Лекция Факторы, изменяющие генофонд популяции (продолжение) Популяционные волны волны жизни колебания численности особей в популяции



жүктеу 83.05 Kb.
Дата14.04.2017
өлшемі83.05 Kb.
түріЛекция
Т.Э. Лекция 2.

Факторы, изменяющие генофонд

популяции (продолжение)

2. Популяционные волны – волны жизни – колебания численности особей в популяции (термин ПВ ввел С.С. Четвериков в 1905 г.).

Характерные особенности:

- характерны для всех видов живых организмов;

- часто сопровождаются пульсацией границ ареала популяции;

- носят случайный характер;

- действуют ненаправленно и статистично.

Основные типы популяционных волн:


  1. периодические колебания численности 

  • колебания численности с периодом в несколько лет

а) у зайца-беляка и рыси – период колебания 9,6 лет; максимальная численность зайца опережает максимальную численность рыси на 1-2 года, т.к. рысь питается зайцами и колебания её численности связаны с колебаниями численности зайца (график);

б) у обитатетелей тундры – полярной совы, песца, лемминга – период колебания 4 года;

в) у клеста (в Финляндии) – период колебания 3 года, т.к. совпадает с урожаем еловых шишек;

г) у лиственничной листовертки (Альпы) – 10 лет, численность изменяется 1:10 000



  • сезонные колебания численности – характерны для микроорганизмов, насекомых, однолетних растений; по-разному сказываются на разные возрастные и половые группы популяций

а) у калифорнийского перепела – максимум численности наблюдается в августе или сентябре за счет большого количества молодняки, который составляет значительную часть популяции; взрослые – 1, 2-х, 3-х годовалые, но их меньше;

б) вспышки вируса гриппа, бактерий, вызывающих простудные заболевания;

в) у мухи-жигалки – резкое увеличение численности в конце лета.


  1. непериодические колебания численности

  • зависящие от сложного сочетания различных факторов

причины:

- ослабление пресса хищников;

- увеличение кормовой базы;

- благоприятное сочетание абиотических факторов (температуры, влажности, освещенности);

- антропогенное воздействие;

особенности:



  • обычно касаются не 1-го или 2-х, а многих видов растений и животных, связанных цепями питания;

  • могут привести к коренным перестройкам всего биоценоза;

  • могут возникать резко и являться непредвиденными;

а) вспышка численности в тундре лемминга вследствие большого урожая трав, которая приводит к вспышке численности полярной совы;

б) в Тихом океане в районе Большого Барьерного рифа к северо-востоку от Австралии с 1966 года наблюдается увеличение численности одного из видов морской звезды (1 особь на 1 м2); опасность состоит в том, что она приносит большой ущерб, т.к. питается коралловыми полипами, составляющими живую часть коралловых рифов,  за 3 года звезда очистила 40 километровую полосу рифов у о. Гуам  скелеты кораллов постепенно разрушаются  исчезновение рифов  гибель коралловых рыб  снижение уловов; причины увеличения численности звезды до конца не известны: исчезновение её врага – моллюска, из раковин которого добывают перламутр, влияние радиоактивных осадков..;

в) колебания численности популяций американской сельди – интенсивный лов, загрязнение вод, сооружение плотни снизили её добычу на 98%, но через несколько десятков лет её численность стала высокой, а еще через 10 лет – опять пошла на убыль.


  • Связанные с природными катастрофами

причины:

- засухи,

- пожары,

- землетрясения,

- наводнения и цунами,

- суровые зимы,

- извержение вулканов;

размах колебаний зависит от:



  • особенностей вида (лабильности, устойчивости к действующему фактору),

  • особенностей действия фактора на вид;

а) при лесном пожаре наиболее уязвимы неподвижные и малоподвижные формы – растения, моллюски, рептилии, почвенные животные, амфибии, некоторые насекомые; меньше пострадают подвижные виды: крупные млекопитающие, взрослые птицы, летающие насекомые, глубоко-почвенные животные

б) вспышки численности иван-чая на пожарище и связанных с ним сообществ насекомых;

в) большая гибель зайца-русака при сильных наводнениях, разливах.


  1. вспышки численности видов в новых районах в результате отсутствия естественных врагов (нет механизмов, сдерживающих численность вида)

а) кролики в Австралии в 19-20-х вв;

б) американская норка и ондатра в Евразии;

в) колорадский жук в Европе;

г) серая крыса – вспышка численности в 16-17 вв. в связи с расселением благодаря мореплавателям;

д) домовая муха – из-за распространения помоек около поселений человека

Причины возникновения – воздействие на популяцию различных биотических и абиотических факторов и сочетаний.

Масштабы изменений – различны: от незначительных до существенных. Например колебания численности майского жука в заполярье – в 1 млн. раз; сибирского шелкопряда – в 12 млн. раз).

Длина волн – прямо пропорциональна продолжительности цикла развития организмов.

Действие волн жизни – заключается в случайных изменениях концентрации различных мутаций и генотипов в популяции.

Механизм воздействия на генофонд популяции:

случайное уничтожение особей – приводит к резкому сокращению численности популяции  генофонд сохранившейся части популяции будет содержать уже иные частоты аллелей и генотипов, чем их исходная популяция выжившие особи послужат основой для восстановления  восстановившаяся популяция в период расцвета будет иметь уже иную, новую генетическую структуру, чем прежняя популяция на подъеме и спаде.



