Jelenlegi oldal: 16 (a könyv összesen 26 oldalas) [elérhető olvasmányrészlet: 18 oldal]
57. § Létharc és formái
1. Mi a Mendel-törvények lényege?
2. Melyek Darwin evolúciós tanításainak főbb rendelkezései?
Az evolúció mechanizmusairól és mozgatórugóiról gondolkodva Charles Darwin arra az ötletre jutott, hogy harc a létért. Ez az evolúcióelmélet egyik központi fogalma. C. Darwin felhívta a figyelmet arra, hogy minden élőlény velejárója a szinte „korlátlan” szaporodási képességnek. Egy nőstény orsóféreg például 200 ezer tojást termel naponta, egy szürke patkány 5 almot évente, átlagosan 8 patkánykölyök éri el a pubertást három hónapos korára, a kakukkkönnyek egy termésében legalább 186 000 mag található. A gyors szaporodási képesség fontos következményekkel jár: az erőforrásokért folyó verseny fokozódásával megnő az új mutációk megjelenésének valószínűsége, „életnyomás” keletkezik, aminek következtében létharc folyik. Ch. Darwin többször is hangsúlyozta, hogy a létért való küzdelem nem redukálódik közvetlen küzdelembe, hanem egyazon fajon belüli, különböző fajok közötti, szervetlen természettel való összetett és sokszínű kapcsolat. „Figyelmeztetnem kell – írta Darwin –, hogy ezt a kifejezést tág, metaforikus értelemben használom... Két kutyáról vagy farkasról éhínség idején joggal mondhatjuk, hogy harcolnak egymással az élelemért és ezáltal. életért. De a sivatag szélén növő növényről azt mondhatjuk, hogy az életért küzd a szárazság ellen. A létért való küzdelem jutalma az élet és annak folytatásának lehetősége az egymást követő nemzedékekben.
A létért való küzdelem formái. Darwin a létért folytatott küzdelem három formáját különböztette meg: intraspecifikus, interspecifikusÉs a szervetlen természetű kedvezőtlen körülmények elleni küzdelem. A legstresszesebb közülük intraspecifikus küzdelem. A fajokon belüli küzdelem szemléletes példája az azonos korú tűlevelű erdei fák közötti versengés. A legmagasabb fák széles körben elterjedt koronájukkal felfogják a napsugarak nagy részét, és erőteljes gyökérrendszerük felszívja a talajból az oldott ásványi anyagokat a gyengébb szomszédok kárára. A fajokon belüli küzdelmet különösen súlyosbítja a populációsűrűség növekedése, például egyes madárfajok (sok sirály, szárnyas faj) bőséges fiókái miatt az erősebbek kiszorítják a gyengébbeket a fészkekből, halálra ítélve őket. ragadozók vagy éhezés.
A fajok közötti küzdelem különféle formákban nyilvánulhat meg, például az élelemért vagy más erőforrásokért folyó versengés (verseny) formájában, vagy az egyik faj egyoldalú felhasználása formájában. Az élelemért folytatott versengés szemléltető példáját az afrikai szavannák ragadozói (gepárdok, oroszlánok, hiénák, hiénakutyák stb.) szolgáltatják, amelyek gyakran viszik el egymástól a kifogott és elejtett zsákmányt. Gyakran a vonzó élőhelyek képezik a verseny tárgyát. Például az emberi települések helyéért folytatott küzdelemben az erősebb és agresszívebb szürke patkány végül felváltotta a fekete patkányt, amely jelenleg csak erdőterületeken vagy sivatagokban fordul elő. Az Európába hozott amerikai nyérc helyettesíti az őshonos európai fajt. A pézsmapocok (Észak-Amerikában őshonos) elkapta az őshonos fajok, például az orosz pézsmapocok által korábban használt erőforrások egy részét. Ausztráliában az Európából hozott közönséges méh kiszorította a kicsi, csípetlen őshonos méhet.
