ПОДГОТОВКА УЧАЩИХСЯ К ЕГЭ ПО БИОЛОГИИ ОБЩАЯ БИОЛОГИЯ ТЕОРИЯ ЭВОЛЮЦИИ материал для подготовки к егэ гиа по

Факторы эволюции

Следует выделить четыре основных фактора эволюции: мутационный процесс, изоляция, популяционные волны (и дрейф генов), а также единственный направленный фактор эволюции — естественный отбор.

Мутационный процесс

Мутации (лат. mutatio — изменение) — стойкое изменение генома (наследственного материала), которое может быть унаследовано потомками организма. Процесс возникновения мутаций — мутагенез.

Мутации подразделяются на:

• Генные
• Хромосомные
• Геномные

Большинство мутаций возникает спонтанно и вредит организму. Часть мутаций являются рецессивными, поэтому не проявляются и передаются многим поколениям, накапливаясь в генофонде популяции.

Мутации напоминают колоду карт: неизвестно, что выпадет — чаще всего это карты невысокого ранга, козыри — большая удача. Так и мутации, большинство из них вредные, приводят к развитию опухолей. Полезные встречаются гораздо реже. Как игра в карты, все подчиняется случайности.

Популяционные волны

Все виды подвергаются воздействию периодически возникающих популяционных волн — уменьшению или увеличению численности особей. Популяционные волны могут возникать по ряду причин:

• Сезонные изменения, периодические изменения какого-либо значимого фактора среды
• Непериодические изменения, например, в результате природных катастроф, изменение численности популяций хищник-жертва
• Заселение новых территорий, ярким примером которого является бурный рост численности кроликов, завезенных в Австралию

Колебание численности популяций по типу «хищник — жертва» является классическим примером популяционных волн. Представим себе популяцию зайцев (жертв), которая бурно увеличилась в численности. Зайцами питаются лисица, волк (хищники). С увеличением их кормовой базы (зайцев) наблюдается и рост численности хищников, которые поедают зайцев, вследствие чего численность зайцев снижается. С уменьшением кормовой базы, снижается и число хищников. Так в природе устанавливается баланс между хищниками и жертвами.

Особенно весомым фактором эволюции популяционные волны выступают в небольших популяциях. Их участие в эволюционном процессе основано на явлении дрейфа генов.

Форма гена — аллель, с которым вы подробнее познакомитесь в ходе изучения генетики, встречается в популяции с определенной частотой. Дрейф генов — изменение частоты встречаемости аллельных вариантов генов.

Дрейф генов обусловлен случайными причинами: у особей образуются гаметы, несущие различные формы аллельных генов. Не все из гамет принимают участие в процессе оплодотворения: здесь вновь руководит случайность. Вследствие этого одни аллельные формы генов могут встречаться в популяции часто, другие — редко.

Если представить, что часть особей, составляющих одну популяцию, погибли по тем или иным причинам, то редкие гены в оставшихся особях могут увеличить свою частоту, то есть в результате размножения оставшихся особей редкие гены начнут встречаться более часто — это и есть дрейф генов.

В закрытых популяциях не только животных, но и людей — в религиозных общинах, происходит возрастание гомозиготности популяции, что приводит к снижению ее жизнеспособности и проявлению редких аллелей.

Такое повышение встречаемости аллелей возникает в результате близкородственных браков: проявляются редкие гены, которые часто приводят к заболеваниям.

Изоляция

Изоляцией называют невозможность или затруднение свободного скрещивания между особями одного вида. Вследствие этого, генофонды двух популяций становятся независимыми друг от друга. Внутри каждой популяции происходит генотипическая дифференцировка из-за их разобщенности.

Популяции приобретают все больше различий, и в результате действия естественного отбора из этих популяций могут образоваться различные новые виды. Выделяется два вида изоляции:

Географическая (пространственная)

Географическая (греч. geo — земля) изоляция может возникать вследствие географических барьеров — пустыни, горы, водоемы.

Биологическая (экологическая, временная)

• Экологическая — особи обитают на одной территории, но в различных местах обитания (к примеру, разделены друг от друга непроходимой чащей)
• Временная — изоляция вследствие разновременности половой активности, периода цветения
• Этологическая — изоляция вследствие различного брачного поведения
• Механическая — отличия в строении половых органов, невозможность спаривания

Естественный отбор

Изученные нами факторы эволюции: мутации, популяционные волны и дрейф генов, изоляция — все они носят случайный, ненаправленный характер. Они приводят к появлению различных признаков у отдельных особей, которые могут быть как полезны, нейтральны, так и вредны для особи.

Таким образом, перечисленные факторы создают основу, «базу» для действия единственного направленного фактора эволюции — естественного отбора. В ходе естественного отбора особи с полезными признаками, которые помогают им приспособиться к условиям внешней среды и способствуют выживанию, остаются и размножаются, а особи без этих признаков выживают реже и не продолжают род.

Закон естественного отбора безапелляционно провозглашает: будь приспособлен — или умри. Выживает в природе не самый сильный, а самый приспособленный. Иногда выжить животным помогает и сила, но гораздо больше других примеров. Многие животные сливаются с окружающей средой: приобретают покровительственную окраску (мимикрию), которая делает их незаметными.

Иногда безобидные животные, в результате приспособления к внешней среде, приобретают окраску тела, напоминающую окраску опасных хищных животных. Примером может послужить внешнее сходство мухи из семейства журчалок с осой.

Многие хорошо защищенные, ядовитые виды в ходе естественного отбора получили яркую, так называемую предупреждающую окраску. Эта окраска предупреждает хищников об опасности. Если хищник съест такое ядовитое животное, то рискует получить тяжелую интоксикацию и погибнуть.

