Движущими силами эволюции эволюционными факторами являются. Движущие факторы эволюции. Борьба за существование как инструмент естественного отбора

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

РЕФЕРАТ

Основные факторы и движущие силы биологической эволюции

План

Введение

1. Движущие силы эволюции по Ч. Дарвину

2. Факторы эволюции

Заключение

Библиографический список

Введение

Под биологической эволюцией понимают необратимый процесс исторического развития органического мира, который сопровождается изменением генетического состава популяций, приспособлением организмов к условиям существования, образованием и вымиранием видов, преобразованием биогеоценозов и биосферы в целом. Результатом биологической эволюции является соответствие развивающихся живых систем условиям их существования, что сопровождается преимущественным размножением одних и гибелью других биологических систем.

Можно сказать, что эволюция есть форма существования организмов в изменяющейся внешней среде. Для анализа этого процесса часто используются понятия “эволюционные факторы”, или “факторы эволюции”. Факторы эволюции - это движущая сила, вызывающая и закрепляющая изменения в популяциях как элементарных единицах эволюции.

фактор сила биология эволюция

1. Движущие силы эволюции по Ч. Дарвину

Великий английский учёный Ч. Дарвин (1809-1882) разработал научную теорию эволюции живой природы путём естественного отбора на основе синтеза огромного количества факторов из различных областей науки и сельскохозяйственной практики.

Эта теория является одной из вершин научной мысли XIX века, однако её значение выходит далеко за рамки своего века и за рамки биологии.

Центральным звеном эволюционной теории Дарвина является учение о наследственности, изменчивости и естественном отборе.

Наследственность - это способность дочерних организмов быть похожими на своих родителей.

Связь между поколениями осуществляется посредством размножения.

Наследственные свойства передаются из поколения в поколение через половые клетки (при половом размножении).

Изменчивость - это способность дочерних организмов отличаться от родительских форм (свойство, противоположное наследственности).

Дарвин различал определённую, неопределённую и соотносительную изменчивость.

Искусственный отбор - это отбор, производимый человеком с целью получения особей, обладающих ценными для человека наследственными признаками.

Сопоставляя все собранные сведения об изменчивости организмов в диком и прирученном состоянии и о роли искусственного отбора для выведения пород и сортов одомашненных животных и растений, Дарвин подошёл к открытию той творческой силы, которая движет и направляет эволюционный процесс в природе, - естественного отбора (или переживание наиболее приспособленных), который представляет собой сохранение полезных индивидуальных различий или изменений и уничтожение вредных. Изменения, нейтральные по своей ценности (неполезные и невредные), не подвергаются действию отбора, а представляют непостоянный, колеблющийся элемент изменчивости.

Важнейшее место в теории естественного отбора занимает концепция борьбы за существование.

Согласно Дарвину, борьба за существование является результатом тенденции любого вида организмов к безграничному размножению.

Приведя многочисленные примеры невозможности выживания всего потомства у различных видов организмов, Дарвин заключает: “Так как производится более особей, чем может выжить, в каждом случае должна возникать борьба за существование либо между особями того же вида, либо между особями различных видов, либо с физическими условиями жизни ”.

Кратко основные положения эволюционной теории Ч. Дарвина можно свести к следующему:

1. Живые организмы любой группы отличаются друг от друга по многим наследственным признакам благодаря наследственной изменчивости.

2. Так как особей появляется значительно больше, чем может выжить в конкретных условиях, происходит борьба за существование, следствием чего является естественный отбор.

3. При естественном отборе выживают те особи, изменения которых носят приспособительный характер к меняющимся условиям среды, и устраняются особи с неадекватными изменениями.

4. Выживающие особи дают начало следующему поколению, и таким образом удачные изменения наследуются. Если естественный отбор действует длительно, то через сотни и тысячи поколений особи могут значительно отличаться от исходных форм, образуя новый вид.

Главная заслуга Дарвина состоит в том, что он вскрыл движущие силы эволюции и материалистически объяснил возникновение и относительный характер приспособленности действием только естественных законов. Он научно обосновал взаимосвязь между изменчивостью, наследственностью и отбором и на большом фактически материале показал, что главной движущей силой эволюции является естественный отбор.

Современная эволюционная теория сложилась на основе теории Дарвина.

2. Факторы эволюции

На уровне популяции наблюдаются элементарные эволюционные явления, которые приводят к генетическим изменениям популяции. Эти изменения основаны на элементарном эволюционном материале - мутациях , получающихся в результате постоянно идущего в природе мутационного процесса и комбинативной изменчивости, возникающей в результате комбинации хромосом при гибридизации. Помимо мутационного процесса и рекомбиногенеза к факторам эволюции относятся популяционные волны (численность популяций), поток генов и дрейф генов (случайные колебания частот генов в малых популяциях), изоляция и естественный отбор. Мутационный процесс - источник наследственных изменений - мутаций. Рекомбиногенез приводит к возникновению другого типа наследственных изменений - комбинативной изменчивости, которая ведёт к появлению бесконечно большого разнообразия генотипов и фенотипов, т. е. служит источником наследственного разнообразия и основой для естественного отбора. Рекомбинации генетического материала связаны с перераспределением генов родителей у потомков, обусловленным кроссинговером, случайным расхождением хромосом и хроматид в мейозе и случайным сочетанием гамет при оплодотворении.

Важным эволюционным фактором является и изоляция - существование барьеров, препятствующих скрещиванию между особями популяций одного вида или разных видов, а так же воспроизводству плодовитого потомства. Выделяют следующие формы изоляции: территориально-механическую (географическую), когда изменившиеся особи отделены от остальной части популяции механическими преградами (реки, моря, горы, пустыни), и биологическую, определяемую биологическими различиями особей внутри вида. Биологическая изоляция может быть подразделена на экологическую, этологическую, морфофизиологическую и генетическую.

Экологическая изоляция - проявляется в случаях, когда особи не могут скрещиваться между собой вследствие уменьшения вероятности их встречи, например при сдвиге репродуктивного времени, изменении места размножения и др. При морфофизиологической изоляции изменяется не вероятность встречи полов, а вероятность оплодотворения в силу изменения строения и функционирования органов размножения. Генетическая изоляция включает случаи, когда скрещивающиеся пары особей имеют значительные генетические изменения и в результате резко снижается жизнеспособность их потомства или плодовитость гибридов.

Миграции особей из одной популяции в другую являются источником генетического полиморфизма популяций. Благодаря свободному скрещиванию или миграции происходит обмен генами между популяциями одного вида - поток генов. Вследствие миграций происходит обновление генофонда популяций.

Таким образом, мутации, рекомбинации, миграции, популяционные волны, дрейф генов и изоляция - ненаправленные эволюционные факторы. Они, действуя все вместе, обеспечивают генетическую разнородность популяций.

Из всех элементарных эволюционных факторов ведущая роль в эволюционном процессе принадлежит естественному отбору . Он играет творческую роль в природе, поскольку из ненаправленных наследственных изменений отбирает те, которые могут привести к образованию новых групп особей, более приспособленных к данным условиям существования. Именно в результате действия естественного отбора формируется приспособление организмов, увеличивается разнообразие живой природы. В настоящее время под естественным отбором понимают избирательное воспроизведение генотипов в популяции.

