76179

Популяція – як одиниця існування виду. Мікроеволюція. Макроеволюція

Реферат

Биология и генетика

Вивчаючи щільність населення різних видів тварин і рослин, екологи встановили, що окремі особини дуже рідко розподіляються рівномірно на місцеперебуванні даного виду. Обираючи найбільш сприятливі умови, вони утворюють різні за величиною скупчення.

Украинкский

2015-01-29

58.75 KB

10 чел.

Національний медичний університет імені О.О.Богомольця

Реферат

на тему: «Популяція – як одиниця існування виду. Мікроеволюція. Макроеволюція»

                                                                                         Підготувала

                                                                                         студентка 25 групи

                                                                                         Медичного факультету № 1

                                                                                         1 курсу

                                                                                         Ковбасюк Юлія

                                                                                         Викладач: Погоріла

                                                                                         Ірина Олегівна

Київ – 2015

Зміст

Вступ

  1.  Популяції - головні складові одиниці виду.
  2.  Характеристики популяції.
  3.  Екологічні характеристики популяції.
  4.  Генетична характеристика популяції.
  5.  Генофонд (алелофонд) популяції.
  6.  Ідеальні та реальні популяції.
  7.  Поняття про макро- та мікроеволюцію.

Висновки

Вступ

Вивчаючи щільність населення різних видів тварин і рослин, екологи встановили, що окремі особини дуже рідко розподіляються рівномірно на місцеперебуванні даного виду. Обираючи найбільш сприятливі умови, вони утворюють різні за величиною скупчення. Такі скупчення можуть бути територіально віддалені один від одного, дуже рідко контактувати між собою або тільки зберігати можливість такого контакту. Сукупності сумісно існуючих, контактуючих між собою особин отримали назву популяцій. Особини в популяціях здатні до вільного схрещування. Популяції утворює абсолютна більшість існуючих тварин і рослин. Відносини з навколишнім середовищем в окремих особин і цілої популяції різні.

Сумісне існування рослин одного і того ж виду забезпечує їх взаємне опилення і запобігає їх пригніченню іншими видами. Тваринам сумісний спосіб життя в стадах і зграях забезпечує добування їжі і захист від ворогів. Установлено, що сумісне існування тварин скорочує витрати ними енергії, наприклад, зменшується кількість пошукових рухів і знижується споживання кисню, покращуються умови охорони особин, а в цілому підвищується виживаність. Навіть ті види, які регулярно здійснюють тривалі міграції, зберігають свою популяційну структуру і для розмноження і виведення потомства збираються на свої постійні місцеперебування.

  1.  Популяції - головні складові одиниці виду

Усі види складаються з популяцій. Популяція - елементарна структурна одиниця виду, форма його існування за даних умов. Види бувають монотипові і політипові. Монотипові види складаються лише з популяцій, навіть з однієї. Але таких видів небагато і вони займають невеликий ареал. Більшість видів є політиповими. Політипові види займають значний ареал і складаються, крім популяцій, з підвидів. Підвид - надпопуляційна структура і теж є формою існування виду. У складі підвидів виділяють географічні раси (у тварин) і екотипи (в рослин). Політиповий вид, таким чином, являє собою складну багаторівневу ієрархічну систему структурних одиниць. Цілісність такої системи підтримується внутрішньовидовими зв'язками, з них основними є ті, що забезпечують процес відтворення.

 Популяцією називається сукупність особин одного виду, які впродовж тривалого часу (багато поколінь) населяють частину ареалу виду, вільно схрещуються між собою (панміксія) і відносно ізольовані від інших популяцій того самого виду.

