Изолирующие механизмы

Виды изолирующих механизмов	Причины	Примеры
Географическая изоляция	Происходит разрыв единого ареала обитания вида на не сообщающиеся между собой части. Причиной разрыва ареала могут быть реки, горы и т. д. Это ограничивает скрещивание особей из разных частей ареала	Популяции, живущие на разных островах
Экологическая изоляция	Связана с предпочтением конкретного местообитания, с освоением новых экологических ниш в пределах старого ареала	Лютик едкий распространяется на лугах и полях, а лютик ползучий – в более сырых местах.
Поведенческая изоляция	Связана с невозможностью спаривания из-за особенностей поведения	1) Тетеревиный ток. Чужак не может присоединиться из-за отличий в издаваемых звуках и принимаемых поз во время ухаживания; 2) светлячки при спаривании ориентируются на тип светового сигнала
Репродуктивная изоляция	Различия в строении половых органов особей разных видов; несовпадение в сроках размножения	Разные сроки размножения у амфибий, живущих в одном водоеме
Нежизнеспособность или стерильность гибридов	Гибриды рождаются, но погибают в раннем возрасте, не достигают половой зрелости; гибриды не способны воспроизводить потомство	Мул – гибрид лошади и осла, стерилен, при его наборе хромосом мейоз невозможен

Эволюционные процессы протекают на уровне популяций, из которых складывается биологический вид. Возникновение новых видов происходит разными путями. Изолирующие механизмы играют важную роль в процессе образования видов. Процесс видообразования называется микроэволюцией.

Микроэволюция – процессы, которые протекают внутри вида и приводят к образованию новых внутривидовых группировок: популяций и подвидов.

Видообразование бывает двух видов – географическое и экологическое. Различие между ними состоит в том, какой именно способ изоляции послужил исходным для первоначального расхождения популяций. Сущность процесса видообразования в обоих случаях одинакова.

Географическое видообразование связано с расширением ареала исходного вида или пространственной разобщенностью популяций при расчленении ареала на изолированные части физическими преградами: горами, реками.

Примеры географического видообразования:

- возникновение некоторых видов рыб (Предки рыб обитали в море, в ледниковый период стали осваивать и солоноватые водоемы, а затем и пресные, возникающие при таянии ледников на границах моря и материка. Когда ледник отступил, пресные водоемы оказались изолированными. Некоторые рыбы приспособились к изменившимся условиям, приобрели новые признаки, образовали новые виды);

- возникновение нескольких видов ландыша в результате распадения ареала (Исходный родительский вид имел сплошной ареал и был распространен в широколиственных лесах Евразии. После оледенения единый ареал распался на изолированные части. Сформировавшиеся на этих территориях популяции дали начало нескольким видам);

- возникновение вида лиственницы даурской в результате расширения ареала вида лиственницы сибирской (Лиственница сибирская далеко продвинулась на восток, ее популяции заселили территорию от Урала до Байкала и оказались в различных условиях. В результате более суровых условиях под действием борьбы за существование и естественного отбора сформировался новый вид - лиственница даурская).

Экологическое видообразование происходит в тех случаях, когда популяции одного вида остаются в пределах своего ареала, но условия обитания у них оказываются различными.

Примеры экологического видообразования:

- один вид традесканции сформировался на солнечных скалистых вершинах, другой – в тенистых лесах;

- пять видов синиц сформировались в связи с пищевой специализацией: синица большая питается крупными насекомыми в садах, парках; лазоревка – мелкими насекомыми, которых добывает в щелях коры; хохлатая синица - семенами хвойных растений; гаичка и московка – насекомыми в лесах разного типа.

	ВИДООБРАЗОВАНИЕ
Географическое		Экологическое
↓		↓
Обострение борьбы за существование между особями вида		Обострение борьбы за существование между особями вида
↓ ↓
Расселение на новые территории (расширение ареала)		Освоение новых условий обитания в пределах старого ареала
↓ ↓
Географическая изоляция между популяциями		Экологическая изоляция между популяциями
↓ ↓
Естественный отбор
↓
Накопление различий между популяциями
↓
Возникновение и обособление подвидов
↓
Продолжение отбора в разных условиях среды, накопление различий между популяциями
↓
Появление биологической изоляции
↓
Возникновение новых видов

Такое видообразование происходит медленно, в результате длительного естественного отбора генотипов, несущих полезные для данных условий признаки.

Полиплоиды – материал для увеличения видового разнообразия. Образование новых видов в результате хромосомных перестроек происходит мгновенно, или скачкообразно. Полиплоидия – явление кратного увеличения набора хромосом в ядрах клеток организмов. Она может возникнуть как самопроизвольно, так и под влиянием человека.

