Подробное решение параграф § 23 по биологии для учащихся 9 класса, авторов Л. Н. Сухорукова, В. С. Кучменко 2011
Вспомните:
• Почему виды существуют в форме популяций?
Ответ. Вид состоит из большого количества особей. Эти особи расселяются на определенной территории. Условия окружающей среды на этой территории могут сильно отличаться( могут встречаться участки вообще не подходящие для жизни вида, преграды, разделяющие популяции). К каждому конкретному сочетанию факторов окружающей среды нужны свои приспособления, поэтому популяции одного вида могут отличаться друг от друга. Если бы вид существовал в неделимой форме, то мог бы жить только на определенной небольшой территории и исчез бы при изменении условий окружающей среды. Таким образом, биологические виды существуют в форме популяций, потому что:
1)Это позволяет полнее использовать имеющиеся ресурсы (занять большую территорию и т. д.)
2) Это помогает виду лучше приспособиться к условиям окружающей среды
3) Это способствует независимому накоплению изменений внутри вида, что повышает биологическое разнообразие
4) Повышает вероятность выживания вида (если вдруг условия окружающей среды резко изменятся, то у какой-нибудь популяции может оказаться признак, который поможет виду выжить).
• Что характерно для мутационной изменчивости?
Ответ. Мутации - стойкое изменение генотипа, изменения в организме, под влиянием факторов, которые наследуются. Причины - а) попадание мутагенов (факторы, которые вызывают мутацию : физические , химические и биологические). б)изменение количества отдельных гомологичных хромосом, или изменения в их строении. в) изменение генов. г) увеличение или уменьшение числа хромосом. Мутационная изменчивость , в зависимости от масштаба нарушения, может проявиться либо сразу в фенотипе (доминантный признак) , либо через ряд поколений, встретившись при слиянии гамет с такой же скрытой формой(рецессивный признак) . Изменяет фенотип и генотип..Биологическое значение неоднозначно, чаще имеет отрицательное значение, вплоть до летального исхода. Однако, встречаются и положительные изменения, что в последствии служит материалом эволюции.
• Каковы причины комбинативной изменчивости?
Ответ. Комбинативная изменчивость основывается на возникновении новых комбинаций генов родителей. При комбинативной изменчивости в результате слияния родительских гамет возникают новые комбинации генов, однако сами гены и хромосомы остаются неизменными (пример: каждый новый организм является новый комбинацией генов родителей).
В результате комбинативной изменчивости возникают организмы, отличающиеся от своих родителей по генотипам и фенотипам. Некоторые комбинативные изменения могут быть вредны для отдельной особи. Для вида же комбинативные изменения, в целом, полезны, т. к. ведут к генотипическому и фенотипическому разнообразию. Это способствует выживанию видов и их эволюционному прогрессу.
Вопросы после § 23
• Почему популяцию считают единицей эволюции?
Ответ. Особь не может эволюционировать. Она может изменяться, приспосабливаясь к условиям внешней среды. Но эти изменения не эволюционные, так как они не передаются по наследству. Вид, как правило, неоднороден и состоит из ряда популяций. Популяция относительно самостоятельна и может длительное время существовать вне связи с другими популяциями вида. В популяции протекают все эволюционные процессы: у особей возникают мутации, между особями происходит скрещивание, действуют борьба за существование и естественный отбор. В результате генофонд популяции со временем изменяется, и она становится родоначальником нового вида. Именно поэтому элементарная единица эволюции - популяция, а не вид.
• Что понимается под генофондом популяции? Какое значение имеет его изменение?
Ответ. Показателем генетического состава всей популяции является генофонд. Генофонд — сумма всех генотипов, представленных в популяции.
Генофонд популяции постоянно меняется под влиянием разных факторов. Во-первых, это связано с изменчивостью генотипов. Во-вторых, генофонд может изменяться под действием отбора; такие изменения генофонда имеют направленный характер .
Объяснением движущих сил эволюции является идея, что некоторые особи вида располагают свойствами, которые увеличивают их шансы выжить и оставить потомство. Если это так, то генетические свойства таких организмов («полезные гены или аллели») должны зацепляться в популяции (вместе с потомками организмов, которые ими располагают), меняя состав ее генофонда. В суровых климатических условиях, например, в популяциях должна возрастать доля генотипов, содержащих аллели, способствующих повышению теплоизоляции организмов, такие изменения делают популяцию более приспособленной конкретным условиям жизни. В иных случаях выживание организмов может определяться генами, кодирующими окраску животного (когда важное значение для выживания особей приобретает фактор маскировки), или синтез определенных видов ферментов, или характер поведения и т. д. иными словами, генофонд популяции с течением времени должен меняться в результате естественного отбора. Данное явление называют генным потоком. Оно обеспечивает генетическое единство вида.