На відміну від виду, який є генетично закритою системою, популяція - генетично відкритасистема. Це означає, що особини з різних популяцій того самого виду вільно схрещуються між собою під час міграцій і обмінюються генетичним матеріалом (потік генів). Допоки існує потік генів, генофонди популяцій утворюють єдиний генофонд виду, спільний для всіх його особин, і вид існує як єдина цілісна інтегрована система. Вид можна визначити як сукупність вільносхрещуваних популяцій з єдиним генофондом. Але це не проста механічна сукупність, а єдина цілісна популяційна система, в якій окремі популяції взаємопов'язані. За допомогою популяцій вид пристосовується до мінливих умов середовища, освоює нові екологічні ніші, еволюціонує. Оскільки популяції відносно ізольовані одна від іншої, рівень внутрішньопопуляційної панміксії завжди вищий від рівня міжпопуляційної і кожна популяція являє собою певну морфофізіологічну, екологічну і генетичну єдність. Чому саме популяція, а не вид у цілому і не окремі особини, з яких складається вид, прийнята за елементарну одиницю еволюції? Окрема особина не може бути одиницею еволюції, як раніше вважали, тому що не має власної еволюційної долі. Під цим треба розуміти те, що еволюція відбувається впродовж багатьох поколінь; за цей час окремі особини народжуються і вмирають, а популяція зберігає безперервність у просторі і часі завдяки здатності до саморегуляції, самооновлення і самовідтворення незалежно від сусідніх популяцій того самого виду. Вид має власну еволюційнл долю, здатний до еволюції, але не може бути прийнятий за елементарну еволюційну одиницю, тому що має складну будову. Елементарною структурною одиницею виду є популяція. Оскільки популяцк є елементарною структурною одиницею виду і має власну еволюційну долю, то за елементарну одиницю еволюції прийнятий не вид, а популяція. Роль виду в еволюційному процесі інша. Вид - якісний етап еволюції.

  1.  Характеристики популяції

Морфофізіологічна характеристика популяцій. Популяції одного виду характеризуються спільними морфологічними та фізіологічними ознаками й одночасно відрізняються між собою статистично - частотою зустрічальності певних ознак. Для порівняльної характеристики вибирають не будь-які, а дискретні, якісні ознаки, зумовлені альтернативними алелями гена. Ці ознаки називають фенами, або маркерами генотипного складу популяцій, їх легко кількісно обліковувати. Прикладом може бути чорне і червоне забарвлення надкрил двокрапкового сонечкаdalia bipunctata).

  1.  Екологічні характеристики популяції

Екологічно популяції характеризуються величиною (ареалом, чисельністю), віковим і статевим складом, динамікою. Розміри популяційних ареалів значною мірою залежать від ступеня рухливості особин - радіуса індивідуальної активності. Якщо такий радіус невеликий, розміри популяційного ареалу також малі. Популяції наземного слимака (Сереа nemoralis) розміщуються на території одного парку чи галявини, а популяції деяких птахів (качки) займають простір у мільйони квадратних кілометрів. У рослин радіус індивідуальної активності визначається відстанню, на яку може поширитися пилок насіння або вегетативні частини, які дають початок новій рослині. Ареал популяції може бути трофічним (для живлення) і репродуктивним (для розмноження). У більшості випадків вони не співпадають. Репродуктивний ареал відповідає ділянкам більш Компактного заселення і займає порівняно невелику територію. Кожна популяція має певну чисельність (кількість особин у популяції), середнє значення якої є її якісною характеристикою. У популяції наземного слимака може бути до тисячі особин, а в популяціях комах або дрібних рослин на відкритих просторах - сотні тисяч і мільйони особин. З чисельністю популяцій прямо зв'язана "цінність" кожної особини для еволюції. У популяції, яка складається з мільйонів особин, із загибеллю однієї або навіть тисяч з них генетичний склад популяції помітно не збідниться. Навпаки, в нечисленних популяціях загибель кожної особини може вплинути значною мірою на еволюційну долю всієї популяції. Існують мінімальні значення чисельності. Скорочення чисельності нижче цього мінімуму веде до вимирання популяції впродовж кількох поколінь. Віковий склад популяції визначається тривалістю життя особин, віком досягнення ними статевої зрілості, інтенсивністю розмноження. Популяції дрібних ссавців з невеликою тривалістю життя складаються переважно з молодих статевонезрілих особин. Такі популяції характеризуються значними коливаннями чисельності. У популяціях тварин з великою тривалістю життя число статевозрілих особин завжди переважає число статевонезрілих. Коливання чисельності особин у таких популяціях незначні. Статевий склад популяції зумовлений еволюційно закріпленими механізмами формування співвідношення статей: первинного (на момент зачаття), вторинного (на момент народження) і третинного (у дорослому стані). Вторинне і третинне співвідношення статей у різних видів коливається у значних межах. У людини при народженні співвідношення чоловічої і жіночої статей складає відповідно 106:100. У репродуктивний період (18 років) це співвідношення вирівнюється, у 50 років на 100 жінок припадає 85 чоловіків, у 80 років - 50 чоловіків. Динамікою популяції називають коливання величини популяції (ареалу, чисельності особин, вікового і статевого складу).

