«Биология. Общие закономерности. 9 класс». С.Г. Мамонтова и др. (гдз)

Характеристика популяции. Микроэволюция

Вопрос 1.
Постоянно действующий источник наследственной изменчивости — мутационный процесс. Благодаря мутационному процессу поддерживается высокий уровень наследственного разнообразия природных популяций. Совокупность аллелей, возникающих в результате мутаций, составляет исходный элементарный эволюционный материал, который используется в процессе видообразования как основа действия других элементарных эволюционных факторов. Таким образом, мутационный процесс — источник резерва наследственной изменчивости популяций. Поддерживая высокую степень генетического разнообразия особей в популяциях, он создает основу для действия естественного отбора.

Вопрос 2.
Изменение частоты встречаемости генов в популяциях может происходить как под давлением факторов внешней среды в ходе естественного отбора, так и в ходе случайных событий. Например, при миграциях животных или растений на новом месте обитания поселяется незначительная часть исходной популяции. Генофонд вновь образованной популяции неизбежно меньше генофонда родительской популяции, и частота генов в ней будет значительно отличаться от частоты генов в исходной популяции. Гены, до того редко встречающиеся, вследствие полового размножения быстро распространяются среди членов новой популяции. В то же время широко распространенные гены могут отсутствовать, если их не было в генотипе основателей новой популяции.
Природные катастрофы, лесные или стенные пожары, наводнения и т.п. вызывают массовую неизбирательную гибель живых организмов, особенно малоподвижных форм (растения, моллюски, рептилии, земноводные и др.). Особи, избежавшие гибели, остаются в живых благодаря чистой случайности. В популяции, пережившей катастрофическое снижение численности, частоты аллелей будут иными, чем в исходной популяции. Вслед за спадом численности начинается массовое размножение, начало которому дает оставшаяся немногочисленная группа. Генетический состав этой группы определит генетическую структуру новой популяции в период ее расцвета. При этом некоторые мутации могут совсем исчезнуть, а концентрация других может случайно резко повыситься. Колебания численности популяций часто связаны со сменой биоценозов. Уоиленное размножение объектов охоты хищников на основе увеличения кормовых ресурсов приводит, в свою очередь, к усиленному размножению хищников. Увеличение же численности хищников вызывает массовое уничтожение их жертв. Недостаток кормовых ресурсов приводит к сокращению численности хищников. Эти колебания численности («волны численности») изменяют частоту генов в популяциях, в чем и состоит их эволюционное значение.
При спаде численности наблюдается распад крупных популяций.
При сохранении редкого аллеля его концентрация в генофонде малочисленной популяции автоматически возрастает. На спаде «волны жизни» часть популяций, как правило, небольших по размерам, остается за пределами обычного ареала вида и, испытывая действие необычных условий жизни, вымирает. Иногда, благодаря благоприятному генетическому составу, такие популяции переживают период спада численности. Будучи изолированными от основной массы вида, существуя в необычной среде, они нередко служат родоначальниками новых видов.
Популяционные волны — это эффективный фактор преодоления генетической инертности природных популяций. Вместе с тем их действие на генофонды не является направленным, поэтому они, так же как и мутационный процесс, подготавливают эволюционный материл к действию других элементарных эволюционных факторов.
К изменениям частоты генов в популяциях приводит также ограничение обмена генами между ними вследствие пространственной (географической) изоляции. Реки служат преградой для сухопутных видов, горы и возвыщенности изолируют равнинные популяции. Каждая из изолированных популяций обладает специфическими особенностями. Важное следствие изоляции — близкородственное скрещивание (инбридинг). Благодаря инбридингу рецессивные аллели распространяются в популяции и проявляются в гомозиготном состоянии, что снижает жизнеспособность организма. В человеческих популяциях изоляты с высокой степенью инбридинга встречаются в горных районах, на островах.
Эволюционное значение различных форм изоляции состоит в том, что она закрепляет и усиливает генетические различия между популяциями, а также в том, что разделенные части популяции или вида подвергаются неодинаковому давлению отбора.

Вопрос 3.
Популяции, изолированные друг от друга, постоянно находятся под давлением различных комплексов факторов внешней среды. В неодинаковых условиях среды естественный отбор действует в сторону сохранения особей, чей генофонд обеспечивает их набором признаков и свойств, оптимальных для данной ситуации. Поэтому в популяциях, обитающих в различных условиях окружающей среды, частота встречаемости того или иного гена различна.

Вопрос 4.
Микроэволюция — это процесс перестройки внутри вида, приводящий к образованию новых популяций, подвидов и заканчивающийся образованием новых видов.
Изменения частоты генов, вызванные теми или иными факторами внешней среды, служат основой возникновения различий между популяциями и в дальнейшем обусловливают их преобразование в новые виды под действием естественного отбора. Образование новых видов происходит либо в результате разрыва ареала обитания и приспособления образовавшихся популяций к различным условиям существования, либо на исходном месте в результате крупных хромосомных перестроек. Скорость видообразования оценивают не в абсолютном времени, а в числе поколений. Так, при разделении ареала становление нового вида происходит за несколько тысяч поколений.
Таким образом, процесс микроэволюции можно разделить на следующие этапы:
1. Спонтанные мутации и начало дивергенции в пределах одной популяции.
2. Естественный отбор наиболее приспособленных особей, продолжение дивергенции.
3. Гибель менее приспособленных особей в результате влияния условий среды — продолжение естественного отбора и образование новых популяций и подвидов.
4. Изоляция подвидов, приводящая вследствие репродуктивного разобщения к появлению новых видов.