Видообразование – это процесс возникновения одного или нескольких новых видов на основе существовавшего ранее. Известно несколько способов видообразования.
Географическое видообразование – это видообразование, происходящее при расширении ареала исходного вида, либо при разделении ареала на части, изолированные физическими преградами. Существенную роль играет пространственное разобщение. Такое разобщение создается географическими барьерами (например горными хребтами, морями, реками) или различиями в предпочитаемых местообитаниях. Так, при расширении ареала вида популяции сталкиваются с иными почвенно-климатическими условиями и сообществами животных, растений, микроорганизмов. Внутри популяции постоянно происходят наследственные изменения, борьба за существование, естественный отбор.
Существующие барьеры препятствуют потоку генов, организмы или их гаметы теряют возможность встретиться. В результате длительного разобщения популяций происходит изменение генного состава популяции – микроэволюция, ведущая к образованию нового вида. Этот процесс можно проследить на примере лиственницы сибирской. Ее популяции заселили огромные, с разными условиями существования, территории от Урала до Байкала. Мутации, постоянные скрещивания, при которых появлялись новые комбинации генов, делали популяцию неоднородной. В борьбе за существование и в результате естественного отбора способностью к выживанию обладали лишь особи, наделенные полезными в данных условиях изменениями. Постепенно различия между популяциями становились более резкими, что повлекло за собой возникновение биологической изоляции – нескрещиваемости особей разных популяций одного вида. Так возник новый вид – лиственница даурская.
Экологическое видообразование не связано с территориальным разобщением популяций в период создания генетической изоляции и происходит в тех случаях, когда популяции одного вида остаются в пределах своего ареала, но условия обитания у них различны. Под влиянием эволюционных процессов генный состав популяций меняется вплоть до возникновения биологической изоляции, характерной для разных видов. К примеру, известно пять видов синицы, образовавшихся в связи с пищевой специализацией. Это синица большая, питающаяся крупными насекомыми в садах и парках; лазоревка, добывающая мелких насекомых в коре и почках деревьев; хохлатая синица, употребляющая в пищу семена хвойных деревьев, а так же гаичка и московка, питающиеся насекомыми в лесах разных типов.
В процессе микроэволюции один способ видообразования сменяет другой, либо они действуют одновременно, поэтому часто практически невозможно точно установить границы действия каждого способа в отдельности.
Вопрос 2. Учение В. И. Вернадского о биосфере. Ведущая роль живого вещества в преобразовании биосферы
Представление о том, что живые организмы планеты взаимодействуют с окружающей средой и изменяют ее, возникло давно. Еще Ж. Б. Ламарк в своих трудах говорил об особом пространстве, заселенном организмами и преобразуемом ими. Термин биосфера был предложен в 1875 г. австрийским геологом Э. Зюссом. Однако точное определение этого понятия дал русский геохимик В. И. Вернадский. Творчески развив идеи своих предшественников, он создал учение о биосфере – живой оболочке нашей планеты.
Центральным понятием в учении Вернадского о биосфере является живое вещество, которое ученый определяет как совокупность живых организмов. Помимо растений и животных к живому веществу относится и человечество, влияние которого на геохимические процессы Земли отличается от влияния на эти процессы прочих живых существ. Человек постоянно создает новые сорта растений и породы животных, которые не способны существовать в природе без его помощи. Вернадский рассматривает «геохимическую работу живого вещества в неразрывной связи животного, растительного царств и культурного человечества как работу единого целого». Живое вещество является компонентом биосферы и может существовать и развиваться только в ее рамках. По словам Вернадского, живые организмы являются основой биосферы и теснейшим образом материально и энергетически с ней связаны, являются огромной геологической силой, ее определяющей.
Общая масса живого вещества (биомасса) составляет около 2000 млрд тонн сухого веса. Величина огромная, однако в сравнении с массой земной коры (3 Ч 1017т) очень небольшая. Живое вещество обладает способностью обновляться. В течение года воспроизводится около 250 млрд тонн биомассы. Подобный показатель называется продуктивностью. Условия жизни на планете сдерживают рост биомассы. За время существования живого вещества (около 3 млрд лет) общая биомасса в сотни раз превысила массу земной коры. Такая активность делает биосферу могучим геологическим и географическим фактором на планете. Биосфера участвует в круговороте веществ и энергии. Наиболее активно вовлекаются в круговорот кислород, углерод, азот, фосфор, сера и вода. Биогеохимические круговороты действуют очень активно. Живое вещество пропускает через себя всю воду земли за 2 млн лет, весь кислород атмосферы – за 2 тыс. лет, а атмосферную углекислоту – за 300 лет. Геохимическую активность биосферы изучает наука биогеохимия.
Основой существования биосферы и происходящих в ней процессов является астрономическое положение Земли, расстояние до Солнца и наклон земной оси к плоскости земной орбиты. Эти факторы влияют на климат Земли и жизненные циклы всех существующих на ней организмов. Солнце является основным источником энергии планеты и регулятором всех ее биологических, геологических и химических процессов. В зависимости от изменений окружающей среды происходит изменение живых организмов. Согласно теории Дарвина, накопление данных изменений является источником эволюции. Вернадский предположил, что «живое вещество имеет свой процесс эволюции, проявляющийся в изменении с ходом геологического времени вне зависимости от изменения среды». При этом он ссылается на непрерывное усложнение центральной нервной системы животных и увеличение ее значения в биосфере. Процесс эволюции видов оказывает влияние на всю биосферу, в том числе на почву и водоемы. Указывает на это тот факт, что почва и реки девона совсем другие, чем в третичной и, тем более, нашей эпохе. Таким образом происходит взаимодействие между живой и неживой природой.
Вопрос 3. Решить задачу на моногибридное скрещивание
Задача.
Ген черной масти у крупного рогатого скота доминирует над геном красной масти. Какое потомство F1 получится от скрещивания чистопородного черного быка с красными коровами? Какое потомство F2 получится от скрещивания между собой гибридов?
Решение.
А – ген черной масти;
а – ген красной масти.
1. Красные коровы несут рецессивный признак, следовательно, они гомозиготны по рецессивному гену и их генотип – аа.
2. Бык несет доминантный признак черной масти и является чистопородным, т. е. гомозиготным, его генотип – АА.
3. Гомозиготные организмы дают только один сорт гамет, поэтому сперматозоиды быка несут только доминантный ген А, а яйцеклетки коров несут только рецессивный ген а.
4. При слиянии гамет в F1 потомство будет единообразным с генотипом Аа.
5. Гетерозиготы (Аа) с равной вероятностью формируют гаметы, содержащие гены А и а. Их слияние носит случайный характер, поэтому в F2 будут встречаться животные с генотипами АА (25 %), Аа (50 %) и аа (25 %), т. е. особи с доминантным признаком будут составлять примерно 75 %.
Запись скрещивания:
Ответ: при скрещивании чистопородного черного быка с красными коровами все потомство будет черного цвета. При скрещивании между собой гибридов F1 в их потомстве (F2) наблюдается расщепление: 3/4 особей – черного цвета, а 1/4 – красного.