  1.  Генетична характеристика популяції

Генетично кожна популяція характеризується певним генофондом (сукупність усіх генів популяції). Носіями генів є особини популяції. Сукупність генів однієї особини називається генотипом. Гени існують у різних формах (алелях). У генотипі особини представлені тільки два алелі даного гена, і в рівних співвідношеннях (0,5А:0,5а), у генофонді популяції можуть бути всі алелі даного гена і ці алелі зустрічаються в різних співвідношеннях, з різною частотою(наприклад, 0,ЗА:0,7а). Генетична структура популяції характеризується якісним складом генів і певними частотами алелів і генотипів. Частотою алеля генотипу називається відносне число особин в популяції з даним геном, генотипом. Частоти виражають у відсотках або, що найчастіше, десятковими дробами.

Генофонди природних популяцій характеризуються генетичною гетерогенністю, генетичною єдністю і динамічною рівновагою частот алелів і генотипів. Генетична гетерогенність (спадкова різноманітність, генетичний поліморфізм) зумовлена наявністю в генофонді популяції одночасно різних алелів окремих генів. Вона створюється мутаційним процесом (мутаційна мінливість), процесом рекомбінацій (комбінативна мінливість), а також вноситься в популяцію міграціями з інших популяцій, але і в цьому випадку зумовлена вищевказаними процесами. Первинним є мутаційний процес. Тільки він створює нові алелі. Але основна частина генетичної мінливості представлена комбінативною мінливістю (рекомбінаціями), яка створюється кросинговером і незалежним розходженням негомологічних хромосом у мейозі, випадковим поєднанням гамет при заплідненні. Комбінативна мінливість - невичерпне джерело спадкових змін. Розрахунки показують, що при схрещуванні організмів, які відрізняються у загальному за 1000 локусів, кожний з яких представлений 10 алелями, число можливих генотипів у потомстві буде складати 101000, що перевищує число електронів у Всесвіті. Мутаційний процес і генетична комбінаторика створюють таку різноманітність, що в популяції, яка розмножується статевим шляхом, не існує двох абсолютно ідентичних особин. Еволюційне значення генетичної гетерогенності полягає у тому, що мутації і рекомбінації є матеріалом для природного добору. У разі їх відсутності, як це має місце у генетично однорідних популяціях (чисті лінії), природний добір неефективний. Незважаючи на гетерогенність особин (генотипів), популяція являє собою єдину генетичну систему, цілісність якої забезпечується достатнім рівнем внутрішньопопуляційної природи.

  1.  Генофонд (алелофонд) популяції

Природним популяціям властива генетична гетерогенність. Завдяки цьому популяції набувають необхідної пластичності щодо гетерогенного, мінливого середовища існування. Генетична гетерогенність популяції дозволяє виду використовувати як нові спадкові зміни, що виникли за життя одного покоління, так і ознаки, набуті в попередніх поколіннях.

