ДИСТАНЦИОННОЕ ОБУЧЕНИЕ

Тема: Наследственная изменчивость.                                        

Изменчивость:

– ненаследственная (модификационная)

– наследственная (мутационная и комбинативная)

1. Мутационная изменчивость, мутации.

Геномные:         полиплоидия (3n, 4n, 5n….);

Хромосомные: а) внутрихромосомные:

• (АBCD → AB)
• (ABCD → ABCDCD)
• (ABCD → ACBD)

                                 б) межхромосомные:

• (ABCD → ABCD1234)

Генные (точковые): мутации внутри гена, большинство – рецессивные (?), проявляются в гомозиготном (?) состоянии, доминантные мутации проявляются в каждом поколении.

                Аа    х       Аа

Гам.

АА + Аа + Аа + аа

С.С.Четвериков (1926 г.): популяция как губка насыщена рецессивными мутациями!

Частота: 1 мутация на 105-106 гамет по каждому гену!

Мутации – элементарный эволюционный материал!

2. Комбинативная изменчивость.

В основе – половое размножение:

геном + геном = генотип (уникальное сочетание аллелей)!

Геном – хромосомный набор гаметы.

При образовании гамет, во время мейоза гомологичные хромосомы (?) обмениваются участками, происходит перекомбинация генов и хромосом, и образуются гаметы с уникальным геномом.

Роль изменчивости в эволюционном процессе

1. Наследственная изменчивость

Для раскрытия механизма эволюционного процесса Дарвин обращается к практике сельского хозяйства Англии. В то время в этой стране было много пород собак, овец, свиней, кур, крупного рогатого скота. Только голубей было около 150 пород, причем сторонники постоянства видов утверждали, что каждая порода животных или сорт растений произошли от своего дикого предка. Дарвин доказал, что все породы кур произошли от дикой банкивской курицы, свиней — от дикой свиньи; породы крупного рогатого скота — от двух видов диких туров, собак — от волка (некоторые породы, возможно от шакала). Дарвин содержал и скрещивал большое количество пород голубей и экспериментально доказал, что они произошли от дикого скалистого голубя. Каким же образом человек создает новые породы животных и сорта растений? Дарвин приходит к выводу, что в основе работы лежит изменчивость признаков, отбор, который проводит человек и наследование потомством признаков родителей.

Дарвин различает две основные формы изменчивости: групповую, или определенную (модификационную по современной терминологии) и индивидуальную, или неопределенную. Групповая изменчивость зависит от условий, в которых находятся организмы, при этом не происходит изменения генотипов особей, и наследования признаков не происходит. Например, коровы при хорошем кормлении дают больше молока. Неопределенная изменчивость связана с изменениями генотипов особей, проявляется в незначительных отличиях особей друг от друга, причем эти изменения передаются следующему поколению.

Для эволюции и для селекции важна только наследственная изменчивость, изменчивость связанная с изменением не только фенотипа, но и генотипа. Наследственная изменчивость поставляет материал для естественного или искусственного отбора. Наследственная (генотипическая) изменчивость может быть: комбинативной — возникающей в результате полового размножения и мутационной — возникающей в результате внезапного изменения состояния генетического материала.

2. Мутационная изменчивость

Мутации по характеру изменения генотипа классифицируются на генные, хромосомные, геномные.

Генными мутациями называют изменения структуры молекулы ДНК на участке определенного гена, кодирующего структуру определенной молекулы белка. Эти мутации влекут за собой изменение строения белков, то есть появляется новая последовательность аминокислот в полипептидной цепи, в результате чего происходит изменение функциональной активности белковой молекулы.

Хромосомные мутации — мутации, вызывающие изменения структуры хромосом. Они возникают в результате перестройки как в пределах одной хромосомы — внутрихромосомные мутации, так и между негомологичными хромосомами — межхромосомные мутации.

