Популяция как основная единица эволюции

Презентация на тему “Естественный отбор – направляющий фактор эволюции”

• Скачать презентацию (0.29 Мб)
• 20 загрузок
• 4.0 оценка

Твиттер

Телеграм

Ваша оценка презентации

Оцените презентацию по шкале от 1 до 5 баллов

Презентационная работа по биологии на тему: “Естественный отбор – направляющий фактор эволюции”, созданная ученицей старших классов. Автор рассказывает нам о движущих факторах естественного отбора и его роли в формировании приспособленностей.

Краткое содержание

• Процесс естественного отбора
• Основы естественного отбора
• Ч. Дарвин об естественном отборе
• Мутации
• Расширенная приспособленность особи

• Слайд 1Естественный отбор – направляющий фактор эволюции.Вершинина Валерия 10-А класс
• Слайд 2Процесс естественного отбора — основной движущий фактор биологической эволюции.
• Слайд 4Более приспособленные к данным условиям среды особи оставляют больше потомков, чем менееприспособленные.
• Слайд 5Естественный отбор происходит автоматически. Все живые организмы из поколения в поколениепроходят суровую проверку по всем мельчайшим деталям их строения, функционирования всех их систем в разнообразных условиях.
• Слайд 6Только те, кто выдержал эту проверку, оказываются отобранными и дают начало следующемупоколению.
• Слайд 7Дарвин писал: “Естественный отбор ежедневно и ежечасно расследует по всему свету мельчайшиевариации, отбрасывая дурные, сохраняя и слагая хорошие, работая неслышно и незаметно…”
• Слайд 8Самые сложные приспособления в строении, функциях и поведении живых организмовсформировались постепенно путем систематического отбора случайно возникающих мутаций.
• Слайд 11Ни одно приспособление, сколь угодно полезное для вида, не сможет быть подхвачено естественнымотбором и распространиться в популяции, если оно вредно для конкретных особей.
• Слайд 12Расширенная приспособленность особи тем выше, чем больше аллелей, идентичных ее аллелям,передается следующему поколению.
• Слайд 13Мать, защищая своих потомков, защищает по существу свои гены, переданные этим потомкам.Каждый из них имеет половину генов, полученных от матери, половину – от отца.
• Слайд 14Отсюда следует, что если ценой своей жизни, мать спасет жизнь двум своим детям, то ее совокупнаяприспособленность не снизится.
• Слайд 15Когда возникает угроза жизни ребенка, мать инстинктивно бросается на его защиту. Те матери,которые так не поступали, остались без потомков, аллели этих матерей были бесследно утеряны и не оставили следов в эволюции.
• Слайд 16Важнейшим свойством естественного отбора является его способность накапливать и совмещатьполезные аллели. Отбор действует в каждом поколении, и в каждом поколении он начинается не с нуля, не с «чистого листа», а того состояния популяции, в которое она была приведена в результате предыдущего цикла отбора.

Посмотреть все слайды

Межвидовое скрещивание

Какие сложности возникают при постановке межвидовых скрещиваний?

Межвидовое скрещивание возможно только для биологически близких видов (лошадь и осел, хорек и норка, лев и тигр). Однако даже в этом случае гибриды, хотя и характеризуются гетерозисом (т. е. превосходят по своим свойствам родителей), часто оказываются бесплодными или низкоплодовитыми. Причина этого заключается в невозможности конъюгации хромосом разных биологических видов, в результате чего происходит нарушение мейоза и гаметы не образуются. Для решения этой проблемы используют различные приемы. В частности, с целью получения плодовитого гибрида капусты и редьки селекционер Г. Д. Карпеченко использовал метод полиплоидизации. Он скрещивал не диплоидные, а тетраплоидные растения. В результате этого в первой профазе мейоза (профаза I) хромосомы, принадлежащие одному виду, могли образовывать биваленты. Деление проходило нормально, и формировались полноценные гаметы. Этот эксперимент стал важным этапом в развитии селекции.

Естественный отбор — направляющий фактор эволюции

Естественный отбор — единственный фактор, определяющий направленность эволюционного процесса, приспособление организмов к определенной среде обитания. Благодаря отбору в популяции сохраняются и размножаются особи с полезными, то есть соответствующими среде обитания, мутациями. Особи, менее приспособленные к среде обитания, гибнут или выживают, но потомство их немногочисленно.

Генотипы особей в популяции различны, различна и частота их встречаемости. Эффективность отбора зависит от проявления признака в генотипе.

Доминантный аллель сразу проявляется фенотипически и подвергается действию отбора. Рецессивный же аллель не подвергается отбору до тех пор, пока не окажется в гомозиготном состоянии. И.И.