Генофонд популяції - це різноманітність елементарних спадкових ознак у межах сукупності особин, які складають популяцію. Генофонд - це сукупність алелів, які містить певна вибірка індивідів. Тому термін генофонд тотожний терміну алелофонд. Генофонд локальної популяції містить, крім мономорфних, різні поліморфні гени. Популяція може набувати нового алеля внаслідок мутації, яка виникла в окремої особини, або в результаті міграції носія цього алеля з іншої популяції. Такий процес отримав назву потік генів. Він здійснюється шляхом розселення. переміщення в просторі окремих особин, їхніх спор, пилку (гамет) або окремих органів (насіння тощо).

Мутаційний процес і потік генів створюють у популяції мінливість за окремими генами.

Кожна популяція характеризується специфічним генофондом з властивим тільки їй співвідношенням частот різних алелів та з різним характером мінливості.

Завдяки дії природного добору популяції набувають оптимальної пристосованості до умов існування та стійкості до зміни цих умов. Це забезпечується широтою норми реакції генотипів і генетичною гетерогенністю популяцій.

Облік генофонду популяції завжди залишається неповним, що зумовлено недосконалістю методик, обмеженістю можливостей вивчення всіх особин популяції тощо.

На підґрунті комбінативної мінливості виникає адаптивний поліморфізм природних популяцій. Концепція генофонду ширша, ніж концепція поліморфізму. Генофонд популяції складається із всіх генів, шо входять до її складу. Тому популяцію можна описати кількісно, використовуючи типи генів, які містяться в її генофонді, та їх частоти.

  1.  Ідеальні та реальні популяції

Закон Харді - Вайнберга. Математичну залежність між частотами алелів і генотипів в ідеальній популяції встановили одночасно у 1908 р. і незалежно один від одного англійський математик Дж. Харді і німецький лікар В. Вайнберг. Ця закомірність відома як закон Харді - Вайнберга (законгенетичної рівноваги), який є основним законом популяційної генетики. Закон читається так: У вільносхрещуваній популяції частоти алелів залишаються постійними з покоління в покоління за певних умов. Певні умови - це: а) чисельність популяції повинна буги нескінченно великою, щоб забезпечити вільне схрещування; б) не повинен відбуватися мутаційний процес за даним геном; в) не повинен відбуватися природний добір за ознакою, яку кодує даний ген; г) не повинні відбуватися міграції особин у попляцію із популяції. Цим умовам відповідає тільки алельна популяція. В ідеальній популяції частоти гомозиготних і гетерозиготних генотипів швидко досягають певних рівноважних частот відповідно до частот алелів і залишаються постійними від покооління до покоління (рис. 1). 

Рис. 1. Закон Харді - Вайнберга.

Припустимо, що в генофонді популяції, яка відповідає вищевказаним умовам, певний генпредставлений алелями А і а. У популяційній генетиці частоту домінантного алеля А позначають через р, частоту рецесивного алеля а - через q. За умови, що А i a - єдині алелі гена, р+q = 1. У популяції утворюються р сперматозоїдів з алелем А, сперматозоїдів з алелем а і р яйцеклітин з алелем А, q яйцеклітин з алелем а. При панміксії сперматозоїди (р+q) запліднюють (р+q) яйцеклітин, в результаті чого утворюються зиготи у співвідношенні, яке визначається як квадрат двочлена: (р+q) х (р+q) = (р+q)2. Тоді рівноважні частоти генотипів будуть становити: (р+q)2 = р2+2рq+q2.

Формула (р+q)2 = р2+2рq+q= 1 (або 100 %) є алгебраїчним виразом закону Харді - Вайнберга для двох алелів, де р - частота домінантного алеля А; д- частота рецесивного алеля а; р2 - частота домінантних гомозигот АА; 2pq - частота гетерозигот Аа; q2 - частота рецесивних гомозигот аа. У тих випадках, коли ген представлений серією алелів, формула Харді - Вайнберга має вигляд квадрата багаточлена. Для трьох алелів з частотами р, д, г, причому (p+q+r=1), рівноважна частота генотипів визначається за формулою квадрата тричлена (p+q+r)2 = p2+q2+r2+2pq+2pr+2qr. Для двох алелів гена рівноважна частота генотипів встановлюється вже в першому поколінні, для трьох і більше алелів - у наступних поколіннях, але обов'язково встановлюється.