Теперь вы понимаете, что признаки животных — различные формы их тела и окраска — являются приспособлениями к условиям внешней среды, это — полезные признаки, которые в ходе естественного отбора позволили животным выжить и размножиться. Таким образом, естественный отбор это отбор особей, с наиболее приспособленным к среде фенотипом.

Необходимо осознавать относительность приспособленности к окружающей среде. Она помогает выживать лишь при определенных условиях, и, если условия меняются, то окраска может оказаться вовсе не полезной, но даже и вредной. К примеру, при таянии снега заяц-беляк становится еще более заметен на голой земле.

Действие естественного отбора обусловлено несколькими факторами:

• Генетическое разнообразие особей, на основе которого возникают различные признаки
• Способность к неограниченному размножению (избыточность потомства)
• Борьба за существование

Если первые два фактора очевидны, то третий нуждается в более детальном рассмотрении. Чарльз Дарвин выделял несколько форм борьбы за существование:

Внутривидовая борьба

Самая ожесточенная борьба. Происходит между особями, принадлежащими к одному виду. Благодаря внутривидовой борьбе происходит половой отбор: к размножению редко допускаются неприспособленные особи, род продолжают лучшие из лучших.

Возникает между особями, которые принадлежат к разным видам. Более приспособленный к условиям среды вид побеждает и размножается, менее приспособленный — проигрывает и вымирает. Примером могут послужить формы взаимодействий: хозяин-паразит, хищник-жертва, симбиоз.

Борьба с неблагоприятными условиями окружающей среды

В изменяющихся условиях внешней среды выживают наиболее приспособленные особи. Примером такой борьбы являются сезонные миграции птиц, зимняя спячка у животных.

Формы естественного отбора

Различают несколько форм отбора:

Стабилизирующий

Открыт И.И. Шмальгаузеном. Стабилизирующий отбор приводит к сужению нормы реакции, устраняя отклонения от нее. В результате преимущество получают особи, обладающие средней степенью признака, который характерен для вида или популяции. Этот отбор действует при стабильных (неизменных) условиях среды.

Примером действия стабилизирующего отбора может послужить буря: во время бури чаще всего выживают птицы со средней длиной крыла, тогда как особи с слишком короткими, или слишком длинными крыльями погибают.

Новый термин, который вы увидели — норма реакции — подразумевает способность генотипа, в зависимости от условий среды, формировать различные фенотипы.

Чем шире норма реакции, тем более интенсивное влияние оказывает среда на признак. Признаки подразделяются на:

• C узкой нормой реакции — цвет глаз, число пальцев у человека, окраска цветов растения
• C широкой нормой реакции — рост и вес человека, размеры листьев растения

Движущий естественный отбор приводит к смещению нормы реакции, в результате чего изменяется среднее значение признака. Этот вид отбора действует при изменяющихся условиях среды.

Известным примером является индустриальный меланизм — возникновение меланистических форм животных (греч. melanos — чёрный), отличающихся темным окрасом. Это явление началось в Англии со второй половины XIX века вследствие бурного развития промышленности.

Из-за копоти, оседающей на поверхности стволов деревьев, бабочки со светлой окраской — берёзовые пяденицы — стали заметны на стволах деревьев и легко поедались птицами. В результате остались только приспособленные — бабочки с темным окрасом, которые были незаметны на стволах деревьев, вследствие чего они выживали и размножались.

Направлен на сохранение в популяции крайних значений признаков, не благоприятствует среднему промежуточному значению признака. В результате в популяции сохраняется более чем одно значение признака.

Типичным примером является появление в луговых сообществах раноцветущих и поздноцветущих растений. В результате летних покосов, особи со средним значением признака, у которых цветение приходит на середину лета, постепенно исчезают из популяции растений. Выживают и размножаются только те растения, у которых цветение происходит до или после покосов.

© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Источник

Эволюционная теория: от Линнея до Дарвина

Под эволюцией в биологии подразумевается необратимое историческое развитие живой природы. Это явление касается каждого процесса организма на всех его уровнях организации. Именно эволюция приводит к образованию новых видов и подвидов. Описать данный процесс и понять его суть пытались многие ученые в разное время. Сам термин ввели в XVIII веке.

Систематика по Карлу Линнею (1707 г. – 1778 г.)

Линнею принадлежит важное нововведение – бинарная номенклатура, благодаря которой виды теперь назывались двумя словами, первое из которых – род организма.

Карл Линней выделил три царства живой природы: Растения, Животные и Минералы. Далее он выделил классы, а за единицу системы он выбрал вид. В понимании Линнея определение вида было следующим: «Вид – совокупность особей сходных по строению».

Человека ученый отнес к классу Млекопитающих, отряду Приматов. По своим взглядам Линней был креационистом, то есть считал, что все, живой и неживое, произошло от Бога. Отнести человека к приматам и выдержать возмущения и критику было серьезным испытанием для ученого.

Эволюция по Жану Батисту Ламарку (1744 г. – 1829 г.)

Этот французский ученый ввел в научный мир термин «биология», а также продолжил дело Линнея, занимаясь систематикой. Ламарк заметил, что сходства есть у животных, располагающихся по систематике достаточно далеко.

