Что такое изолирующие механизмы в чем значение изолирующих механизмов
Что такое изолирующие механизмы в чем значение изолирующих механизмов
Подробное решение параграф § 59 по биологии для учащихся 10 класса, авторов Каменский А.А., Криксунов Е.А., Пасечник В.В. 2014
1. В чем причина отличия организмов, обнаруженных Ч. Дарвином на Галапагосских островах, от близкородственных форм на материке?
2. Какие природные факторы изолируют некоторые популяции организмов от других популяций того же вида?
Ответ. Изоляция (от франц. isolation — разобщение, отделение) популяции от других популяций своего вида также служит элементарным фактором эволюции, так как затрудняет или исключает свободное скрещивание ее особей с особями других популяций этого же вида.
Обычно изоляция ведет к обособлению внутривидовых групп и образованию новых видов.
Изоляция не создает генетических изменений в популяции, но она закрепляет и усиливает генотипическое разнообразие.
Изоляция популяции от других популяций вида в природе может осуществляться различными способами. Часто этому служат труднопреодолимые территориально-механические или географические барьеры (река, озеро, горный массив, автострада, антропогенный ландшафт и пр.).
Популяции малоподвижных организмов могут быть изолированы друг от друга всего несколькими метрами пространства.
Изоляция может возникнуть при биологической (репродуктивной) нескрещиваемости особей, обусловленной или поведенческими различиями, или экологическими особенностями (предпочтением разных местообитаний, сезонными и временными несовпадениями сроков размножения), морфофизиологическими (различием в размерах и строении организмов и отдельных органов), а также генетическими различиями (несовместимостью половых клеток) и др. Все эти формы изоляции возникают независимо друг от друга и могут проявляться в различном сочетании.
Длительная изоляция какой-то популяции может привести к независимости ее генофонда от генофонда других популяций вида, в результате чего обособившаяся популяция может стать самостоятельным новым видом.
Вопросы после § 59
1. Что такое изолирующие механизмы? В чём значение изолирующих механизмов?
Ответ. Изолирующие механизмы — это те, которые приводят к ограничению генного обмена между популяциями. Появление изолирующих механизмов у особей одной популяции, связанные с приспособлением их к обитанию в неоднородных условиях среды одного ареала, приводит к образованию нового подвида и, как следствие, возможности появления нового вида. Те же механизмы препятствуют скрещиванию между особями близких видов в тех случаях, когда они живут на одной территории.
2. Какие виды изолирующих механизмов вам известны? Приведите примеры.
Ответ. На Гавайских островах обитает два вида фруктовых мушек, которые внешне очень похожи. Оба вида живут в одних и тех же местах, питаясь соком одного и того же древесного растения. При этом один вид питается соком, стекающим по стволам и ветвям в верхних ярусах дерева, в то время как другой — лужицами сока на лесной подстилке. Скрещивания между этими видами никогда не происходит из-за их пространственной разобщенности. Интересный пример поведенческой изоляции демонстрируют различные виды светлячков. Для каждого из обитающих вместе видов характерна определенная световая траектория и типы испускаемых световых сигналов. Траектории могут быть зигзагообразными, прямыми или в форме петли, а световые пульсации — короткими или длинными в виде устойчивых отблесков. При спаривании особи подбирают друг друга, строго ориентируясь на тип светового сигнала. Этот пример показывает, что изоляция между популяциями может закрепляться путем формирования определенных типов поведения — выработки рефлекторных реакций лишь на сигналы того или иного типа. Цветочную пыльцу некоторых видов растений, например орхидей, разносят лишь определенные виды животных, чье инстинктивное поведение — залог того, что генный обмен будет происходить только среди особей своего вида. У животных с наружным оплодотворением изолирующие механизмы срабатывают на молекулярном уровне. У морских звезд и некоторых видов моллюсков роль изолирующих факторов играют различия в строении специальных белковых молекул, которые связывают сперму и яйцеклетки. Находясь на поверхности яйцеклеток, эти молекулы реагируют лишь на сперматозоиды «своего» вида, что исключает возможность слияния половых продуктов разных видов. У животных с внутренним оплодотворением эту роль выполняют различия в строении половых органов. Наконец, у многих животных период размножения начинается при строго определенных сочетаниях внешних факторов (например, температуры и освещенности). Эти факторы действуют на них как сигналы к началу спаривания. Разные виды реагируют на одни и те же факторы по-разному, благодаря этому сроки размножения у них не совпадают. Изолирующие механизмы препятствуют развитию организма из зиготы, образовавшейся в результате слияния гамет самца и самки разных видов. Гибриды, возникшие таким образом, обычно быстро погибают или остаются бесплодными. Так, бесплодны гибриды зайца-беляка и зайца-русака, куницы и соболя, лошади и осла (мулы).