Движущий отбор приводит к устранению особей со старыми признаками, не соответствующими изменившейся среде обитания, и формированию популяции особей с новыми признаками. Он происходит в медленно изменяющихся условиях ? среды обитания.

Примером действия движущего отбора служит изменение окраски крыльев у бабочки березовой пяденицы. Обитающие на стволах деревьев бабочки имели преимущественно светлую окраску, незаметную на фоне светлых лишайников, покрывающих стволы деревьев.

Время от времени на стволах появлялись темноокрашенные бабочки, которые были хорошо заметны и уничтожались птицами.

В результате светлоокрашенные бабочки, хорошо заметные на темном фоне, уничтожались птицами, а темноокрашенные особи сохранялись отбором. Через некоторое время большинство бабочек в популяциях близ индустриальных центров стали темными.

Каков механизм движущего отбора?

В генотипе березовой пяденицы есть гены, определяющие темную и светлую окраску бабочек. Поэтому в популяции появляются и светлые, и темные бабочки. Преобладание тех или иных бабочек зависит от условий среды. В одних условиях среды сохраняются преимущественно темноокрашенные, а в других — светлоокрашенные особи с различными генотипами.

Механизм движущего отбора состоит в сохранении особей с полезными отклонениями от прежней нормы реакции и устранении особей с прежней нормой реакции.

Так, цветки растения львиного зева опыляются только шмелями. Размеры цветка соответствуют размерам тела шмелей.

Все растения, имеющие очень крупные или очень мелкие цветки, не опыляются и не образуют семян, то есть устраняются стабилизирующим отбором.

Возникает вопрос: все ли мутации устраняются отбором? Оказывается, не все. Отбором уничтожаются лишь те мутации, которые проявляются фенотипически. У гетерозиготных особей сохраняются рецессивные мутации, которые внешне не проявляются. Они служат основой генетического разнообразия популяции.

Ученые проводили опыты с целью изучения действия естественного отбора. На дощечку, окрашенную в зеленый цвет, помещались гусеницы разной окраски — зеленой, коричневой, желтой. Птицы в первую очередь склевывали желтых и коричневых гусениц, заметных на зеленом фоне.

Все признаки особи находятся под контролем естественного отбора, в результате которого из поколения в поколение сохраняются лишь те особи, изменения которых соответствуют среде обитания.

Роль отбирающего фактора играют условия окружающей среды: засуха, мороз, нехватка корма, хищники и др.

Обмен генетической информацией между популяциями

Какой фактор приводит к прекращению обмена генетической информацией между популяциями? Каково его эволюционное значение?

Прекращению обмена генетической информацией способствует изоляция — ограничение или прекращение скрещиваний особей, принадлежащих к разным популяциям. Изоляция бывает пространственная и экологическая.

Пространственная изоляция обеспечивается существованием географических преград между популяциями. Экологическая изоляция возникает, если особи разделены экологическими препятствиями в пределах одного ландшафта, например, вероятность встречи обитателей мелких и глубоких частей водоема в период размножения очень мала.

Эволюционное значение изоляции заключается в том, что она закрепляет, усиливает генетические различия между популяциями и создает предпосылки для дальнейшего преобразования этих популяций в отдельные виды.

Популяция как генетическая система

Популяция никогда не являет собой простого случайного соседства входящих в нее особей, все они как целостная биосистема связаны особенностями размножения и функциональным взаимодействием в сообществе. Как уже отмечалось, популяция может объединять миллионы особей или всего несколько десятков животных. В том и другом случае они представляют единую воспроизводящуюся систему. Общая сумма особей популяции на определенной территории (численность) может быть относительно стабильной, но может изменяться в десятки тысяч раз, подтверждая наличие «волн жизни».

Популяция — это живая система, представленная как совокупность особей (индивидов), которая на протяжении очень длительного времени существует в биогеоценозе, формирует там определенную экологическую нишу, осуществляет скрещивание, дает плодовитое потомство и тем обеспечивает бесконечную длительность своего размещения в определенном пространстве. При этом каждая популяция обладает своей особой генетической информацией, представленной совокупностью генов от всех входящих в нее особей, в том числе и генов, измененных различными мутациями. Поэтому популяция по совокупности генетической информации является также и генетической системой.