Популяція, яка описується рівнянням Харді - Вайнберга (p+q)2, є ідеальною популяцією; вона знаходиться у стані генетичної рівноваги (генетичної стабільності). У такій популяції генофонд не змінюється з покоління в покоління, відсутня генетична мінливість і не відбувається еволюційний процес. Але еволюція на Землі триває понад 3,5 млрд. років. У природі ідеальні популяції не зустрічаються, існують реальні популяції, в яких: чисельність особин не буває нескінченновеликою, панміксія не абсолютна, відбуваються мутаційний процес, природний добір, міграції. Але це не зменшує цінності закону Харді - Вайнберга. Він визначає умови генетичної стабільності вшьносхрещуваної популяції і умови, які порушують цю стабільність. Сама по собі частота генів у популяції в процесі генетичної комбінаторики ("перетасування" генів) при вільному схрещуванні не змінюється. У великих вільносхрещуваних популяціях спостерігається тенденція до відносного збереження частот алелів у ряді поколінь. Частоту генів у популяції змінюють і тим самим порушують генетичну рівновагу такі фактори, як: мутаційний процес, міграція, природний добір, дрейф генів.

З рівняння Харді - Вайнберга випливає важливий наслідок - значна частина рецесивних алелів у популяції знаходиться у гетерозиготному стані. Тому в кожному поколінні з популяції може елімінуватися лише незначна частина рецесивних алелів - ті алелі, які перейдуть у гомозиготний стан (аа), проявляться фенотипно і підпадуть під дію природного добору. Закон Харді - Вайнберга носить теоретичний характер, але має широке застосування в популяційній генетиці як основа популяційно-статистичного методу при математичному вивченні проблем еволюції. У медико-генетичних дослідженнях він без будь-яких додаткових методів дозволяє встановити частоту рецесивного патологічного алеля, частоту гетерозигот - носіїв цього алеля, генетичну структуру популяції. Для цього потрібно знати частоту рецесивних гомозигот q, тому що це єдиний генотип, який можна розпізнати за його фенотипом.

  1.  Поняття про макро- та мікроеволюцію

Макроеволюція у біології — процес еволюції на рівні утворення нових біологічних видів та вищих таксонів (одиниць): родівродин і аж до царств, на відміну відмікроеволюції, яка відбувається у межах виду чи популяції.

В еволюційній теорії макроеволюція стає результатом поступового накопичення мікроеволюційних змін, однак у багатьох напрямках креаціонізму визнається тільки мікроеволюція, а можливість макроеволюції заперечується.

В природі реально існують лише види. Надвидові категорії ввела людина на підставі ступеня споріднених видів. Тому: окремих механізмів макроеволюції не існує. Різноманітність видів виникає внаслідок пристосувань їхніх предків до різних умов довкілля. Це явище називається адаптивною радіацією, що відбувається у формі дивергенції — явище розходження ознак у нащадків як наслідок пристосувань особин предкового виду до різних умов довкілля.

Напрямки макроеволюції

Біологічний прогрес — збільшення чисельності популяцій, розширення ареалу, утворення нових підвидів і видів в межах певної групи; Наприклад: комахимолюски,птахиссавціпокритонасінні.

Біологічний регрес — зниження пристосованості, чисельності, скорочення ареалу, вимирання певної групи. Наприклад: із хоботних лишились лише два види: африканський та індійський слон.

Ці поняття не мають реального відображення в природі, а є узагальнюючими термінами, які показують ступінь видової різноманітності певної групи в певний геологічний час.

Мікроеволю́ція — сукупність еволюційних процесів, які відбуваються в популяціях одного виду.