3. Почему гибриды различных видов организмов стерильны?
Ответ. Человек часто получает гибриды путём скрещивания разных видов. В рыбоводных хозяйствах, например, разводят бестера – гибрид белуги и стерляди. Во многих странах на сельскохозяйственных работах используют выносливого мула – гибрид лошади (кобылы) и осла (самца), а в Китае – лошака – гибрид ослицы с жеребцом. У межвидовых гибридов срабатывают изолирующие механизмы. Обычно они связаны с тем, что в организме гибридов невозможен мейоз, вследствие чего не образуются половые клетки. Например, вследствие этого стерилен мул — гибрид лошади и осла.
►Обсудите, могут ли гибридные формы, попав в дикую природу, привести к заметным изменениям генофонда диких популяций или нарушить экологическое равновесие.
Ответ. До настоящего времени такие примеры не описаны в литературе. Нарушить экологическое равновесие они не способны, даже если в дикую природу попадет достаточно большое количество гибридных животных. В связи с тем, что большинство гибридных форм бесплодны, т.е. не способны давать плодовитое потомство. В процессе мейоза их хромосомы не могут найти своих гомологов. Эта проблема решаема с помощью полиплоидии. Но это не частое явление. Даже если полиплоиды попадут в дикую природу, они не смогут значимо сместить равновесие.
Виды изолирующих механизмов в микроэволюции
Вопрос 1. Что такое изолирующие механизмы? В чем значение изолирующих механизмов?
Изолирующие механизмы — это те, которые приводят к ограничению генного обмена между популяциями (географическая, репродуктивная и временная изоляция). Появление изолирующих механизмов у особей одной популяции, связанные с приспособлением их к обитанию в неоднородных условиях среды одного ареала, приводит к образованию нового подвида и, как следствие, возможности появления нового вида. Те же механизмы препятствуют скрещиванию между особями близких видов в тех случаях, когда они живут на одной территории.
Вопрос 2. Какие виды изолирующих механизмов вам известны? Приведите примеры.
Необходимым фактором микроэволюции является изоляция популяции особей с возникшим новым признаком от популяции особей, не имеющих этого признака. Изоляция может осуществляться несколькими путями.
Географическая изоляция как фактор видообразования. Этот вид изоляции связан с расширением зоны обитания вида — ареала. При этом новые популяции попадают в иные по сравнению с другими популяциями условия: климатические, почвенные и т.п. В популяции постоянно происходят наследственные изменения, действует естественный отбор — в результате этих процессов генофонд популяции меняется, и возникает новый подвид. Свободному скрещиванию новых популяций или подвидов между собой могут мешать разрывы ареала за счет рек, гор, ледников и т.п. Так, например, на основе географических факторов изоляции из одного вида ландышей за несколько миллионов лет возник целый ряд видов. Этот путь видообразования — медленный, происходящий на протяжении сотен, тысяч и миллионов поколений.
Временная изоляция как фактор видообразования. Этот вид изоляции связан с тем, что в случае несовпадения сроков размножения два близких подвида не смогут скрещиваться, и дальнейшая дивергенция приведет к образованию двух новых видов. Таким образом, возникают новые виды рыб, если сроки нереста подвидов не совпадают, или новые виды растений, если не совпадают сроки цветения подвидов. Репродуктивная изоляция как фактор видообразования. Этот вид изоляции возникает при невозможности скрещивания особей двух подвидов из-за несоответствия в строении половых органов, различий в поведении, несовместимости генетического материала. В любом случае всякая изоляция приводит к репродуктивному разобщению — то есть к невозможности скрещивания возникающих видов. Можно привести множество примеров возникновения новых подвидов и видов из одного. Так на основе географической изоляции образовалось несколько видов синиц и т.д.
Пространственная изоляция как фактор видообразования. Этот вид изоляции связан с пространственной разобщённостью. На Гавайских островах обитает два вида фруктовых мушек, которые внешне очень похожи. Оба вида живут в одних и тех же местах, питаясь соком одного и того же древесного растения. При этом один вид питается соком, стекающим по стволам и ветвям в верх-них ярусах дерева, в то время как другой — лужицами сока на лесной подстилке. Скрещивания между этими видами никогда не происходит из-за их пространственной разобщённости.