A létért folytatott küzdelem harmadik formája az küzdenek a kedvezőtlen külső körülményekkel. Az élettelen természet tényezői közvetlen és közvetett hatással vannak az élőlények fejlődésére. A sivatagban élő növényeket „szárazságharcnak” tartják, utalva számos olyan adaptáció kifejlesztésére, amelyek segítenek nekik vizet és tápanyagokat kivonni a talajból (speciális gyökérrendszer), vagy csökkentik a párolgási sebességet (speciális levélszerkezet). A szervetlen világ körülményei nemcsak önmagukban, hanem jelentős hatással vannak az élőlények evolúciójára, hatásuk erősítheti vagy gyengítheti a fajon belüli és a fajok közötti kapcsolatokat. Terület, hő vagy fény hiányában a fajokon belüli küzdelem felerősödik, és fordítva, az élethez szükséges erőforrások többletével gyengül.
Küzdelem a létért. A létért való küzdelem formái: fajon belüli, interspecifikus, kedvezőtlen feltételekkel.
1. Sorolja fel a létért való küzdelem főbb formáit!
2. Milyen tények teszik lehetővé, hogy az "élet nyomásáról" beszéljünk?
3. Miért az intraspecifikus küzdelem a létért folytatott küzdelem legintenzívebb formája?
Saját megfigyelései alapján készítsen példákat, amelyek leírják az élőlények közötti létharcot: a) azonos fajból; b) különböző típusok.
58. § Természetes kiválasztás és formái
1. Milyen környezeti tényezők vezethetnek az élőlények szelekciójához a természetben?
2. Az ember és a természet kapcsolata szelekciós tényező?
A természetes szelekció doktrínáját Charles Darwin dolgozta ki, aki magát a szelekciót a létért folytatott küzdelem eredményének és előfeltételének - az organizmusok örökletes változékonyságának - tekintette.
A természetes szelekció genetikai lényege bizonyos genotípusok szelektív megőrzése egy populációban. A bennük lévő örökítőanyag továbbadódik a következő generációknak. És így, természetes kiválasztódás a populáció életkörülményeinek leginkább megfelelő genotípusok szelektív szaporodásaként határozható meg. A 9. osztályban már megismerhette a természetes szelekció néhány olyan példáját, amely kísérletben vagy a természetben megfigyelhető. Tekintsünk egy másik kísérletet, amely bemutatja, hogyan valósul meg a természetes szelekció során a fenotípusok és a genotípusok kapcsolata egy populációban. A természetben vannak olyan gyümölcslegyek, amelyek kedvenc táplálékukat akár a fák tetején, akár a talaj felszínén találják meg, de soha nem a közepén. Lehet-e szelekcióval olyan rovarokat tenyészteni, amelyek vagy csak lefelé, vagy csak felfelé repülnének? A 73. ábra egy kísérlet diagramját mutatja be, amely bemutatja a szelekció hatását a populációk genetikai összetételére. A gyümölcslegyeket egy sok kamrából álló labirintusba helyezték, amelyek mindegyikének két kijárata volt - fel és le. Mindegyik kamrában az állatnak "el kellett döntenie", hogy melyik irányba haladjon. Az állandóan felfelé mozgó legyek a labirintus felső kijáratánál kötöttek ki. Gondosan kiválasztották a későbbi karbantartáshoz. A lefelé haladó legyek a labirintus alsó kijáratában kötöttek ki, ki is válogatták őket. A labirintus kamráiban maradt rovarokat, vagyis azokat, amelyeknek nem volt meghatározott mozgási irányuk, összegyűjtöttük és eltávolítottuk a kísérletből. A "felső" és "alsó" legyeket egymástól elkülönítve tartották és tenyésztették. Fokozatosan sikerült olyan populációkat létrehozni, amelyek mindegyike kivétel nélkül bizonyos viselkedési sztereotípiával (felfelé vagy lefelé mozog) rendelkezett. Ez az eredmény nem járt együtt új gének megjelenésével, minden csak a szelekciónak köszönhető, ami befolyásolta a populációban már jelenlévő fenotípusok variabilitását (jelen esetben a legyek viselkedésének változékonyságát). Így a természetes szelekció hatása ahhoz a tényhez vezet, hogy a fenotípusok elkezdik befolyásolni a populációk génállományát. Mi történik, ha megszüntetjük a természetes szelekció nyomását? A kérdés megválaszolásához a kísérletezők megengedték, hogy a "felső" és az "alsó" szint legyei együtt szaporodjanak. Hamarosan helyreállt a populációban az allélok kezdeti egyensúlya: egyes egyedek felfelé, mások lefelé mozogtak, mások nem mutattak preferenciát a mozgási irány tekintetében.