В общих чертах механизм действия естественного отбора состоит в следующем. Любая популяция в силу способности особей изменяться является гетерогенной по генотипу, а, следовательно, и по фенотипу. Это обусловливает неравнозначность организмов в борьбе за существование, в результате которой сохраняются и дают потомство те особи, фенотипы которых оказались более конкурентоспособными. В результате гибели одних организмов и преимущественного размножения других изменяется генетическая структура популяций в сторону более ценного генотипа. Если его фенотип и в следующем поколении в конкретных условиях жизни окажется так же адаптивно полезным, то он снова будет сохранён в результате отбора. Если же изменения признаков не будут способствовать выживанию организмов, то отбором такие формы будут элиминированы и популяция сохранит старую структуру. В популяциях может возникать одновременно несколько полезных для вида изменений. Сохраняя их, отбор приведёт к увеличению многообразия в популяциях. Таким образом, естественный отбор, дифференцируя размножение определённых фенотипов в популяциях, изменяет и соотношения их генотипов.

Выделяют три формы естественного отбора, наиболее часто происходящие в природе: ведущий, или движущий (расширяет границы наследственной изменчивости популяции), стабилизирующий (разделяет популяции на части), дизруптивный (разделяет популяции на части).

Названные формы отбора и отличаются по направлению их действия: стабилизирующий отбор сохраняет норму организмов в популяциях и уничтожает изменившихся особей; движущий отбор сохраняет новые признаки и при этом элиминирует норму и другие нецелесообразные уклонения; дизруптивный отбор - одновременно сохраняет различные уклонившиеся формы (например, скоро- и позднеспелые растения) и уничтожает средние.

Если ведущий отбор является типично дарвиновским, то стабилизирующий имеет некоторые особенности. Результатом стабилизирующего отбора является автономизация индивидуального развития, которая приводит к освобождению организмов от влияния случайных воздействий со стороны окружающей среды. Примером автономизации является теплокровность, обеспечивающая нормальную жизнедеятельность в самых широких пределах температуры окружающей среды. Сюда можно отнести и внутриутробное развитие организмов, и диплоидность, гарантирующую независимость нормального развития от разрушающего влияния мутаций.

В результате дизруптивного отбора возникает прерывистость в изменчивости, что, в конце концов, приводит к дивергенции и полиморфизму.

Таким образом, в природе постоянно взаимодействуют все факторы эволюции. Мутационный процесс, рекомбиногенез, популяционные волны, дрейф и поток генов способствуют изменению генетического состава популяции и разнообразия их фенотипов, что и приводит к неравнозначности особей в борьбе за жизнь. В результате отбора более конкурентных фенотипов сохраняются и передаются из поколения в поколение более адаптивные генотипы. Благодаря изоляции изменённые формы не скрещиваются с остальным населением вида, что и обеспечивает их дальнейшую стабилизацию. Следовательно, наследственные изменения (мутации и рекомбинации) служат материалом для эволюции, изоляция закрепляет различия, естественный отбор определяет размножение и гибель особей, а все вместе они обеспечивают изменение генетического состава популяций вплоть до образования новых видов.

Заключение

Сравнивая эволюционное значение рассмотренных факторов, можно заключить, что наличие мутаций и естественного отбора необходимо и достаточно, чтобы обеспечить приспособительную и дивергентную эволюцию организмов. Поэтому мутационный процесс и естественный отбор можно обозначить как необходимые факторы эволюционного процесса. При этом отбор является единственным известным ныне фактором эволюции, который объединяет движущее, направляющее и интегрирующее воздействия на организмы, формируя их приспособления и влияя на саму мутационную изменчивость. Прочие рассмотренные элементарные эволюционные факторы (колебания численности, обмен генетической информацией между разными популяциями, географическая изоляция, дрейф генов) являются дополнительными по отношению к мутационному процессу и естественному отбору. Разумеется, для полного понимания эволюционного процесса необходимо учитывать сложные взаимодействия всех указанных элементарных эволюционных факторов.

Библиографический список

1. Заяц, Р. Г. Биология для поступающих в вузы / Р. Г. Заяц, И. В. Рачковская, В. М. Стамбровская. - 8-е изд. - Мн.: Выш. шк., 2004. - 494 с.

2. Иорданский, Н. Н. Эволюция жизни: Учеб. пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений / Н. Н. Иорданский - М.: Издательский центр “Академия”, 2001. - 432 с.

3. Лемеза, Н. А. Пособие по биологии для поступающих в вузы: 4-е изд., испр. / Н. А. Лемеза, М. С. Морозик, Е. И. Морозов и др.; Под ред. Н. А. Лемезы. - Мн.: ИП “Экоперспектива”, 2000. - 576с.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Эволюционные идеи в античности, Средневековье, эпохи Возрождения и Нового времени. Теория Чарльза Дарвина. Синтетическая теория эволюции. Нейтральная теория молекулярной эволюции. Основные эмбриологические доказательства биологической эволюции.

реферат , добавлен 25.03.2013


Основные концепции биологической эволюции. Эволюция как фундаментальное понятие для объяснения возникновения и развития всего живого. Формирование эволюционной теории Ч. Дарвина. Сбор доказательств самого факта эволюции, создание синтетической теории.

реферат , добавлен 12.03.2011


Сущность эволюционного учения как науки о причинах, движущих силах и общих закономерностях исторического развития живой природы. Новые идеи эволюции органического мира в теориях Дарвина и Ламарка. Механизмы и закономерности эволюционного процесса.

презентация , добавлен 13.01.2011


Первая классификация живых организмов, предложенная Карлом Линнеем. Три этапа Великих биологических объединений. Концепция эволюции органического мира Жан-Батиста Ламарка. Основные предпосылки возникновения теории Дарвина. Понятие естественного отбора.

реферат , добавлен 06.09.2013


Определение теории эволюции, обстоятельства ее появления. Понятие вида как основной единицы биологической классификации. Понятие адаптации, естественного и искусственного отбора, борьбы за существование, приспособления как основные в теории эволюции.

контрольная работа , добавлен 06.10.2008


Вехи биографии автора теории эволюции Чарльза Дарвина. История написания и издания "Происхождения видов". Основные положения эволюционного учения. Предпосылки и движущие силы эволюции. Мнения ученых о теории Ч. Дарвина. Анализ положений антидарвинизма.

реферат , добавлен 07.12.2014


Предпосылки и движущие силы эволюции по Ч.Дарвину. Понятие об изменчивости и ее формах. Определение общей теории эволюции и обстоятельства ее появления. Основные положения эволюционного учения Ч. Дарвина. Основные результаты эволюции по Ч. Дарвину.

контрольная работа , добавлен 14.02.2009


Состояние Вселенной в момент Большого Взрыва. Синтетическая теория эволюции. Естественный процесс развития живой природы. Изменение генетического состава популяций. Современная эволюционная теория. Чарльз Дарвин как основоположник теории эволюции.

реферат , добавлен 18.09.2013


Общая характеристика теорий эволюции Дарвина, Харди. Особенности существования древнейших людей. Причины возникновения вертикальной походки и изменения волосяного покрова. Сущность теории креоценизма, внешнего вмешательства и пространственных аномалий.

