ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.

Отёска стен и прирубка косяков - Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) - В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

Адаптация. Видообразование.

Вид.

Термин «вид» ввел англ. ботаник Дж. Рей.

Вид – дискретная единица природы, репродуктивно изолированная от других видов, способна к самовосстановлению и эволюции.

Вид образует популяционно-видовой уровень. Вид – историческая категория, качественный этап эволюции, реально существует в этом этапе, пока не изменятся условия. В результате изменения условий вид дает начало новому виду или умирает.

Вид – совокупность особей, которые подобны между собой по строению, функциям, кариотипу, экологическим проблемам, имеют общее происхождение, населяют определенную территорию (ареал), скрещиваются и дают плодовитое потомство.

Описано около 1,5 млн видов животных и 500 млн видов растений.

Критерии вида:

ü Морфологический (женские и мужские особи у птиц могут сильно отличаться друг от друга, виды-двойники, например, у возбудителя малярии 6 видов малярийных комаров)

ü Физиологический

ü Биохимический

ü Генетический (кариотип определяет уникальность вида)

ü Географический

ü Экологический

ü Этологический (поведение)

Основной критерий вида – генетическое единство и репродуктивная изоляция.

Экологическая ниша- территория и комплекс биотических и абиотических факторов среды, которые отвечают экологическим потребностям вида.

Половой процесс – фактор, который объединяет организмы в вид (рекомбинация генов).

Биологический вид состоит из особей, которые отличаются комбинациями наследственных признаков.

Генофонд образуют особи одного вида, в генных локусах которых содержится много аллелей. В результате свободного скрещивания возникают гетерозиготы. Многие аллели в предыдущих поколениях уже испытали естественный отбор.

Морфогенетический гомеостаз – результат гетерозиготности.

Вид эволюционирует через популяцию.

Структура вида.

Вид состоит из популяций, внутри которых существует панмиксия.

Популяция – элементарная структурная единица вида, форма его существования в определенных условиях.

Виды бывают:

Ø Монотипные (состоят из одной популяции, занимают небольшой ареал, например, белый медведь)

Ø Политипные (большой ареал, состоит из популяций и подвидов)

Популяция – совокупность особей одного вида, которые продолжительное время (несколько поколений) заселяют часть ареала вида, относительно изолированы от других популяций этого вида.

Вид – генетически закрытая система, а популяция – открытая система, т.к. особи мигрируют, скрещиваются, происходит поток генов.

Популяция – элементарная структурная единица эволюции.

Характеристики популяции:

Ø Морфофизиологическая. Популяции одного вида имеют одинаковые признаки, но и признаки, обусловленные разными аллелями. Такие признаки называют фенами (маркерами) генетического состава популяции. Например, черная и красная окраска надкрыльев у божьей коровки.

Ø Экологическая. Сюда относится величина ареала, численность, возрастной и половой состав, динамика. Размер ареала зависит от подвижности особи (радиус индивидуальной активности). Ареал может быть трофическим и репродуктивным, как правило, они совпадают. С численность популяции связана «ценность» каждой особи для эволюции. Если популяция имеет миллион особей, гибель нескольких тысяч не отразится на генетическом составе. Для малых популяций гибель каждой особи существенна. Существует минимальное значение численности, снижение численности ниже этого значения приводит к вымиранию популяции в течение нескольких поколений. Возрастной состав популяции – определяется продолжительностью жизни особи, возрастом достижения половой зрелости, интенсивностью размножения. Половой состав – определяется во время зачатия (первичный), на момент рождения (вторичный), и во взрослом состоянии (третичный).

Ø Генетическая (генофонд, генотипы).

Генофонд (аллелофонд) популяции – разнообразие элементарных наследственных признаков в пределах совокупности особей, которые образуют популяцию. Генофонд – совокупность аллей, которую имеют индивиды. Популяция может приобретать новые аллели в результате мутаций. Мутации и отток генов обеспечивают изменчивость отдельных генов.

3.Идеальные и реальные популяции.

Закон Харди-Вайнберга: в свободно скрещивающих популяциях частота аллелей остается постоянной из поколения в поколение при определенных условиях (численность популяции бесконечно большая, отсутствуют мутации по данным генам, отсутствует естественный отбор и миграция).

(p+q)² =1 Закон для идеальной популяции – состояние генетического равновесия (стабильность). В идеальной популяции генофонд не изменяется. В природе существуют реальные популяции.

Микроэволюция.

Микроэволюция – эволюционный процесс, который происходит внутри вида, что приводит к образованию нового вида. Часто микроэволюция приводит к генетическому полиморфизму.

Видообразование начинается со стойкого и направленного изменения генетического состава популяции.

Элементарные эволюционные факторы – явления и процессы, изменяющие генофонд.

