные показатели называются индексами численности.
Демографическими показателями популяции служат рождаемость и смертность. Рождаемость характеризует способность популяции к увеличению численности в результате процесса размножения. Смертность отражает процессы снижения численности популяции и выражается числом особей, погибших за определенный период времени.
Смертность и рождаемость оказывают существенное влияние на численность популяции, и, помимо биологических особенностей вида, определяются действием многих внешних факторов, как абиотических, так и биотических. При одних и тех же показателях рождаемости, чем выше смертность, тем ниже численность популяции, и наоборот.
Возрастной и половой состав популяции зависят от продолжительности жизни особей, времени достижения половозрелости, способов и интенсивности размножения, смертности, скорости смены поколений и т.д. Возрастная структура популяции может изменяться под действием внешних факторов, так как они влияют на процессы рождаемости и смертности. Возрастной состав популяции позволяет оценить ее способность к самоподдержанию численности и устойчивости к внешним воздействиям. Чем шире возрастной спектр популяции, тем устойчивее ее воспроизводство. Популяция, включающая в себя множество возрастных групп, менее подвержена действию факторов, определяющих успешность размножения.Анализ возрастной структуры популяции позволяет прогнозировать численность популяции на несколько лет вперед, что особенно важно для оценки промысла рыбы, развития охотничьих хозяйств, в ряде зоологических исследований. В соответствии с генетическими закономерностями соотношение полов в популяциях составляет 1:1, однако в связи с разной выживаемостью особей на разных этапах онтогенеза это соотношение может меняться. Особые случаи представляют популяции партеногенетических видов, например, коловраток, дафний, тлей и т.д. На определенных стадиях жизненного цикла их популяции представлены только самками. У животных – гермафродитов половая структура популяций не определяется.
Под регуляцией численности понимают способность популяции к самовоспроизводству, то есть восстановлению числа особей до оптимальной величины, которая определяется условиями местообитания организмов. Эту способность обеспечивают определенные механизмы, которые начинают действовать, когда плотность популяции достигает или слишком высоких, или слишком низких значений. Механизмы, регулирующие плотность популяции, могут быть поведенческими, демографическими, физиологическими.
У ряда млекопитающих в условиях перенаселения происходят резкие изменения физиологического состояния. Затрагивая нейроэндокринную систему, они сказываются на поведении животных, снижая их устойчивость к заболеваниям, поражению паразитами и сопротивляемость к различным видам стрессовых воздействий. При возрастании плотности популяций у многих животных и растений наблюдается повышение показателей смертности и снижение показателей рождаемости.
Стр. 42. Вопросы для повторения задания.
1. Сформулируйте, какими качествами должна обладать элементарная единица эволюции.
Элементарная единица эволюции должна:
1. выступать во времени и пространстве как некое единство;
2. быть способной формировать резерв наследственной изменчивости и наследственно изменяться во времени;
3. реально существовать в определенных природных условиях в течение долгого времени, соизмеримого со сроками видообразования.
Таким требованиям удовлетворяет популяция, которая и является элементарной единицей эволюции.
2. Что такое генофонд популяции? Сравните понятия «генотип», «геном», «генофонд».
Генофонд популяции – это совокупность генотипов всех входящих в ее состав особей. При постоянных внешних условиях генофонд популяции остается практически неизменным относительно некоего среднего уровня. Увеличить разнообразие генофонда способны мутационные процессы, а также миграция особей из других популяций, где могут существовать иные аллели генов, характерных для данного вида.
Генотип – совокупность генов данного организма, которая, в отличие от понятий генома и генофонда, характеризует особь, а не вид (ещё отличием генотипа от генома является включение в понятие «геном» некодирующих последовательностей, не входящих в понятие «генотип»). Вместе с факторами внешней среды определяет фенотип организма.
Геном – совокупность наследственного материала, заключенного в гаплоидном наборе хромосом клеток данного вида организмов.
Генофонд – понятие из популяционной генетики, описывающее совокупность всех генных вариаций (аллелей) определённой популяции. Популяция располагает всеми своими аллелями для оптимального приспособления к окружающей среде. Можно также говорить о едином генофонде вида, так как между разными популяциями вида происходит обмен генами.
3. Кто поставляет материал для эволюции?
Материалом для эволюции являются генетически различные особи, т. е. материал для эволюции поставляет наследственная (мутационная и комбинативная) изменчивость.
4. Что является элементарным эволюционным явлением?
Элементарное эволюционное явление – это направленное изменение генофонда популяции, приводящее к изменению признаков организмов. Для того чтобы элементарное эволюционное явление произошло, необходима некая смена внешних условий, которая повлекла бы за собой естественный отбор организмов по фенотипу.
5. Назовите условия, необходимые для осуществления эволюции. Докажите, что отсутствие хотя бы одного из этих условий станет препятствием для осуществления эволюции.
Для осуществления эволюции необходимо, чтобы на популяцию воздействовали три типа факторов.
1. Факторы, вызывающие изменения в генофонде популяции. К ним относятся наследственная изменчивость, поставляющая в популяцию новый генетический материал, и популяционные волны, формирующие различия между генофондами различных популяций.
2. Фактор, позволяющий популяции развиваться самостоятельно относительно других популяций либо разделяющий исходную популяцию на две или более новых. Таким фактором является изоляция.
3. Фактор, направляющий эволюционный процесс и обеспечивающий закрепление в популяции определенных адаптации и изменений организмов. Таким фактором служит естественный отбор.
Подумайте и выполните.
1. Будет ли происходить отбор в однородной популяции, например в популяции особей, вегетативно размножившихся от одного растения? Докажите свою точку зрения.
Нет, естественный отбор происходить не будет, так как естественный отбор подразумевает, что особи имеют различные признаки, которые понижают или повышают шансы каждой отдельной особи выжить. Если популяция однородная, значит, все особи имеют одинаковые признаки, значит, все имеют одинаковые шансы выжить.
2. Объясните, почему ненаследственная изменчивость не способна поставлять в популяцию новый эволюционный материал.
Ненаследственная изменчивость не будет закреплена в ДНК гамет, то есть не сможет передаться потомству.