Микроэволюция – процессы, которые протекают внутри вида и приводят к образованию новых внутривидовых группировок – популяций и подвидов. Изучая процесс эволюции, ученые выделяют следующие типы эволюционных изменений: параллелизм, конвергенция, дивергенция.

Дивергенция – расхождение признаков в процессе эволюции, приводящее к образованию новых форм, или таксонов, организмов от общего предка. В результате дивергенции возникают гомологичные органы – органы, имеющие общее происхождение, но выполняющие разные функции: на основе дивергенции одни органы тела преобразуются в другие в связи с выполнением ими новых функций. Пример: конечности наземных позвоночных животных (земноводные, пресмыкающиеся, млекопитающие, птицы) имеют единый план строения и общее происхождение, хотя внешне отличаются друг от друга в связи с приспособлением к разным условиям – результат дивергенции. В основе дивергенции лежит экологическая дифференциация вида (или группы видов) на самостоятельные ветви. Различия между видами одной группы в процессе эволюции, в результате действия отбора, все более и более углубляются. Но при этом сохраняется и определенная общность признаков морфофизиологической организации, что свидетельствует о происхождении данной группы от общего предка. При дивергенции сходство между организмами объясняется общностью их происхождения, а различия — приспособлением к разным условиям среды.

Освоение различных способов существования, новых территорий представителями одной систематической группы (например, типа позвоночные животные)

↓

ДИВЕРГЕНЦИЯ (расхождение признаков у родственных форм)

↓

Возникновение гомологичных органов (например, крыло птицы, ласт кита, конечность крота и лягушки)

↓

1. имеют существенные различия во внешнем строении;

2. выполняют разные функции;

3. сходны по внутреннему строению;

4. имеют общее происхождение

Конвергенция – независимое возникновение сходных признаков у организмов, не родственных друг другу; возникает при заселении разными видами сходных мест обитания. В результате конвергенции возникают аналогичные органы – органы, выполняющие сходные функции, но имеющие разное происхождение. Пример: внешнее сходство крыльев птиц и насекомых (аналогичные органы), мимикрия. При конвергентном развитии сходство между неродственными организмами бывает всегда только внешним, так как эволюционным изменениям в одном направлении подвергаются внешние признаки как результат приспособления к одинаковым условиям среды. Таким образом, конвергенция обусловлена одинаковой средой обитания, в которую попадают неродственные организмы.

Освоение сходных условий обитания представителями разных систематических групп

↓

КОНВЕРГЕНЦИЯ (появление общих признаков у неродственных форм)

↓

Возникновение аналогичных органов (например, крыло бабочки и крыло птицы)

↓

1. сходны по внешнему строению;

2. выполняют одинаковые функции;

3. имеют различное внутреннее строение;

4. имеют разное происхождение

Параллелизм (параллельное развитие) – это процесс эволюционного развития генетически близких групп организмов, сформировавшихся в результате дивергенции от общего предка, в сходном направлении в силу того, что они оказались в одинаковых условиях окружающей среды.

Основные типы эволюционных изменений

Дивергенция Конвергенция Параллелизм

Типы эволюционных изменений	Определение	Примеры
Дивергенция–расхождение признаков	Явление, при котором общий предок положил начало двум или более видам. Дивергенция приводит к многообразию не только видов, но и родов, семейств и т.д.	Класс Млекопитающие делится на несколько отрядов: хищные, грызуны, рукокрылые, ластоногие, приматы и др. Класс Двудольные делится на несколько семейств: крестоцветные, розоцветные, бобовые, сложноцветные и др.
Конвергенция - схождение признаков	Явление, при котором два или более видов, не связанные между собой родственными связями, становятся похожими друг на друга.	Одинаковая форма тела организмов, обитающих в воде – рыбы и млекопитающие (киты, дельфины); Роющие конечности – крот (млекопитающие) и медведка (насекомые).
Параллелизм	Явление, при котором два разных вида эволюционируют независимо друг от друга.	Два вида дикобразов, обитающих в Африке и Южной Америке.

Процессы образования из видов новых родов, из родов – новых семейств, отрядов, классов, типов или отделов называется макроэволюцией.

Макроэволюция – это образование более высоких таксономических групп, или категорий; это надвидовая эволюция. Таксономические группы, или категории – это группы организмов, объединенные на основе родства и общности происхождения. В основе макроэволюционных процессов находятся процессы микроэволюционные. В макроэволюции действуют те же процессы – образование фенотипических изменений, борьба за существование, естественный отбор и выживание более приспособленных организмов и вымирание менее приспособленных.