Именно Ламарк разделил животный мир на позвоночных и беспозвоночных. Он выделил 10 классов беспозвоночных, вместо 2, как это сделал Линней. Некоторые таксоны используются и на сегодняшний день. Размышления о сходствах и различиях животных натолкнули ученого на мысль о том, что все в природе создавалось постепенно, с усложнением. Кроме того, у каждого организма, по его мнению, было стремление к прогрессу, которое при должном усилии может привести к развитию признака. Затем потомство будет иметь эти благоприятные признаки. Это он и считал движущей силой эволюции. Однако, такая точка зрения, конечно же, ошибочна. Также Ламарк полагал, что органы могут появляться и упраздняться (редуцироваться) за ненадобностью.

Предпосылки возникновения учения Чарльза Дарвина

Прежде чем появилась самая верная с точки зрения современной биологии теория эволюции, было совершено множество открытий и написано большое количество исследовательских работ, с которыми ознакомился Чарльз Дарвин. Он собрал все полученные знания, практически как пазл, в одну стройную теорию

Источник



ПОДГОТОВКА УЧАЩИХСЯ К ЕГЭ ПО БИОЛОГИИ. ОБЩАЯ БИОЛОГИЯ — ТЕОРИЯ ЭВОЛЮЦИИ
материал для подготовки к егэ (гиа) по биологии (11 класс) по теме

ДАННЫЙ МАТЕРИАЛ ПРОДОЛЖАЕТ КУРС ПОДГОТОВКИ УЧАЩИХСЯ ПО БИОЛОГИИ ПО ОБЩЕЙ БИОЛОГИИ

Скачать:

Предварительный просмотр:

§ 2. Теория эволюции

Первая истинно научная теория эволюции была сформулирована французским натуралистом Жаном-Батистом Ламаркам (1744-1829) в 1809 г. В «Философии зоологии» Ж.-Б. Ламарк предложил 2 положения эволюционного учения. Эволюционный процесс представляется в виде градаций , т.е. переходов от одной ступени развития к другой. В результате происходит постепенное повышение уровня организации, возникают более совершенные формы, от менее совершенных. Таким образом , первое положение теории Ламарка называют «правилам градации».

Многообразие форм возникло в результате влияния сил внешнего мира, в ответ на которые у организмов вырабатываются приспособительные признаки — адаптации. При этом влияние среды носит прямой, адекватный характер. Организмы, находясь под влиянием факторов окружающего их мира, определенным образом реагируют: упражняя или не упражняя свои органы. В результате возникают новые сочетания при знаков и сами признаки, передающиеся в ряду поколений (т.е. происходит «наследование приобретенных признаков»). Это второе положение теории Ламарка называется

Чарльз Роберт Дарвин (1809-1882) в книге «Происхождение видов . » (1859) сформулировал новую теорию эволюции — теорию естественного отбора .

Основные положения теории естественного отбора :

1) все организмы обладают свойством изменяться в процесс е существования, все они обладают индивидуальными особенностями, так что нет в природе двух во всем одинаковых существ;

2) черты индивидуальности, хотя и не все, передаются из поколения в поколение, от предков к потомкам (но не безоговорочно и не все сразу, как в теории Ж.-Б. Ламарка);

3) размножение организмов происходит по закону Т. Мальтуса, т.е. в геометрической прогрессии, в результате чего организмы оставляют после себя гораздо больше потомков, чем их доживает до начала будущего размножения;

4) гибель большей части потомков происходит в результате жестокой внутри- и межвидовой борьбы за существование, а также борьбы с природными стихиями, В результате выживают и размножаются самые приспособленные и сильные особи;

5) избирательное (селективное) размножение наиболее приспособленных форм называется естественным отбором, который не обладает «даром предвидения»;

6) в результате действия естественного отбора возникают новые виды, роды и т .д., происходит постепенное усложнение организмов.

Исходя из приведенных выше положений теории Дарвина, можно выделить следующие основные движущие силы эволюции:

• изменчивость,
• наследственность,
• борьбу за существование
• естественный отбор.

Согласно современным представлениям синтетической теории эволюции (СТЭ), элементарным эволюционным явлением называют длительное, необратимое и направленное изменение генотипического состава популяции, что связано в первую очередь с действием мутационного процесса, а также с рекомбинацией генотипов при половом размножении, дрейфом генов и др. Если этого не происходит (т.е. давление среды минимально или отсутствует), то, по закону Харди-Вайнберга, популяция будет оставаться в статическом состоянии неограниченно долго.

Элементарными единицами эволюции в теории Ж.-Б. Ламарка являются особи ,

в теории Ч. Дарвина — виды , а в современной синтетической теории (СТЭ) — популяции.

Популяцие й называют элементарную (неделимую) единицу эволюции. Это группа свободно скрещивающихся (панмиксирующих) особей одного вида, на протяжении исторически длительного времени населяющая определенную территорию, образующая стабильную генетическую систему, формирующая собственную экологическую нишу и изолированная от других подобных совокупностей.

Вид — это группа скрещивающихся естественных популяций, репродуктивно изолированных от других подобных групп.

Каждый вид характеризуется определенными свойствами, признаками, позволяющими относительно легко его диагностировать. Такие диагностические признаки можно отнести к 5 группам критериев , выделяемым в зависимости от степени их сложности и рассматриваемого уровня организации.

морфологический критерий (учитывает особенности внешнего и внутреннего строения);

2) генетический (основан на сходстве генетической конституции различных уровней: начиная генным и заканчивая кариотипическим);

3) физиолог(>-биохимический (основан на сходстве функций и общего характера обменных процессов организмов);

4) географический (основан на сходстве распространения, ареалов);

5) экологический критерий (учитывается общность экологических ниш).