Геномными называют мутации, в результате которых происходит изменение в клетке числа хромосом. Геномные мутации возникают в результате нарушения митоза или мейоза, приводящих либо к неравномерному расхождению хромосом к полюсам клетки (гетероплоидии), либо к удвоению хромосом, но без деления цитоплазмы. В последнем случае возникают полиплоидные организмы. Полиплоидия чаще наблюдается у растений.

По характеру проявления мутации могут быть доминантными, которые обязательно проявляются у гетерозигот и рецессивными — мутации, не проявляющиеся у гетерозигот, поэтому длительное время сохраняющиеся в популяции и образующие резерв наследственной изменчивости (при изменении условий среды обитания носители таких мутаций могут получить преимущество в борьбе за существование). С.С.Четвериков сравнил природные популяции с губкой, впитывающей рецессивные мутации, оставаясь при этом фенотипически однородной.

Мутации каждого отдельного гена происходят в норме достаточно редко — в среднем в одной из 100 000 гамет, но так как у человека в генотипе около 50 000 пар генов, то каждый человек несет вновь возникшую мутацию. Мутации происходят ненаправленно, происходит случайное изменение генотипа организма. Таким образом, мутационный процесс — элементарный фактор эволюции, поставщик мутаций, именно мутации являются элементарным эволюционным материалом.

3. Комбинативная изменчивость.

В результате полового размножения в популяции возникают новые, уникальные сочетания аллелей различных генов в генотипах особей. Перекомбинация родительского генетического материала происходит в процессе мейоза — при кроссинговере и при случайном сочетании родительских хромосом в разных гаметах, а также при образовании уникального генотипа в результате слияния гамет. Именно в результате комбинативной изменчивости происходит распространение возникших мутаций в популяции и появление бесконечно большого разнообразия генотипов и фенотипов. Подсчитано, что около 98% всех наследственных изменений в популяции связано с генетической комбинаторикой первично сравнительно редких мутаций. В результате каждая особь в популяции содержит в себе множество рецессивных, не проявляющихся фенотипически мутаций, имеет уникальный генотип и попадает под контроль естественного отбора.

Тема: Естественный отбор                                                                

1. Интенсивность размножения:

• В коробочке мака – 3 000 семян.
• Слоны размножаются в возрасте от 30 – до 90 лет, слониха приносит за всю жизнь до 6 слонят, но потомство от одной пары за 750 лет = 19 млн. особей! (По Ч. Дарвину).
• Потомство от одной дафнии за лето может быть боле 1030 – больше массы Земли!

"Чем больше – тем меньше" – чем больше потомства, тем меньше забота. Луна-рыба – 300 млн. икринок!

2. Внутривидовая борьба:

Протекает наиболее жестоко: конкуренция за пищевые ресурсы, территорию, возможность оставить потомство.

Но не обязательно только борьба: забота о потомстве, взаимопомощь, разграничение территории входят в понятие внутривидовой борьбы.

3. Межвидовая борьба:

Отношения могут быть как конкурентными, так и основанными на взаимной выгоде.

Конкуренция. Когда протекает особенно остро? (Принцип исключения Гаузе)

Хищник и жертва (?)

Паразитизм (?)

Симбиоз (?).

4. Борьба с неблагоприятными условиями среды:

В пустыне выживают? В тундре выживают?

В зимний период времени выживают?

Естественный отбор – направляющий фактор

эволюции

Формы борьбы за существование

Благодаря наследственной изменчивости любая популяция представляет собой сложную гетерогенную систему, в которой особи отличаются как по генотипу, так и по фенотипу. Это первая предпосылка для естественного отбора. Второй важнейшей предпосылкой является размножение организмов в геометрической прогрессии. Растения образуют огромное количество семян, луна-рыба выметывает до 300 млн. икринок, потомство от одной дафнии за лето может быть более 1030 особей, что превосходит массу Земли. Но несоответствие между возможностью видов к размножению в геометрической прогрессии и ограниченностью ресурсов приводит к борьбе за существование.

Следствием борьбы за существование является естественный отбор, под которой Дарвин понимал весь комплекс сложных взаимоотношений между организмом и условиями среды. Дарвин выделял три основные формы борьбы за существование: внутривидовую, межвидовую и борьбу с неблагоприятными условиями среды.

Внутривидовая борьба протекает наиболее остро, так как особям одного вида приходится конкурировать за одинаковые потребности: за пищу, территорию, самку. Преимущественно выживают те из них, которые наиболее приспособлены к данным конкретным условиям среды. В сосновом лесу хорошо видно, что одни растения доминируют над другими, затеняют их, тормозят их рост и развитие. Яркий пример внутривидовой борьбы в животном мире — борьба за самку у оленей.

Но и взаимопомощь — тоже форма внутривидовой борьбы. Например, зайчиха кормит чужого зайчонка; пингвины в холодное время собираются вместе, обогревая друг — друга; яки, защищаясь от нападения волчьей стаи, встают в круг, в центре которого детеныши и самки. Любые внутривидовые взаимоотношения можно отнести к внутривидовой борьбе за существование, результатом является выживание наиболее приспособленных к конкретным условиям среды особей.

Межвидовая борьба. Наблюдается между особями, которые относятся к разным видам. Хищничество, паразитизм, конкуренция и любые другие межвидовые отношения — все это примеры межвидовой борьбы. Дарвин указывает, что конкуренция происходит наиболее остро у близких видов, которые имеют одинаковые потребности, при этом обычно наблюдается вытеснение одного вида другим (принцип исключения Гаузе). Например, серая крыса, которая крупнее и агрессивнее, вытесняет с мест своего обитания черную крысу. Волки и лисы конкурируют за пищу, и здесь необязательна непосредственная схватка, просто успех одного вида в добыче пищи означает неудачу другого.

Но к межвидовой борьбе относятся и взаимоотношения между цветковыми растениями и их опылителями; различные формы симбиоза между животными (актиния и рак-отшельник; между бобовыми растениями и клубеньковыми бактериями; между корнями деревьев и грибами). Результатом межвидовой борьбы является выживание наиболее приспособленных к совместной жизни особей одного и другого вида.

Борьба с неблагоприятными условиями среды. На выживаемость организмов оказывают огромное влияние факторы окружающей среды — температура, влажность, освещенность и др. Результатом этой борьбы является выживание особей с наиболее благоприятными для данных условий жизни наследственными изменениями. Отсюда у растений пустыни длинные корни, мелкие листья и другие приспособления.

Таким образом, материал для отбора поставляет наследственная изменчивость: мутационная и комбинативная. Появляются случайные, разнообразные, ненаправленные мутации, создающие генетическую неоднородность внутри вида. Половое размножение приводит к созданию всевозможных комбинаций генов в генотипах и распространению мутаций.

В результате естественного отбора, единственного направляющего фактора, происходит выживание наиболее приспособленных, адаптация организмов к конкретным условиям среды и постепенная дивергенция — расхождение признаков. Особи, отличающиеся друг от друга, имеют меньше общих потребностей, меньше конкурируют и имеют большие шансы на выживание. Процесс расхождения признаков продолжается во многих поколениях, промежуточные формы вымирают и дивергенция заканчивается образованием новых видов.

Тестовое задание  "Борьба за существование"

Тест 1. Изменчивость, связанная с изменением генов особи:

1. Наследственная.
2. Комбинативная.
3. Мутационная.
4. Модификационная.

Тест 2. Изменчивость, связанная с перекомбинацией генов без их изменения:

1. Наследственная.
2. Комбинативная.
3. Мутационная.
4. Модификационная.

Тест 3. Направляющий фактор эволюции:

1. Изменчивость.
2. Наследственность.
3. Естественный отбор.
4. Все выше перечисленные факторы эволюции.

Тест 4. Изменчивость, способствующая распространению возникших мутаций:

1. Модификационная.
2. Мутационная.
3. Наследственная.
4. Комбинативная.