Rizs. 73. Gyümölcslegyekkel végzett kísérletek a természetes szelekció működését demonstrálva (labirintus)
A természetes szelekció megváltoztatja a génállomány összetételét, "eltávolítja" a populációból azokat az egyedeket, amelyek tulajdonságai és tulajdonságai nem adnak előnyt a létért folytatott küzdelemben. A szelekció eredményeként a „fejlett” egyedek (vagyis az életért való küzdelem esélyeit növelő tulajdonságokkal rendelkező) egyedek genetikai anyaga egyre erősebben kezdi befolyásolni a teljes populáció génállományát.
A természetes szelekció során csodálatos és változatos biológiai adaptációk az élőlények (alkalmazkodása) azokhoz a környezeti feltételekhez, amelyek között a populáció él. Például általános adaptációk, amelyek magukban foglalják a vízi környezetben élő szervezetek úszásra való alkalmasságát, vagy a gerincesek végtagjainak a szárazföldi környezethez való alkalmasságát, valamint speciális adaptációkat: alkalmasság lóban, antilopban, struccban való futásra, ásásra. vakondok, vakondpatkányok vagy fára mászók (majmok, harkályok, pikák stb.). Az alkalmazkodás példái közé tartozik az álcázó színezés és a mimika (a ragadozók támadásaival szemben jól védett állat békés megjelenésével történő utánzás), valamint az összetett viselkedési ösztönök és még sok más. mások (74. ábra). Emlékeztetni kell arra Minden alkalmazkodás relatív. Az ezekhez a körülményekhez jól alkalmazkodó faj a kihalás szélére kerülhet, ha a körülmények megváltoznak, vagy új ragadozó vagy versenytárs jelenik meg a környezetben. Ismeretes például, hogy a ragadozóktól tövisek és tövisek által jól megvédett halak gyakrabban esnek a halász hálójába, amelybe éppen a test kemény kinövései miatt gabalyodnak be és tartják be őket. Nem véletlenül hangzik az egyik alapelv (az evolúciós doktrína) játékos formában így: „A legalkalmasabbak túlélik, de a legalkalmasabbak csak addig, amíg életben maradnak.”
Rizs. 74. Az élőlények alkalmazkodása a létfeltételekhez: példák az álcázásra és a mimikára
Tehát a populáció evolúciós változásának lehetőségei mindig jelen vannak. Egyelőre csak az élőlények változékonyságában nyilvánulnak meg. Amint a szelekció hatni kezd, a populáció erre adaptív változtatásokkal reagál.
A természetes szelekció formái. Korábban megismerkedtél a természetes szelekció két fő formájával: a stabilizálással és a mozgással. Emlékezzen arra stabilizáló szelekció amelyek célja a meglévő fenotípusok fenntartása. Működését a 75. ábra szemlélteti. Ez a szelekciós forma általában ott működik, ahol az életkörülmények hosszú ideig állandóak maradnak, például az északi szélességi körökön vagy az óceán fenekén.