реферат , добавлен 22.11.2010


Сравнение основных определений понятия "жизнь". Анализ проблемы происхождения и эволюции жизни на Земле. Общая характеристика современных теорий возникновения жизни, а также процесса эволюции ее форм. Сущность основных законов биологической эволюции.

Движущие факторы эволюции - факторы, которые направляют различные элементарные изменения, возникшие в результате мутаций, в сторону формирования приспособлений организмов к изменениям условий окружающей среды. Движущей силой эволюции называют естественный отбор, который является следствием борьбы за существование в различных ее формах. Несоответствие между количеством особей, появляющихся в популяции, и средствами для их жизни неизбежно приводит к борьбе за существование. Борьба за существование - сложные и разнообразные отношения особей внутри видов, между видами и с неорганической природой. Ч. Дарвин различал три формы борьбы за существование: 1) внутривидовую - взаимоотношения между особями, принадлежащими к одному виду; 2) межвидовой - взаимоотношения между особями, принадлежащими к разным видам; 3) борьбу с неблагоприятными условиями неорганической природы - взаимоотношения организмов с неживой природой. Следствием борьбы за существование является естественный отбор.

Естественный отбор - процесс, в результате которого выживают и оставляют после себя потомство преимущественно особи с полезными в данных условиях наследственными изменениями. Этот фактор эволюции всегда направленный характер, он совершенствует приспособления к условиям существования, действует на все организмы в любом возрасте, идет по фенотипу и сводится к отбору генотипов с нормой реакции, соответствующей условиям данной среды. Особенно эффективно действует естественный отбор против доминантных мутаций. Достаточно часто в природе осуществляется в пользу гетерозигот (отбор по серповидноклеточной анемии). В зависимости от направления адаптационных изменений естественный отбор может быть движущим, стабилизирующим и разрывающей.

Движущий отбор - это отбор, вызывает постепенное изменение фенотипа, ведет к изменению нормы реакции в одном определенном направлении. Осуществляется в новых условиях в пользу изменений, которые в этих условиях имеют благоприятный характер. С движущим отбором связано появление новых приспособлений. Примерами действия движущего отбора является формирование устойчивости против ядохимикатов в насекомых, индустриальный меланизм в бабочек березовой пяденицы.

Стабилизирующий отбор - это отбор особей, который сопровождается при постоянном фенотипе сужением нормы реакции и ликвидирует отклонения от нее. Проявляет себя эта форма отбора, когда наступает устойчивость экологических условий. Стабилизирующий отбор обеспечивает поддержание постоянства определенного фенотипа, который наиболее соответствует среде, и отвергает любые менее приспособительные изменения. Примером действия стабилизирующего отбора является сохранение обтекаемой формы тела у рыб, размеров частей цветка.

Разрывающий (дизруптивный ) отбор - это отбор, который приводит к появлению нескольких фенотипов и направлен против средних промежуточных форм. Проявляется тогда, когда условия среды настолько изменились, что основная масса вида теряет адаптивность, а преимуществ приобретают особи с крайними отклонениями от средней нормы. Приводит эта форма отбора в полиморфизма - существование в пределах популяции двух или нескольких форм с резко отличными признаками. Примером действия разрывая отбора является возникновение популяций насекомых с длинными крыльями и без крыльев на островах, где постоянно дует сильный ветер.

Согласно синтетической теории эволюции естественный отбор направляет разные элементарные изменения фенотипов, возникших в результате мутаций в сторону формирования приспособлений организмов к изменениям условий окружающей среды. В этом и заключается творческая роль естественного отбора, поэтому его называют движущей силой эволюции.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ЭВОЛЮЦИОННОГО УЧЕНИЯ ДАРВИНА.

Все виды живых существ никогда не были кем-то созданы.

Возникнув естественным путём, органические формы медленно и постепенно преобразовывались и совершенствовались.

Эволюционный процесс определяется условиями существования и проявляется в образовании приспособленных к этим условиям видов.

Движущие силы эволюции: наследственная изменчивость, борьба за существование, естественный отбор.

Естественный отбор играет роль направляющего фактора эволюции.

Материал для естественного отбора поставляет изменчивость организмов.

Естественный отбор является следствием борьбы за существование, которая подразделяется на внутривидовую, межвидовую и борьбу с условиями окружающее среды.

Результатом естественного отбора являются:

― сохранение любых адаптаций, обеспечивающих выживание и воспроизведение потомства;

― дивергенция- процесс генетического и фенотипического расхождения групп особей и образование новых видов;

― прогрессивная эволюция органического мира.

ЗНАЧЕНИЕ ТЕОРИИ ЭВОЛЮЦИИ ДЛЯ ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ.

Теория эволюции вскрыла глубинные механизмы эволюционного процесса , накопила множество фактов и доказательств эволюции живых организмов, объединила данные многих биологических наук . Дарвин положил начало новой эпохе в развитии естествознания. Учение об изменяемости живых существ нанесло тяжкий удар по метафизике и идеализму дало материалистические объяснения эволюции.

ДВИЖУЩИЕ СИЛЫ ЭВОЛЮЦИИ: наследственность, борьба за существование, изменчивость, естественный отбор.

НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ – способность организмов сохранять в ряду поколений определённые признаки.

ИЗМЕНЧИВОСТЬ – способность организмов приобретать новые признаки и свойства в ряду поколений и утрачивать старые.

Дарвин выделил ТРИ ФОРМЫ ИЗМЕНЧИВОСТИ : определённая, неопределённая, коррелятивная.

● ОПРЕДЕЛЁННАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ (групповая, модификационная, фенотипическая, ненаследственная) – возникает под влиянием какого-либо фактора среды, действующего одинаково на всех особей сорта, породы, вида.

Пример: увеличение массы тела при хорошем кормлении у всех особей породы. Изменение волосяного покрова под влиянием климата.

Эта изменчивость не наследственна. У потомков, помещённых в другие условия среды, эти признаки не проявляются.

● НЕОПРЕДЕЛЁННАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ (индивидуальная, наследственная) – проявляется индивидуально у каждой особи.

Пример: у одного сорта растений появляются экземпляры с разной окраской цветков.

● КОРРЕЛЯТИВНАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ – изменения в каком-либо одном органе вызывает изменения в других органах.

Пример: у голубей с длинным клювом обычно длинные ноги.

НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ И ИЗМЕНЧИВОСТЬ являются предпосылками эволюции .

Движущими силами эволюции являются борьба за существование и естественный отбор.

БОРЬБА ЗА СУЩЕСТВОВАНИЕ – любые взаимоотношения организма с факторами живой неживой природы (биотическими и абиотическими)

Результатом борьбы за существование является гибель менее приспособленных особей.

ВИДЫ БОРЬБЫ ЗА СУЩЕСТВОВАНИЕ :

Межвидовая 2. Внутривидовая 3. Борьба с абиотическими факторами.

● МЕЖВИДОВАЯ БОРЬБА.

- покровительственная окраска (грибы окрашены под цвет опавших листьев)

- мимикрия (сходство по форме и цвету с разными предметами и организмами). Богомолы похожи на листья, а неядовитые змеи – на ядовитых.

- специальные органы защиты : колючки у кактуса, иглы у ежа.

- угрожающая окраска (мухоморы, осы).

● ВНУТРИВИДОВАЯ БОРЬБА.

Это конкуренция между особями одного и того же вида за пищу свет, воздух, жизненное пространство, возможность размножения .