Факторы, приводящие к устойчивому, необратимому и направленному изменению генотипа — развитию эволюционного явления, — называют элементарными факторами эволюции . К ним относятся: м утационный процесс, популяционные волны и изоляция. Естественный отбор является основной движущей силой эволюции. Это избирательное размножение (воспроизведение генотипов) наиболее приспособленных форм. Отбор происходит в природе сразу по нескольким фенам (признакам). Выделяют 3 формы отбора с точки зрения влияния отбора на структуру популяции: стабилизирующий, движущий и разрывающий (дизруптивный).

Эффективность отбора (т.е. степень достижения некоторой «цели», определяемой совокупностью отбираемых генотипов) зависит от его давления и направления действия. Давление отбора — это степень преимущества или недостатка тех форм, на которые действует рассматриваемый положительный или отрицательный (направленный на уничтожение) отбор. Результатом действия отбора является развитие адаптаций, т .е. морфофизиологических приспособлений. Примерами адаптаций служат, главным образом, всевозможные средства пассивной и активной защиты, дающие преимущества в борьбе за существование. Под влиянием эволюционных факторов возникают устойчивые изменения генотипической структуры популяций и возникновение новых видов (видообразование). Это явление представляет собой закономерный результат микроэволюции.

Видообразование — это процесс разделения во времени и пространстве единого прежде вида на два или несколько самостоятельных новых видов.

Известно 2 формы видообразования: симпатрическое и аллопатрическое.

В отличие от микроэволюции процесс макроэволюции (эволюции крупных надвидовыix групп) длится десятки и сотни миллионов лет. Существует ряд доказательств того, что макроэволюция это реально существующий процесс. Такие доказательства можно свести к четырем основным группам, в зависимости от характера объекта:

• сравнительно-морфологические,
• эмбриологические,
• палеонтологические
• биогеографические.

Формами макроэволюции (филогенеза) являются: филетическая эволюция, дивергенция и конвергенция. Филетическая эволюция — это совокупность изменений, затрагивающих один филогенетический ствол, без учета дивергенций. Дивергенция представляет собой отклонение от магистрального филетического пути развития, связанное с действием отбора в разных условиях среды. \гчитывая многочисленные дивергенции, обычно выстраивается разветвленное филогенетическое древо развития той или иной группы организмов. В отличие от дивергенции конвергенция представляет собой только внешнее (фенотипическое) сходство между неродственными или далеко отстоящими друг от друга формами. Макроэволюция может осуществляться двумя путями: аллогенез и арогенез. Аллогенезом (идиоадаптацuей, алломорфозом, кладогенезом) называют тип эволюционного развития, приводящий к образованию большого количества близких форм, которые отличаются друг от друга лишь адаптациями одного уровня (масштаба). Аллогенез никогда не приводит к выходу В новую адаптивную зону и не сопровождается общим повышением уровня организации. Арогенез, напротив, всегда приводит к выходу В новую адаптивную зону (адаптивное пространство) и повышению уровня организации. Это становится возможным благодаря приобретению группой каких-то принципиально новых приспособлений и свойств. Лрогенез и аллогенез являются только разными этапами общего процесс а эволюции групп. Учение об основных направлениях эволюции и их соотношениях было развито русским ученым Л.R. Северцовым, которым была предложена знаменитая «плоскостная» схема филогенеза.

Постулаты синтетической теории эволюции (СТЭ):

1) материалом для эволюции служат мутации;

2) единственным движущим фактором является естественный отбор;

3) наименьшей единицей эволюции являются популяции;

4) эволюция носит дивергентный характер, т.е. один таксон может стать предком для нескольких новых таксонов;

5) эволюция носит постепенный (градуалистuческий) и длительный характер;

6) каждый вид представляет политипическую систему, т.е. состоит из большого числа подвидов и популяций;

7) вид представляет собой стабильную и генетически целостную систему, в которой происходит обмен аллелями;

8) поскольку концепция критериев вида не применима к формам, не размножающимся половым путем, то за рамками концепции СТЭ оказались все прокариоты и низшие эукариоты, не имеющие полового процесса;

9) не существует закономерностей макроэволюции, которые отличались бы от микроэволюционных закономерностей;

10) любой реальный таксон имеет однокорневое (монофилетическое) происхождение;

11) эволюция непредсказуема и имеет ненаправленный (нефиналистический) характер.

По теме: методические разработки, презентации и конспекты

Подготовка учащихся 11 класса к ЕГЭ по биологии-ОБЩАЯ БИОЛОГИЯ .УРОВНИ ОРГАНИЗАЦИИ

Данный материал даёт возможность учителю биологии представить учащимся материал по данной теме и провести контроль по пройденному материалу.

Индивидуальная программа подготовки учащихся 9 классов к ВОУД по биологии учителем Кузнецовой Е.С.

Для более успешной сдачи Воуд, необходимо составить программу подготовки учащихся 9 классов. Предлагаю примерную программу.

Рабочая программа. Биология. Общая биология. 11 класс

Рабочас программа по биологии ( 1 час в неделю) Авторы: Беляев Д.К., Бородин П.М., Воронцов Н.Н.

Тест по биологии по теме: «Теория эволюции»

Данный тест предназначен для проведения зачета по теме: «Теория эволюции». Содержит 3 оригинальных варианта, вопросы не повторяются.При составлении использованы вопросы формата ЕГЭ по биолог.

laquo;РЕШЕНИЕ БИОЛОГИЧЕСКИХ ЗАДАЧ В ХОДЕ ПОДГОТОВКИ К ЕГЭ» на 2018 — 2019 учебный год.

Маштакова Галина Геннадьевна;МАОУ «СОШ № 27 с углубленным изучением отдельных предметов» г. Балаково; учитель биологии. Итоговая аттестация учащихся в формате ГИА и ЕГЭ сего.