A természetes szelekció második formája az mozgó; a stabilizálással szemben ez a szelekciós forma elősegíti az organizmusok változásait. A természetes szelekció hatása általában hosszú idő után válik észrevehetővé. Bár néha a motívumszelekció nagyon gyorsan megnyilvánulhat a külső körülmények váratlan és erőteljes változásaira válaszul (76. ábra). A motívumszelekció hatásának klasszikus példája a 19. századi Anglia ipari területein a koromkibocsátás és a fatörzsek kormozódása hatására színváltoztató paprikamolyok vizsgálata. (78. ábra).
A természetes szelekció harmadik formája az bomlasztó, vagy szakadás. A bomlasztó szelekció olyan egyedcsoportok megjelenéséhez vezet a populációkon belül, amelyek valamilyen módon (színben, viselkedésben, térben stb.) különböznek egymástól. A bomlasztó szelekció hozzájárul két vagy több fenotípus fennmaradásához a populációkon belül, és eltávolítja a köztes formákat (77. ábra). A népességben bizonyos alapon van egyfajta szakadék. Ezt a jelenséget az ún polimorfizmus. A polimorfizmus számos állat- és növényfajra jellemző. Például a sockeye lazacnak, a távol-keleti lazachalnak, amely a tengerben él, és a folyók által a tengerhez kapcsolódó kis édesvizű tavakban szaporodik, van egy úgynevezett „lakóforma”, amelyet kis törpe hímek képviselnek, akik soha nem hagyják el a tengert. tavak. Egyes madárfajok (skuas, kakukk stb.) között gyakoriak a színmorfok. A kétpettyes katicabogárban szezonális polimorfizmus van. A két színforma közül a "piros" katicabogarak jobban átvészelik a telet, míg a "feketék" a nyarat. A polimorfizmus kialakulását nyilvánvalóan nagymértékben meghatározza a populáció életkörülményeinek heterogenitása (szezonális vagy térbeli), ami szelekciót generál, ami egyazon populáción belül specializált (heterogén viszonyoknak megfelelő) formák megjelenéséhez vezet.
Rizs. 75. A kiválasztás stabilizáló akciója
Rizs. 76. Motívumkiválasztás akciója
Rizs. 77. A bomlasztó szelekció akciója
Rizs. 78. Sötét és világos lepkék a fatörzseken
A természetes szelekció alkotó szerepe. Hangsúlyozni kell, hogy a természetes szelekció szerepe nemcsak az egyes életképtelen szervezetek kiirtására korlátozódik. A természetes szelekció mozgatórugója nem egy szervezet egyedi jellemzőit, hanem azok teljes komplexumát, a szervezetben rejlő gének összes kombinációját őrzi meg. A természetes kiválasztódást gyakran egy szobrász munkájához hasonlítják. Ahogyan a szobrász egy formátlan márványtömbből alkot műalkotást, amely minden részének harmóniájával üt meg, úgy a szelekció adaptációkat és fajokat hoz létre, eltávolítva a génállományból a túlélési genotípusok szempontjából nem hatékony populációkat. . Ez a természetes szelekció alkotó szerepe, hiszen működésének eredményeként új típusú organizmusok, új életformák jönnek létre.
Természetes kiválasztódás. biológiai adaptációk. A természetes kiválasztódás erődjei: stabilizáló, mozgató, bomlasztó. Polimorfizmus.
1. Mi a fitnesz? Miért relatív?
2. Mi a stabilizáló szelekció? Milyen körülmények között a legszembetűnőbb a hatása?
3. Mi az a motívum kiválasztása? Mondjon példákat a működésére. Milyen feltételek mellett működik ez a kiválasztási forma?
4. Mi a természetes szelekció kreatív szerepe? Mondjon példát, amely bizonyítja, hogy a szelekció nem korlátozódik az élőlények túlélését csökkentő egyedi tulajdonságok kiküszöbölésére.