● БОРЬБА С АБИОТИЧЕСКИМИ ФАКТОРАМИ.

Это взаимоотношения организма с окружающей средой . Выживают при этом только те формы, которые лучше приспособлены к условиям.

Пример : Арктические животные имеют густой мех и толстый жировой слой.

ВЕДУЩАЯ РОЛЬ ЕСТЕСТВЕННОГО ОТБОРА В ЭВОЛЮЦИИ.

Эволюция – процесс направленный . Существует лишь один направленный эволюционный фактор – естественный отбор. Он является движущей силой эволюции .

Мутации и половой процесс создают генетическую неоднородность внутри вида (например, разная окраска гусениц). Их действие ненаправлено. Эти индивидуальные отклонения могут быть полезными, нейтральными или вредными для организма.

ЕСТЕСТВЕННЫЙ ОТБОР сохраняет наиболее приспособленные к данной среде организмы .

Факторами отбора служит комплекс абиотических и биотических условий среды . В зависимости от этих условий отбор действует в разных направлениях и приводит к неодинаковым эволюционным результатам.

Выделяют три формы естественного отбора : движущий, стабилизирующий, дизруптивный – разрывающий (и половой).

ПОЛОВОЙ ОТБОР представляет собой конкуренцию самцов за возможность размножения. Потомство оставляют активные, здоровые и сильные самцы, остальные отстраняются от размножения и их генотипы исчезают их генофонда вида.

СИНТЕТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ ЭВОЛЮЦИИ.

Синтетическая теория эволюции - современный дарви низм - возникла в начале 40-х годов XX в. Она представляет со бой учение об эволюции органического мира, разработанное на основе данных современной генетики, экологии и классического дарвинизма . В разработку синтетической теории эволюции внесли вклад Четвериков, Тимофеев-Рессовский, Вавилов, Шмальгаузен, Гаузе, Хаксли, Холдейна, и др.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ СИНТЕТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ ЭВОЛЮЦИИ

1. Материалом для эволюции служат наследственные измене ния - мутации (как правило, генные) и их комбинации.

2. Основным движущим фактором эволюции является естествен ный отбор , возникающий на основе борьбы за существование.

3. Наименьшей единицей эволюции является популяция .

4. Эволюция носит в большинстве случаев дивергентный характер , т. е. один таксон может стать предком нескольких дочер них таксонов.

5. Эволюция носит постепенный и длительный характер . Видо образование как этап эволюционного процесса представляет собой последовательную смену одной временной популяции чередой последующих временных популяций.

6. Вид состоит из множества соподчиненных , морфологически, физиологически, экологически, биохимически и генетически отличных, но репродуктивно не изолированных единиц - подвидов и популяций.

7. Вид существует как целостное и замкнутое образование . Це лостность вида поддерживается миграциями особей из одной популяции в другую, при которых наблюдается обмен аллеля ми («поток генов»).

8. Макроэволюция на более высоком уровне, чем вид (род, се мейство, отряд, класс и др.), идёт путём микроэволюции . Иными словами, для макроэволюции характерны те же предпосылки и движущие силы, что и для микроэволюции.

9. Любой реальный (а не сборный) таксон имеет монофилети ческое происхождение .

10. Эволюция имеет ненаправленный характер , т. е. не идет в на правлении какой-либо конечной цели.

Число факторов эволюции может быть очень большим, так как в природе имеется масса событий, способных влиять на генофонд популяций. Ч. Дарвин отнес к основным движущим силам (факторам) эволюции наследственность, наследственную изменчивость и естественный отбор. Он также придавал большое значение ограничению свободного скрещивания вследствие изоляции популяций друг от друга. В современной биологии к основным факторам эволюции относят еще миграцию особей, дрейф генов и др.

Наследственность

Наследственность - это свойство передавать свои признаки потомкам в поколениях. Этим обеспечивается преемственность и связь в популяциях между разными поколениями. Наследственность является одним из главных факторов эволюции. Благодаря наследственности в популяциях сохраняются и закрепляются ценные адаптации, обеспечивающие выживание, размножение и индивидуальность (дискретность) видов в природе. Материалом, обеспечивающим наследственность организмов, является ДНК, образующая конкретный генотип организма и генофонд популяции и вида в целом.

Следует иметь в виду, что в процессе эволюции наследуются не конкретные признаки, а в целом генотипы, являющиеся носителями этих и других признаков. Основными носителями генов в клетке и организме эукариот являются хромосомы, состоящие из ДНК и белков. Хромосомы находятся в ядре, имеющем гаплоидный или диплоидный (реже полиплоидный) набор хромосом (см. хромосомную теорию наследственности). У прокариот (бактерий) наследственный аппарат устроен значительно проще. Он представлен нуклеоидом - одной сложной кольцевидной молекулой ДНК, не соединенной с гистонами и не отделенной ядерными мембранами от цитоплазмы.

С наследственным аппаратом организмов связан ряд терминов, которые широко используются в литературе по генетике и эволюционной биологии.

Совокупность всех генов данного организма или данной клетки, включая все многообразие аллелей, характер их сцепления и наследования, образует генотип организма. Понятие генотипа было введено в научную литературу в 1909 г. В. Иогансеном. Им же предложено определение фенотипа.

Фенотипом называется совокупность всех признаков организма, формирующихся в конкретных условиях под контролем генотипа, - размеров, формы, окраски, образования тех или иных веществ и т. п. Фенотип является внешним проявлением генотипа.

Совокупность всех генотипов, присутствующих в популяции или в группе популяций, составляющих вид, носит название генофонда. Понятие генофонда было введено в 1928 г. крупным отечественным генетиком А. С. Серебровским.

Геномом называется совокупность всех генов у гаплоидных организмов или у гаплоидных стадий организмов. Представления о геноме были сформулированы в 1920 г. Г. Винклером. В отличие от генотипа, геном представляет характеристику популяции или вида, а не особи.

Результатом проявления (экспрессии) генов, входящих в генофонд, является множество разных фенотипов, составляющих норму реакции популяции.

Цитоплазматическая наследственность

Некоторые признаки могут наследоваться без участия ядерного аппарата. Это касается так называемой цитоплазматической наследственности. Последняя связана с тем, что некоторые клеточные структуры (митохондрии, пластиды) имеют свою автономную кольцеобразную ДНК и способны делиться сравнительно автономно от клетки. Поэтому некоторые признаки, связанные с этими структурами (окраска плодов, цветков и листьев, высокая активность клеточного дыхания и ряд др.) могут передаваться дочерним поколениям, но только по материнской линии или при вегетативном размножении (так как спермии не несут пластид и последние передаются с клетками материнского организма).

Наследственная изменчивость

Вторым решающим фактором эволюции является изменчивость организмов, то есть способность новых поколений приобретать признаки, отсутствовавшие у родительских форм, и/или существовать в неодинаковых формах или вариантах. Именно изменчивость позволяет организмам быстро и эффективно приспосабливаться к меняющимся условиям среды обитания.

Изменчивость может быть двух типов: 1) наследственная (генотипическая) и 2) модификационная (под влиянием внешней среды).

