Рецесивните мутации са обект на естествен подбор. Нарушения на равновесното състояние на популациите: мутации, естествен подбор, миграции, изолация
Органична еволюция е историческият процес на възникване на разнообразие и адаптиране към условията на живот на всички нива на организация на живите същества. Еволюционният процес е необратим и винаги прогресивен. Еволюционният процес се основава на естествения подбор на случайни, фенотипно проявени наследствени промени, които предоставят на организмите преференциални възможности за оцеляване и възпроизводство в определени условия на околната среда. Промените, които намаляват жизнеспособността на организмите и видовете, се елиминират.
Създателят на първата еволюционна теория е Жан Батист Ламарк, който защитава идеята за променливостта на видовете и тяхното целенасочено развитие от прости до сложни форми. Въпреки това, приписването на организмите на вътрешно желание за напредък (цел), както и твърдения за наследяването на характеристики, придобити по време на живота на индивида, се оказаха непотвърдени от последващи изследвания. Идеята за пряко, винаги адекватно влияние на външната среда върху тялото и неговата подходяща реакция на това влияние също се оказа погрешна. Заслугата за развитието на еволюционните идеи и създаването на холистична теория за еволюцията принадлежи на Чарлз Дарвин и А. Уолъс, които обосноваха принципа на естествения подбор и идентифицираха механизмите и причините за еволюцията.
Основни термини и понятия, проверявани в изпитната работа: адаптация, антропогенеза, биологичен прогрес, биологична регресия, борба за съществуване, видове, видове критерии, хомоложни органи, дарвинизъм, движеща селекция, дивергенция, доказателства за еволюция, генетичен дрейф, естествен подбор, идиоадаптации, изолация, макроеволюция, микроеволюция, органична еволюция, относителна целесъобразност, популационни вълни, популация, синтетична теория на еволюцията, фактори на еволюцията, комбинирана изменчивост, мутационна изменчивост, обща дегенерация.
Преглед- това е съвкупност от индивиди, които действително съществуват в природата, заемащи определена територия, имащи общ произход, морфологично и генетично сходство, свободно кръстосващи се и произвеждащи плодовито потомство. Поради факта, че понякога може да бъде много трудно да се класифицира определен вид като определен вид, биолозите са разработили критерии, въз основа на които два външно много сходни индивида се класифицират като един и същи или различни видове.
Тип критерии:
– морфологичен– индивидите, принадлежащи към един и същи вид, са подобни помежду си по своята външна и вътрешна структура;
– физиологичен– индивидите, принадлежащи към един и същи вид, са сходни помежду си по много физиологични характеристики на живота;
– биохимичен– индивиди, принадлежащи към един и същи вид, съдържат подобни протеини;
– генетични– индивиди, принадлежащи към един и същи вид, имат еднакъв кариотип, кръстосват се помежду си в природата и дават плодородно потомство. Няма обмен на гени между различните видове;
– екологичен– индивиди от един и същи вид водят сходен начин на живот в сходни условия на околната среда;
– географски– видът е разпространен в определена територия (ареал).
Най-важният критерий за определяне дали индивидите принадлежат към различни видове е генетичният критерий. Нито един критерий не може да бъде изчерпателен. Само въз основа на набор от критериални характеристики могат да се правят разграничения между тясно свързани видове.
Население - стабилна колекция от индивиди от един и същи вид, живеещи заедно в продължение на няколко поколения. Популацията е елементарна еволюционна единица. Минималната популация е два индивида от различен пол. Индивиди в една и съща популация могат да се раждат и умират, но популацията ще продължи да съществува.
Кръстосването между индивиди от една и съща популация се случва много по-често, отколкото между индивиди от различни популации. Това гарантира свободен генетичен обмен между членовете на популацията.
Под въздействието на външни фактори се променя генетичният състав на популацията. Генетичният състав на популацията го формира генофонд . Дългосрочна и насочена промяна в генофонда на популацията се нарича елементарен еволюционен феномен.
Факторите, които предизвикват еволюционния процес в популациите, се наричат елементарни еволюционни фактори. Те включват мутации, чиято природа и разнообразие са причина за генетичната хетерогенност на популациите. Те доставят еволюционен материал - основа за последващото действие на естествения отбор. Съвкупността от рецесивни мутации в генотиповете на индивиди в популационна форма резерв на наследствена изменчивост(S.S. Четвериков), който, когато условията на съществуване се променят, размерът на популацията се променя, може фенотипно да се прояви и да попадне под влиянието на естествения подбор.
Популационни вълни – периодични колебания в броя на индивидите в популацията, в резултат на рязка промяна в действието на който и да е фактор на околната среда (например липса на храна, природни бедствия и др.). След като тези фактори престанат, популацията се увеличава отново. Оцелелите индивиди може да са генетично ценни. Промените в честотите на определени гени могат да доведат до промени в популацията.
Изолация Тя може да бъде пространствена (географска) и биологична (екологична, физиологична, репродуктивна).
Естествен подбор - фактор, който определя възможностите за оцеляване и възпроизводство на индивидите и следователно запазването и еволюцията на вида. Селекцията действа върху индивидуалните фенотипове, като по този начин се подбира за определени генотипове.
Видообразуване - процесът на образуване на нови сортове и видове, които са репродуктивно изолирани от първоначалната популация. Отделно географскиИ екологично видообразуване.
ГеографскиВидообразуването започва в популации, живеещи в различни, отдалечени части от ареала или мигриращи от ареала. Тъй като между тях има пространствена изолация, няма генетичен обмен и настъпва постепенно разминаване на характерите, което води до образуването на нови видове, репродуктивно изолирани един от друг. Този процес се нарича разминаване.
Екологично видообразуване възниква в рамките на същата област. Ако индивидите от дадена популация, поради генотипни и фенотипни различия, се окажат адаптирани към различни условия на околната среда, тогава между тях репродуктивна изолация. Нови видове могат да възникнат не само в резултат на изолация, но и в резултат на полиплоидия или междувидова хибридизация, която често се среща в растенията.
Микроеволюция - вътрешновидов процес, водещ до образуването на нови популации на даден вид и в крайна сметка нови видове. Необходимо условие е изолацията - географскиИ околната среда. Резултатът от микроеволюцията е репродуктивна изолация.
Микроеволюцията започва с естествения подбор на мутации и дивергенция. В резултат на действието на тези фактори се формират нови популации, генетично и морфологично различни от изходните. Ако след началото на процесите на дивергенция, географски и след това репродуктивна изолациямежду нови и стари популации, това в крайна сметка води до появата на нови видове.
Пример са чинките от Галапагоските острови, описани от Чарлз Дарвин. Естеството на храната и разстоянието на островите от континента определят разликите в структурата на човките и дължината на крилата на птиците. Постепенно те се разделят на различни популации, които не се кръстосват помежду си, а по-късно и на независими видове.
Макроеволюция - процес, който протича в исторически дълги периоди. Води до образуването на таксони, по-големи от вида – родове, семейства, разреди, класове и др. Механизмите на макроеволюцията са същите като тези на микроеволюцията.
Еволюционният процес има такива характеристики като: прогресивност, непредсказуемост, необратимост, неравномерност.
ПРИМЕРИ ЗА ЗАДАЧИ Част А
A1. Червената лисица, живееща в горите на Канада, и червената лисица, живееща в Европа, принадлежат към
1) един вид 3) различни родове
2) разновидности 4) различни видове
A2. Основният критерий за появата на нов вид е:
1) появата на външни различия между индивидите
2) географска изолация на популациите
3) репродуктивна изолация на популациите
4) изолация на околната среда
A3. Еволюционните процеси започват на ниво
1) вид 2) клас 3) тип 4) популация
A4. Биологичните предпоставки за микроеволюция в популацията са
1) процес на мутация и естествен подбор
2) разлики в кариотипите на индивидите
3) физиологични различия
4) външни различия
A5. Съвкупността от рецесивни мутации, натрупани в една популация, се нарича нейна
1) генотип
2) генофонд
3) резерв на наследствена променливост
4) резерв на модификационна променливост
A6. Популации на един вид
1) винаги живеят наблизо
2) относително изолирани един от друг
3) живеят наблизо, но никога не пресичат пътеки
4) винаги живеят на различни континенти
A7. В резултат на естествения подбор на мутациите в популацията възниква процес
1) репродуктивна изолация
2) географска изолация
3) изолация на околната среда
4) дивергенция
A8. Различията в популациите на синигерите, обитаващи градски парк, най-вероятно могат да доведат до
1) географска изолация
2) изолация на околната среда
3) промени в кариотипа
4) морфологични различия
A9. Булдогът и доберманският пинчер принадлежат към
1) една порода 3) разновидности
2) различни видове 4) един вид
A10. Еволюират две популации от един и същи вид:
1) независимо един от друг и в различни посоки
2) в една посока, променяйки се еднакво
3) в зависимост от посоката на еволюция на една от популациите
4) в различни посоки, но с еднаква скорост
A11. При какви условия ще се развива популацията?
1) броят на правите и обратните мутации в популацията ще бъде еднакъв
2) броят на пристигащите и напускащите популацията индивиди е еднакъв
3) размерът на популацията се променя, но генотипите на индивидите остават непроменени
4) броят и генотипите на индивидите се променят периодично
A12. Като видов критерий по отношение на изследваните външно подобни индивиди можем условно да използваме
1) еднаква височина на индивидите
2) сходство на жизнените процеси
3) живот в същата среда
4) същото телесно тегло
A13. Две галапагоски чинки (мъжки и женски) могат да бъдат класифицирани като различни видове въз основа на
1) външни различия
2) вътрешни различия
3) изолация на техните популации
4) не-кръстосване помежду си
A14. Какъв видов критерий се основава на броя на хромозомите в клетките на даден организъм?
1) генетичен 3) географски
2) морфологични 4) физиологични
Част Б
B1. Посочете биологичните фактори на видообразуването
1) географска изолация
2) мутации и естествен подбор
3) външни различия
4) различни местообитания
5) дивергенция
6) общ асортимент
B2. В какъв падеж са посочени видовете организми?
1) Сиамска котка 4) Владимир тежък камион
2) немска овчарка 5) дива котка
3) обикновено куче 6) торбест вълк
VZ. Свържете примера за видообразуване с неговия тип
Q4. Определете последователността на микроеволюционните процеси, протичащи в популацията.
А) появата на мутации
Б) изолиране на подвидове
Б) начало на дивергенция в популацията
Г) появата на нови видове
Г) подбор на фенотипове
Д) образуване на нови популации
Част В
C1. Какви условия са необходими за свободно кръстосване на индивиди от различни популации на един и същи вид?
Идеите за изменчивостта на органичния свят намират своите привърженици още от древността. Аристотел, Хераклит, Демокрит и редица други древни мислители са изразили тези идеи. През 18 век К. Линей създава изкуствена система от природата, в която видът е признат за най-малката систематична единица. Той въведе номенклатура от двойни имена на видове (двоични), което направи възможно систематизирането на организми от различни царства, известни по това време, в таксономични групи.
Създателят на първата еволюционна теория е Жан Батист Ламарк. Той беше този, който признава постепенното усложняване на организмите и променливостта на видовете, като по този начин косвено опровергава божественото създаване на живота. Изявленията на Ламарк обаче за целесъобразността и полезността на всякакви възникващи адаптации в организмите, признаването на желанието им за прогрес като движеща сила на еволюцията не бяха потвърдени от последващи научни изследвания. Освен това предложенията на Ламарк за наследствеността на чертите, придобити от индивида по време на живота му, и за влиянието на упражненията на органите върху тяхното адаптивно развитие не бяха потвърдени.
Основният проблем, който трябваше да бъде решен, беше проблемът с формирането на нови видове, адаптирани към условията на околната среда. С други думи, учените трябваше да отговорят на поне два въпроса: как възникват новите видове? Как възникват адаптациите към условията на околната среда?
Теорията за еволюцията, която е разработена и призната от съвременните учени, е създадена независимо от Чарлз Робърт Дарвин и Алфред Уолъс, които излагат идеята за естествен подбор, основан на борбата за съществуване. Тази доктрина се наричаше Дарвинизъм , или наука за историческото развитие на живата природа.
Основни принципи на дарвинизма:
– еволюционният процес е реален, определя се от условията на съществуване и се проявява в образуването на нови индивиди, видове и по-големи систематични таксони, адаптирани към тези условия;
– основните еволюционни фактори са: наследствена изменчивост и естествен подбор .
Естественият подбор играе ролята на водещ фактор в еволюцията (творческа роля).
Предпоставките за естествен подбор са: свръхрепродуктивен потенциал, наследствена изменчивост и промени в условията на живот. Естественият подбор е следствие от борбата за съществуване, която се дели на вътрешновидови, междувидови и борба с условията на околната среда.Резултатите от естествения подбор са:
– запазване на всякакви адаптации, които осигуряват оцеляването и възпроизводството на потомството; всички адаптации са относителни.
Разминаване – процесът на генетична и фенотипна дивергенция на групи от индивиди според индивидуалните характеристики и образуването на нови видове – прогресивната еволюция на органичния свят.
Движещите сили на еволюцията според Дарвин са: наследствена изменчивост, борба за съществуване, естествен подбор.
ПРИМЕРИ ЗА ЗАДАЧИ Част А
A1. Движещата сила на еволюцията според Ламарк е
1) желанието на организмите за прогрес
2) дивергенция
3) естествен подбор
4) борба за съществуване
A2. Твърдението е грешно
1) видовете са променливи и съществуват в природата като независими групи организми
2) родствените видове имат исторически общ прародител
3) всички промени, придобити от тялото, са полезни и се запазват чрез естествен подбор
4) в основата на еволюционния процес е наследствената променливост
A3. В резултат на това еволюционните промени се фиксират в поколенията
1) появата на рецесивни мутации
2) наследяване на характеристики, придобити по време на живота
3) борба за съществуване
4) естествен подбор на фенотипове
A4. Заслугата на Чарлз Дарвин е в
1) разпознаване на променливостта на видовете
2) установяване на принципа на двойните видове имена
3) идентифициране на движещите сили на еволюцията
4) създаване на първото еволюционно учение
A5. Според Дарвин причината за образуването на нови видове е
1) неограничено възпроизвеждане
2) борба за съществуване
3) мутационни процеси и дивергенция
4) пряко влияние на условията на околната среда
A6. Естественият подбор се нарича
1) борбата за съществуване между индивидите от популацията
2) постепенно възникване на различия между индивидите от популацията
3) оцеляване и размножаване на най-силните индивиди
4) оцеляване и възпроизводство на индивиди, най-адаптирани към условията на околната среда
A7. Борбата за територия между два вълка в една гора се отнася за
1) междувидова борба
2) вътрешновидова борба
3) борба с условията на околната среда
4) вътрешно желание за прогрес
A8. Рецесивните мутации са обект на естествен подбор, когато
1) хетерозиготност на индивида за избрания признак
2) хомозиготност на индивида по даден признак
3) тяхното адаптивно значение за индивида
4) тяхната вредност за индивида
A9. Посочете генотипа на индивида, в който ген а ще бъде обект на действието на естествения отбор
1) АаВв 2) ААВВ 3) АаВв 4) ааВв
A10. Чарлз Дарвин създава своето учение през
1) XVII век 2) XVIII век. 3) XIX век 4) ХХ век
Част Б
B1. Изберете разпоредбите на еволюционното учение на Чарлз Дарвин
1) придобитите характеристики се наследяват
2) материалът за еволюцията е наследствената изменчивост
3) всяка променливост служи като материал за еволюцията
4) основният резултат от еволюцията е борбата за съществуване
5) дивергенцията е в основата на видообразуването
6) както полезните, така и вредните черти са обект на действието на естествения подбор
B2. Свържете възгледите на Дж. Ламарк и Чарлз Дарвин с разпоредбите на техните учения
Част В
C1. Каква е прогресивността на учението на Чарлз Дарвин?
Синтетичната теория на еволюцията възниква въз основа на данни от сравнителната анатомия, ембриологията, палеонтологията, генетиката, биохимията и географията.
Синтетична теория на еволюцията предлага следните разпоредби:
– елементарният еволюционен материал е мутации;
– елементарна еволюционна структура – население;
– елементарен еволюционен процес – насочена промяна популационен генофонд;
– естествен подбор– водещ творчески фактор на еволюцията;
– в природата има два условно разграничени процеса, които имат еднакви механизми – микро- и макроеволюция. Микроеволюцията е промяната в популациите и видовете, макроеволюцията е появата и промяната на големи систематични групи.
Процес на мутация. Трудовете на руския генетик С. С. са посветени на изучаването на мутационните процеси в популациите. Четверикова. В резултат на мутации се появяват нови алели. Тъй като мутациите са предимно рецесивни, те се натрупват в хетерозиготи, образувайки резерв на наследствена изменчивост.Когато хетерозиготите се кръстосват свободно, рецесивните алели стават хомозиготни с вероятност от 25% и подлежат на естествен подбор. Индивидите, които нямат селективни предимства, се отхвърлят. В големите популации степента на хетерозиготност е по-висока, така че големите популации се адаптират по-добре към условията на околната среда. При малки популации инбридингът е неизбежен и следователно нарастването на хомозиготната популация. Това от своя страна заплашва болести и изчезване.
Генетичен дрейф, случайна загуба или внезапно увеличаване на честотата на алелите в малки популации, което води до промяна в концентрацията на този алел, увеличаване на хомозиготността на популацията, намаляване на нейната жизнеспособност и появата на редки алели. Например в религиозни общности, изолирани от останалия свят, има или загуба, или увеличаване на алелите, характерни за техните предци. Увеличаването на концентрацията на алели възниква в резултат на кръвно-родствени бракове; загубата на алели може да настъпи в резултат на напускане на членове на общността или тяхната смърт.
Форми на естествен подбор. Преместване естествен подбор.Води до разместване норми за реакцияорганизъм в посока на изменчивост на признака при променящи се условия на околната среда. Стабилизиране на естествения подбор(открит от N.I. Shmalhausen) стеснява скоростта на реакцията при стабилни условия на околната среда. Разрушителен подбор- възниква, когато една популация по някаква причина е разделена на две и те почти нямат контакт помежду си. Например, в резултат на лятно косене, една растителна популация може да бъде разделена по време на узряване. С течение на времето от него могат да се образуват два вида. Сексуален подборосигурява развитието на репродуктивни функции, поведение, морфофизиологични характеристики.
Така синтетичната теория на еволюцията съчетава дарвинизма и съвременните идеи за развитието на органичния свят.