• Какие факторы эволюции поставляют материал для естественного отбора?
Ответ. Важный эволюционный фактор- процесс возникновения мутаций. Он поставляет эволюционный материал – новые наследственные изменения. Из-за постоянного действия мутационного процесса и большого числа генов общее число мутантных аллелей у каждой особи достигает от нескольких процентов до десятков. В силу этого мутационный процесс ощутимо влияет на генофонд популяции. Его давление усиливается комбинативной изменчивостью и генным потоком.
Другой эволюционный фактор, поставляющий материал для эволюции и изменяющий генофонд, - колебания численности популяций – популяционные волны. При возрастании численности популяции увеличивается количество новых мутаций. В результате генофонд популяции обогащается новыми генотипами. После спада численности одни генотипы случайно исчезают с гибелью несущих его особей, концентрация других генотипов также случайно сокращается или возрастает. После восстановления численности генофонд популяции будет уже иным, представлен другим соотношением генотипов.
• Какие факторы эволюции поставляют материал для естественного отбора?
Ответ. В эволюционном учении различают две стороны: учение о материале для эволюции и учение о ее факторах, ее движущей силе. Движущая сила эволюции естественный отбор. В основе наследования лежат неделимые и несмешиваемые факторы – гены. Именно через отбор и происходит направленное влияние условий жизни на наследственную изменчивость. Сама по себе наследственная изменчивость случайна. Под воздействием окружающей среды отбираются признаки, которые лучше других соответствуют условиям жизни. "
• В чем заключается эволюционная роль отбора?
Ответ. Естественный отбор играет творческую роль. Творческая роль естественного отбора, состоит в том, что, изменяя признаки в соответствии с изменениями условий среды — усиливая полезные и ослабляя признаки, утратившие приспособительное значение, естественный отбор преобразует организацию потомков по сравнению с предками, создавая новые виды.
• Чем отличается движущий отбор от стабилизирующего?
Ответ. Движущая форма естественного отбора приводит к закреплению новых приспособлений организма, которая соответствует изменившимся условиям окружающей среды.
Стабилизирующая форма отбора направлена на сохранение установившегося в популяции приспособительных признаков. Приспособленность к определенным условиям среды не означает прекращения действия отбора в популяции. Поскольку в любой популяции всегда существует мутационная изменчивость, то постоянно возникают особи с существенно отклоняющимися от среднего значения, типичного для популяции или вида, признаками. При стабилизирующем отборе такие особи устраняются .
• Какова роль изоляции как фактора эволюции?
Ответ. Изоляция - возникновение любых барьеров, нарушающих свободное скрещивание, что ведет к увеличению и закреплению различий между популяциями и отдельными частями. Различают географическую, экологическую, а также этологическую изоляцию.
Географическая (или пространственная) изоляция связана с разрывом единого ареала обитания вида на не сообщающиеся между собой части. В каждой изолированной популяции могут случайно возникать мутации. Вследствие популяционных волн и действия естественного отбора генотипический состав изолированных популяций различается все больше и больше. Причины, ведущие к возникновению географической изоляции, многочисленны: это наличие гор и рек, перешейков или проливов, истребление популяций в определенных районах и т. д.
Экологическая изоляция связана с предпочтением конкретного место обитания. Севанская форель - пример такой изоляции. Разные популяции форели нерестятся в устьях различных ручьев и горных рек, впадающих в озеро, поэтому свободное скрещивание между ними крайне затруднено. Экологическая изоляция, таким образом, препятствует скрещиванию особей из разных популяций и служит так же, как и географическая изоляция, начальным этапом расхождения популяций.
Эволюционная суть различных вариантов пространственной и экологической изоляции одинакова - разрыв единого генофонда вида на два либо большее число изолированных друг от друга генофондов (прекращение обмена между ними генетическим материалом; независимое протекание в изолированных частях вида эволюционного процесса) . Его конечным результатом, хотя и с небольшой вероятностью, становится образование новых видов. Именно поэтому первичные формы изоляции рассматривают как пусковые механизмы видообразовательного процесса.