Модификационная, или фенотипическая, изменчивость не затрагивает наследственный аппарат. Она возникает как реакция генотипа на действие окружающей среды и проявляется в пределах нормы реакции. Нормой реакции называется весь спектр (или все пределы изменения) фенотипических признаков, которые возможны у данного генотипа или генофонда. То есть это способность генотипа (генофонда) формировать определенные фенотипы в конкретных условиях обитания.

Вспомним несколько примеров модификационной изменчивости из школьных учебников. Из генетически однородных семян одного и того же растения в разных условиях вырастут очень различающиеся по фенотипам растения в зависимости от условий обитания - освещения, почвы, северной экспозиции рельефа, влажности и т. п. На одном и том же дереве листья очень сильно различаются по размерам, хотя имеют один генотип. Еще большие различия проявляются в пределах видов или многочисленных популяций, где вариации фенотипов будут еще более разнообразными, так как являются выражением большого числа разных генотипов, составляющих генофонд этого вида или популяции.

Но модификационная изменчивость не передается по наследству и поэтому не влияет на ход и темпы эволюционных процессов.

Для эволюции большое значение имеет наследственная изменчивость, позволяющая закреплять новые приобретенные признаки в последующих поколениях.

Наследственная изменчивость практически всегда (кроме явлений цитоплазматической и плазмидной наследственности) связана с перестройками генетического материала в особях и в популяциях в целом. Поэтому в основном она связана с разными формами генотипической изменчивости.

Генотипическая изменчивость

Этот тип изменчивости затрагивает генотип организмов и осуществляется с помощью мутаций (мутационная изменчивость) или возникает при половом размножении (комбинативная изменчивость).

Мутации могут быть нескольких типов, и они по-разному проявляются в эволюции. Возникают мутации под влиянием мутагенов - химических веществ или излучений, воздействующих на геном. Иногда они могут возникать при влиянии экстремальных температур или каких-то иных факторов среды. В истории повышенный мутагенез неоднократно возникал при повышении радиационных фонов при интенсивной вулканической деятельности, при насыщении , вод и почвы выбросами и газами , при разломах земной коры, при интенсивных процессах горообразования и т. п.

Геномные мутации

Этот тип мутаций затрагивает разом весь геном организма. Связан он с изменением числа хромосом, которое может происходить несколькими путями. Структура гомологичных хромосом при этом не меняется.

Полиплоидия

Полиплоидией называют увеличение числа хромосом, кратное их гаплоидному набору (в 3-10, иногда в 100 раз). Такие организмы называют по числу хромосом в вегетативной клетке триплоидными (3n), тетраплоидными (4n), пентаплоидными (5n), гексаплоидными (6n) и т. п. Полиплоидия возникает в результате нарушения расхождения хромосом в процессе митоза или мейоза под влиянием различных внешних факторов - высоких или низких температур, ряда химических веществ и т. п. Наиболее часто этот тип мутаций происходит у растений. Встречается он также у некоторых , дождевых червей и некоторых других групп животных (но значительно реже, чем у растений). Полиплоидия может возникать как в вегетативных клетках (отклонение от диплоидного набора числа хромосом), так и в гаметах (отклонение от гаплоидного числа хромосом). Она может происходить у представителей одного вида (автополиплоидия) и при межвидовых скрещиваниях (аллополиплоидия). Первый тип наиболее часто происходит у видов с вегетативным размножением, а второй - у размножающихся половым путем. Полиплоидия имеет огромное значение в эволюции живого мира. Предполагают, что более четверти видов сосудистых растений возникли именно этим способом. Полиплоиды часто имеют более крупные размеры, более активные процессы обмена веществ и повышенную устойчивость к неблагоприятным факторам среды. Поэтому полиплоиды широко используются в практике селекции растений. Однако во многих случаях, особенно при нечетном габоре числа хромосом (триплоидном - 3n, пентаплоидном - 5n), полиплоиды отличаются низкой плодовитостью, что существенно снижает их конкурентную способность в природе и селекционную ценность.

Анеуплоидия, или гетероплоидия

При анеуплоидии происходит измненение числа хромосом, не кратное их гаплоидному набору. Происходит это при нарушениях расхождения хромосом в процессе митоза или мейоза (нерасхождение гомологичных хромосом или потеря одной из них). Поэтому в геноме диплоидных организмов могут возникать непарные хромосомы (моносомия), лишние хромосомы (трисомия), либо полностью отсутствовать обе гомологичные хромосомы (нуллисомия). Как правило, анеуплоидия приводит к болезням или к гибели организмов, особенно у животных. У человека и животных с анеуплоидией связан ряд генетических заболеваний (например, болезнь Дауна, при которой диплоидный набор хромосом человека составляет 47 вследствие появления в 21 паре гомологичных хромосом лишней хромосомы).

Хромосомные мутации

Этот тип мутаций вызывает перестройку самих хромосом, не изменяя их количество. Способы изменения структуры хромосом под влиянием мутагенов или по иным каким-то причинам очень разнообразны. Назовем некоторые из них:

а) дупликация - удвоение какого-то участка хромосомы;

б) делеция - потеря какого-то участка хромосомы;

в) инверсия - поворот участка хромосомы на 180 градусов;

г) перенесение участка хромосомы на другую, не гомологичную ей;

д) центрическое слияние - слияние участков негомологичных хромосом.

Причиной хромосомных мутаций является отклонение от нормы процессов митоза и мейоза, приводящее к разрыву хромосом и их воссоединению в новых сочетаниях. Хромосомные мутации могут изменить функционирование отдельных генов или их комбинаций и являются важным фактором эволюции.

Генные, или точечные, мутации

Этот тип мутаций наиболее часто встречается в природе и вызывает изменение последовательности нуклеотидов в ДНК. Таким образом, меняется структура конкретного гена. Генотип и структура хромосом при этом не нарушаются. Поэтому эти мутации получили название точечных, или генных. Мутантный ген либо перестает работать, и тогда не образуется соответствующей ему информационной РНК, либо с его участием начинается синтез видоизмененных белков, приводящий в фенотипе к изменению какого-то признака организма. При этом изменяться могут как один, так и сразу несколько признаков (множественное действие мутантного гена). Таким образом, генные мутации постоянно увеличивают число новых аллелей в популяциях, пополняя таким образом материал для естественного отбора.

По характеру проявления генных мутаций они могут быть доминантными (очень редкое событие), неполно доминирующими и рецессивными (основная масса мутаций). В последнем случае их проявление у диплоидных организмов может наступить только при переходе в гомозиготное состояние, для чего требуется длительное сохранение условий, вызывающих подобные мутации.

Крупные мутации, затрагивающие целый геном или структуру хромосом, как правило, являются летальными или существенно снижают жизнеспособность и воспроизводство организмов, поэтому они обычно быстро исключаются из генофонда популяций.

Мутации малого масштаба (точечные), не нарушающие заметно геном и не приводящие к крупным изменениям фенотипа, могут сохраняться и включаться в состав генофонда, повышая его разнообразие. Накапливаясь в популяциях, такие мутации могут оказывать влияние на процессы эволюции.

Трансформация и трансдукция

У прокариот и низших эукариот кроме названных выше возможны также и другие способы генотипической изменчивости. К их числу относятся трансформация и трансдукция.

Трансформацией называется перенос генетического материала от одной клетки к другой или его поступление из внешней среды в виде участков ДНК (чаще всего это плазмиды, кольцевидные участки ДНК, несущие информацию о каком-то процессе или признаке; например, устойчивость бактерий и грибов к антибиотикам и ядохимикатам часто носит плазмидный характер, на плазмидах в этом случае находятся гены, кодирующие , разлагающие названные вещества).

Комбинативная изменчивость

Комбинативная изменчивость всегда связана с половым размножением. Она составляет часть генотипической изменчивости, так как ее результатом также является частичная перестройка хромосом, возникающая при кроссинговере в процессе мейоза. Таким образом, гаметы получают не идентичные хромосомы, как это происходит при митозе. Вторым механизмом повышения генетического разнообразия в гаметах является независимое расхождение хромосом, создающих при половом размножении новые комбинации генотипов. Именно поэтому половое размножение является очень крупным эволюционным приобретением организмов, обеспечивающим быстрое изменение признаков и передачу их дочерним поколениям. Это значительно облегчает приспособление организмов к разным условиям окружающей среды. В комбинации с мутагенезом комбинативная изменчивость заметно ускоряет эволюционные процессы.

Миграции

Еще одним важным фактором эволюции, вызывающим изменение генетического равновесия в составе популяций, являются миграции. Они активно меняют соотношение частот аллелей и генотипов в составе генофонда популяции. Чем выше интенсивность миграций и чем больше разница в частотах встречаемости аллельных генов, тем большее влияние они оказывают на генетическое равновесие в популяциях.

Эволюционное значение миграций состоит в том, что они выполняют две важнейшие функции в природе: 1) способствуют объединению видов как целостных систем, обеспечивая регулярные или периодические контакты между отдельными его популяциями; 2) способствуют проникновению видов в новые места обитания (в этом случае может возникнуть обособленность дальних популяций от основного вида).

Значительную роль в расширении миграций сыграл человек, обеспечивший продвижение многих видов растений и животных в новые регионы (особенно это касается окультуренных растений и одомашненных животных). Например, по всей планете распространились зерновые культуры, картофель, многие плодовые деревья и кустарники, куры, утки, гуси, индейки, крупный рогатый скот, лошади и другие.

Популяционные волны

В природных условиях постоянно происходят периодические колебания численности популяций многих организмов. Их называют популяционными волнами, или волнами жизни. Этот термин был предложен С. С. Четвериковым.

Численность популяций претерпевает значительные изменения, связанные с сезонным характером развития многих видов и условиями их обитания. Она также может сильно изменяться в разные годы. Известны случаи массового размножения популяций отдельных видов, например у леммингов, саранчи, болезнетворных бактерий и грибов (эпидемии) и т. п.

Нередки случаи резкого, иногда катастрофического сокращения численности популяций, связанные с нашествием болезней, вредителей, природными явлениями (лесные и степные пожары, наводнения, извержения вулканов, длительные засухи и т. п.).

Известны примеры резкой вспышки численности некоторых видов, представители которых попали в новые для них условия, где у них нет врагов (например, колорадский жук и элодея канадская в Европе, кролики в Австралии и др.).

Процессы эти носят случайный характер, приводя к гибели одни генотипы и стимулируя развитие других, вследствие чего могут происходить существенные перестройки генофонда популяции. В малочисленных популяциях потомство даст небольшое число случайно выживших особей, поэтому в них значительно повышается частота близкородственных скрещиваний, что увеличивает вероятность перехода отдельных мутаций и рецессивных аллельных генов в гомозиготное состояние. Таким образом, мутации могут реально проявиться в популяциях и послужить началом образования новых форм или даже новых видов. Редкие генотипы могут или окончательно исчезнуть, или вдруг размножиться в популяциях, став доминирующими. Доминирующие генотипы могут либо сохраниться в новых условиях, либо резко сократиться по численности и даже полностью исчезнуть из популяций. Явления перестройки структуры генофонда и изменения в нем частот встречаемости разных аллельных генов, связанные с резким и случайным изменением численности популяций, получили название дрейфа генов.

Таким образом, популяционные волны и связанные с ним явления дрейфа генов приводят к отклонениям от генетического равновесия в популяциях. Эти изменения могут быть подхвачены отбором и способны повлиять на дальнейшие процессы эволюционных преобразований.

Общая характеристика влияния популяционных волн и изоляции организмов на эволюционные процессы

Помимо рассмотренных выше факторов эволюции (наследственности, изменчивости, отбора и борьбы за существование) важными эволюционными факторами являются изоляция организмов и популяционные волны.

Изоляция организмов состоит в том, что между отдельными популяциями становится невозможной гибридизация, а это приводит к накоплению признаков, отличающих особей одной популяции от особей другой.

В отсутствие изоляции полезные признаки, возникшие у организмов за счет мутации в однородной популяции, могут ассимилироваться («растворяться») в процессе постоянной гибридизации, что препятствует нормальному протеканию эволюционных процессов.

Различают географическую и репродуктивную изоляцию.

Географическая изоляция состоит в невозможности осуществления естественной гибридизации между особями разных популяций из-за наличия естественных преград, отделяющих одну популяцию данного вида от другой (наличие , гор, леса и т. д.).

Изоляция Австралийского материка от других крупных материков позволила сумчатым организмам сохраниться и дать большое разнообразие форм животных этой группы.

Репродуктивная изоляция (или биологическая) состоит в невозможности скрещивания разных организмов.

Если в процессе жизнедеятельности у организмов возникнет изменение числа хромосом в процессе онтогенеза, то это приведет к возникновению репродуктивной изоляции.

Важным фактором эволюции являются и популяционные волны.

Численность особей данного вида в разные годы может быть различной. В одни годы, когда условия благоприятны, возникает большое количество особей данной популяции (много корма, отсутствие врагов, благоприятные погодно-климатические условия), что приводит к истощению кормовой базы для данного вида организмов. Следующее поколение будет малочисленным из-за недостатка корма. Это приведет к восстановлению кормовой базы и создаст условия для увеличения численности данного вида, а далее все повторяется.

Роль популяционных волн в эволюции состоит в том, что каждая популяция характеризуется своим, отличающимся от других популяций, генофондом. За счет популяционных волн в разных популяциях возникают различные генофонды, что приводит к появлению определенных различий в признаках, характеризующих ту или иную популяцию, а это в результате длительного эволюционного развития может привести к появлению новых форм организмов, в том числе и новых видов.

Подводя итоги рассмотрения движущих сил (факторов) эволюции, необходимо отметить, что к ним относятся изменчивость (наследственная), наследственность, естественный отбор, борьба за существование, изоляция и популяционные волны, а причиной эволюции является возникновение изменений в генах, хромосомах половых клеток, что проявляется в наследственной изменчивости.

Изоляция

Изоляция также является важным фактором эволюции, вызывая сокращение или полное прекращение скрещиваний между родственными популяциями. Таким образом, в составе вида или популяции могут возникнуть две или большее число групп, различающихся друг от друга генетически, и эти различия будут постепенно накапливаться вследствие увеличения числа родственных скрещиваний. В дальнейшем на их основе могут образоваться новые подвиды

Существуют две формы изоляции - пространственная и биологическая.