Поведенческая изоляция как фактор видообразования. Этот вид изоляции связан с отличием в поведении среди животных. Интересный пример поведенческой изоляции демонстрируют различные виды светлячков. Для каждого из обитающих вместе видов характерна определенная световая траектория и типы испускаемых световых сигналов. Траектории могут быть зигзагообразными, прямыми или в форме петли, а световые пульсации — короткими или длинными в виде устойчивых отблесков. При спаривании особи подбирают друг друга, строго ориентируясь на тип светового сигнала. Этот пример показывает, что изоляция между популяциями может закрепляться путем формирования определенных типов поведения — выработки рефлекторных реакций лишь на сигналы того или иного типа. Цветочную пыльцу некоторых видов растений, например орхидей, разносят лишь определенные виды животных, чье инстинктивное поведение — залог того, что генный обмен будет происходить только среди особей своего вида.
Молекулярная изоляция как фактор видообразования. Этот вид изоляции основан на различии в молекулярном строении репродуктивных органов. У животных с наружным оплодотворением изолирующие механизмы срабатывают на молекулярном уровне. У морских звезд и некоторых видов моллюсков роль изолирующих факторов играют различия в строении специальных белковых молекул, которые связывают сперму и яйцеклетки. Находясь на поверхности яйцеклеток, эти молекулы реагируют лишь на сперматозоиды «своего» вида, что исключает возможность слияния половых продуктов разных видов. У животных с внутренним оплодотворением эту роль выполняют различия в строении половых органов.
Генетическая изоляция как фактор эволюции. Этот вид изоляции связан со стерильностью организмов. Изолирующие механизмы препятствуют развитию организма из зиготы, образовавшейся в результате слияния гамет самца и самки разных видов. Гибриды, возникшие таким образом, обычно быстро погибают или остаются бес плодными. Так, бесплодны гибриды зайца-беляка и зайца-русака, куницы и соболя, лошади и осла (мулы).
Экологическая изоляция как фактор видообразования. Этот вид изоляции основан на занимании различных мест обитания двух групп животных на одной и той же географической области. Мор-ские животные, обитающие только в литоральной зоне, хорошо изолированы от других, живущих на расстоянии всего лишь нескольких метров от них, но ниже зоны отлива.
В любом случае всякая изоляция приводит к репродуктивному разобщению — то есть к невозможности скрещивания возникающих видов.
Вопрос 3. Почему гибриды различных видов организмов стерильны?
У межвидовых гибридов срабатывают изолирующие механизмы. Обычно они связаны с тем, что в организме гибридов невозможен мейоз, вследствие чего не образуются половые клетки. Например, вследствие этого стерилен мул — гибрид лошади и осла, бесплодны гибриды белуги и севрюги.
Виды изолирующих механизмов в микроэволюции
Вопрос 1. Что такое изолирующие механизмы? В чем значение изолирующих механизмов?
Изолирующие механизмы — это те, которые приводят к ограничению генного обмена между популяциями (географическая, репродуктивная и временная изоляция). Появление изолирующих механизмов у особей одной популяции, связанные с приспособлением их к обитанию в неоднородных условиях среды одного ареала, приводит к образованию нового подвида и, как следствие, возможности появления нового вида. Те же механизмы препятствуют скрещиванию между особями близких видов в тех случаях, когда они живут на одной территории.
Вопрос 2. Какие виды изолирующих механизмов вам известны? Приведите примеры.
Необходимым фактором микроэволюции является изоляция популяции особей с возникшим новым признаком от популяции особей, не имеющих этого признака. Изоляция может осуществляться несколькими путями.
Географическая изоляция как фактор видообразования. Этот вид изоляции связан с расширением зоны обитания вида — ареала. При этом новые популяции попадают в иные по сравнению с другими популяциями условия: климатические, почвенные и т.п. В популяции постоянно происходят наследственные изменения, действует естественный отбор — в результате этих процессов генофонд популяции меняется, и возникает новый подвид. Свободному скрещиванию новых популяций или подвидов между собой могут мешать разрывы ареала за счет рек, гор, ледников и т.п. Так, например, на основе географических факторов изоляции из одного вида ландышей за несколько миллионов лет возник целый ряд видов. Этот путь видообразования — медленный, происходящий на протяжении сотен, тысяч и миллионов поколений.
Временная изоляция как фактор видообразования. Этот вид изоляции связан с тем, что в случае несовпадения сроков размножения два близких подвида не смогут скрещиваться, и дальнейшая дивергенция приведет к образованию двух новых видов. Таким образом, возникают новые виды рыб, если сроки нереста подвидов не совпадают, или новые виды растений, если не совпадают сроки цветения подвидов. Репродуктивная изоляция как фактор видообразования. Этот вид изоляции возникает при невозможности скрещивания особей двух подвидов из-за несоответствия в строении половых органов, различий в поведении, несовместимости генетического материала. В любом случае всякая изоляция приводит к репродуктивному разобщению — то есть к невозможности скрещивания возникающих видов. Можно привести множество примеров возникновения новых подвидов и видов из одного. Так на основе географической изоляции образовалось несколько видов синиц и т.д.
Пространственная изоляция как фактор видообразования. Этот вид изоляции связан с пространственной разобщённостью. На Гавайских островах обитает два вида фруктовых мушек, которые внешне очень похожи. Оба вида живут в одних и тех же местах, питаясь соком одного и того же древесного растения. При этом один вид питается соком, стекающим по стволам и ветвям в верх-них ярусах дерева, в то время как другой — лужицами сока на лесной подстилке. Скрещивания между этими видами никогда не происходит из-за их пространственной разобщённости.
Поведенческая изоляция как фактор видообразования. Этот вид изоляции связан с отличием в поведении среди животных. Интересный пример поведенческой изоляции демонстрируют различные виды светлячков. Для каждого из обитающих вместе видов характерна определенная световая траектория и типы испускаемых световых сигналов. Траектории могут быть зигзагообразными, прямыми или в форме петли, а световые пульсации — короткими или длинными в виде устойчивых отблесков. При спаривании особи подбирают друг друга, строго ориентируясь на тип светового сигнала. Этот пример показывает, что изоляция между популяциями может закрепляться путем формирования определенных типов поведения — выработки рефлекторных реакций лишь на сигналы того или иного типа. Цветочную пыльцу некоторых видов растений, например орхидей, разносят лишь определенные виды животных, чье инстинктивное поведение — залог того, что генный обмен будет происходить только среди особей своего вида.
Молекулярная изоляция как фактор видообразования. Этот вид изоляции основан на различии в молекулярном строении репродуктивных органов. У животных с наружным оплодотворением изолирующие механизмы срабатывают на молекулярном уровне. У морских звезд и некоторых видов моллюсков роль изолирующих факторов играют различия в строении специальных белковых молекул, которые связывают сперму и яйцеклетки. Находясь на поверхности яйцеклеток, эти молекулы реагируют лишь на сперматозоиды «своего» вида, что исключает возможность слияния половых продуктов разных видов. У животных с внутренним оплодотворением эту роль выполняют различия в строении половых органов.
Генетическая изоляция как фактор эволюции. Этот вид изоляции связан со стерильностью организмов. Изолирующие механизмы препятствуют развитию организма из зиготы, образовавшейся в результате слияния гамет самца и самки разных видов. Гибриды, возникшие таким образом, обычно быстро погибают или остаются бес плодными. Так, бесплодны гибриды зайца-беляка и зайца-русака, куницы и соболя, лошади и осла (мулы).
Экологическая изоляция как фактор видообразования. Этот вид изоляции основан на занимании различных мест обитания двух групп животных на одной и той же географической области. Мор-ские животные, обитающие только в литоральной зоне, хорошо изолированы от других, живущих на расстоянии всего лишь нескольких метров от них, но ниже зоны отлива.
В любом случае всякая изоляция приводит к репродуктивному разобщению — то есть к невозможности скрещивания возникающих видов.
Вопрос 3. Почему гибриды различных видов организмов стерильны?
У межвидовых гибридов срабатывают изолирующие механизмы. Обычно они связаны с тем, что в организме гибридов невозможен мейоз, вследствие чего не образуются половые клетки. Например, вследствие этого стерилен мул — гибрид лошади и осла, бесплодны гибриды белуги и севрюги.
Изолирующие механизмы — виды, значение и примеры
Изолирующие механизмы — это те, что сдерживают обмен генами между популяциями. Возникновение их у особей одной и той же популяции, объединённых вместе с их привыканием к жизни в разнородных условиях среды того же региона, приводит к формированию нового подвида и, как результат, возможности появления новой разновидности. Те же механизмы предотвращают скрещивание особей похожих типов в тех случаях, когда они проживают в одной местности.
Типы природной изоляции
В природе те организмы, которые являются слабыми, безобразными, а также неспособными к воспроизводству здравого потомства, сметаются воздействием вторичных условий, прежде всего естественного отбора. Такого рода биологическая схема экологических групп играет в жизни существенную роль.
Типы обособленности бывают следующие:
Появление новых видов совершается по-разному. Механизмы обособленности играют главную роль в этом процессе. Комплекс вторичных действий, который обеспечивает совершение внутри вида, изменяющуюся генетическую структуру популяций и погружение к образованию новых подвидов, именуется микроэволюцией.
Важное различие
Различия между популяциями одного и того же типа обнаруживаются в форме приспособления к разным обстоятельствам существования. Организмы по-своему адаптируются к окружающей среде, к примеру, животные отличаются:
Растения имеют разное привыкание к опылению и размножению семян, а также отличаются по собственной наружной структуре. Иногда подобные перемены (приспособления) приводят к репродуктивной обособленности популяций, то есть к ограничению генного обмена. Это происходит в результате срабатывания механизмов изоляции разного вида.
Дарвин о видообразовании
Всемирно известный автор теории естественного отбора британский естествовед Чарльз Дарвин установил двигающие силы развития, которые привели к появлению новых классов, отрядов и семейств живых организмов.
Кроме того, в собственных работах профессор описал географические и экологические механизмы обособленности.
По словам исследователя, большие дистанции между землями и отличия в их флоре и фауне привели к формированию некоторых подвидов, которые затем преобразились в самостоятельные виды.
Это доказывает существенную значимость пространственных механизмов, предотвращающих возможность скрещивания организмов различных популяций, что в результате приводит к появлению новых особей.
Изолирующие механизмы
Вопрос 1. Что такое изолирующие механизмы? В чем значение изолирующих механизмов?
Изолирующие механизмы – это те, которые приводят к ограничению генного обмена между популяциями.
Появление изолирующих механизмов у особей одной популяции, связанные с приспособлением их к обитанию в неоднородных условиях среды одного ареала, приводит к образованию нового подвида и, как следствие, возможности появления нового вида.
Те же механизмы препятствуют скрещиванию между особями близких видов в тех случаях, когда они живут на одной территории.
На Гавайских островах обитает два вида фруктовых мушек, которые внешне очень похожи. Оба вида живут в одних и тех же местах, питаясь соком одного и того же древесного растения. При этом один вид питается соком, стекающим по стволам и ветвям в верхних ярусах дерева, в то время как другой – лужицами сока на лесной подстилке.
Скрещивания между этими видами никогда не происходит из-за их пространственной разобщенности.
Интересный пример поведенческой изоляции демонстрируют различные виды светлячков. Для каждого
При спаривании особи подбирают друг друга, строго ориентируясь на тип светового сигнала. Этот пример показывает, что изоляция между популяциями может закрепляться путем формирования определенных типов поведения – выработки рефлекторных реакций лишь на сигналы того или иного типа.
Цветочную пыльцу некоторых видов растений, например орхидей, разносят лишь определенные виды животных, чье инстинктивное поведение – залог того, что генный обмен будет происходить только среди особей своего вида.
У животных с наружным оплодотворением изолирующие механизмы срабатывают на молекулярном уровне. У морских звезд и некоторых видов моллюсков роль изолирующих факторов играют различия в строении специальных белковых молекул, которые связывают сперму и яйцеклетки. Находясь на поверхности яйцеклеток, эти молекулы реагируют лишь на сперматозоиды “своего” вида, что исключает возможность слияния половых продуктов разных видов.
У животных с внутренним оплодотворением эту роль выполняют различия в строении половых органов.
Наконец, у многих животных период размножения начинается при строго определенных сочетаниях внешних факторов (например, температуры и освещенности). Эти факторы действуют на них как сигналы к началу спаривания. Разные виды реагируют на одни и те же факторы по-разному, благодаря этому сроки размножения у них не совпадают.
Изолирующие механизмы препятствуют развитию организма из зиготы, образовавшейся в результате слияния гамет самца и самки разных видов. Гибриды, возникшие таким образом, обычно быстро погибают или остаются бесплодными. Так, бесплодны гибриды зайца-беляка и зайца-русака, куницы и соболя, лошади и осла (мулы).
Вопрос 3. Почему гибриды различных видов организмов стерильны?
У межвидовых гибридов срабатывают изолирующие механизмы. Обычно они связаны с тем, что в организме гибридов невозможен мейоз, вследствие чего не образуются половые клетки. Например, вследствие этого стерилен мул – гибрид лошади и осла.