Статья «Система подготовки учащихся к ОГЭ И ЕГЭ по биологии 2020»

Цель: создание условий для реализации прав учащихся на качественное образование в ходе подготовки и проведения итоговой аттестации. Ожидаемые результаты.

Источник

Основные теории законы и закономерности биологии кратко (Таблица)

Справочный материал содержит главные основные теории, законы и закономерности биологии, их краткая характеристика и ученые-биологи.

Основные теории биологии таблица

Основные теории биологии

Теория возникновения жизни на Земле

(ОпаринА.И., Дж.Холдейн, С.Фокс, С.Миллер, Г.Меллер).

Жизнь на Земле возникла абиогенным путем.

1. Органические вещества сформировались из неорганических под действием физических факторов среды.

2. Они взаимодействовали, образуя все более сложные вещества, в результате чего возникли ферменты и самовоспроизводящиеся ферментные системы — свободные гены.

3.Свободные гены приобрели разнообразие и стали соединяться.

4. Вокруг них образовались белково-липидные мембраны.

5. Из гетеротрофных организмов развились автотрофные.

Клеточная теория

(Теодор Шванн, Маттиас Шлейден, Рудольф Вирхов).

Все живые существа — растения, животные и одноклеточные организмы — состоят из клеток и их производных. Клетка не только единица строения, но и единица развития всех живых организмов. Для всех клеток характерно сходство в химическом составе и обмене веществ. Активность организма слагается из активности и взаимодействия составляющих его самостоятельных клеточных единиц. Все живые клетки возникают из живых клеток.

Теория эволюции и естественного отбора

Возникнув естественным путем, виды медленно и постепенно преобразовываются и совершенствуются в соответствии с окружающими условиями в результате взаимосвязанного действия наследственной изменчивости, борьбы за существование и естественного отбора. Виды изменяются в направлении все большей приспособленности к условиям среды обитания; при этом сама приспособленность организмов не абсолютна, а носит относительный характер.

Хромосомная теория наследственности

Основным материальным носителем наследственности являются хромосомы с локализованными в них генами. Гены наследственно дискретны, относительно стабильны, но при этом могут мутировать. Гены в хромосомах расположены линейно, каждый ген имеет определенное место (локус) в хромосоме. Гены, расположенные в одной хромосоме, образуют группу сцепления и наследуются совместно; при этом число групп сцепления равно гаплоидному набору хромосом и постоянно для каждого вида организмов. Сцепление генов может нарушаться в результате кроссинговера; частота кроссинговера прямо пропорциональна расстоянию между генами.

Синтетическая теория эволюции

(ЧетвериковC.С., Н.В.Тимофеев-Ресовский, Дж.Хаксли).

Наименьшей, элементарной эволюционной единицей является популяция. Элементарным эволюционным событием является изменение генетического состава популяции. Основным материалом для эволюции служат мелкие мутации. Факторами эволюции (поставляющими материал) являются мутационный процесс, комбинативная изменчивость и волны численности (популяционные волны). Фактором, усиливающим генетические различия, является изоляция. Единственный направляющий фактор эволюции — естественный отбор, возникающий на основе борьбы за существование. Его действие основывается на сохранении и накоплении случайных мелких мутаций.

Основные законы биологии таблица

Основные законы биологии

Биогенетический закон

(Ф. Мюллер, Э. Геккель, СеверцовА.Н.).

Онтогенез организма есть краткое повторение зародышевых стадий предков. В онтогенезе закладываются новые пути их исторического развития — филогенеза.

Закон зародышевого сходства

(Карл Максимович Бэр).

На ранних стадиях зародыши всех позвоночных сходны между собой, и более развитые формы проходят этапы развития более примитивных форм.

Закон необратимости эволюции

Организм (популяция, вид) не может вернуться к прежнему состоянию, уже осуществленному в ряду его предков.

Законы наследования

Закон единообразия: при моногибридном скрещивании у гибридов первого поколения проявляются только доминантные признаки — оно фенотипически единообразно. Закон расщепления: при самоопылении гибридов первого поколения в потомстве происходит расщепление признаков в отношении 3:1, при этом образуются две фенотипические группы — доминантная и рецессивная. Закон независимого наследования: при дигибридном скрещивании у гибридов каждая пара признаков наследуется независимо от других и дает с ними разные сочетания. Образуются четыре фенотипические группы, характеризующиеся отношением 9:3:3:1. Гипотеза частоты гамет: находящиеся в каждом организме пары альтернативных признаков не смешиваются и при образовании гамет по одному переходят в них в чистом виде.

Закон гомологических рядов наследственной изменчивости

(Вавилов Николай Иванович ).

Виды и роды, генетически близкие, характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости.

Закон генетического равновесия в популяциях

(Годфри Харди, Вильгельм Вайнберг).

В неограниченно большой популяции при отсутствии факторов, изменяющих концентрацию генов, при свободном скрещивании особей, отсутствии отбора и мутирования данных генов и отсутствии миграции численные соотношения генотипов АА, аа, Аа из поколения в поколение остаются постоянными. Частоты членов пары аллельных генов в популяциях распределяются в соответствии с разложением бинома Ньютона (рА + qa) 2 .

Закон минимума (Юстус Либих).

Выносливость организма определяется самым слабым звеном в цепи его экологических потребностей, т. е. фактором минимума. Правило взаимодействия факторов: организм способен заменить дефицитное вещество или другой действующий фактор иным функционально близким веществом или фактором.

Закон биогенной миграции атомов

(Вернадский Владимир Иванович ).