Результат действия волн жизни – перестройка генофонда популяции, при этом:

  1. некоторые ранее редкие аллели (мутации) могут исчезнуть из генофонда;

  2. другие редкие аллели могут резко увеличивать свою концентрацию, т.к. их подхватывает естественный отбор.

Таким образом, популяционные волны способствуют случайным колебаниям частот разных аллелей и генотипов в популяции.

Эволюционное значение популяционных волн:

1 – фактор-поставщик элементарного эволюционного материала;

2 – способствуют возникновению элементарных эволюционных явлений, изменяя генофонд популяции;

3 –является причиной дрейфа генов.
3. Дрейф генов – случайное, ненаправленное изменение частот аллелей в популяции, не зависящее от естественного отбора. Впервые это явление описал американский генетик Сьюэлл Райт (эффект Райта).

Это важный фактор эволюционных преобразований в малочисленных и изолированных популяциях (его давление заметно перекрывает давление мутационного процесса).

В маленьких популяциях могут быть представлены не все аллели, характерные для данного вида. Поэтому при случайной гибели особи с редкой аллелью, эта аллель может исчезнуть из популяции.

Случайные события в маленьких популяциях играют особенно важную роль. Если частота встречаемости гена – 1%, то в популяции из 1 000 000 особей этим геном обладает 10 000 особей, а в популяции из 100 особей – всего 1 особь, с гибелью которой ген может быть утерян.



Результат действия дрейфа генов:

  1. уменьшение изменчивости из-за повышения вероятности утраты редких аллелей;

  2. случайное увеличение частоты редких аллелей, даже если она снижает жизнеспособность (случайно уцелевшие особи с данной мутацией являются базой для восстановления численности);

  3. возникновение нетипичных для остальных популяций признаков, которые в случае изменения среды могут дать преимущество при естественном отборе;

 Таким образом, дрейф генов увеличивает различия между популяциями, что приводит к их дифференцировке, а это уже способствует видообразованию.

Эволюционное значение дрейфа генов:

- фактор-поставщик элементарного эволюционного материала;

- способствует возникновению элементарного эволюционного явления;

- может способствовать видообразованию, в силу возникновения в изолированной популяции специфических особенностей.

4. Миграция (дополнительно по Георгиевскому, стр. 102) – перемещение организмов и распространение продуктов их размножения.

(В широком смысле – передвижение организмов из одного места обитания в другое)



Причины миграции:

- изменение условий существования,

- изменение требования особей к условиям на разных стадиях развития.

Характерные особенности миграции:


  1. носит ненаправленный, статистический характер;

  2. обеспечивает поток генов – обмен генами между популяциями одного вида в результате скрещивания особей;

  3. может наблюдаться интрогрессия – обмен генами между популяциями разных видов, обычно она возможна в гибридной зоне – территории, где происходит скрещивание особей 2-х видов.

Эволюционное значение миграции:

  • поставщик элементарного эволюционного материала;

  • обеспечивает генотипическое разнообразие популяции;

  • источник комбинативной изменчивости;

  • способствует комбинативной изменчивости;

  • способствует возникновению новых популяций (Э.Майр – сформулировал «принцип основателя» - возникновение новой популяции от нескольких особей);

  • обеспечивает устойчивость вида, т.к. благодаря потоку генов выравнивается видовой генофонд и поддерживается устойчивость его генетической структуры (последний пункт противостоит первым, способствующим видообразованию).

5. Изоляция (дополнительная информация по Георгиевскому)

Изоляция – барьеры, исключающие или затрудняющие свободное скрещивание между особями одного вида и воспроизводство плодовитого потомства.

Характерные особенности:



  1. действует ненаправленно и статистично;

  2. является обязательным условием видообразования;

  3. оказывает длительное воздействие.

Механизм действия: изоляция прекращает поток генов, что создает условия для возникновения специфических для данной популяции аллелей и их сочетаний, препятствуя их распространению в другие популяции вида; при размножении особей внутри популяции под воздействием других факторов эволюции может сформироваться генофонд, отличный в значительной мере от генофондов других популяций этого вида.

Результаты действия изоляции:

- исходная популяция может разойтись на 2 и более групп;

- несколько популяций могут разойтись на различные формы;

- в целом способствует обособлению внутривидовых групп и новых видов.



Эволюционное значение:

  1. закрепляет и усиливает начальные этапы генетической дифференцировки в популяциях;

  2. ведет к сохранению специфичности генофондов дивергирующих (расходящихся) форм.

Формы изоляции – см. схему на слайде презентации к лекции.

а) географическая (территориальная):

- связана с изменениями в ландшафте;

- при устранении скрещивание возможно;

- способы действия: барьеры и расстояния;



б) биологическая:

- морфофункциональная* – связана с особенностями строения и функционирования органов размножения:

 морфологическая – несоответствие строения органов размножения

 физиологическая – нарушение процессов размножения (гибель гамет в половых путях самки);

- экологическая* – связана с условиями существования вида и сроками размножения:

 биотопическая

 сезонная

- этологическая* – связана с особенностями поведения, допускающими спаривание только с особями своего вида;

- генетическая – связана с несовместимостью половых продуктов самца и самки (гибель зигот и эмбрионов, уменьшение жизнеспособности потомства, стерильность потомства).

* - являются декопулятивными, т.е. не допускающими скрещивание.









©stom.tilimen.org 2017
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет