Презентация к уроку «Микро- и макроэволюция. Критерии вида»
презентация к уроку по биологии на тему

Микроэволюция и макроэволюция. Концепция вида, его критерии. Популяция – структурная единица вида и эволюции. Движущие силы эволюции. Доказательства эволюции.

На экране портрет Ч.Дарвина с цитатой «Каждый вид занимает свое особое место в великом хозяйстве природы». Как же возникают новые виды? Ч.Дарвин назвал свой труд «Происхождение видов путем естественного отбора…», и уже само название дает ответ на вопрос, как виды возникают в природе.

Для изучения темы урока необходимо вспомнить понятие микроэволюция

Задание учащимся. В § 60 стр. 218 учебника – найти и дать определение данному понятию. Прочитать материал о формах микроэволюции.

Ответ 1. Микроэволюция - эволюционные изменения, протекающие на популяционном, внутривидовом уровне.

Ответ 2. Существует две формы микроэволюции. 
1)Филетическая (без дивергенции)
2)Видообразование (за счет дивергенции)

Микроэволюция и макроэволюция

Микроэволюция – это изменения, происходящие в популяциях под действием движущих сил эволюции. В конечном счете приводит к возникновению нового вида.

Макроэволюция – это процесс формирования крупных систематических единиц, надвидовых таксонов – родов, семейств и выше.

Доказательства эволюции

Сравнительно-анатомические

Отдельный пункт

Эмбриологические

В эмбриональном (зародышевом) развитии организмы имеют признаки своих эволюционных предков. Например,

• все организмы начинают развитие с одноклеточной стадии (зиготы);
• двуслойный зародыш (гаструла) соответствует кишечнополостным;
• близкородственные организмы имеют сходные стадии зародышевого развития (сходную последовательность закладки органов);
• зародыш человека покрыт шерстью, имеет хвост – это говорит о происхождении человека от животных.

Палеонтологические

1) Ископаемые остатки и отпечатки (окаменелости) древних организмов показывают, как шло их историческое развитие (эволюция).

2) Филогенетические ряды – это ряды видов, последовательно сменявших друг друга в процессе эволюции.

3) Переходные формы (доказывают происхождение организмов):

• кистеперая рыба латимерия – земноводных от рыб;
• стегоцефал – пресмыкающихся от земноводных;
• археоптерикс – птиц от пресмыкающихся.

Биогеографические

Флора и фауна (ФФ) вулканических островов

• очень бедна, потому что животным и растениям тяжело попасть с материка на новый остров;
• содержит много эндемиков (видов, обитающими только здесь).

ФФ островов, отколовшихся от материка, очень похожа на ФФ материка; чем раньше произошло отделение – тем больше отличия.

Биохимические

Все живые организмы на Земле состоят в основном из белков; наследственная информация закодирована в нуклеиновых кислотах, одинаково происходят процессы репликации, транскрипции, трансляции, гликолиза и т.п.

Всё это свидетельствует о единстве органического мира.

Условия видообразования

Видообразование слагается из 2 стадий: первая- возникновение репродуктивной изоляции, вторая- ее закрепление естественным отбором.

На первой стадии видообразования обмен генами между двумя популяциями одного вида должен быть прекращен, это происодит в результате географического разделения, например, возникновения между популяциями горой цепи, ледника, водной преграды и прочего. Отсутствие обмена генами между 2 популяциями создает возможность для их генетической дивергениции (расхождения). Подобная дивергенция может возникнуть и в результате адаптации оргаизмов к местным условиям, и в результате случайных изменений в сосотаве генофонда каждой из популяций. По мере накопления генетических различий между изолированными популяции, в силу изменений условий и образа жизни, возникают предзиготические изолирующие механизмы, например различия в сроках размножения, в поведении и т.д.

В дальнейшем разделение популяций может закрепиться за счет развития постзиготических изолирующих механизмов. Разделение видов становится необратимым. Процесс возникновения полной изоляции поддерживается естественным отбором.

Конкретные пути возникновения новых видов могут быть различным.В целом различают 2 основные формы видообразования: аллопатрическое и симпатрическое.

Аллопатрическое видообразование- эта форма связана с расширением ареала исходного вида и осуществляется в ходе длительной географической изоляции популяций. Возникновение географических преград приводит к образованию изолятов –географически изолированных популяций. Как правило, это происходит на границе области ареала исходного вида, где условия жизни несколько отличается от обычных и и активно протекают процессы естественного отбора. В результаетединый генофонд вида как бы разрывается на части. Всякая территориальная популяция характеризуется собственным генофондом с характерными для него частотами встречаемости разых аллелей. Прерывание потока генов между изолятами, с одной стороны, и действие естественного отбора, с другой, приводят, в конце концов, к их репродуктивной изоляции и к образованию самостоятельных видов. Пример: возникновение современных видов ландыша от исходного вида, обитавшего миллионы лет назад в широколиственных лесах Европы. Нашествие ледика разорвало единый ареал ландыша на несколько частей . Он сохранился на  лесных территориях, избежавших оледенения: н а Дальнем Востоке, юге европе, в Закавказье. Когд а ледник отступил, ландыш вновь распростанился в Европе, образовав новый вид, более крупный, с широким венчиком, а на Дальнем Востоке-вид с красными черешками и восковым налетом на листьях.Симпатрическо евидообразование. Связано с зарождением в рамках исходной популяции новой формы. Таоке может происходить в результате экологической (например, пищевой )специализции, поэтому данную форму видообразования часто называет экологичесокй . Полагают, что 5 видов синиц образовались в связи с пищевой специализацией: по выбору мест кормежки, по сосотаву поедамых кормов, по способам их поиска и добычи.Например, синица большая долбит ветви и древесые стволы, мелкие виды (лазоревка)-только стебли травянистых растений. Самые мелкие виды(московки, хохлатые синицы) чаще используют для корма концевые ветви деревьев. К другой форме симпатрического видообразования относят внезапое, происходящее в результате хромомсмных мутаций, полиплоидии и гибридизации.(кратное уможение числа хромосом исходного предкового вида.)

Одной из главных особенностей биологической материи на нашей планете является ее дискретность или как сказал основатель учения о микроэволюции Тимофеев-Ресовский «квантированость». Это выражается в том, что она представлена отдельными видами. Видовое многообразие живых организмов на нашей планете очень велико. Сейчас на ней обитает около 50000 видов растений, более 1,5 млн видов животных, не менее 100000 видов грибов, большое количество видов бактерий и вирусов. Ученые постоянно обнаруживают и описывают новые виды живых организмов. Что же такое вид? Что мы понимаем под данным понятием?

Вид: совокупность особей, обладающих способностью скрещиванию с образованием плодовитого потомства, населяющих определенный ареал; обладающих рядом общих морфологических признаков и сходством во взаимоотношениях с биотической и абиотической средой

Вопрос об определении организмов к одному или разным видам очень сложен и по поводу отдельных видов вызывает бурные споры в ученой среде. Для процедуры определения вида используют критерии вида. Критерии вида – это признаки, по которым один вид отличается от другого. Вопрос о критериях вида занимает центральное место в теории эволюции. Это вполне объяснимо: четкое понимание сущности вида необходимо для выявления механизмов эволюционного процесса. Выделяют 8 критериев вида:

1. Морфологический.
2. Физиологический.
3. Географический.
4. Генетический.
5. Этологический.
6. Экологический.
7. Биохимический.
8. Цитологический.

Популяция –  (populatio – народ, население) это совокупность особей одного вида, обладающих генофондом и занимающих определенную территорию, существующая относительно изолирована от других популяций. Этот термин ввел В. Иогансен в 1903 году.

Генофонд – это совокупность всех генов всех особей данной популяции.

Почему популяция способна к длительному существованию? Это не хаотическое скопление особей, а устойчивое целостное образование – надорганизменная форма организации жизни.  Особи в популяции различаются по возрасту, полу, генотипу, но тесно связаны между собой. Особенно ярко эта связь просматривается у животных.

При этом некоторые связи обеспечивают существование отдельной особи: птицы и млекопитающие метят свои участки, охраняя свою территорию от сородичей.  Но многие связи направлены на воспроизводство популяции. Это связи между полами и возрастными группами.  Особи разного пола находят друг друга по запаху, звукам, вступают в брачные отношения, проявляют заботу о потомстве. Например, необходимость установления прочной связи с детенышем заставляет многих животных во время размножения покидать стадо (антилопы, зубры, северные олени), так в период отела самка  северного оленя вместе с детенышем выходит на край стада. Она кричит часа два, потом смолкает. Находясь в стаде, олененок уверенно отличит голос матери от голоса других оленух.

Чем определяется устойчивость популяции?

1.Устойчивая популяция включает все возрастные группы от новорожденных до стариков. В популяции, клонящейся к закату, слишком много старых особей.

2. Численность особей в популяции разная.  Например, популяция насекомых составляет  сотни тысяч особей, а популяция крупных млекопитающих - только несколько  сотен особей.

Вывод: численность особей в популяции постоянно колеблется. На нее влияют вспышки размножаемости саранчи, колорадский жук, патогенные микроорганизмы (пандемия гриппа). Популяция не сможет длительно существовать, если ее численность будет ниже некоторых пределов.

Почему популяцию считают единицей эволюции?

Особенности популяции:

1. Большое генотипическое сходство.

2. Случайное свободное скрещивание («перемешивание» особей осуществляется легче и чаще, чем между популяциями этого же вида) из-за территориальной обособленности друг от друга.

Пример: Одна дубрава от другой находится за несколько километров, а пыльца дуба разносится ветром на несколько сотен метров. Но  в сильные бури пыльца подхватывается ветром и может переноситься на большие расстояния и достигать соседних популяций.

Вопрос: Может ли обособленность популяции быть постоянной (исходя из этого примера)?

Вывод: Нет, обособленность популяции относительна.

3. Изоляция (хотя и неабсолютная) или обособленность.

4. Могут возникать наследственные изменения у отдельных особей в популяции и в результате свободного скрещивания распространяются в популяции. Это приводит к генетической разнородности составляющих ее особей. Неоднородность особей в популяции создает условия для действия естественного отбора, выработке приспособлений к условиям обитания у видов в целом.

Вывод: эволюционный процесс происходит в недрах вида – в популяциях.

Структура вида будет неполной, если не сказать о подвидах. Ареал белки обыкновенной насчитывает 20 подвидов. Дальний Восток – у белки почти чёрная окраска шкурки; юг Западной Сибири – серая белка с серым хвостом; Европейская часть нашей страны – белка с рыжим хвостом.

Вывод: границы между подвидами не чёткие, особи встречающихся популяций способны скрещиваться между собой и оставлять плодовитое потомство.

Число подвидов зависит и от движения особей. Кочующие животные – песцы. Место обитания -  тундра Евразии (1 подвид), Командорские острова (о.Беринга и о. Медный) (2 подвида). Море вокруг не замерзает, где каждый подвид представлен единственной популяцией.

Подвид, как и популяция, представляет форму существования вида, обеспечивает его приспособленность к конкретным условиям среды. Это даёт возможность виду занимать большой ареал, несмотря на разнообразие условий в его пределах, поддерживать на некотором уровне численность, т.е. длительно устойчиво существовать.

Процветающие виды состоят из большого числа популяций и подвидов, а зарождающиеся или вымирающие виды представлены немногими или даже одной популяцией.

Реликтовые виды: пицундская сосна, кистепёрая рыба – латимерия, пресмыкающееся – гаттерия.

Итоговая беседа по вопросам.

1. Кто может эволюционировать - отдельная особь или популяция? (Популяция со своими признаками эволюционирует независимо от других популяций, организм не может эволюционировать, т.к. его генотип определён в момент оплодотворения).

2. В чем состоит практическое значение изучений популяций?

- при заготовке древесины очень важно знать скорость восстановления леса, чтобы правильно планировать интенсивность рубок;

- использование животных для получения ценного пищевого или пушного сырья;

- изучение других важно с медико – санитарной точки зрения.

Факторы (движущие силы) эволюции

Наследственная изменчивость

Мутации и комбинации создают наследственное разнообразие (генетическую неоднородность популяции), поставляют материал для естественного отбора. Чем сильнее идёт мутационный процесс, тем больше эффективность естественного отбора.

Случайное (ненаправленное) сохранение признаков

Популяционные волны – периодические колебания численности популяции. Например: численность зайцев непостоянна, каждые 4 года их становится очень много, затем следует спад численности. Значение: во время спада происходит дрейф генов.

Дрейф генов: если популяция очень маленькая (из-за катастрофы, болезни, спада поп-волны), то признаки сохраняются или исчезают независимо от их полезности, случайно.

Борьба за существование

Причина: организмов рождается гораздо больше, чем может выжить, поэтому для них всех не хватает пищи и территории.

Определение: совокупность взаимоотношений организма с другими организмами и с окружающей средой.

Формы:

• внутривидовая (между особями одного вида),
• межвидовая (между особями разных видов),
• с условиями окружающей среды.

Самой ожесточенной считается внутривидовая.

Следствие: естественный отбор

Естественный отбор

Это главный, ведущий, направляющий фактор эволюции, приводит к приспособленности, к возникновению новых видов.подробнее

Изоляция

Постепенное накопление различий между изолированными друг от друга популяциями может привести к тому, что они превратятся в два разных вида, т.е. произойдет видообразование.

Всё это свидетельствует о единстве органического мира.