Миграция химических элементов на земной поверхности и в биосфере в целом осуществляется или при непосредственном участии живого вещества (биогенная миграция), или же протекает в среде, геохимические особенности которой обусловлены живым веществом, как тем, которое в настоящее время составляет биосферу, так и тем, которое существовало на Земле в течение всей геологической истории.

Основные закономерности биологии таблица

Основные закономерности биологии

Правило происхождения от неспециализированных предков

Новые крупные таксоны происходят не от высших представителей предковых групп, а от сравнительно неспециализированных форм.

Правило чередования главных направлений эволюции

(Алексей Николаевич Северцов).

Для всех групп животных и растений свойственно чередование ароморфозов, сопровождающихся выходом группы в новую среду, и идиоадаптаций, сопровождающихся освоением новых условий среды и формированием в данной группе новых таксонов.

Правило прогрессирующей специализации

Группа, вступившая на путь специализации, как правило, в последующем филогенетическом развитии углубляет специализацию и совершенствует приспособляемость к определенным условиям жизни.

Симметрия

Симметрия — закономерное, правильное расположение частей тела относительно центра — радиальная симметрия (некоторые беспозвоночные животные, осевые органы растений, правильные цветки) либо относительно прямой линии (оси) или плоскости — двусторонняя симметрия (часть беспозвоночных и все позвоночные животные, у растений — листья и неправильные цветки).

Полярность

Полярность — противоположность концов тела: у животных — передний (головной) и задний (хвостовой), у растений — верхний (гелиотропический) и нижний (геотропический).

Метамерность

Метамерность — повторение однотипных участков тела или органа; у животных — членистое тело червей, личинок моллюсков и членистоногих, грудная клетка позвоночных; у растений — узлы и междоузлия стебля.

Цикличность

Цикличность — повторение определенных периодов жизни; сезонная цикличность, суточная цикличность, жизненная цикличность (период от рождения до смерти). Цикличность в чередовании ядерных фаз — диплоидной и гаплоидной.

Детерминированность

Детерминированность — предопределенность, обусловленная генотипом; закономерность, в результате которой из каждой клетки образуется определенная ткань, определенный орган, что происходит под влиянием генотипа и факторов внешней среды, в том числе и соседних клеток (индукция при формировании зародыша).

Изменчивость

Изменчивость — способность организмов изменять свои признаки и свойства; генотипическая изменчивость наследуется, фенотипическая — не наследуется.

Наследственность

Наследственность — способность организмов передавать следующему поколению свои признаки и свойства, т. е. воспроизводить себе подобных.

Приспособленность

Приспособленность — относительная целесообразность строения и функций организма, явившаяся результатом естественного отбора, устраняющего неприспособленных к данным условиям существования.

Закономерность географического распределения центров происхождения культурных растений

(Вавилов Николай Иванович )

Закономерность географического распределения центров происхождения культурных растений — сосредоточение очагов формообразования культурных растений отмечается в тех районах земного шара, где наблюдается наибольшее их генетическое разнообразие.

Закономерность экологической пирамиды

Закономерность экологической пирамиды — соотношение между продуцентами, консументами и редуцентами, выраженное в их массе и изображенное в виде графической модели, где каждый последующий пищевой уровень составляет 10% от предыдущего.

Зональность

Зональность — закономерное расположение на земном шаре природных зон, отличающихся климатом, растительностью, почвами и животным миром. Зоны бывают широтные (географические) и вертикальные (в горах).

Единство живого вещества

Единство живого вещества — неразрывная молекулярно-биохимическая совокупность живого вещества (биомассы), системное целое с характерными для каждой геологической эпохи чертами. Уничтожение видов нарушает природное равновесие, что приводит к резкому изменению молекулярно-биохимических свойств живого вещества и невозможности существования многих ныне процветающих видов, в том числе и человека.

_______________

Источник информации: Биология: Справочник для старшеклассников и поступающих в вузы/ Т.Л.Богданова —М.: 2012.

Источник

Эволюция живой природы. Эволюционная теория. Движущие силы эволюции.

Эволюция живых систем

Эволюционное учение

Эволюционное учение (теория эволюции) — наука, изучающая историческое развитие жизни: причины, закономерности и механизмы. Различают микро- и макроэволюцию.

Микроэволюция — эволюционные процессы на уровне популяций, приводящие к образованию новых видов.

Макроэволюция — эволюция надвидовых таксонов, в результате которой формируются более крупные систематические группы. В их основе лежат одинаковые принципы и механизмы.

Развитие эволюционных идей

Гераклит, Эмпидокл, Демокрит, Лукреций, Гиппократ, Аристотель и другие античные философы сформулировали первые представления о развитии живой природы.
Карл Линней верил в сотворение природы богом и постоянство видов, но допускал возможность возникновения новых видов путём скрещивания или под влиянием условий среды. В книге «Система природы» К. Линней обосновал вид как универсальную единицу и основную форму существования живого; каждому виду животных и растений присвоил двойное обозначение, где существительное — название рода, прилагательное — наименование вида (например, Человек разумный); описал огромное количество растений и животных; разработал основные принципы систематики растений и животных и создал их первую классификацию.
Жан Батист Ламарк создал первое целостное эволюционное учение. В работе «Философия зоологии» (1809) он выделил основное направление эволюционного процесса — постепенное усложнение организации от низших форм к высшим. Также он развивал гипотезу о естественном происхождении человека от обезьяноподобных предков, перешедших к наземному образу жизни. Ламарк считал движущей силой эволюции стремление организмов к совершенству и утверждал наследование благоприобретённых признаков. То есть органы, необходимые в новых условиях, в результате упражнения развиваются (шея у жирафа), а ненужные органы вследствие неупражнения атрофируются (глаза у крота). Однако Ламарк не смог вскрыть механизмы эволюционного процесса. Его гипотеза о наследовании приобретённых признаков оказалась несостоятельной, а утверждение о внутреннем стремлении организмов к усовершенствованию — ненаучным.
Чарлз Дарвин создал эволюционную теорию, основанную на понятиях борьбы за существование и естественного отбора. Предпосылка- ми возникновения учения Ч. Дарвина были следующие: накопление к тому времени богатого материала по палеонтологии, географии, геологии, биологии; развитие селекции; успехи систематики; появление клеточной теории; собственные наблюдения учёного во время кругосветного плавания на корабле «Бигль». Свои эволюционные идеи Ч. Дарвин изложил в ряде работ: «Происхождение видов путём естественного отбора», «Изменение домашних животных и культурных растений под влиянием одомашнивания», «Происхождение человека и половой подбор» и др.