59. § Elszigetelő mechanizmusok
1. Mi az oka annak, hogy a Charles Darwin által a Galápagos-szigeteken felfedezett organizmusok és a velük szorosan összefüggő élőlények a szárazföldön eltérnek egymástól?
2. Milyen természeti tényezők izolálják az élőlénypopulációkat ugyanazon faj más populációitól?
reproduktív izoláció. A természetes szelekció olyan genetikai tulajdonságok kialakulásához és megszilárdulásához vezethet, amelyek megkülönböztetik a populációkat egymástól. Mint már említettük, kifelé ez a sajátos életkörülményekhez való alkalmazkodás (adaptáció) formájában nyilvánul meg. Például az atlanti hering populációi az óceán különböző területein az év különböző szakaszaiban szaporodnak. Vannak tavaszi, nyári, őszi és téli ívó heringek. Mindegyikük szaporodása a kis planktonok fejlődésétől függ, amelyek heringlárvákkal táplálkoznak. A heringpopulációk különböző évszakokban külön-külön szaporodnak, mivel a különböző szélességi körökben a plankton tömeges fejlődése az év különböző időszakaiban (tavasszal, nyáron, ősszel vagy télen) történik. Ezek a populációk ugyanahhoz a fajhoz tartoznak, és a kis külső különbségek és a különböző tenyészidőszakok ellenére keresztezhetik egymást, és termékeny utódokat nemzhetnek. Lehetséges, hogy a jövőben a köztük lévő különbségek olyan mértékűek lesznek, hogy az a különböző populációkhoz tartozó egyedek egymás közötti szabad keresztezési képességének elvesztéséhez, ill. reproduktív izoláció közöttük.
Milyen mechanizmusok állnak a reproduktív izoláció hátterében? Ez egyszerűen a földrajzi elkülönülésnek köszönhető, vagy vannak más mechanizmusok? Az ezekre a kérdésekre adott válaszok jelentik a kulcsot a specifikáció mechanizmusainak megértéséhez.
izolációs mechanizmusok. Az izolációs mechanizmusokat általában két fő típusra osztják. Az első tartozik prezigotikus mechanizmusok, azaz a kialakulást megelőző zigóták, amelyek akadályokat képeznek a különböző populációkhoz tartozó egyedek párosításában. A második típus magában foglalja posztzigotikus mechanizmusok, zigóta kialakulása után hatnak, ami a hibrid utódok életképességének vagy termékenységének csökkenéséhez vezet.
A prezigóta izolációs mechanizmusokat csoportokra osztják attól függően, hogy milyen tényezők akadályozzák az egyedek párosítását.
Környezeti elszigeteltség környezeti tényezők által biztosított, amikor a populációk ugyanazt a területet foglalják el, de különböző élőhelyeken, és ezért nem találkoznak egymással. ideiglenes elszigeteltség- eltérő szaporodási idők, ha az állatok párzása vagy a növények virágzása az év különböző szakaszaiban vagy különböző napszakokban történik. etiológiai, vagy viselkedés, elszigeteltség- eltérő viselkedés a költési időszakban, ami a hím és nőstény kölcsönös vonzerejének hiányához vezet. Végül a nemi szervek méretében vagy alakjában, vagy a virágok felépítésében különbségeket lehet elérni mechanikai szigetelés.
Vegye figyelembe a példákat. A Hawaii-szigeteken két gyümölcslégyfaj él, amelyek megjelenésükben nagyon hasonlóak. Mindkét faj ugyanazon a helyen él, és ugyanazon fás szárú növény levével táplálkozik. Ökológiai állapotuk azonban eltérő. Az első faj a fák koronájában tölti életét, a felsőbb rétegek törzsein és ágain lefolyó nedvvel táplálkozva, a második pedig az erdő talajában, a fáról lecsepegtetett nedvtócsák után kutatva. A különböző ökológiai specializációkból adódó térbeli széttagoltság miatt e fajok kereszteződése soha nem következik be.
A viselkedési elszigeteltség érdekes példáját mutatják be néhány szentjánosbogár-faj. Az együtt élő fajok mindegyikének megvan a maga fénypályája és saját típusú kibocsátott fényjelzései. A pályák lehetnek cikkcakkosak, egyenesek vagy hurok alakúak, a fénypulzációk rövidek vagy hosszúak, stabil visszaverődés formájában (79. ábra). Párzáskor az egyének kiválasztják egymást, szigorúan a fényjel típusára összpontosítva. Ez a példa azt mutatja, hogy a populációk közötti elszigeteltség bizonyos viselkedéstípusok kialakításával erősíthető (reflexreakciók kialakulása csak az adott típusú jelekre).
Sok állatnál a szaporodási időszak a külső tényezők (például hőmérséklet vagy fény) szigorúan meghatározott kombinációival kezdődik. Ezek a tényezők jelzik a párzás megkezdését. A különböző fajok eltérő módon reagálnak ugyanazokra a tényezőkre, ez az oka a költési idők eltérésének. A 80. ábra az azonos területen élő különböző kétéltű fajok költési idejének különbségeit mutatja be.
A külső megtermékenyítésű állatoknál (tengeri csillag és egyes puhatestűek) az izoláló faktorok szerepét a spermiumokat és petéket egymáshoz kötő speciális fehérjemolekulák szerkezetének eltérései játsszák. A tojások felszínén lévén ezek a molekulák csak „a saját” fajuk spermiumaira reagálnak, ami kizárja a különböző fajok szaporodási termékeinek fúziójának lehetőségét. A belső megtermékenyítéssel rendelkező állatoknál ezt a szerepet a nemi szervek szerkezetének különbségei játsszák.
A posztzigotikus izolációs mechanizmusokat is csoportokra osztják, attól függően, hogy maguk a hibridek fejlődési rendellenességeihez és végső soron életképtelenségükhöz vezetnek-e, vagy ahhoz, hogy a hibridek nem képesek teljes értékű ivarsejteket termelni.
Az interspecifikus hibridek általában gyorsan elpusztulnak, vagy terméketlenek maradnak. Például egy öszvér - egy ló és egy szamár hibridje - steril, nem tud utódokat létrehozni, mivel kromoszómakészlete megakadályozza a meiózis normális áthaladását. A fehér nyúl és a barna nyúl, a nyest és a sable hibridjei terméketlenek.
Rizs. 79. Különböző típusú fényjelzések különböző típusú szentjánosbogarakban
Rizs. 80. Szaporodási eltérés, mint egy izolációs mechanizmus (1,2,3,4 - különböző típusú kétéltűek)
A fajok közötti reproduktív izolációt jellemzően több mechanizmus tartja fenn. Az időbeli izoláció gyakoribb a növényekben, míg az etológiai izoláció gyakoribb az állatokban.
reproduktív izoláció. Izoláló mechanizmusok: prezigotikus, posztzigotikus.
1. Mik azok az izolációs mechanizmusok? Mi a jelentősége az izolációs mechanizmusoknak?
2. Milyen típusú izolációs mechanizmusokat ismer? Adj rá példákat.
3. Miért sterilek a különböző típusú szervezetek hibridjei?
Az ember gyakran különböző fajok keresztezésével kap hibrideket. A halgazdaságokban például a bestert tenyésztik - a beluga és a sterlet hibridjét. Sok országban szívós öszvért használnak a mezőgazdasági munkákban - egy ló (kanca) és egy szamár (hím) hibridje, Kínában pedig - egy szamár és egy szamár és egy mén hibridje, annak ellenére, hogy a ló makacsságával, gonosz hajlamával és rosszul szelídíthető.
Beszéljétek meg, hogy a hibrid formák a vadonba engedve jelentős változásokat okozhatnak-e a vadon élő populációk génállományában, vagy felboríthatják-e az ökológiai egyensúlyt.