Тест 5. Наиболее напряженная борьба за существование:

1. Внутривидовая.
2. Межвидовая.
3. Борьба с условиями среды.
4. Все три вида в равной степени.

**Тест 6. К внутривидовой борьбе за существование относится:

1. Взаимопомощь особей одной семейной группы.
2. Паразитизм.
3. Конкуренция.
4. Симбиоз.

**Тест 7. Формы межвидовой борьбы за существование:

1. Симбиоз.
2. Паразитизм.
3. Конкуренция.
4. Комменсализм.

Тест 8. Верное суждение:

1. Симбиоз — пример межвидовой борьбы за существование.
2. Размножение в геометрической прогрессии — фактор эволюции.
3. Наиболее остро протекает межвидовая борьба за существование.
4. Борьба за существование — следствие естественного отбора.

Тест 9. Изменчивость, приспосабливающая живые организмы к разным условиям без изменения генотипа:

1. Наследственная.
2. Комбинативная.
3. Мутационная.
4. Модификационная.

Тест 10. Под борьбой за существование Дарвин понимал:

1. Борьбу между особями одного вида.
2. Борьбу между особями одного вида и между особями разных видов.
3. Борьбу между особями внутри вида, между видами, с условиями среды обитания.
4. Любые взаимоотношения между организмами и средой обитания.

*** - несколько ответов.

 Формы естественного отбора

Различают несколько форм естественного отбора: стабилизирующую, движущую, разрывающую и дестабилизирующую. Стабилизирующая форма действует в том случае, если условия среды остаются неизменными. В этом случае преимущественно выживают особи, приспособленные к данным условиям, отклонения от среднего значения признака устраняются отбором. Учение о стабилизирующей форме отбора было разработано русским ученым И.И.Шмальгаузеном. Благодаря этой форме отбора сохраняются примитивные формы жизни, хорошо приспособленные к конкретным условиям; сохраняются средние значения различных признаков. Под контролем стабилизирующей формы отбора находятся самые различные признаки организма. Хорошим примером являются размеры ушей у зайцев, являющихся важным органом регуляции теплоотдачи. От их размеров зависит количество теплового излучения. Большее количество зайцев имеют уши средних размеров, короткоухие погибают от перегревания, длинноухие — от переохлаждения.

При изменении условий существования изменяется и направление естественного отбора, преимущественно выживают особи с отклонениями от среднего значения признака. Классическим примером движущей формы естественного отбора является эксперимент с бабочкой березовая пяденица. Были подсчитаны особи со светлой и темной окраской крыльев в популяциях, живущих вдали от города и в популяциях расположенных около города Манчестера. Светлая форма мало заметна на деревьях вдали от города (на березах, покрытых лишайниками), где эта форма и преобладает. Около промышленного центра, где проводился подсчет, исчезли лишайники на березах и сами стволы стали более темными. Здесь преобладают темноокрашенные особи. Движущая форма отбора приводит к изменению признаков и образованию новых видов. Так, пресноводные кистеперые, живущие на мелководье в палеозойскую эру дали земноводных, земноводные — пресмыкающихся, последние — птиц и млекопитающих. Наглядными примерами движущей формы отбора служат микроорганизмы, насекомые и мышевидные грызуны, у которых выработалась устойчивость к антибиотикам и ядохимикатам.

Разрывающую форму естественного отбора (дизруптивный отбор) Ч.Дарвин наблюдал на океанических островах, на которых появились бескрылые насекомые и насекомые с очень длинными крыльями. Насекомые со средними крыльями ветром сносились в море и погибали. Мадагаскарские тараканы, в отличие от Американских блаберусов, совершенно не имеют крыльев, но цепкие лапки позволяют им подниматься даже по стеклянной вертикальной плоскости. Разрывающая форма отбора приводит к полиморфизму — образованию нескольких форм, отличающихся по определенному признаку.