ПРИМЕРИ ЗА ЗАДАЧИ Част А
A1. Според С.С. Четвериков, изходният материал за видообразуване е
1) изолация
2) мутации
3) популационни вълни
4) модификации
A2. Малките популации измират поради факта, че те
1) по-малко рецесивни мутации, отколкото в големи популации
2) по-малко вероятно е да се прехвърлят мутации в хомозиготно състояние
3) има по-голяма вероятност от инбридинг и наследствени заболявания
4) по-висока степен на хетерозиготност на индивидите
A3. Към процесите се отнася образуването на нови родове и семейства
1) микроеволюционен 3) глобален
2) макроеволюционен 4) вътревидов
A4. В постоянно променящите се условия на околната среда действа форма на естествен подбор
1) стабилизиране 3) шофиране
2) разрушителен 4) полов подбор
A5. Пример за стабилизираща форма на селекция е
1) появата на копитни животни в степните зони
2) изчезването на белите пеперуди в индустриалните зони на Англия
3) оцеляване на бактериите в гейзерите на Камчатка
4) появата на високи форми на растения, когато мигрират от долини към планини
A6. Популациите ще се развиват по-бързо
1) хаплоидни търтеи
2) кацалки, хетерозиготни за много признаци
3) мъжки домашни хлебарки
A7. Генофондът на населението се обогатява благодарение на
1) променливост на модификацията
2) междувидова борба за съществуване
3) стабилизираща форма на подбор
4) полов подбор
A8. Причина, поради която може да възникне генетичен дрейф
1) висока хетерозиготност на популацията
2) голяма популация
3) хомозиготност на цялата популация
4) миграция и емиграция на носители на мутации от малки популации
A9. Ендемитите са организми
1) чиито местообитания са ограничени
2) живеещи в различни местообитания
3) най-често срещаните на Земята
4) формиране на минимални популации
A10. Цели се стабилизиращата форма на подбор
1) запазване на индивиди със средна стойност на чертите
2) запазване на индивиди с нови характеристики
3) нарастваща хетерозиготност на популацията
4) разширяване на нормата на реакцията
A11. Генетичният дрейф е
1) рязко увеличаване на броя на индивидите с нови характеристики
2) намаляване на броя на възникващите мутации
3) намаляване на скоростта на мутационния процес
4) случайна промяна в честотите на алелите
A12. Изкуственият подбор е довел до появата
1) арктически лисици
2) язовци
3) Ердел териер
4) коне Пржевалски
Част Б
B1. Изберете условията, които определят генетичните предпоставки на еволюционния процес
1) променливост на модификацията
2) мутационна изменчивост
3) висока хетерозиготност на популацията
4) условия на околната среда
5) инбридинг
6) географска изолация
Част В
C1. Намерете грешки в дадения текст. Посочете номерата на изреченията, в които са разрешени, обяснете ги
1. Популацията е съвкупност от индивиди от различни видове, заемащи определена територия. 2. Индивиди от една и съща популация се кръстосват свободно помежду си. 3. Наборът от гени, които притежават всички индивиди в популацията, се нарича генотип на популацията. 4. Индивидите, които съставляват популацията, са разнородни по своя генетичен състав. 5. Разнородността на организмите, които изграждат една популация, създава условия за естествен подбор. 6. Популацията се счита за най-голямата еволюционна единица.
Адаптиране на организмите към околната среда. В резултат на дълъг еволюционен процес всички организми непрекъснато се развиват и подобряват своите адаптации към условията на околната среда. Адаптацията е един от резултатите на еволюцията, взаимодействието на нейните движещи сили - наследственост, изменчивост, естествен подбор. Вторият резултат от еволюцията е многообразието на органичния свят. Организмите, запазени в процеса на борба за съществуване и естествен подбор, съставляват целия съществуващ днес органичен свят. Процесите на мутация, протичащи през поредица от поколения, водят до появата на нови генетични комбинации, които са обект на действието на естествения подбор. Именно естественият подбор определя характера на новите адаптации, както и посоката на еволюционния процес. В резултат на това организмите развиват различни адаптации към живота. Всяка адаптация възниква в резултат на дългосрочен подбор на случайни, фенотипно проявени мутации, които са полезни за вида.
Защитно оцветяване. Осигурява на растенията и животните защита от врагове. Организмите, които имат този цвят, се сливат с фона и стават по-малко забележими.
Прикриване. Устройство, при което формата и цветът на тялото на животните се слива с околните предмети. Богомолките, гъсениците на пеперудите приличат на клонки, пеперудите приличат на листа от растения и т.н.
Мимикрия. Имитация на незащитени видове от защитени по форма и цвят. Някои мухи приличат на оси, змиите приличат на усойници и т.н.
Предупредително оцветяване. Много животни имат ярки цветове или определени отличителни знаци, които предупреждават за опасност. Хищник, който атакува веднъж, запомня цвета на жертвата и следващия път ще бъде по-внимателен.
Относителен характер на адаптациите. Всички адаптации се развиват при определени условия на околната среда. Именно при тези условия устройствата са най-ефективни. Все пак трябва да се има предвид, че годността не е абсолютна. Те ядат животни както със защитни, така и с предупредителни цветове, а също така нападат тези, които са камуфлажни. Птиците, които летят добре, са лоши бегачи и могат да бъдат хванати на земята; когато условията на околната среда се променят, развитата адаптация може да се окаже безполезна или вредна.
Доказателство за еволюция. Сравнителна анатомияДоказателствата се основават на идентифициране на общи и различни морфологични и анатомични характеристики на структурата на различни групи организми.
Анатомичните доказателства за еволюцията включват:
– наличие на хомоложни органи, имащи общ структурен план, развиващи се от подобни зародишни слоеве в ембриогенезата, но адаптирани да изпълняват различни функции (ръка - перка - птиче крило). Разликите в структурата и функциите на органите възникват в резултат на разминаване;
– наличието на подобни органи, имащи различен произход в ембриогенезата, различни структури, но изпълняващи подобни функции (крило на птица и крило на пеперуда). В резултат на това възниква сходството на функциите конвергенция;
– наличие на рудименти и атавизми;
– наличие на преходни форми.
Рудименти , – органи, които са загубили своето функционално значение (опашна кост, ушни мускули при хора).
Атавизми , – случаи на проявление на признаци на далечни предци (опашка и окосмено тяло при хора, остатъци от 2-ри и 3-ти пръст на краката при кон).
Преходни форми - показват филогенетична приемственост при прехода от предшественици към съвременни форми и от клас към клас.
Ембриологични доказателства. Ембриологията изучава закономерностите на ембрионалното развитие и установява:
– филогенетична връзка на организмите;
– закономерности на филогенезата.
Получените данни са отразени в законите на зародишното сходство на K.M. Баер и в биогенетичния закон на Е. Хекел и Ф. Мюлер.
Законът на Баер установява сходството на ранните етапи на развитие на ембрионите на представители на различни класове в рамките на един тип. В по-късните етапи на ембрионалното развитие това сходство се губи и се развиват най-специализираните характеристики на таксона, до индивидуалните характеристики на индивида.
Биогенетичният закон на Мюлер-Хекел гласи, че онтогенезата е кратко повторение на филогенезата. В процеса на еволюция онтогенезата може да се пренареди, което води до еволюцията на органите на възрастен организъм.
В онтогенезата се повтарят само ембрионалните стадии на предците и то не винаги напълно. Ако на ранен етап организмът е адаптиран към условията на околната среда, тогава той може да достигне зрялост, без да преминава през следващите етапи, както например се случва в аксолотлите - ларвите на тигровата амбистома.
Палеонтологични доказателства – ни позволяват да датираме събития от древната история, използвайки фосилни останки от организми. Палеонтологичните доказателства включват филогенетичните серии от коне, хоботни и хора, създадени от палеонтолозите.
Единството на органичния свят се проявява в химичния състав, фината структура и основните жизнени процеси, протичащи в организмите.
ПРИМЕРИ ЗА ЗАДАЧИ Част А
A1. Дайте пример за защитно оцветяване
1) оцветяването на калинка я предпазва от птици
2) оцветяване на зебра
3) оцветяване на осата
4) оцветяване на лешник, седнал на гнездо
A2. Конят на Пржевалски е приспособен за живот в степите на Централна Азия, но не е приспособен за живот в
1) прериите на Южна Америка
2) джунглата на Бразилия
3) полупустини
4) Природен резерват Аскания-Нова
A3. Устойчивостта на някои хлебарки към отрови е следствие
1) избор на шофиране
2) стабилизиращ подбор
3) едновременна мутация
4) несъвършенства на отровите
A4. В зависимост от това се формират нови адаптации към условията на околната среда
1) желанието на организмите да прогресират
2) благоприятни условия на околната среда
4) норми на реакция на организмите
A5. Приспособяване към опрашване от нощни насекоми в малките самотни растения е
1) бял цвят на венчето
2) размери
3) разположение на тичинките и плодниците
4) миризма
A6. Хомологът на човешката ръка е
1) птиче крило
2) крило на пеперуда
3) крак на скакалец
4) нокът на рак
A7. Аналог на крилото на пеперуда е
1) пипала на медуза 3) човешка ръка
2) крило на птица 4) перка на риба
A8. Апендиксът е вермиформен апендикс на сляпото черво, наречен рудимент, защото
1) потвърждава произхода на човека от животните
2) загуби първоначалната си функция
3) е хомолог на дебелото черво на приматите
4) е аналог на червата на членестоноги
A9. Какви са причините за появата на разнообразие в органичния свят?
1) адаптивност към условията на околната среда
2) селекция и запазване на наследствените промени
3) борба за съществуване
4) продължителност на еволюционните процеси
A10. Ембриологичните доказателства за еволюцията включват прилики
1) план на структурата на организмите
2) анатомична структура
3) хордови ембриони
4) развитие на всички организми от зиготата
A11. Филогенетичните серии на някои се отнасят до доказателства за еволюцията
1) анатомичен
2) палеонтологичен
3) исторически
4) ембриологични
A12. За представител се приема междинна форма между гръбначни и безгръбначни
1) хрущялни риби 3) без череп
2) членестоноги 4) мекотели
Част Б
B1. Анатомичните доказателства за еволюцията включват
1) сходство на ембрионите
2) сходство във функциите на някои органи
3) наличието на опашка при някои хора
4) общ произход на органите
5) вкаменелости на растения и животни
6) наличието на ушни мускули при хора и кучета
B2. Палеонтологичните данни и доказателствата за еволюцията включват
1) прилики между трилобитите и съвременните членестоноги
2) плацентарност на древни и съвременни бозайници
3) съществуването на семенни папрати и техните вкаменелости
4) сравнение на формите на скелетите на древни и съвременни хора
5) наличието на множество зърна при някои хора
6) трислойна структура на тялото на древни и съвременни животни
VZ. Свържете факторите на еволюцията с техните характеристики. характеристики на фактора
Q4. Свържете примерите за приспособления с видовете приспособления.
Част В
C1. Убедителни ли са дадените доказателства за еволюцията?
Основните насоки на еволюционния процес. Проблемът за прогресивната еволюция е анализиран от руския учен А.Н. Северцов.
На първо място, A.N. Северцов предложи да се разграничи биологичен прогресИ морфофизиологичен прогрес.
Биологичен прогрес - това е просто известен успех на една или друга група живи организми в живота: голяма численост, голямо видово разнообразие, широк ареал на разпространение.
Морфофизиологичен прогрес - това е появата на качествено нови, по-сложни форми на живот в присъствието на вече съществуващи, напълно оформени групи. Например многоклетъчните организми са се появили в свят, населен с едноклетъчни, а бозайниците и птиците са се появили в свят, населен с влечуги.
Според A.N. Северцев, биологичният прогрес може да бъде постигнат по три начина:
Ароморфози . Придобиване на прогресивни структурни характеристики, които извеждат една или друга група организми на качествено ново ниво Чрез ароморфозите възникват големи таксономични групи - родове, семейства, разреди и др. Примери за ароморфози включват появата на фотосинтеза, появата на телесна кухина, многоклетъчност, кръвоносна и други системи на органи и др.
идиоматични адаптации, частни адаптации, които не са от фундаментално естество, но позволяват на човек да успее в определена, повече или по-малко тясна среда. Примери за идиоадаптации: форма и оцветяване на тялото, адаптиране на крайниците на насекоми и бозайници към живот в определена среда и др.
Дегенерация , опростяване на структурата, преход към по-просто местообитание, загуба на съществуващи адаптации.
Примерите за израждане включват: загуба на червата от тения, загуба на стъбла при водна леща.
Наред с биологичния прогрес се използва понятието биологична регресия. Биологична регресиянаречено намаляване на броя, видовото разнообразие, областта на разпространение на определена група организми.
Граничният случай на биологична регресия е изчезването на определена група организми.
Основните етапи от еволюцията на флората и фауната. Еволюция на растенията. Първите живи организми са възникнали преди около 3,5 милиарда години. Те очевидно са яли продукти от абиогенен произход и са били хетеротрофи. Високата скорост на възпроизводство доведе до конкуренция за храна и следователно до дивергенция. Организмите, способни на автотрофно хранене, получиха предимство - първо хемосинтеза, а след това фотосинтеза. Преди около 1 милиард години еукариотите се разделят на няколко клона, от някои от които възникват многоклетъчни растения (зелени, кафяви и червени водорасли), както и гъби.
Основни условия и етапи на еволюцията на растенията. Поради образуването на почвен субстрат на сушата, растенията започнаха да излизат на сушата. Първите бяха псилофитите. От тях произлиза цяла група сухоземни растения - мъхове, мъхове, хвощ, папрати, които се размножават чрез спори. Голосеменните са еволюирали от семенни папрати. Възпроизвеждането чрез семена освобождава половия процес в растенията от зависимостта от водната среда. Еволюцията следва пътя на редукция на хаплоидите гаметофити преобладаването на диплоидните спорофит.
През карбоновия период на палеозойската ера дървовидните папрати образуват карбонови гори.
След общо охлаждане на климата голосеменните стават доминираща група растения. Тогава започва цъфтежът на покритосеменните растения, който продължава и до днес.
Основни характеристики на еволюцията на растителния свят.
– Преход към преобладаване на спорофита над гаметофита.
– Развитие на женския летораст върху майчиното растение.
– Преход от оплождане във вода към опрашване и оплождане, независимо от водната среда.
– Разделяне на растителното тяло на органи, развитие на проводящата съдова система, опорни и защитни тъкани.
– Подобряване на репродуктивните органи и кръстосаното опрашване при цъфтящи растения във връзка с еволюцията на насекомите.
– Развитие на ембрионалния сак за защита на ембриона от неблагоприятни влияния на околната среда.
– Появата на различни методи за разпръскване на семена и плодове.
Еволюция на животните. Предполага се, че животните произхождат или от общо стъбло на еукариоти, или от едноклетъчни водорасли, потвърдено от съществуването на Euglena green и Volvox, способни както на автотрофно, така и на хетеротрофно хранене.
Най-древните животни са били гъбите, червеите, червеите, бодлокожите и трилобитите. Тогава се появяват мидите. По-късно рибите започнаха да процъфтяват, първо на техните безчелюстни предци, а след това на риби, които имаха челюсти. Първите гнатостоми дават началото на лъчеперите и лобоперите риби. Животните с лобови перки са имали опорни елементи в перките си, от които по-късно са се развили крайниците на сухоземните гръбначни животни. От тази група риби произлизат земноводни, а след това и други класове гръбначни животни.
Най-древните земноводни, живели през девона, са Ichthyostegas. Земноводните са процъфтявали през карбона.
Влечугите произхождат от земноводни, завладявайки земята благодарение на появата на механизъм за изсмукване на въздух в белите дробове, отказ на дишане на кожата, появата на рогови люспи и черупки на яйца, покриващи тялото, предпазващи ембрионите от изсушаване и други влияния на околната среда. Сред влечугите вероятно се е появила група динозаври, които са дали началото на птиците.
Първите бозайници се появяват в триаския период на мезозойската ера. Основните прогресивни биологични характеристики на бозайниците са храненето на малките им с мляко, топлокръвност и развита мозъчна кора.
Основни характеристики на еволюцията на животинския свят. Еволюцията на животните се характеризира с диференциация на клетките и тъканите според структурата и функцията, специализацията на органите и органните системи.
Свободата на движение и методите за получаване на храна (поглъщане на парчета) определят развитието на сложни поведенчески механизми. Външната среда и колебанията в нейните фактори оказват по-малко влияние върху животните, отколкото върху растенията, т.к Животните развиха и подобриха механизмите на вътрешната саморегулация на тялото.
Важен етап в еволюционното развитие на животните е появата на твърд скелет. Образували са се безгръбначните екзоскелет, – бодлокожи, членестоноги, мекотели; се появи при гръбначните животни вътрешен скелет. Предимствата на вътрешния скелет са, че за разлика от външния скелет той не ограничава увеличаването на размера на тялото.
Прогресивно развитие нервна система, стана основа за появата на система от условни рефлекси.
Еволюцията на животните доведе до развитието на групово адаптивно поведение, което стана основа за появата на хората.
ПРИМЕРИ ЗА ЗАДАЧИ Част А
A1. Наричат се големи генетични пренареждания, водещи до повишаване на нивото на организация
1) идиоадаптации 3) ароморфози
2) дегенерация 4) дивергенция
A2. Предците на какъв тип съвременни животни са имали вътрешен скелет?
1) коелентерни 3) мекотели
2) хордови 4) членестоноги
A3. Папратите са еволюционно по-прогресивни от бриофитите, защото имат
1) стъбла и листа 3) органи
2) спори 4) проводящи системи
A4. Ароморфозите на растенията включват появата
1) цвят на цветя
2) семена
3) съцветия
4) вегетативно размножаване
A5. Кои фактори гарантират процъфтяването на влечугите на сушата?
1) пълно отделяне на артериална и венозна кръв
2) яйцевидност, способност за живот в две среди
3) развитие на яйцата на сушата, петпръсти крайници, бели дробове
4) развита мозъчна кора
A6. Идеята за биологичната еволюция на органичния свят е в съответствие с идеите на
1) процес на мутация
2) наследяване на придобити характеристики
3) божествено създаване на света
4) желанието на организмите за прогрес
A7. Теорията за стабилизиращата селекция е разработена от
1) В.И. Сукачев
2) А.Н. Северцов
3) И.И. Шмалхаузен
4) E.N. Павловски
A8. Пример за идиоадаптация е появата на:
1) коса при бозайници
2) втората сигнална система при хората
3) дълги крака на гепард
4) челюсти на риба
A9. Пример за ароморфоза е появата
пера при птиците
красива паунова опашка
кълвачът има силен клюн
дълги крака на чапла
A10. Дайте пример за идиоадаптация при бозайници.
1) появата на плацентата
2) развитие на вълна и коса
3) топлокръвен
4) мимикрия
Част Б
B1. Ароморфозите на растенията включват външния вид
1) семена
2) коренови грудки
3) разклонени издънки
4) проводими тъкани
5) двойно оплождане
6) сложни листа
B2. Установете последователността на възникване на еволюционните идеи
А) идеята за променливостта на видовете
Б) идеята за божественото създаване на видовете
Б) признаване на факта на еволюционното развитие
Г) появата на синтетична теория за еволюцията
D) изясняване на механизмите на еволюционния процес E) ембриологични доказателства за еволюцията
VZ. Свържете изброените характеристики на растенията и животните с посоките на еволюцията
Част В
C1. Какво установява законът на Мюлер-Хекел?
C2. Защо дребните видове са обект на защита, а многобройните не са?
Чарлз Дарвин в своя труд „Произходът на човека и половият подбор” обосновава еволюционната връзка на човека с човекоподобните маймуни. Основните насоки и резултати от биологичната еволюция на човека като отделен вид от класа Бозайници са:
– развитие на изправено ходене;
– освобождаване на горния крайник за работа;
– увеличаване на обема на предния мозък и значително развитие на кората на главния мозък;
– усложнение на висшата нервна дейност.
Под въздействието на биологичните фактори на еволюцията се променят морфологичните и физиологичните характеристики на човека.
Социални фактори в еволюцията на човека формира основата за еволюцията на поведението му, развитието на социални, трудови и комуникационни умения. Тези фактори включват:
– използване и след това създаване на инструменти;
– необходимостта от адаптивно поведение в процеса на развитие на социален начин на живот;
– необходимостта от предвиждане на собствените дейности;
– необходимостта от възпитание и възпитание на потомството, предавайки им натрупания опит.
Движещите сили на силата на антропогенезата са:
– индивидуален естествен подбор, насочен към определени морфофизиологични характеристики – изправена стойка, структура на ръцете, развитие на мозъка.
– Групов подбор, насочен към социална организация, биосоциален подбор, резултат от съвместното действие на първите две форми на подбор. Действа на ниво индивид, семейство, племе.
Човешките раси, единството на техния произход. Човешките раси са групи от хора в рамките на един вид, формирани в процеса на биологична еволюция Хомо сапиенс. Принадлежността на човек към определена раса се определя от характеристиките на неговия генотип и фенотип. Представители на различни раси принадлежат към един и същи вид и при кръстосване дават плодородно потомство.
Има три раси: евразийска (кавказка), екваториална (австралийско-негроидна), азиатско-американска (монголоидна). Причината за формирането на расите е географското заселване и последващата географска изолация на хората. Расовите характеристики бяха адаптивни по природа, което в съвременното общество е загубило значението си.
Твърденията за превъзходството на една раса над друга, често използвани за политически цели, нямат научна основа.
„Етническите общности“ трябва да се разграничават от расите: националности, нации и др. Принадлежността на човек към определена етническа общност се определя не от неговия генотип и фенотип, а от националната култура, която е усвоил.
ПРИМЕРИ ЗА ЗАДАЧИ Част А
A1. При хората, в сравнение с други примати,
1) способност за катерене по дърветата
2) защита на потомството
3) сърдечно-съдовата система
4) мозъчна кора
A2. Шимпанзетата се считат за най-близките роднини на човека, защото шимпанзетата
1) 48 хромозоми в клетките
2) същият генетичен код
3) подобна първична структура на ДНК
4) подобна структура на хемоглобина
A3. Биологичната еволюция на човека е определила неговата
1) структура
2) интелигентност
3) характеристики на речта
4) съзнание
A4. Социалният фактор в човешката еволюция беше
1) роден език
2) мускулна форма
3) цвят на очите
4) скорост на движение
A5. Расата е общност от хора, която се е формирала под влияние
1) социални фактори
2) географски и климатични фактори
3) етнически, езикови различия
4) фундаментални разногласия между хората
A6. Всички раси съставляват един вид, „Хомо сапиенс“. Доказателство за това е фактът, че хората от различни раси
1) се движат свободно по света
2) владеят чужд език
3) образуват големи семейства
4) произлизат от същата раса
A7. При представители на монголоидната и негроидната раси
1) различни набори от хромозоми
2) различна структура на мозъка
3) идентични набори от хромозоми
4) винаги различни родни езици
A8. Преходът на приматите към изправено ходене доведе до такива промени в структурата на тялото като
1) намаляване на натоварването на гръбначния стълб
2) образуване на плоско стъпало
3) стесняване на гръдния кош
4) образуване на ръка с противоположен палец
A9. Специална черта на човека, която го отличава от маймуноподобните предци, е външният вид
1) мозъчна кора
2) първа сигнална система
3) втора алармена система
4) комуникация чрез сигнали
A10. Човекът може, но маймуната не може
1) творческа работа
2) размяна на знаци
3) намиране на изход от трудна ситуация
4) образуване на условни рефлекси
A11. Синът на французите, отгледан от ранна детска възраст в руско семейство, ще каже:
1) на руски без акцент
2) на руски с френски акцент
3) на френски с руски акцент
4) на френски без акцент
Част Б
B1. Изберете характеристиките, които са свързани с антропогенезата и са станали нейни предпоставки.
1) разширяване на гръдния кош
2) освобождаване на предните крайници
3) обем на мозъка 850 cm 3
4) хранене на малките с мляко
5) добро зрение и слух
6) развити двигателни части на мозъка
7) стаден начин на живот
8) гръбначен стълб с форма на дъга
B2. Установете съответствие между характеристиките на човекоподобните маймуни и хората
Част В
C1. Какви знаци говорят в полза на връзката между хората и маймуните?
A1. Движещата сила на еволюцията според Ламарк е
1) желанието на организмите за прогрес
2) дивергенция
3) естествен подбор
4) борба за съществуване
A2. Твърдението е грешно
1) видовете са променливи и съществуват в природата като независими групи организми
2) родствените видове имат исторически общ прародител
3) всички промени, придобити от тялото, са полезни и се запазват чрез естествен подбор
4) в основата на еволюционния процес е наследствената променливост
A3. В резултат на това еволюционните промени се фиксират в поколенията
1) появата на рецесивни мутации
2) наследяване на характеристики, придобити по време на живота
3) борба за съществуване
4) естествен подбор на фенотипове
A4. Заслугата на Чарлз Дарвин е в
1) разпознаване на променливостта на видовете
2) установяване на принципа на двойните видове имена
3) идентифициране на движещите сили на еволюцията
4) създаване на първото еволюционно учение
A5. Според Дарвин причината за образуването на нови видове е
1) неограничено възпроизвеждане
2) борба за съществуване
3) мутационни процеси и дивергенция
4) пряко влияние на условията на околната среда
A6. Естественият подбор се нарича
1) борбата за съществуване между индивидите от популацията
2) постепенно възникване на различия между индивидите от популацията
3) оцеляване и размножаване на най-силните индивиди
4) оцеляване и възпроизводство на индивиди, най-адаптирани към условията на околната среда
A7. Борбата за територия между два вълка в една гора се отнася за
1) междувидова борба
2) вътрешновидова борба
3) борба с условията на околната среда
4) вътрешно желание за прогрес
A8. Рецесивните мутации са обект на естествен подбор, когато
1) хетерозиготност на индивида за избрания признак
2) хомозиготност на индивида по даден признак
3) тяхното адаптивно значение за индивида
4) тяхната вредност за индивида
A9. Посочете генотипа на индивида, в който ген а ще бъде обект на действието на естествения отбор
Идеите за изменчивостта на органичния свят са изразени от древни времена Аристотел, Хераклит, Демокрит.
През 18 век . К. Линейсъздадоха изкуствена система от природата, в която видът беше признат за най-малката систематична единица. Той въведе номенклатурата на двойните имена на видове ( двоичен), което направи възможно систематизирането на организмите от различни царства, известни по това време, в таксономични групи.
Създателпървата еволюционна теориябеше Жан Батист Ламарк.Той беше този, който признава постепенното усложняване на организмите и променливостта на видовете, като по този начин косвено опровергава божественото създаване на живота. Изявленията на Ламарк обаче за целесъобразността и полезността на всякакви възникващи адаптации в организмите, признаването на желанието им за прогрес като движеща сила на еволюцията не бяха потвърдени от последващи научни изследвания. Освен това предложенията на Ламарк за наследствеността на чертите, придобити от индивида по време на живота му, и за влиянието на упражненията на органите върху тяхното адаптивно развитие не бяха потвърдени.
Основният проблем, който трябваше да бъде решен, беше проблемът с формирането на нови видове, адаптирани към условията на околната среда. С други думи, учените трябваше да отговорят на поне два въпроса: как възникват новите видове? Как възникват адаптациите към условията на околната среда?
Еволюционна доктрина, който е разработен и признат от съвременните учени, е създаден независимо един от друг Чарлз Робърт ДарвинИ Алфред Уолъскоито излагат идеята за естествен подбор, основан на борбата за съществуване. Тази доктрина се наричаше Дарвинизъм , или наука за историческото развитие на живата природа.
Основни принципи на дарвинизма:
– еволюционният процес е реален, определя се от условията на съществуване и се проявява в образуването на нови индивиди, видове и по-големи систематични таксони, адаптирани към тези условия;
– основните еволюционни фактори са наследствената изменчивост и естествения подбор.
Естественият подбор играе ролята на водещ фактор в еволюцията (творческа роля).
Предпоставки за естествен подборса:
излишък на репродуктивен потенциал,
наследствена изменчивост
промяна в условията на живот.
Естественият подбор е следствие от борбата за съществуване, която е разделена на вътрешновидови, междувидови и борба с условията на околната среда.
Резултатите от естествения подборса:
запазване на всякакви адаптации, които осигуряват оцеляването и възпроизводството на потомството; всички адаптации са относителни.
Разминаване – процесът на генетична и фенотипна дивергенция на групи от индивиди според индивидуалните характеристики и образуването на нови видове – прогресивната еволюция на органичния свят.
Движещи сили на еволюцията според Дарвин са: наследствена изменчивост, борба за съществуване, естествен подбор.
Тематични задачи
A1. Движещата сила на еволюцията според Ламарк е
1) желанието на организмите за прогрес
2) дивергенция
3) естествен подбор
4) борба за съществуване
A2. Твърдението е грешно
1) видовете са променливи и съществуват в природата като независими групи организми
2) родствените видове имат исторически общ прародител
3) всички промени, придобити от тялото, са полезни и се запазват чрез естествен подбор
4) в основата на еволюционния процес е наследствената променливост
A3. В резултат на това еволюционните промени се фиксират в поколенията
1) появата на рецесивни мутации
2) наследяване на характеристики, придобити по време на живота
3) борба за съществуване
4) естествен подбор на фенотипове
A4. Заслугата на Чарлз Дарвин е в
1) разпознаване на променливостта на видовете
2) установяване на принципа на двойните видове имена
3) идентифициране на движещите сили на еволюцията
4) създаване на първото еволюционно учение
A5. Според Дарвин причината за образуването на нови видове е
1) неограничено възпроизвеждане
3) мутационни процеси и дивергенция
2) борба за съществуване
4) пряко влияние на условията на околната среда
A6. Естественият подбор се нарича
1) борбата за съществуване между индивидите от популацията
2) постепенно възникване на различия между индивидите от популацията
3) оцеляване и размножаване на най-силните индивиди
4) оцеляване и възпроизводство на индивиди, най-адаптирани към условията на околната среда
A7. Борбата за територия между два вълка в една гора се отнася за
1) междувидова борба
3) борба с условията на околната среда
2) вътрешновидова борба
4) вътрешно желание за прогрес
A8. Рецесивните мутации са обект на естествен подбор, когато
1) хетерозиготност на индивида за избрания признак
2) хомозиготност на индивида по даден признак
3) тяхното адаптивно значение за индивида
4) тяхната вредност за индивида
A9. Посочете генотипа на индивида, в който ген а ще бъде обект на действието на естествения отбор
A10. Чарлз Дарвин създава своето учение през
B1. Изберете разпоредбите на еволюционното учение на Чарлз Дарвин
1) придобитите характеристики се наследяват
2) материалът за еволюцията е наследствената изменчивост
3) всяка променливост служи като материал за еволюцията
4) основният резултат от еволюцията е борбата за съществуване
5) дивергенцията е в основата на видообразуването
6) както полезните, така и вредните черти са обект на действието на естествения подбор
Елементарни фактори на еволюцията. Форми на естествен подбор, видове борба за съществуване. Взаимовръзка на движещите сили на еволюцията. Творческата роля на естествения подбор в еволюцията. Изследване на С.С. Четверикова Синтетична теория на еволюцията. Ролята на еволюционната теория във формирането на съвременната природонаучна картина на света
6.2.1. Развитие на еволюционни идеи. Значението на произведенията на К. Линей, учението на Ж.-Б. Ламарк, еволюционната теория на Чарлз Дарвин. Взаимовръзка на движещите сили на еволюцията. Елементарни фактори на еволюцията
Концепцията за изменчивостта на органичния свят е намерила своите поддръжници от древни времена. Аристотел, Хераклит, Демокрит и редица други древни мислители са изразили тези идеи. През 18 век К. Линей създава изкуствена система от природата, в която видът е признат за най-малката систематична единица. Той въведе номенклатура от двойни имена на видове (двоични), което направи възможно систематизирането на организми от различни царства, известни по това време, в таксономични групи.
Създателят на първата еволюционна теория е Жан Батист Ламарк. Той беше този, който признава постепенното усложняване на организмите и променливостта на видовете, като по този начин косвено опровергава божественото създаване на живота. В същото време предположенията на Ламарк за целесъобразността и полезността на всякакви възникващи адаптации в организмите, признаването на желанието им за прогрес като движеща сила на еволюцията не бяха потвърдени от последващи научни изследвания. Освен това предложенията на Ламарк за наследствеността на чертите, придобити от индивида по време на живота му, и за влиянието на упражненията на органите върху тяхното адаптивно развитие не бяха потвърдени.
Основният проблем, който трябваше да бъде решен, беше проблемът с формирането на нови видове, адаптирани към условията на околната среда. С други думи, учените трябваше да отговорят на поне два въпроса: как възникват новите видове? Как възникват адаптациите към условията на околната среда?
Теорията за еволюцията, която е разработена и призната от съвременните учени, е създадена независимо от Чарлз Робърт Дарвин и Алфред Уолъс, които излагат идеята за естествен подбор, основан на борбата за съществуване. Тази доктрина се нарича дарвинизъм или наука за историческото развитие на живата природа.
Основни принципи на дарвинизма:
- еволюционният процес е реален, определя се от условията на съществуване и се проявява в образуването на нови индивиди, видове и по-големи систематични таксони, приспособени към тези условия;
- основните еволюционни фактори са: наследствена изменчивост и естествен подбор.
Естественият подбор играе ролята на водещ фактор в еволюцията (творческа роля).
Предпоставките за естествен подбор са: свръхрепродуктивен потенциал, наследствена изменчивост и промени в условията на живот. Естественият подбор е следствие от борбата за съществуване, която се дели на вътрешновидова, междувидова и борба с условията на средата. Резултатите от естествения подбор са:
- запазване на всякакви адаптации, които осигуряват оцеляването и възпроизводството на потомството; всички адаптации са относителни.
Дивергенцията е процесът на генетично и фенотипно разминаване на групи от индивиди според индивидуалните характеристики и образуването на нови видове - прогресивната еволюция на органичния свят.
Движещите сили на еволюцията според Дарвин са: наследствената изменчивост, борбата за съществуване, естественият подбор.
Част А
A1. Движещата сила на еволюцията според Ламарк е
1) желанието на организмите за прогрес
2) дивергенция
3) естествен подбор
4) борба за съществуване
A2. Твърдението е грешно
1) видовете са променливи и съществуват в природата като независими групи организми
2) родствените видове имат исторически общ прародител
3) всички промени, придобити от тялото, са полезни и се запазват чрез естествен подбор
4) в основата на еволюционния процес е наследствената променливост
A3. В резултат на това еволюционните промени се фиксират в поколенията
1) появата на рецесивни мутации
2) наследяване на характеристики, придобити по време на живота
3) борба за съществуване
4) естествен подбор на фенотипове
A4. Заслугата на Чарлз Дарвин е в
1) разпознаване на променливостта на видовете
2) установяване на принципа на двойните видове имена
3) идентифициране на движещите сили на еволюцията
4) създаване на първото еволюционно учение
A5. Според Дарвин причината за образуването на нови видове е
1) неограничено възпроизвеждане
2) борба за съществуване
3) мутационни процеси и дивергенция
4) пряко влияние на условията на околната среда
A6. Естественият подбор се нарича
1) борбата за съществуване между индивидите от популацията
2) постепенно възникване на различия между индивидите от популацията
3) оцеляване и размножаване на най-силните индивиди
4) оцеляване и възпроизводство на индивиди, най-адаптирани към условията на околната среда
A7. Борбата за територия между два вълка в една гора се отнася за
1) междувидова борба
2) вътрешновидова борба
3) борба с условията на околната среда
4) вътрешно желание за прогрес
A8. Рецесивните мутации са обект на естествен подбор, когато
1) хетерозиготност на индивида за избрания признак
2) хомозиготност на индивида по даден признак
3) тяхното адаптивно значение за индивида
4) тяхната вредност за индивида
A9. Посочете генотипа на индивида, в който ген а ще бъде обект на действието на естествения отбор
1) АаВв 2) ААВВ 3) АаВв 4) ааВв
A10. Чарлз Дарвин създава своето учение през
1) XVII век 2) XVIII век. 3) XIX век 4) ХХ век
Единен държавен изпит част Б
B1. Изберете разпоредбите на еволюционното учение на Чарлз Дарвин
1) придобитите характеристики се наследяват
2) материалът за еволюцията е наследствената изменчивост
3) всяка променливост служи като материал за еволюцията
4) основният резултат от еволюцията е борбата за съществуване
5) дивергенцията е в основата на видообразуването
6) както полезните, така и вредните черти са обект на действието на естествения подбор
B2. Свържете възгледите на Дж. Ламарк и Чарлз Дарвин с разпоредбите на техните учения
Единен държавен изпит Част В
C1. Каква е прогресивността на учението на Чарлз Дарвин?
6.2.2. Творческата роля на естествения подбор. Синтетична теория на еволюцията. Изследване на С. С. Четвериков. Ролята на еволюционната теория във формирането на съвременната природонаучна картина на света
Синтетичната теория на еволюцията възниква въз основа на данни от сравнителната анатомия, ембриологията, палеонтологията, генетиката, биохимията и географията.
Синтетичната теория на еволюцията предлага следните разпоредби:
- мутациите са елементарен еволюционен материал;
- елементарна еволюционна структура - популация;
- елементарен еволюционен процес - насочена промяна в генофонда на популация;
- естественият подбор е водещият творчески фактор на еволюцията;
- в природата съществуват два условно идентифицирани процеса, които имат еднакви механизми - микро- и макроеволюция. Микроеволюцията е промяната в популациите и видовете, макроеволюцията е появата и промяната на големи систематични групи.
Процес на мутация. Трудовете на руския генетик С. С. са посветени на изучаването на мутационните процеси в популациите. Четверикова. В крайна сметка мутациите водят до нови алели. Тъй като мутациите са предимно рецесивни, те се натрупват в хетерозиготи, образувайки резерв от наследствена променливост. Когато хетерозиготите се кръстосват свободно, рецесивните алели стават хомозиготни с вероятност от 25% и подлежат на естествен подбор. Индивидите, които нямат селективни предимства, се отхвърлят. В големите популации степента на хетерозиготност е по-висока, така че големите популации се адаптират по-добре към условията на околната среда. При малки популации инбридингът е неизбежен и следователно нарастването на хомозиготната популация. Това от своя страна заплашва болести и изчезване.
Генетичен дрейф, случайна загуба или внезапно увеличаване на честотата на алелите в малки популации, което води до промяна в концентрацията на този алел, увеличаване на хомозиготността на популацията, намаляване на нейната жизнеспособност и появата на редки алели. Например в религиозни общности, изолирани от останалия свят, има или загуба, или увеличаване на алелите, характерни за техните предци. Увеличаването на концентрацията на алели възниква в резултат на кръвно-родствени бракове; загубата на алели може да настъпи в резултат на напускане на членове на общността или тяхната смърт.
Форми на естествен подбор. Насочване на естествения подбор. Води до промяна в нормата на реакцията на тялото към променливостта на признака при променящи се условия на околната среда. Стабилизирането на естествения подбор (открито от N.I. Shmalhausen) стеснява скоростта на реакцията при стабилни условия на околната среда. Разрушителната селекция възниква, когато една популация по някаква причина е разделена на две и те почти нямат контакт помежду си. Например, в резултат на лятно косене, растителната популация може да се раздели по време на узряване. С течение на времето от него могат да се образуват два вида. Сексуалният подбор осигурява развитието на репродуктивни функции, поведение и морфофизиологични характеристики.
Така синтетичната теория на еволюцията съчетава дарвинизма и съвременните идеи за развитието на органичния свят.
Примери за практически задачи на Единния държавен изпит по темата: „“
Част А
A1. Според С.С. Четвериков, изходният материал за видообразуване е
1) изолация
2) мутации
3) популационни вълни
4) модификации
A2. Малките популации измират поради факта, че те
1) по-малко рецесивни мутации, отколкото в големи популации
2) по-малко вероятно е да се прехвърлят мутации в хомозиготно състояние
3) има по-голяма вероятност от инбридинг и наследствени заболявания
4) по-висока степен на хетерозиготност на индивидите
A3. Към процесите се отнася образуването на нови родове и семейства
1) микроеволюционен 3) глобален
2) макроеволюционен 4) вътревидов
A4. В постоянно променящите се условия на околната среда действа форма на естествен подбор
1) стабилизиране 3) шофиране
2) разрушителен 4) полов подбор
A5. Пример за стабилизираща форма на селекция е
1) появата на копитни животни в степните зони
2) изчезването на белите пеперуди в индустриалните зони на Англия
3) оцеляване на бактериите в гейзерите на Камчатка
4) появата на високи форми на растения, когато мигрират от долини към планини
A6. Популациите ще се развиват по-бързо
1) хаплоидни търтеи
2) кацалки, хетерозиготни за много признаци
3) мъжки домашни хлебарки
4) маймуни в зоопарка
A7. Генофондът на населението се обогатява благодарение на
1) променливост на модификацията
2) междувидова борба за съществуване
3) стабилизираща форма на подбор
4) полов подбор
A8. Причина, поради която може да възникне генетичен дрейф
1) висока хетерозиготност на популацията
2) голяма популация
3) хомозиготност на цялата популация
4) миграция и емиграция на носители на мутации от малки популации
A9. Ендемитите са организми
1) чиито местообитания са ограничени
2) живеещи в различни местообитания
3) най-често срещаните на Земята
4) формиране на минимални популации
A10. Цели се стабилизиращата форма на подбор
1) запазване на индивиди със средна стойност на чертите
2) запазване на индивиди с нови характеристики
3) нарастваща хетерозиготност на популацията
4) разширяване на нормата на реакцията
A11. Генетичният дрейф е
1) рязко увеличаване на броя на индивидите с нови характеристики
2) намаляване на броя на възникващите мутации
3) намаляване на скоростта на мутационния процес
4) случайна промяна в честотите на алелите
A12. Изкуственият подбор е довел до появата
1) арктически лисици
2) язовци
3) Ердел териер
4) коне Пржевалски
Единен държавен изпит част Б
B1. Изберете условията, които определят генетичните предпоставки на еволюционния процес
1) променливост на модификацията
2) мутационна изменчивост
3) висока хетерозиготност на популацията
4) условия на околната среда
5) инбридинг
6) географска изолация
Единен държавен изпит Част В
C1. Намерете грешки в дадения текст. Посочете номерата на изреченията, в които са разрешени, обяснете ги
1. Популацията е комплекс от индивиди от различни видове, заемащи определена територия. 2. Индивиди от една и съща популация се кръстосват свободно помежду си. 3. Наборът от гени, които притежават всички индивиди в популацията, се нарича генотип на популацията. 4. Индивидите, които съставляват популацията, са разнородни по своя генетичен състав. 5. Разнородността на организмите, които изграждат една популация, създава условия за естествен подбор. 6. Популацията се счита за най-голямата еволюционна единица.
Съдържание на книгата отваряне затваряне
Биология - наука за живота
Клетката като биологична система
Структурата на про- и еукариотните клетки. Връзката между структурата и функциите на частите и органелите на клетката е в основата на нейната цялост
Метаболизъм, ензими, енергиен метаболизъм
Биосинтеза на протеини и нуклеинови киселини.
Клетката е генетичната единица на живо същество.
Организмът като биологична система
Онтогенезата и нейните присъщи модели.
Генетика, нейните задачи. Наследствеността и изменчивостта са свойства на организмите. Основни генетични понятия
Модели на наследственост, тяхната цитологична основа.
Изменчивост на признаците в организмите - модификация, мутация, комбинация
Селекция, нейните цели и практическо значение
Разнообразие от организми, тяхното устройство и жизнена дейност
Царството на бактериите.
Царството на гъбите.
Царство на растенията
Растително разнообразие
Животинско царство.
Хордови животни, тяхната класификация, структурни характеристики и жизнени функции, роля в природата и човешкия живот
Суперклас Риби
Клас Земноводни.
Клас Влечуги.
Клас птици
Клас Бозайници
Човекът и неговото здраве
Устройство и функции на дихателната система
Устройство и функции на отделителната система
Устройството и жизнените функции на органите и органните системи - мускулно-скелетни, покривни, кръвообращение, лимфообращение.
Кожа, нейната структура и функции
Вътрешна среда на човешкото тяло. Кръвни групи.
Метаболизъм в човешкото тяло
Нервна и ендокринна системи
Устройство и функции на централната нервна система
Устройство и функции на вегетативната нервна система
Ендокринна система
Анализатори. Сетивни органи, тяхната роля в организма.
Факторите в генетичната динамика на популацията, които нарушават нейното равновесно състояние, включват: процес на мутация, селекция, генетичен дрейф, миграция, изолация.
Мутации и естествен подбор
Във всяко поколение генофондът на населението се попълва с нововъзникващи мутации. Сред тях може да има както напълно нови промени, така и вече съществуващи мутации в популацията. Този процес се нарича мутационен натиск. Големината на мутационния натиск зависи от степента на мутабилност на отделните гени, от съотношението на директните и обратните мутации, от ефективността на възстановителната система, от наличието на мутагенни фактори в околната среда. В допълнение, големината на мутационния натиск се влияе от степента, до която мутацията засяга жизнеспособността и плодовитостта на индивида.
Изследванията показват, че естествените популации са наситени с мутантни гени, които са предимно в хетерозиготно състояние. Процесът на мутация създава първичната генетична променливост на популацията, с която след това трябва да се работи естествен подбор. В случай на промяна на външните условия и промяна в посоката на селекция, резервът от мутации позволява на популацията бързо да се адаптира към новата ситуация.
Ефективността на селекцията зависи от това дали мутантният признак е доминиращ или рецесивен. Изчистването на популация от индивиди с вредна доминантна мутация може да се постигне за едно поколение, ако нейният носител не остави потомство. В същото време вредните рецесивни мутации избягват действието на селекцията, ако са в хетерозиготно състояние и особено в случаите, когато селекцията действа в полза на хетерозиготите. Последните често имат селективно предимство пред хомозиготните генотипове поради по-широка норма на реакция, което повишава адаптивния потенциал на техните собственици. Когато хетерозиготите се запазват и възпроизвеждат, вероятността за отделяне на рецесивни хомозиготи едновременно се увеличава. Нарича се селекция в полза на хетерозиготите балансиране.
Ярък пример за тази форма на селекция е ситуацията с наследяването на сърповидно-клетъчна анемия. Това заболяване е широко разпространено в някои части на Африка. Причинява се от мутация в гена, кодиращ синтеза на b-веригата на хемоглобина, при който една аминокиселина (валин) се заменя с друга (глутамин). Хомозиготите за тази мутация страдат от тежка форма на анемия, почти винаги водеща до смърт в ранна възраст. Червените кръвни клетки на такива хора имат формата на сърп. Хетерозиготността за тази мутация не води до анемия. Червените кръвни клетки при хетерозиготите имат нормална форма, но съдържат 60% нормален и 40% променен хемоглобин. Това предполага, че при хетерозиготите функционират и двата алела – нормален и мутант. Тъй като хомозиготите за мутантния алел са напълно елиминирани от репродукцията, може да се очаква намаляване на честотата на вредния ген в популацията. Въпреки това, в някои африкански племена делът на хетерозиготите за този ген е 30-40%. Причината за тази ситуация е, че хората с хетерозиготен генотип са по-малко податливи на заразяване с денга, което причинява висока смъртност в тези райони в сравнение с нормата. В това отношение селекцията запазва и двата генотипа: нормален (доминиращ хомозиготен) и хетерозиготен. Възпроизвеждането от поколение на поколение на два различни генотипни класа индивиди в една популация се нарича балансиран полиморфизъм. Има адаптивна стойност.
Има и други форми на естествен подбор. Стабилизираща селекциязапазва нормата като вариант на генотип, който най-добре отговаря на преобладаващите условия, елиминирайки всякакви отклонения от нея, които възникват. Тази форма на селекция обикновено работи, когато популацията е била в относително стабилни условия на съществуване за дълго време. За разлика от това, управляващият подбор запазва нова черта, ако получената мутация се окаже полезна и дава на нейните носители известно предимство. Избор разрушителен(разрушителен) действа едновременно в две посоки, запазвайки крайни варианти на развитие на признака. Типичен пример за тази форма на селекция е даден от Чарлз Дарвин. Става въпрос за запазването на две форми насекоми на островите: крилати и безкрили, които живеят от различни страни на острова - подветрени и безветрени.
Основният резултат от дейността на естествения подбор се свежда до увеличаване на броя на индивидите с характеристики, в посока на които протича подборът. В същото време се избират и белези, свързани с тях, и черти, които са в корелативна връзка с първите. За гени, които контролират черти, които не са засегнати от селекцията, популацията може да бъде в състояние на равновесие за дълго време и разпределението на генотипите за тях ще бъде близко до формулата на Харди-Вайнберг.
Естественият подбор действа широко и едновременно засяга много аспекти от живота на организма. Тя е насочена към запазване на полезните за организма качества, които повишават адаптивността му и му дават предимство пред останалите организми. Обратно, ефектът от изкуствения подбор, който се проявява в популациите на култивирани растения и домашни животни, е по-тесен и най-често засяга признаци, които са полезни за хората, а не за техните носители.
Генетичен дрейф
Действието на случайни причини оказва голямо влияние върху генотипната структура на популациите. Те включват: колебания в размера на популацията, възрастовия и полов състав на популациите, качеството и количеството на хранителните ресурси, наличието или отсъствието на конкуренция, случайния характер на извадката, водеща до следващото поколение и т.н. Промени в генните честоти в население по случайни причини, нарече американският генетик С. Райт генетичен дрейф, и Н.П. Дубинин - генетично-автоматичен процес. Особено забележим ефект върху генетичната структура на популациите оказват резките колебания в размера на популацията - популационни вълни, или вълни на живота. Установено е, че в малките популации динамичните процеси протичат много по-интензивно, като в същото време се увеличава ролята на случайността в натрупването на отделни генотипове. Когато размерът на популацията намалее, някои мутантни гени може случайно да се задържат в нея, докато други също могат да бъдат произволно елиминирани. С последващо увеличаване на популацията, броят на тези оцелели гени може да се увеличи бързо. Скоростта на дрейф е обратно пропорционална на размера на популацията. В момента на намаляване на населението дрейфът е особено интензивен. При много рязко намаляване на размера на популацията може да има заплаха от изчезване. Това е така наречената ситуация на „тясно място“. Ако популацията успее да оцелее, тогава в резултат на генетичен дрейф ще настъпи промяна в техните честоти, което ще се отрази на структурата на новото поколение.
Генетично-автоматични процеси се проявяват особено ясно в изолати, когато група индивиди се открояват от голяма популация и образуват ново селище. Има много такива примери в генетиката на човешките популации. Така в щата Пенсилвания (САЩ) живее менонитска секта, наброяваща няколко хиляди души. Браковете тук са разрешени само между членове на сектата. Изолатът е създаден от три семейни двойки, които се установяват в Америка в края на 18 век. Тази група хора се характеризира с необичайно висока концентрация на плейотропен ген, който в хомозиготно състояние причинява специална форма на нанизъм с полидактилия. Около 13% от членовете на тази секта са хетерозиготни за тази рядка мутация. Вероятно тук е имало „ефект на предците“: случайно един от основателите на сектата е бил хетерозиготен за този ген и тясно свързаните бракове са допринесли за разпространението на тази аномалия. Такова заболяване не е открито в други менонитски групи, разпръснати из Съединените щати.
миграции
Друга причина за промените в генните честоти в популацията е миграция. Когато групи от индивиди се движат и кръстосват с членове на друга популация, гените се прехвърлят от една популация в друга. Ефектът от миграцията зависи от размера на мигрантската група и разликите в генните честоти между обменящите се популации. Ако първоначалните честоти на гените в популациите са много различни, тогава може да възникне значително изместване на честотата. С напредването на миграцията генетичните различия между популациите се изравняват. Крайният резултат от миграционния натиск е установяването в цялата система от популации, между които индивидите се обменят на определена средна концентрация за всяка мутация.
Пример за ролята на миграцията е разпределението на гените, които определят кръвногруповата система на човека AB0. Европа се характеризира с преобладаването на групата А, за Азия - групи IN. Причината за разликите, според генетиците, се крие в големите миграции на населението, настъпили от Изток на Запад в периода от 500 до 1500 г. AD.
Изолация
Ако индивиди от една популация не се кръстосват напълно или частично с индивиди от други популации, такава популация преживява процес изолация. Ако се наблюдава разделяне в продължение на няколко поколения и селекцията действа в различни посоки в различни популации, тогава възниква процес на диференциация на популациите. Процесът на изолация действа както на вътрешнопопулационно, така и на междупопулационно ниво.
Има два основни вида изолация: пространствен, или механична, изолация и биологичниизолация. Първият тип изолация възниква или под въздействието на природни географски фактори (планиностроене; възникване на реки, езера и други водни обекти; вулканично изригване и др.), Или в резултат на човешка дейност (разораване, изсушаване на блата, засаждане на гори и др.). Една от последиците от пространствената изолация е формирането на прекъснат ареал на вида, който е характерен по-специално за синята сврака, самура, обикновената жаба, острица и обикновения венец.
Биологична изолациясе разделя на морфо-физиологичен, екологичен, етологичен и генетичен. Всички тези видове изолация се характеризират с появата на репродуктивни бариери, които ограничават или изключват свободното кръстосване.
Морфо-физиологична изолациявъзниква главно на ниво репродуктивни процеси. При животните често се свързва с различия в структурата на копулаторните органи, което е особено характерно за насекомите и някои гризачи. При растенията важна роля играят такива характеристики като размера на поленовото зърно, дължината на поленовата тръба и съвпадението на времето на узряване на прашеца и близалцата.
При етологична изолацияПри животните препятствието са разликите в поведението на индивидите по време на репродуктивния период, например се наблюдава неуспешно ухажване на мъжки с женска.
Екологична изолацияможе да се прояви в различни форми: в предпочитание към определена репродуктивна територия, в различни периоди на узряване на зародишни клетки, темпове на възпроизводство и т.н. Например, при морските риби, които мигрират към реките, за да се размножават, във всяка река се развива специална популация. Представителите на тези популации могат да се различават по размер, цвят, време на настъпване на полова зрялост и други характеристики, свързани с репродуктивния процес.
Генетична изолациявключва различни механизми. Най-често възниква поради нарушения в нормалния ход на мейозата и образуването на нежизнеспособни гамети. Причините за нарушенията могат да бъдат полиплоидия, хромозомни пренареждания и ядрено-плазмена несъвместимост. Всяко от тези явления може да доведе до ограничаване на панмиксията и безплодието на хибридите и следователно до ограничаване на процеса на свободно комбиниране на гени.
Изолацията рядко се създава от един механизъм. Обикновено се появяват няколко различни форми на изолация едновременно. Те могат да действат както на етапа, предхождащ оплождането, така и след него. В последния случай изолационната система е по-малко икономична, т.к значително количество енергийни ресурси се губи, например, за производството на стерилно потомство.
Изброените фактори на генетичната динамика на популациите могат да действат поотделно и съвместно. В последния случай може да се наблюдава или кумулативен ефект (например процес на мутация + селекция), или действието на един фактор може да намали ефективността на друг (например появата на мигранти може да намали ефекта на генетичния дрейф) .
Изследването на динамичните процеси в популациите позволи на S.S. Четвериков (1928) формулира идеята генетична хомеостаза. Под генетична хомеостаза той разбира равновесното състояние на популацията, нейната способност да поддържа своята генотипна структура в отговор на действието на факторите на околната среда. Основният механизъм за поддържане на равновесно състояние е свободното кръстосване на индивиди, в самите условия на което, според Четвериков, има апарат за стабилизиране на числените съотношения на алелите.
Разгледаните от нас генетични процеси, протичащи на популационно ниво, създават основата за еволюцията на по-големи систематични групи: видове, родове, семейства, т.е. За макроеволюция. Механизмите на микро- и макроеволюцията са в много отношения сходни, само мащабът на настъпващите промени е различен.