Згідно із синтетичною теорією еволюції, природний добір спрямовує різні елементарні зміни фенотипів, що виникли внаслідок мутацій, у бік формування пристосуваньорганізмів до змін умов довкілля. В цьому і полягає творча роль природного добору. Тому його часто називають рушійною силою еволюції.

Висновки

Популяція є формою життя конкретного виду живих організмів в умовах середовища їх існування. У цьому випадку здійснюється найважливіша функція популяції - забезпечення виживання живих організмів, що її складають, і відтворення виду в даних умовах.

Популяція, будучи структурною одиницею біогеоценозу (екосистеми) виконує також одну з найважливіших функцій - бере участь у біологічному кругообігу. В даному випадку реалізується видоспецифічна особливість типу обміну речовин.

У цілому популяції мають всі ознаки самостійної функціонуючої біологічної системи. Слід підкреслитити надзвичайно важливу особливість функціонування популяції: взаємодія особин із середовищем здійснюється через фізіологічні реакції, причому ці реакції надзвичайно індивідуальні, але спрямованість їх така, що в цілому вони реалізують загальнопопуляційні функції.

 

 


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

59195. Свято останнього шкільного дзвоника 44 KB
  Починається нове життя від шкільного порога хай веде вас до вершин невідома дорога. Кожному з вас вони подарували найцінніше життя. Вам жити і дарувати життя іншим. Хай завжди скрізь і всюди зігрівається і освітлює вашу життєву дорогу полумя символічного фактела життя.
59196. Свято памяті українських Січових Стрільців 47.5 KB
  Ведучий: УСС єдина армія того жорстокого часу який ні тодішні ні пізніші противники ніколи не залишили жодного факту мародерства насильництва щодо полонених чи населення. Ведучий: Густо падали жертви під час кровопролиття під час боїв густо росли білі березові хрести на стрілецьких могилах...
59197. СВЯТО ПИСАНКИ 44 KB
  Для чого пишуть писанки роль писанки у весняних обрядах. Про писанки існує багато легенд та переказів у різних народів світу. То ж поговоримо коли як і для чого пишуть писанки.
59198. Свято урожаю 48.5 KB
  А ми тут говоримо говоримо і зовсім забули що у нас сьогодні таке велике свято. Урожай: Здрастуйте дорогі наші друзі Я б не сказав дивлячись на вас на всіх хто зібрався тут в такій кількості на всіх запрошених що хтось забарився.
59199. Сценарій конкурсу: Чарівна україночка 41.5 KB
  Багатьма такими рисами наділені і наші сьогоднішні дівчата які будуть брати участь у конкурсі Чарівна україночка. Ведучий знайомисть з конкурсантками. Ведучий: Для всіх болільників глядачів я нагадую які конкурси чекають на наших красунь.
59200. Сценарій родинного свята: Мужай, прекрасна наша мово 54.5 KB
  Господар і Господиня батько й мати а попереду них з короваєм на вишитому рушнику учениця. Господар. Господар Господиня та дівчинка знову кланяються. Господар і Господиня залишаються біля центрального столу.
59201. Світе тихий, краю милий, моя Україно! 33 KB
  Сьогодні ми перегорнемо сторінки історії України переконаємось що український народ справедливо називають народом-трудівником народомпоетом народоммитцем. Боротьба за свою долю виховала в нашого народу найяскравішу найхарактернішу традиційну рису волелюбність...
59202. СВІТ КАЗКИ 131.5 KB
  Скажи мені Ромашко чого ми сюди потрапили Ромашка: Тому що тут зараз з’явиться справжня Казка. 1 Барвінок: Невже справжня Ромашка: Авжеж там де пухнастий сніг де Святий Миколай там завжди казка.
59203. Зростаємо в праці 40.5 KB
  Діти як багато гостей прийшло до нас. Подорож до села майстрів Діти підходять до першої хати стукають у двері. Діти. Добрий день Діти коли випікаю хлібці то обовязково співаю пісні.