Факторы бывают:

Ø Ненаправленные (мутации, популяционные волны, изоляция, миграция, дрейф генов)

Ø Направленные (естественный отбор)

Мутации.Теоретически каждый человек имеет 1-10 мутаций, которых не было у родителей. Природные популяции насыщены рецессивными мутациями в гетерозиготном состоянии. Естественный отбор убирает генотипы, которые не обеспечивают адаптацию организма.

Горизонтальное перенесение генетического материала – обмен генами между организмами разных видов, как исключение в эволюции. Например, бактерии в генной инженерии. Бактериофаги вносятся в бактерию (трансдукция).

Популяционные волны (С.С. Четвериков) – колебания численности особей в популяции. Популяционные волны бывают периодические, апериодические, сезонные, повторяющиеся из года в год, через год, вызванные природными катастрофами, деятельностью человека. Популяционные волны случайно и резко изменяют концентрацию нечастых генов и генотипов в популяции. Некоторые аллели, которые раньше были в малых концентрациях, могут вообще исчезнуть, а концентрация других увеличится. Действие популяционных волн особенно заметно в небольших популяциях.

Изоляция – разделяет популяции, закрепляет и усиливает генетическое различие и способствует дивергенции. На дивергирующие популяции действует естественный отбор, со временем могут образоваться подвиды, виды.

Изоляция бывает:

Ø Географическая (пространственная). Создается за счет физико-географического барьера (горы) и расстояния.

Ø Экологическая. Обеспечивает приспособления к разным условиям среды. Экологическая изоляция делится на:

· биотическая (близкие виды занимают один ареал, но разные места (биотипы), виды не встречаются и не скрещиваются)

· сезонная (особи существуют на одной территории, встречаются, но размножаются в разное календарное время)

Ø Биологическая (морфофизиологическая, этологическая, генетическая, репродуктивная)

Биологическая изоляция (морфофизиологическая, этологическая) и экологическая изоляция – докопуляционные изоляции, т.к. панмиксия ограничивается, но может произойти.

Генетическая изоляция – посткопуляционная изоляция, останавливает панмиксию, из-за несовместимости гамет, нежизнеспособности зигот, гибридов, фертильности гибридов.

Миграция – перемещение особей или их гамет из одной популяции в другую. Происходит включение генов мигрантов в генофонд популяции – донора, т.е. происходит поток генов и интрогрессия генов (обмен генами между популяциями разных видов). Интрогрессия распространена у растений.

Миграция – фактор изменчивости. Миграция в эволюции – консервативна, распространяя одни аллели между популяциями, выравнивает генетический состав популяций, а это стабильность вида.

Дрейф генов (генетико-автоматические процессы).В малых популяциях частота аллелей может изменится без участия естественного отбора – это дрейф генов (С. Райт, Дубини). Так гибель особи, которая является носителем определенного гена, приводит к элиминированию гена. А другие аллели закрепляются.

В результате дрейфа генов в малых популяциях исчезают гетерозиготы. Популяция имеет генотипы АА или аа. Это может привести к накоплению вредных аллей (вымирание) либо увеличить приспособленность к среде (это под влиянием естественного отбора, способствует возникновению нового вида).

С дрейфом генов связан принцип «основателя» (Майр) – возникновение новой популяции от нескольких основателей (оплодотворенная самка, завезенные птицы, насекомые)

Все эволюционные факторы находятся под контролем естественного отбора, который всегда направлен.

Естественный отбор.

Дарвин определили отбор, как процесс, в результате которого выживают и размножаются более приспособленные особи, а менее приспособленные погибают.

Синтетическая теория: естественный отбор – дифференциальное (выборочное) воспроизведение (размножение) альтернативных генотипов. Подчеркивается важность каждой особи в генофонде популяции. Чем больше потомков, тем больший вклад сделала особь.

Естественные отбор – статистическое явление. Математическая модель естественного отбора разработана Р. Фишером, Дж. Холдейном, С. Райтом.

Эволюционные изменения будут происходить даже тогда, когда селективное преобладание одного гена равно 0,1%.

Селективное преобладание одного аллеля над другим – коэффициент отбора (%) S.

S характеризует степень воспроизведения более или менее приспособленных форм в следующих поколения.

Ген А встречается у 100 особей 1%

Ген а встречается у 99 особей 0,99%

S=1,00-0,99=0,01

Ген А имеет 1% селективного преобладания над геном а

Ген А имеет положительный отбор

Ген а имеет отрицательный отбор

S=0, если при разных генотипах плодовитость одинакова

S=1, если один из генотипов вызывает гибель (100А:0а)

В природе S=0,1-0,2, чем больше S, тем сильнее давление отбора.