Пространственная изоляция

Она возникает при появлении различных труднопреодолимых барьеров - дрейфа материков, наличия рек, проливов, хребтов, ледников и т. п. В настоящее время пространственная изоляция популяций значительно возросла за счет деятельности человека - появления крупных городов, дорог, искусственных каналов, плотин и иных сооружений, ограничивших свободное передвижение популяций многих животных. Пространственная изоляция возросла также вследствие активной вырубки лесов, создания обширных окультуренных территорий и агроценозов, истребления популяций вследствие охоты и т. п. Все это вместе взятое существенно уменьшает возможности свободного скрещивания между разными популяциями и часто способствует разрыву одной популяции на ряд изолированных групп.

Биологическая изоляция

Этот тип изоляции возникает при потере возможностей свободного скрещивания вследствие ряда биологических причин.

в) Поведенческие изоляции возникают у животных при изменении ритуала ухаживания за самкой или ведения брачных поединков, ограничивающего их спаривание с представителями других популяций.

г) Генетическая изоляция появляется при перестройках генотипов - изменении числа или формы хромосом у близких видов, что уменьшает возможности образования полноценного потомства между ними.

Скорость эволюционных процессов

Скоростью эволюционных процессов называется количество эволюционных изменений, происходящее за единицу времени.

Скорость процессов эволюции может быть различной.

Обычно эти процессы продолжительны. Но в ряде случаев они могут происходить достаточно быстро. По этому критерию можно выделить два типа видообразования - постепенное и внезапное (взрывообразное).

1. Постепенное видообразование происходит за продолжительные промежутки времени. Его основными механизмами являются дивергенция и филетическое развитие. При этом могут образоваться ряды родственных форм.

2. Внезапное, или взрывообразное, видообразование происходит при быстрых перестройках генетического материала путем мутаций, полиплоидии, трансформации и трансдукции. Переходные формы при этом могут не возникнуть.

Поскольку оба эти процесса постоянно происходили в процессе эволюции, то становится понятным отсутствие переходных форм (окаменелостей), отмечаемое во многих случаях. При внезапном видообразовании их может и не быть.

Общая характеристика борьбы за существование как одного из факторов эволюции

Борьба за существование является средством осуществления естественного отбора.

Выживание организмов, наилучшим образом приспособленных к данным конкретным условиям среды своего обитания, называется борьбой за существование.

Ч. Дарвин выделил три формы борьбы за существование: внутривидовая, межвидовая и борьба с неблагоприятными условиями существования. Рассмотрим эти виды борьбы за существование.

Внутривидовая борьба за существование

Конкуренция организмов за источники питания, света, территорию и возможность оставить полноценное, плодовитое потомство называется внутривидовой борьбой за существование.

Примером такой борьбы является следующий: на данный участок территории попало определенное количество семян растения конкретного вида. Эти семена различны по размеру, массе и условиям, в которые они попали (глубина нахождения в почве, влажность, возможность аэрации). В результате семена развиваются в разных условиях, что приводит к разной скорости прохождения этапов развития. В итоге прорастают те семена, которые будут находиться в лучших условиях, и эти проростки первыми достигнут поверхности, а значит, и источника света. У проростков будет развиваться и корневая система, которая займет свое место в почве. Проросткам с более поздними сроками развития достанутся худшие условия, что будет тормозить их дальнейшее развитие. Все описанное выше показывает, что проростки с ранним развитием имеют больше шансов достичь зрелого состояния и дать полноценное потомство по сравнению с проростками более позднего развития.

У животных внутривидовая борьба выражена более ярко. Так, среди хищных животных более сильные особи получают более полноценную пищу и в большем количестве. Это позволяет им выдержать конкурентную борьбу за самку и дать полноценное потомство, которому будут переданы признаки родителей.

У павлинов большую вероятность оставить потомство будут иметь те особи, которые обладают наибольшим размером и красотой хвоста.

Внутривидовая борьба за существование является самым жестоким видом борьбы, и это особенно проявляется среди животных.

Межвидовая борьба за существование

Межвидовая борьба за существование возникает между особями разных видов, занимающих одну экологическую нишу (живут на одной территории, питаются одними и теми же животными; для растений это борьба за свет, территорию и влагу).

Рассмотрим некоторые примеры.

Сосна и ель часто вступают в конкурентные взаимоотношения. На открытых местах ель произрастать не может (она теневынослива и тенелюбива). Поэтому, когда семена ели попадают под полог соснового молодого леса, они легко дают проростки, которые нормально функционируют в условиях данной среды. Когда ель перерастает сосну, то сосна испытывает угнетение из-за затенения, ведь она является светолюбивым растением и не любит сильного увлажнения, что для ели является комфортным условием, а наличие ели в лесу способствует большему накоплению влаги. Все это приводит к вытеснению елью сосны с данной территории.

Львы и волки (хищники), живущие в саванне на одной территории, питаются копытными. В случае, когда волки загнали добычу и поблизости оказался лев, последний отгоняет волков и овладевает пищей.

В результате межвидовой борьбы у организмов разных видов возникают приспособления, позволяющие им занять разные экологические ниши и за счет этого существовать в более комфортных условиях. Так, жираф и зебра питаются одинаковой растительной пищей - древесной растительностью. Но они не конкурируют между собой, так как жирафы питаются листвой кроны деревьев, а зебры - поверхностной растительностью. Другим примером являются насекомоопыляемые растения, приспособленные к опылению отдельных, строго определенных видов растений, отличающихся тонким строением цветка. Или: лошадь питается злаковыми растениями, а верблюд - верблюжьей колючкой и т. д.

Борьба с неблагоприятными условиями существования

Выживание организмов в жестких условиях существования, которые не являются для них благоприятными, называется борьбой с неблагоприятными условиями.

Так, у верблюда в процессе эволюции выработалось приспособление в виде горбов (одного или нескольких), которые заполнены жиром. В период, когда верблюд долго не может утолять жажду, жир, содержащийся в горбах, окисляется и восполняет как недостаток энергии, так и недостаток (при полном окислении жира выделяется большое количество воды в организме). Аналогична и роль курдюка (сильно увеличенного хвоста) у курдючных овец - в курдюке содержится большой запас жира.

Растения-суккуленты имеют толстые мясистые стебли и листья, в которых накапливается большой запас воды, что позволяет им нормально функционировать в условиях отсутствия дождей.

Все рассмотренные виды борьбы за существование позволяют в природе реализоваться естественному отбору, при котором в данной среде выживают организмы, наиболее приспособленные к условиям существования. Это приводит к появлению новых признаков, накопление которых дает возникновение новых видов организмов.

Другие материалы по предмету Биология

РЕФЕРАТ

Основные факторы и движущие силы биологической эволюции

План

Введение

Движущие силы эволюции по Ч. Дарвину

Факторы эволюции

Заключение

Библиографический список

Введение

Под биологической эволюцией понимают необратимый процесс исторического развития органического мира, который сопровождается изменением генетического состава популяций, приспособлением организмов к условиям существования, образованием и вымиранием видов, преобразованием биогеоценозов и биосферы в целом. Результатом биологической эволюции является соответствие развивающихся живых систем условиям их существования, что сопровождается преимущественным размножением одних и гибелью других биологических систем.

Можно сказать, что эволюция есть форма существования организмов в изменяющейся внешней среде. Для анализа этого процесса часто используются понятия эволюционные факторы, или факторы эволюции. Факторы эволюции - это движущая сила, вызывающая и закрепляющая изменения в популяциях как элементарных единицах эволюции.