Учение Дарвина сводится к следующему:

• каждая особь того или иного вида обладает индивидуальностью (изменчивость);
• черты индивидуальности (хотя и не все) могут передаваться по наследству (наследственность);
• особи производят б‚ольшее количество потомков, чем доживает до половой зрелости и начала размножения, то есть в природе существует борьба за существование;
• преимущество в борьбе за существование остаётся за наиболее приспособленными особями, которые имеют больше шансов оставить после себя потомство (естественный отбор);
• в результате естественного отбора происходит постепенное усложнение уровней организации жизни и возникновение видов.

Факторы эволюции по Ч. Дарвину — это

• наследственность,
• изменчивость,
• борьба за существование,
• естественный отбор.

Наследственность — способность организмов передавать из поколения в поколение свои признаки (особенности строения, развития, функции).
Изменчивость — способность организмов приобретать новые признаки.
Борьба за существование — весь комплекс взаимоотношений организмов с условиями окружающей среды: с неживой природой (абиотическими факторами) и с другими организмами (биотическими факторами). Борьба за существование не является «борьбой» в прямом смысле слова, фактически это стратегия выживания и способ существования организма. Различают внутривидовую борьбу, межвидовую борьбу и борьбу с неблагоприятными факторами окружающей среды. Внутривидовая борьба — борьба между особями одной популяции. Всегда идёт очень напряжённо, так как особи одного вида нуждаются в одних и тех же ресурсах. Межвидовая борьба — борьба между особями популяций разных видов. Идёт, когда виды конкурируют за одни и те же ресурсы либо когда они связаны отношениями типа «хищник – жертва». Борьба с неблагоприятными абиотическими факторами среды особенно проявляется при ухудшении условий среды; усиливает внутривидовую борьбу. В борьбе за существование выявляются наиболее приспособленные к данным условиям обитания особи. Борьба за существование ведёт к естественному отбору.
Естественный отбор — процесс, в результате которого выживают и оставляют после себя потомство преимущественно особи с полезными в данных условиях наследственными изменениями.

На основе дарвинизма перестроились все биологические и многие другие естественные науки.
В настоящее время наиболее общепризнанной является синтетическая теория эволюции (СТЭ). Сравнительная характеристика основных положений эволюционного учения Ч. Дарвина и СТЭ дана в таблице.

Сравнительная характеристика основных положений эволюционного учения Ч. Дарвина и синтетической теории эволюции (СТЭ)

Возникновение приспособлений. Каждое приспособление вырабатывается на основе наследственной изменчивости в процессе борьбы за существование и отбора в ряду поколений. Естественный отбор поддерживает только целесообразные приспособления, которые помогают организму выживать и оставлять потомство.
Приспособленность организмов к среде не абсолютна, а относительна, так как условия среды обитания могут изменяться. Доказательством этого служат многие факты. Например, рыбы прекрасно приспособлены к водной среде обитания, но все эти адаптации совершенно непригодны для других сред обитания. Ночные бабочки собирают нектар со светлых цветков, хорошо заметных ночью, но часто летят на огонь и гибнут.

Элементарные факторы эволюции — факторы, изменяющие частоту аллелей и генотипов в популяции (генетическую структуру популяции).

Выделяют несколько основных элементарных факторов эволюции:
• мутационный процесс;
• популяционные волны и дрейф генов;
• изоляция;
• естественный отбор.

Мутационная и комбинативная изменчивость.

Мутационный процесс приводит к возникновению новых аллелей (или генов) и их сочетаний в результате мутаций. В результате мутации возможен переход гена из одного аллельного состояния в другое (А→а) или изменение гена вообще (А→С). Мутационный процесс, в силу случайности мутаций, не обладает направленностью и без участия других факторов эволюции не может направлять изменение природной популяции. Он лишь поставляет элементарный эволюционный материал для естественного отбора. Рецессивные мутации в гетерозиготном состоянии составляют скрытый резерв изменчивости, который может быть использован естественным отбором при изменении условий существования.
Комбинативная изменчивость возникает в результате образования у потомков новых комбинаций уже существующих генов, унаследованных от родителей. Источниками комбинативной изменчивости являются перекрёст хромосом (рекомбинация), случайное расхождение гомологичных хромосом в мейозе, случайное сочетание гамет при оплодотворении.

Популяционные волны и дрейф генов.