Выделяют три формы естественного отбора:

Ø Движущий отбор происходит в результате однонаправленной постепенной смены среды или когда расширяется ареал. Отбор смещает среднее значение признака.

Ø Стабилизирующий отбор – осуществляется в стабильных условиях среды. Все крайние значения как неприспособленнее убираются, а сохраняются средние значения признака. Приспособленность среднего признака подтверждает естественный отбор. Стабилизирующий отбор уменьшает изменчивость признака, сужает норму реакции, стабилизирует фенотипы и не вызывает эволюционных изменений. Учение о стабилизирующем отборе разработал И. Шмальгаузен.

Ø Дизруптивный отбор – при условии долгой разноплановой смены среды сохраняются крайние варианты, а убираются средние. Отбор разделяет популяцию на две и более субпопуляции (дивергенция), каждая из которых хорошо приспособлена к условиям среды. Это приводит к появлению разных фенотипов (полиморфизм). Например, океанические острова, где дуют ветры, имеет насекомых либо с очень развитыми крыльями либо без крыльев. Результат - насекомые не сносятся в океан.

Половой отбор – в основе лежат отношения между полами.

Индивидуальный отбор – ведет к дифференциальному размножению отдельных особей, которые имеют преобладание в борьбе за существование.

Групповой отбор – к дифференциальному размножению определенной группы особей, которая конкурентная с другими группами. Доказательство группового отбора – принцип Гаузе: два вида со схожими требованиями к условиям окружающей среды не могут долго существовать на одной территории; один из них будет оттеснен, или виды приспособятся к разным экологическим нишам.

Адаптация. Видообразование.

Микроэволюция – систематическое изменение частот гомологичных аллелей. Участков хромосом и целых хромосом в популяции. Микроэволюция изучает адаптацию, полиморфизм, видообразование.

Видообразование включает этапы:

Ø Изменчивость полиморфных генов

Ø Образование нового соотношения аллелей

Ø Закрепление нового сочетания аллелей

Ø Защита нового объединения аллелей репродуктивной изоляцией

Генетический полиморфизм – изменчивость гомологичных аллелей одного и того же генного локуса.

Адаптация бывает:

Ø Общая (позволяет существовать в широких пределах среды)

Ø Специальная (к определенному способу жизни)

Видообразование – процесс образование одного или нескольких новых видов из видов, которые существовали раньше.

Способы видообразования:

Ø Филетическое (постепенное преобразование одного вида в другой при изменении условий на всем ареале; число видов не увеличивается).

Ø Дивергентное (на основе расхождения признака, материнский вид делится на отдельные группы. Экоэлемент→популяция→эколог. раса→вид).

Ø Гибридизация (образование вида на основе объединения двух видов)

Пути видообразования:

Ø Аллопатрический (географический). Географическая изоляция не дает потока генов. Через много поколений может возникнуть генетическая изоляция, происходит видообразование.

Ø Симпатрический. Новые виды возникают без географической изоляции в средине ареала исходного вида. Изоляция с самого начала является генетической. Видообразование идет быстро.

Способы симпатрического видообразования:

Ø Полиплоидия

Ø Межвидовая гибридизация

Ø Хромосомные перестройки

Ø Видообразование на основе экологической изоляции

Полиморфизм– наличие в популяции нескольких генетических форм (генотипов) в состоянии равновесия в концентрации, которая превышает по наиболее редкой форме 1%.

Генетическая основа полиморфизма – одновременное существование в популяции двух или больше аллелей с дискретным фенотипом.

Полиморфизм бывает:

Ø Адаптационный. Естественный отбор проявляется в разных экологических условиях, которые закономерно меняются, способствуют разным генотипам. Например, у божьей коровки есть две формы (черная и красная). Черная форма сохраняется весной (размножение). Красная – осенью, т.к. лучше зимует.

Ø Гетерозиготный (сбалансированный). Отбор сохраняет гетерозигот в отличие от доминантных и рецессивных гомозигот. Селективное преобладание гетерозигот обусловлено наддоминирванием, гетерозисом.

Генетический груз - наличие в популяции вредных аллелей, которые в гомозиготном состоянии вызывают смерть.

Генетический груз:

Ø Мутационной

Ø Сегрегационной (селективное преобладание гетерозигот)

Ø Субституционной (обусловлен отбором, замещением старого аллеля новым с большей адаптацией)

Адаптация – приспособление организмов в течение многих поколений к определенным условиям среды.

Формы проявления адаптации:

Ø Организменная (физиологические, биохимические, этологические признаки. Окраска, мимикрия)

Ø Биоценотическая (виды в биоценозе)

Ø Популяционно – видовая

Адаптация приводит к усложнению или упрощению организации.

Адаптогенез – возникновение и развитие адаптации.