фактор сила биология эволюция

1. Движущие силы эволюции по Ч. Дарвину

Великий английский учёный Ч. Дарвин (1809-1882) разработал научную теорию эволюции живой природы путём естественного отбора на основе синтеза огромного количества факторов из различных областей науки и сельскохозяйственной практики.

Эта теория является одной из вершин научной мысли XIX века, однако её значение выходит далеко за рамки своего века и за рамки биологии.

Центральным звеном эволюционной теории Дарвина является учение о наследственности, изменчивости и естественном отборе.

Наследственность - это способность дочерних организмов быть похожими на своих родителей.

Связь между поколениями осуществляется посредством размножения.

Наследственные свойства передаются из поколения в поколение через половые клетки (при половом размножении).

Изменчивость - это способность дочерних организмов отличаться от родительских форм (свойство, противоположное наследственности).

Дарвин различал определённую, неопределённую и соотносительную изменчивость.

Искусственный отбор - это отбор, производимый человеком с целью получения особей, обладающих ценными для человека наследственными признаками.

Сопоставляя все собранные сведения об изменчивости организмов в диком и прирученном состоянии и о роли искусственного отбора для выведения пород и сортов одомашненных животных и растений, Дарвин подошёл к открытию той творческой силы, которая движет и направляет эволюционный процесс в природе, - естественного отбора (или переживание наиболее приспособленных), который представляет собой сохранение полезных индивидуальных различий или изменений и уничтожение вредных. Изменения, нейтральные по своей ценности (неполезные и невредные), не подвергаются действию отбора, а представляют непостоянный, колеблющийся элемент изменчивости.

Важнейшее место в теории естественного отбора занимает концепция борьбы за существование.

Согласно Дарвину, борьба за существование является результатом тенденции любого вида организмов к безграничному размножению.

Приведя многочисленные примеры невозможности выживания всего потомства у различных видов организмов, Дарвин заключает: Так как производится более особей, чем может выжить, в каждом случае должна возникать борьба за существование либо между особями того же вида, либо между особями различных видов, либо с физическими условиями жизни.

Кратко основные положения эволюционной теории Ч. Дарвина можно свести к следующему:

Живые организмы любой группы отличаются друг от друга по многим наследственным признакам благодаря наследственной изменчивости.

Так как особей появляется значительно больше, чем может выжить в конкретных условиях, происходит борьба за существование, следствием чего является естественный отбор.

При естественном отборе выживают те особи, изменения которых носят приспособительный характер к меняющимся условиям среды, и устраняются особи с неадекватными изменениями.

Выживающие особи дают начало следующему поколению, и таким образом удачные изменения наследуются. Если естественный отбор действует длительно, то через сотни и тысячи поколений особи могут значительно отличаться от исходных форм, образуя новый вид.

Главная заслуга Дарвина состоит в том, что он вскрыл движущие силы эволюции и материалистически объяснил возникновение и относительный характер приспособленности действием только естественных законов. Он научно обосновал взаимосвязь между изменчивостью, наследственностью и отбором и на большом фактически материале показал, что главной движущей силой эволюции является естественный отбор.

Современная эволюционная теория сложилась на основе теории Дарвина.

2. Факторы эволюции

На уровне популяции наблюдаются элементарные эволюционные явления, которые приводят к генетическим изменениям популяции. Эти изменения основаны на элементарном эволюционном материале - мутациях , получающихся в результате постоянно идущего в природе мутационного процесса и комбинативной изменчивости, возникающей в результате комбинации хромосом при гибридизации. Помимо мутационного процесса и рекомбиногенеза к факторам эволюции относятся популяционные волны (численность популяций), поток генов и дрейф генов (случайные колебания частот генов в малых популяциях), изоляция и естественный отбор. Мутационный процесс - источник наследственных изменений - мутаций. Рекомбиногенез приводит к возникновению другого типа наследственных изменений - комбинативной изменчивости, которая ведёт к появлению бесконечно большого разнообразия генотипов и фенотипов, т. е. служит источником наследственного разнообразия и основой для естественного отбора. Рекомбинации генетического материала связаны с перераспределением генов родителей у потомков, обусловленным кроссинговером, случайным расхождением хромосом и хроматид в мейозе и случайным сочетанием гамет при оплодотворении.

Важным эволюционным фактором является и изоляция - существование барьеров, препятствующих скрещиванию между особями популяций одного вида или разных видов, а так же воспроизводству плодовитого потомства. Выделяют следующие формы изоляции: территориально-механическую (географическую), когда изменившиеся особи отделены от остальной части популяции механическими преградами (реки, моря, горы, пустыни), и биологическую, определяемую биологическими различиями особей внутри вида. Биологическая изоляция может быть подразделена на экологическую, этологическую, морфофизиологическую и генетическую.

Экологическая изоляция - проявляется в случаях, когда особи не могут скрещиваться между собой вследствие уменьшения вероятности их встречи, например при сдвиге репродуктивного времени, изменении места размножения и др. При морфофизиологической изоляции изменяется не вероятность встречи полов, а вероятность оплодотворения в силу изменения строения и функционирования органов размножения. Генетическая изоляция включает случаи, когда скрещивающиеся пары особей имеют значительные генетические изменения и в результате резко снижается жизнеспособность их потомства или плодовитость гибридов.

Миграции особей из одной популяции в другую являются источником генетического полиморфизма популяций. Благодаря свободному скрещиванию или миграции происходит обмен генами между популяциями одного вида - поток генов. Вследствие миграций происходит обновление генофонда популяций.

Таким образом, мутации, рекомбинации, миграции, популяционные волны, дрейф генов и изоляция - ненаправленные эволюционные факторы. Они, действуя все вместе, обеспечивают генетическую разнородность популяций.

Из всех элементарных эволюционных факторов ведущая роль в эволюционном процессе принадлежит естественному отбору . Он играет творческую роль в природе, поскольку из ненаправленных наследственных изменений отбирает те, которые могут привести к образованию новых групп особей, более приспособленных к данным условиям существования. Именно в результате действия естественного отбора формируется приспособление организмов, увеличивается разнообразие живой природы. В настоящее время под естественным отбором понимают избирательное воспроизведение генотипов в популяции.

В общих чертах механизм действия естественного отбора состоит в следующем. Любая популяция в силу способности особей изменяться является гетерогенной по генотипу, а, следовательно, и по фенотипу. Это обусловливает неравнозначность организмов в борьбе за существование, в результате которой сохраняются и дают потомство те особи, фенотипы которых оказались более конкурентоспособными. В результате гибели одних организмов и преимущественного размножения других изменяется генетическая структура популяций в сторону более ценного генотипа. Если его фенотип и в следующем поколении в конкретных условиях жизни окажется так же адаптивно полезным, то он снова будет сохранён в результате отбора. Если же изменения признаков не будут способствовать выживанию организмов, то отбором такие формы будут элиминированы и популяция сохранит старую структуру. В популяциях может возникать одновременно несколько полезных для вида изменений. Сохраняя их, отбор приведёт к увеличению многообразия в популяциях. Таким образом, естественный отбор, дифференцируя размножение определённых фенотипов в популяциях, изменяет и соотношения их генотипов.