9 клас Біологія: Урок 2. Механізми видоутворення.

Урок 2

Тема: Механізми видоутворення

1. Вид та його критерії

«Вид реально існує в природі і не змінюється з часом». К. Лінней

«Видів немає. Вони — плід уявлення; але історичний розвиток існує». Ж. Б. Ламарк

«Види реально існують, вони відносно постійні і є результатом історичного розвитку. Види змінюються внаслідок еволюції». Ч. Дарвін

Як видно з цих висловів, кожний учений мав свою думку щодо виду. А сьогодні ми роздивимося сучасні уявленя про вид, його критерії та механізми видоутворення.

Вид — це сукупність популяцій особин, подібних між собою за будовою, функціями, місцем в угрупованнях організмів, що населяють певний ареал і вільно схрещуються між собою у природі.

Критерії виду

1) морфологічний — сукупність подібностей особин виду за будовою. До нього відносять усі матеріальні структури: від хромосом до особливостей будови органів та їхніх систем.

2) фізіологічний — подібність або відмінність у процесах життєдіяльності особин одного чи різних видів.

3) біохімічний — особливості хімічного складу та перебігу певних біохімічних реакцій, характерні для особин певного виду.

4) географічний — полягає в тому, що популяції кожного виду заселяють певну частину біосфери (ареал), яка відрізняється від ареалів близьких видів, і площа та контури ареалів є видовою ознакою.

5) екологічний — охоплює всі критерії, оскільки популяції кожного виду мають свою екологічну нішу в біогеоценозі.

6) генетичний — полягає у схожості ДНК окремих представників або груп особин.

7) Історичні

Види, які не розрізняються за загальноприйнятими в діагностиці певної систематичної групи макроморфологічними критеріями, проте відрізняються за всіма іншими критеріями, відносяться до видів-двійників.

Для фауни хребетних тварин України оцінки різноманіття видів-двійників складають близько 10-20% загального складу сучасної фауни. Найвідомішими в Україні стали дослідження поліплоїдних комплексів зелених ропух (дослідження Є. Писанця) та «звичайних» полівок (дослідження В. Гайченка та І. Загороднюка). Складний комплекс видів-двійників описано для гризунів роду мишаків. Тепер види-двійники виявлені серед найрізноманітніших груп хребетних тварин, у тому числі риб, птахів, плазунів, ссавців. В окремих випадках дослідники виявляють надзвичайно складні напіввидові комплекси, в яких види здатні до гібридизації або навіть мають гібридне походження, проте зберігають низку видоспецифічних ознак. Таке явище описано під назвою «клептон» і виявлено, зокрема, в комплексі зелених жаб.

2. Механізми видоутворення

Еволюційні процеси, які відбуваються на рівні популяцій і зумовлюють утворення нового виду, називають мікроеволюцією.

Видоутворення — еволюційний процес утворення нових біологічних видів. Вперше термін «видоутворення» або «кладогенез» був введений біологом Оратором Куком. На утворення видів впливають такі процеси як генетичний дрейф та природний відбір, хоча їх відносний внесок досить сильно відрізняється залежно від ситуації.

Існує кілька можливих способів утворення нового виду. Найважливішою умовою утворення виду є ізоляція його окремих популяцій. Класифікацію способів видоутворення побудовано саме на різниці у способах створення ізоляції між різними популяціями виду.

Географічне (алопатричне)

Нові форми організмів виникають як результат розриву ареалу й ізоляції окремих популяцій. У кожній ізольованій популяції внаслідок дрейфу генів і добору змінюється генофонд. Далі настає репродуктивна ізоляція (неможливість схрещування особин), що веде до утворення нових видів. Причинами розриву ареалу можуть бути гірські процеси, льодовики, утворення річок та інші геологічні процеси. Так, Дніпро є межею ареалів двох видів ховрахів: на правому березі мешкає крапчастий, а на лівому — сірий.

Екологічне (симпатричне)

Нові форми організмів займають різні екологічні ніші в межах одного ареалу. Ізоляція відбувається внаслідок невідповідності часу й місця схрещування, поведінки тварин, споживання різної їжі, пристосування до різних способів запилення в рослин тощо

Екологічне видоутворення, перш за все, властиве організмам, життя яких особливо тісно пов’язане з факторами середовища. Це стосується, наприклад, паразитів, місцем існування яких є інші організми.

У квіткових мух є екологічні раси, личинки яких можуть розвиватися лише на певних видах рослин: особини однієї групи популяцій розвиваються на представниках сімейства хрестоцвітних, другий – сімейства бобових, третьої – сімейства пасльонових. Рано чи пізно в популяціях кожної з рас в результаті мутаційного процесу сформуються незворотні генетичні зміни, які підтримають природний відбір і необхідність пристосуватися до умов існування на конкретному виді рослини. В результаті утворюється серія видів.

У багатьох видів рослин є ранньоцвітучі і пізньоцвітучі раси (наприклад, весняний і літній дуби: одна форма цвіте в травні, інша – в червні), репродуктивно ізольовані один від одного. Можна бути впевненим, що ці форми з часом накопичать істотні генетичні відмінності і придбають ранг повноцінних видів.

Сезонні раси зустрічаються у прохідних риб (так, зокрема, називають екологічні групи риб, що нерестяться в прісній воді, а всю решту життя проводять в морській). Наприклад, у деяких видів осетрових одні популяції нерестяться навесні, інші – восени (їх так і називають: ярові і озимі стада). Екологічні раси риб можуть бути репродуктивно ізольовані не тільки часом, але і місцем нересту. Очевидно, що репродуктивна ізоляція в часі або в просторі, що виникає між екологічно роз’єднаними популяціями організмів впродовж тривалого часу, також може привести до накопичення генетичних відмінностей і видоутворення.

Миттєве видоутворення

Особливим випадком є миттєве видоутворення (див. рис.). Якщо при географічному або екологічному видоутворенні для того щоб між підвидами або екологічними формами накопичилися суттєві генетичні відмінності, необхідні десятки тисяч поколінь (а «хороші» види взагалі мають вік не менше мільйона років), то в ході миттєвого видоутворенні нова репродуктивна ізоляція досягається за два-три покоління.

Гібридизація

Нова форма організмів утворюється внаслідок схрещування двох видів. Прикладом такого видоутворення є слива (гібрид терну й аличі).