Совокупность всех наследственных задатков у отдельной особи представляет собой генотип (от греч. genos — род и typos — отпечаток), а совокупность всех генотипов особей, составляющих популяцию, называют генофондом (от греч. genos — род и фр. fond — основание). Генофонд характеризует генетическую систему популяции. Это наблюдается не только у видов, размножающихся половым путем, но и у видов с бесполым размножением. При этом каждая популяция вида характеризуется своим особым генофондом, всегда несколько отличающимся от генофондов других популяций этого же вида. Поэтому каждую популяцию рассматривают как особую генетическую систему в пределах вида.

Генофонд популяции характеризует ее генетическую целостность и отличие от других популяций вида.

Популяции, обитающие в разных географических и экологических условиях, подвергаются неодинаковым воздействиям абиотических и биотических факторов среды. Различия особенно четко проявляются у видов с широкими ареалами.

Например, большие морфологические отличия наблюдаются у особей различных популяций бурого медведя — кавказской, европейской, камчатской, гобийской, североамериканской (гризли) и др. Две последние популяции бурого медведя нередко называют подвидами. Подвидом обычно считают географически обособленные популяции, в свойствах которых большинство (75 %) особей отличаются от других популяций вида по морфологическому или другому признаку (но не генетическому). Подвидами также считаются популяции зайца-беляка, обитающие в лесах и тундрах Северной Америки и высоко в горах Альп. Ученые полагают, что альпийская популяция зайца-беляка возникла в период максимального оледенения, наблюдаемого на Евразийском континенте в середине плейстоцена (1 млн лет назад), когда ледники спускались до 50-й параллели. С отступлением ледников произошел разрыв ареала зайца-беляка, и альпийская группа особей данного вида географически обособилась.

Длительное существование какой-то обособившейся популяции вида возможно только в том случае, если она обладает, с одной стороны, достаточной численностью особей, необходимой для продолжения существования популяции, а с другой — если эта группа особей сохраняет свое внутреннее генетическое единство (генофонд).

Главная задача медико-генетического консультирования

Какова главная задача медико-генетического консультирования?

Основной задачей медико-генетического консультирования является прогнозирование появления детей с тем или иным наследственным отклонением. В результате проведения исследования становится возможным определить вероятность рождения больного ребенка. Для этого в первую очередь составляют родословные родителей и исследуют их генотипы. В будущем, вероятно, у каждого человека будет свой «генетический паспорт» с указанием наличия либо отсутствия в хромосомах наиболее распространенных мутаций (напомним, что большинство из них имеет скрытый, рецессивный характер).

Генеративные мутации

Каковы последствия возникновения генеративных мутаций?

Генеративные мутации возникают при формировании половых клеток. В тяжелых случаях они приводят к наследственным заболеваниям ребенка и даже его гибели. Однако чаще результатом генеративных мутаций является возникновение скрытых генетических изменений (рецессивных аллелей генов). В этом случае генеративные мутации передаются в ряду поколений и, накапливаясь в популяции, могут спустя длительное время проявляться фенотипически у человека, гомозиготного по данному рецессивному аллелю. Резко повышает вероятность таких проявлений вступление в брак близких родственников.

Условия осуществления эволюции

Назовите условия, необходимые для осуществления эволюции.
Для осуществления эволюции необходимо, чтобы на популяцию воздействовали три типа факторов.

1. Факторы, вызывающие изменения в генофонде популяции. К ним относятся наследственная изменчивость, поставляющая в популяцию новый генетический материал, и популяционные волны, формирующие различия между генофондами различных популяций.

2. Фактор, позволяющий популяции развиваться самостоятельно относительно других популяций либо разделяющий исходную популяцию на две или более новых. Таким фактором является изоляция.

3. Фактор, направляющий эволюционный процесс и обеспечивающий закрепление в популяции определенных адаптаций и изменений организмов. Таким фактором служит естественный отбор.

Возникновение нового генетического материала в популяции

Какой фактор обеспечивает возникновение нового генетического материала в популяции?

Фактором, обеспечивающим возникновение принципиально нового генетического материала, является мутационная изменчивость. Мутации происходят с определенной частотой у всех организмов, населяющих нашу планету. Место мутации (ген и хромосома) случайно, поэтому мутации способны затронуть любые признаки и свойства особи, в том числе влияющие на жизнеспособность, размножение, поведение. В ряду поколений сохраняется подавляющее большинство мутаций, начиная с тех, которые возникли у самых давних предков. В результате набор мутаций в двух популяциях одного вида оказывается очень сходным. С другой стороны, будут присутствовать и разные мутации. Их количество — показатель того, насколько давно две популяции оказались изолированными друг от друга.

биологический прогресс

Биологический прогресс — возрастание приспособленности организмов к окружающей среде (по А. Н. Северцову).

Критерии биологического прогресса: 

• увеличение численности;
• повышение видового разнообразия (прогрессивная дифференциация); 
• расширение ареала.

МЕХАНИЗМ БИОЛОГИЧЕСКОГО ПРОГРЕССА

• возникновение новых приспособлений снижает гибель особей
• средний уровень численности вида возрастает
• увеличивается плотность населения
• обостряется внутривидовая конкуренция + возрастает приспособленность
• расширяется ареал
• вид заселяет новые территории и вынужден приспосабливаться к новым условиям
• отдельные популяции приобретают разные признаки (дивергенция признаков)
• образование дочерних таксонов

ПУТИ БИОЛОГИЧЕСКОГО ПРОГРЕССА

Основные методы селекции

Какие основные методы селекции вы знаете?

Основными методами селекции являются отбор и гибридизация.

Отбор — это выбор в каждом поколении особей с определенными признаками с целью их последующего скрещивания. Отбор обычно ведут в течение нескольких подряд идущих поколений. Различают отбор массовый и индивидуальный.

Гибридизация — это направленное скрещивание определенных особей для получения новых или закрепления нужных признаков с целью выведения еще не существующей породы (сорта) или сохранения свойств уже имеющейся совокупности особей. Гибридизация бывает внутривидовая и межвидовая (отдаленная).

Вид, его критерии

Видом называют группу особей с наследственным сходством признаков (Рис. 1). Для них характерна возможность скрещивания между собой. Появившееся потомство тоже плодовито. Особи одного вида обитают в определенной географической области, которую называют ареалом.

Рис.1. Виды животных

Нередко, особи приобретают устойчивые отличия от представителей других частей того же вида. Это происходит под воздействием условий внешней среды и других факторов. Возникают географические и экологические обособленные части вида — подвиды.

Не следует путать подвиды с появлением разной окраски и неодинаковыми размерами тела самцов и самок одного и того же биологического вида. Различия во втором случае обусловлены половым диморфизмом (Рис. 2).

Рис.2. Пример полового диморфизма. Самец и самка сокола

Критерии вида, разработанные биологами, надо рассматривать в комплексе (Табл. 1).

Таблица 1

Критерии вида

Гигантский борщевик встречается в разных природных зонах на больших территориях. Такие растения космополиты угрожают существованию других видов, наносят экологический и экономический ущерб(Рис. 3).

Амброзия полыннолистная — злостный сорняк. Пыльца растения вызывает аллергию у людей. Ареал обитания амброзии за последние десятилетия значительно расширился.

Рис.3. Виды-космополиты: борщевик, амброзия

Главным критерием вида считается генетический. Принадлежащие к одному виду особи обладают одинаковым кариотипом (набором хромосом), нуклеотидным составом ДНК. Между ними возможно скрещивание. Появившееся потомство обладает плодовитостью.

Обеспечивает «чистоту» видов репродуктивная изоляция. Так называют невозможность появления потомства при скрещивании особей разных видов. Либо дочерние организмы не плодовиты. Устойчивость видов, как генетических единиц, постоянно сохраняется и поддерживается биологическое разнообразие (Рис. 4).

Рис.4. Видовое разнообразие жуков и цветковых растений

Полностью идентичные особи в природе не встречаются. Например, в одной популяции божьих коровок в окраске крыльев преобладает красный цвет, в других — черный. Один этот признак — не решающий в вопросе принадлежности насекомых к виду Coccinella septempunctata. Важен весь комплекс признаков.

Движущий отбор

Движущий отбор приводит к устранению особей со старыми признаками, не соответствующими изменившейся среде обитания, и формированию популяции особей с новыми признаками. Он происходит в медленно изменяющихся условиях ? среды обитания.

Примером действия движущего отбора служит изменение окраски крыльев у бабочки березовой пяденицы. Обитающие на стволах деревьев бабочки имели преимущественно светлую окраску, незаметную на фоне светлых лишайников, покрывающих стволы деревьев.

Время от времени на стволах появлялись темноокрашенные бабочки, которые были хорошо заметны и уничтожались птицами. В связи с развитием промышленности и загрязнением воздуха сажей лишайники исчезли, а потемневшие стволы деревьев обнажились. В результате светлоокрашенные бабочки, хорошо заметные на темном фоне, уничтожались птицами, а темноокрашенные особи сохранялись отбором. Через некоторое время большинство бабочек в популяциях близ индустриальных центров стали темными.

Каков механизм движущего отбора?

В генотипе березовой пяденицы есть гены, определяющие темную и светлую окраску бабочек. Поэтому в популяции появляются и светлые, и темные бабочки. Преобладание тех или иных бабочек зависит от условий среды. В одних условиях среды сохраняются преимущественно темноокрашенные, а в других — светлоокрашенные особи с различными генотипами.

Механизм движущего отбора состоит в сохранении особей с полезными отклонениями от прежней нормы реакции и устранении особей с прежней нормой реакции.

Порода, сорт, штамм

Что называют породой, сортом, штаммом?

Порода, сорт или штамм — это совокупность особей одного вида, искусственно созданная человеком и характеризующаяся определенными наследственными свойствами. Все организмы этой совокупности обладают набором генетически зафиксированных морфологических и физиологических признаков. Это означает, что все ключевые гены переведены в гомозиготное состояние и расщепления в ряду поколений не происходит. Породы, сорта и штаммы способны максимально проявить свои полезные для человека качества лишь в условиях, для которых они были созданы.

Селекция

Что такое селекция?

Селекция — это наука о создании новых и улучшении существующих сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов. Одновременно селекцией называют и сам процесс создания сортов, пород и штаммов. Теоретической основой селекции является генетика. Благодаря селекции из примерно 150 видов культурных растений и 20 видов одомашненных животных созданы тысячи разнообразных пород и сортов. Селекция пришла на смену стихийным, сформировавшимся на бытовом уровне приемам по содержанию и разведению растений и животных, которыми человек пользовался в течение тысяч лет.

Действие естественного отбора

На чем основывается действие естественного отбора?

Естественный отбор основывается на генетическом разнообразии и борьбе за существование. Благодаря генетическому разнообразию создается материал для отбора. Борьба за существование, в свою очередь, возникает как результат избыточной численности популяции (внутривидовая конкуренция), взаимодействия популяции с особями других видов (хищниками, паразитами и т. д.), действия на организмы неблагоприятных факторов окружающей среды. Благодаря борьбе за существование менее приспособленные особи «отбраковываются» — гибнут или хуже размножаются.

Стабилизирующий отбор

Стабилизирующий отбор сохраняет особи с установившейся в данных условиях нормой реакции и устраняет все отклонения от нее. Он действует в том случае, если условия среды долго не меняются. Так, цветки растения львиного зева опыляются только шмелями. Размеры цветка соответствуют размерам тела шмелей. Все растения, имеющие очень крупные или очень мелкие цветки, не опыляются и не образуют семян, то есть устраняются стабилизирующим отбором.

Оказывается, не все. Отбором уничтожаются лишь те мутации, которые проявляются фенотипически. У гетерозиготных особей сохраняются рецессивные мутации, которые внешне не проявляются. Они служат основой генетического разнообразия популяции. О том, что отбор действительно происходит в природе, свидетельствуют наблюдения и опыты. Например, наблюдения показали, что хищники чаще всего уничтожают особей с каким-либо дефектом.

Ученые проводили опыты с целью изучения действия естественного отбора. На дощечку, окрашенную в зеленый цвет, помещались гусеницы разной окраски — зеленой, коричневой, желтой. Птицы в первую очередь склевывали желтых и коричневых гусениц, заметных на зеленом фоне.

Все признаки особи находятся под контролем естественного отбора, в результате которого из поколения в поколение сохраняются лишь те особи, изменения которых соответствуют среде обитания.

Роль отбирающего фактора играют условия окружающей среды: засуха, мороз, нехватка корма, хищники и др.

Методы пренатальной диагностики

Что относится к методам дородовой (пренатальной) диагностики?

Методами пренатальной диагностики являются:

• ультразвуковое обследование плода;
• анализ околоплодной жидкости;
• взятие крови из пуповины.

Все эти методы позволяют на ранних этапах беременности определить наличие у эмбриона наследственных заболеваний. Особенно важна пренатальная диагностика при неблагоприятных результатах медико-генетического консультирования родителей. Другая важная причина провести пренатальную диагностику — болезни, травмы или возраст матери (как известно, после 35–40 лет у женщин значительно возрастает вероятность формирования яйцеклетки с лишней 21-й хромосомой, что ведет к развитию у ребенка болезни Дауна).

Влияние отбора на носителей рецессивных мутаций

Будет ли действовать отбор на носителей рецессивных мутаций?

Как правило, носители рецессивных мутаций (гетерозиготные организмы) заметно не отличаются по свойствам от гомозиготных доминантных организмов. Поэтому отбор на таких особей обычно не действует. По истечении определенного времени в популяции может накопиться достаточно большое число рецессивных аллелей, т. е. увеличится доля гетерозиготных организмов. Это приведет к повышению вероятности их встречи и, как следствие, к рождению (в 25% случаях) рецессивных гомозигот. Вот на них и может начать действовать естественный отбор.