Эволюционный процесс идет в направлении приспособления живых организмов к условиям окружающей среды. Эволюционные изменения могут носить как частный, так и общий характер. Эти изменения могут усложнять, но могут и упрощать строение тела организма.

Ароморфозы характеризуются повышением уровня морфофизиологической организации, формируются на основе наследственной изменчивости и естественного отбора и являются приспособлениями широкого значения. Они дают преимущества в борьбе за существование и открывают возможности освоения новой, прежде недоступной среды обитания. Морфофизиологические изменения поднимают организмы на качественно новый уровень.

Идиоадаптации - направление исторического развития группы организмов, при которой у близких видов происходит смена одних частных приспособлений другими, при этом общий уровень организации остается прежним. Этот путь достижения биологического прогресса обеспечивает приспособления организмов к данным условиям существования.

Общая дегенерация (морфофизиологический регресс) - путь эволюции, связанный с резким упрощением строения и образа жизни. Упрощение организации не означает вымирания данной группы. Напротив, большинство видов паразитических организмов процветает, т. е. находится в состоянии биологического пpoгpecca.

Главные направления эволюции:

Направления эволюции	Определение	Примеры
Ароморфоз	Усложнение строения и функций организма, в результате чего повышается общий уровень его организации; приводит к возникновению новых крупных таксономических групп	- у животных формирование замкнутой системы кровообращения; превращение передних конечностей пресмыкающихся в крылья; появление легочного дыхания; внутреннее оплодотворение; выкармливание детенышей молоком; - у растений появление семян; появление фотосинтеза; появление цветка и плода; развитие тканей у первых наземных растений
Идиоадаптация	Приспособления к специфическим условиям среды, общий уровень организации организмов не изменяется; происходят более мелкие эволюционные изменения по сравнению с ароморфозами	- у животных 1) защитная окраска у животных; 2) разная форма тела рыб, связанная с приспособлением к обитанию в толще воды и у дна - у растений 3) изменение формы цветка как приспособление к опылению; 4) видоизменения листьев
Дегенерация	Упрощение организации, утрачиваются некоторые органы или системы органов	Черви – паразиты приспособились к жизни в теле другого организма, в результате утратили органы чувств и движения, у некоторых отсутствует пищеварительная система, у других – дыхательная и кровеносная системы

Микроэволюционный процесс идет по пути идиоадаптации, макроэволюция затрагивает все три направления. Идиоадаптация приводит к появлению видов, родов, семейств, отрядов. Ароморфоз – к появлению новых классов и более крупных систематических групп.

Ароморфоз, идиоадаптация и дегенерация – разные пути достижения биологического прогресса. Биологический прогресс – направление эволюции, которое характеризуется возрастанием приспособленности особей к окружающей среде, успехом в борьбе за существование, что ведет к повышению численности особей, расширению ареала, увеличению количества и разнообразия внутри вида популяций и подвидов, в роде видов и т.д. Биологический прогресс достигается любыми изменениями, как усложнением, так и упрощением организации, приводящими к процветанию данной группы организмов.

Ароморфоз	Идиоадаптация	Дегенерация
↓ ↓ ↓
Пути достижения биологического прогресса
↓
Характеристика биологического прогресса:
Увеличение численности особей	Расширение ареала	Идет процесс видообразования

Биологический регресс характеризуется прямо противоположными чертами: уменьшение численности особей, сужение ареала, уменьшается интенсивность видообразования; часто связан с деятельностью человека, может привести к вымиранию группы. Причина биологического регресса — отставание темпов развития группы организмов от скорости изменения окружающей среды: когда условия изменяются резко, то виды не успевают сформировать соответствующие приспособления, что приводит к сокращению численности видов, уменьшению их ареалов, угрозе вымирания.

В эволюции происходит закономерная смена одних направлений другими: за периодом ароморфоза всегда следует период возникновения частных приспособлений - идиоадаптации. Такая смена путей достижения биологического прогресса характерна для всех групп и называется законом А.Н. Северцова (отечественный эволюционист). Ароморфозы появляются значительно реже, чем идиоадаптации. На основе ароморфоза возникают различные приспособления к частным условиям - идиоадаптации. Ароморфозы могут сменяться дегенерацией, и тогда биологический прогресс достигается благодаря морфофизиологическому регрессу.

Современная биологическая наука обладает многими фактами, доказывающими существование эволюционного процесса.