Популяционные волны (волны жизни) — периодические и непериодические колебания численности популяции как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения. Причинами популяционных волн могут быть периодические изменения экологических факторов среды (сезонные колебания температуры, влажности и т. д.), непериодические изменения (природные катастрофы), заселение видом новых территорий (сопровождается резкой вспышкой численности).
В качестве эволюционного фактора популяционные волны выступают в малочисленных популяциях, где возможно проявление дрейфа генов. Дрейф генов — случайное ненаправленное изменение частот аллелей и генотипов в популяциях. В малых популяциях действие случайных процессов приводит к заметным последствиям. Если популяция мала по численности, то в результате случайных событий некоторые особи независимо от своей генетической конституции могут оставить или не оставить потомство, вследствие этого частоты некоторых аллелей могут резко меняться за одно или несколько поколений. Так, при резком сокращении численности популяции (например, вследствие сезонных колебаний, сокращения кормовых ресурсов, пожара и т. д.) среди оставшихся в живых немногочисленных особей могут быть редкие генотипы. Если в дальнейшем численность восстановится за счёт этих особей, то это приведёт к случайному изменению частот аллелей в генофонде популяции. Таким образом, популяционные волны являются поставщиком эволюционного материала.
Изоляция обусловлена возникновением разнообразных факторов, препятствующих свободному скрещиванию. Между образовавшимися популяциями прекращается обмен генетической информацией, в результате чего начальные различия генофондов этих популяций увеличиваются и закрепляются. Изолированные популяции могут подвергаться различным эволюционным изменениям, постепенно превращаться в разные виды.
Различают пространственную и биологическую изоляцию. Пространственная (географическая) изоляция связана с географическими препятствиями (водные преграды, горы, пустыни и др.), а для малоподвижных популяций и просто с большими расстояниями. Биологическая изоляция обусловлена невозможностью спаривания и оплодотворения (в связи с изменением сроков размножения, строения или других факторов, препятствующих скрещиванию), гибелью зигот (вследствие биохимических различий гамет), стерильностью потомства (в результате нарушения конъюгации хромосом при гаметогенезе).
Эволюционное значение изоляции состоит в том, что она закрепляет и усиливает генетические различия между популяциями.
Естественный отбор. Изменения частот генов и генотипов, вызванные рассмотренными выше факторами эволюции, носят случайный, ненаправленный характер. Направляющим фактором эволюции является естественный отбор.

Естественный отбор — процесс, в результате которого выживают и оставляют после себя потомство преимущественно особи с полезными для популяции свойствами.

Отбор действует в популяциях, его объектами являются фенотипы отдельных особей. Однако отбор по фенотипам является отбором генотипов, так как потомкам передаются не признаки, а гены. В результате в популяции происходит увеличение относительного числа особей, обладающих определённым свойством или качеством. Таким образом, естественный отбор — это процесс дифференциального (выборочного) воспроизводства генотипов.
Действию отбора подвергаются не только свойства, повышающие вероятность оставления потомства, но и признаки, которые не имеют прямого отношения к воспроизводству. В ряде случаев отбор может быть направлен на создание взаимоприспособлений видов друг к другу (цветки растений и посещающие их насекомые). Также могут создаваться признаки, вредные для отдельной особи, но обеспечивающие выживание вида в целом (ужалившая пчела гибнет, но, нападая на врага, она сохраняет семью). В целом отбор играет творческую роль в природе, поскольку из ненаправленных наследственных изменений закрепляются те, которые могут привести к образованию новых групп особей, более совершенных в данных условиях существования.
Различают три основные формы естественного отбора: стабилизирующий, движущий и разрывающий (дизруптивный) (табл.).

Формы естественного отбора

Форма Характеристика Примеры Стабилизирующий Направлен на сохранение мутаций, ведущих к меньшей изменчивости средней величины признака. Действует при относительно постоянных условиях окружающей среды, то есть пока сохраняются условия, повлёкшие образование того или иного признака или свойства. Сохранение у насекомоопыляемых растений размеров и формы цветка, так как цветки должны соответствовать размерам тела насекомого-опылителя. Сохранение реликтовых видов. Движущий Направлен на сохранение мутаций, изменяющих среднюю величину признака. Возникает при изменении условий окружающей среды. Особи популяции имеют некоторые отличия по генотипу и фенотипу, и при длительном изменении внешней среды преимущество в жизнедеятельности и размножении может получить часть особей вида с некоторыми отклонениями от средней нормы. Вариационная кривая смещается в направлении приспособления к новым условиям существования. Возникновение у насекомых и грызунов устойчивости к ядохимикатам, у микроорганизмов — к антибиотикам. Потемнение окраски берёзовой пяденицы (бабочки) в развитых индустриальных районах Англии (индустриальный меланизм). В этих районах кора деревьев становится тёмной из-за исчезновения лишайников, чувствительных к загрязнению атмосферы, а тёмные бабочки менее заметны на стволах деревьев. Разрывающий (дизруптивный) Направлен на сохранение мутаций, ведущих к наибольшему отклонению от средней величины признака. Разрывающий отбор проявляется в том случае, если условия среды изменяются так, что преимущество приобретают особи с крайними отклонениями от средней нормы. В результате разрывающего отбора формируется полиморфизм популяции, то есть наличие нескольких, различающихся по какому-либо признаку групп. При частых сильных ветрах на океанических островах сохраняются насекомые либо с хорошо развитыми крыльями, либо с рудиментарными.

Краткая история эволюции органического мира

Возраст Земли около 4,6 млрд лет. Жизнь на Земле возникла в океане более 3,5 млрд лет назад.
Краткая история развития органического мира представлена в таблице. Филогенез основных групп организмов отражен на рисунке.
Историю развития жизни на Земле изучают по ископаемым останкам организмов или следам их жизнедеятельности. Они встречаются в горных породах разного возраста.
Геохронологическая шкала истории Земли разделена на эры и периоды.

Источник