Дестабилизирующий отбор приводит к расширению нормы реакции признака, при этом преимущество получают особи не с узкой (как при стабилизирующем отборе), а широкой нормой реакции. Впервые эта форма отбора описана американским эволюционистом Д.Г.Симпсоном, термин дестабилизирующий отбор был предложен Н.Н.Воронцовым. Например, лягушки, живущие в водоемах с разными условиями освещенности и разнообразной растительностью имеют более разнообразную окраску, чем лягушки, живущие в водоемах с однородными условиями.

Таким образом, естественный отбор играет роль не только «сита», устраняющего появляющиеся в популяции изменения, но и играет творческую роль, накапливая наследственные изменения и определяя направление эволюции. Вместе с наследственной изменчивостью и другими факторами эволюции за 3,5 млрд. лет отбор создал все огромное разнообразие видов на нашей Земле, сохраняя как примитивные формы при стабильных условиях среды, и образуя новые виды в измененных условиях обитания.

Тестовое задание «Изменчивость.Формы отбора»:

Тест 1. Изменчивость, связанная с изменением генов особи:

1. Наследственная.
2. Комбинативная.
3. Мутационная.
4. Модификационная.

Тест 2. Изменчивость, связанная с перекомбинацией генов без их изменения:

1. Наследственная.
2. Комбинативная.
3. Мутационная.
4. Модификационная.

Тест 3. Направляющий фактор эволюции:

1. Изменчивость.
2. Наследственность.
3. Естественный отбор.
4. Все выше перечисленные факторы эволюции.

Тест 4. Изменчивость, способствующая распространению возникших мутаций:

1. Модификационная.
2. Мутационная.
3. Наследственная.
4. Комбинативная.

Тест 5. Ученый, разработавший учение о движущей форме отбора:

1. Ч.Дарвин.
2. А.Уоллес.
3. И.И.Шмальгаузен.
4. С.С.Четвериков.

Тест 6. Ученый, разработавший учение о стабилизирующей форме отбора:

1. Ч.Дарвин.
2. А.Уоллес.
3. И.И.Шмальгаузен.
4. С.С.Четвериков.

Тест 7. Форма отбора, сохраняющая определенные размеры ушей у зайцев:

1. Движущая.
2. Стабилизирующая.
3. Разрывающая.
4. Сохраняет длину ушей наследственность.

Тест 8. В окрестностях Манчестера в популяциях березовой пяденицы более 70% бабочек стали темными благодаря:

1. Наследственной изменчивости.
2. Модификационной изменчивости.
3. Движущей форме отбора.
4. Стабилизирующей форме отбора.

**Тест 9. Верные суждения:

1. Мутации, возникающие в популяциях случайны, не направлены.
2. При стабильных условиях действует стабилизирующая форма отбора.
3. Стабилизирующая форма отбора сохраняет уже имеющиеся виды.
4. Единственный направляющий фактор эволюции — естественный отбор.

**Тест 10. Верные суждения:

1. Генофонд популяции образован генотипами особей, входящих в эту популяцию.
2. Мутации распространяются по популяции благодаря комбинативной изменчивости.
3. Многообразие видов на Земле результат действия только движущей формы отбора.
4. Стабилизирующая форма отбора не является направляющим фактором эволюции.

*** - несколько ответов.

Тема: Формы естественного отбора                                        

1. Движущая форма отбора:

Мутации: нейтральные, вредные, полезные, чаще рецессивные. Ч.Дарвин: на островах преобладают бескрылые насекомые.

Индустриальный меланизм у березовой пяденицы. Если условия изменяются – отбор в пользу отклонений от установившейся нормы признака. Приводит к образованию новых видов.

2. Стабилизирующая форма отбора:

И.И.Шмальгаузен показал, что при неизменных условиях отбор происходит в пользу установившейся нормы признака.

Длина ушей у зайца, размеры хвоста у рыб, клюва у птиц. Под контролем стабилизирующей формы отбора находятся все признаки живого организма.

Благодаря этой форме отбора сохраняются "живые ископаемые" – кистеперая рыба, гаттерия, варан острова Комодо, ехидна, утконос.

Стабилизирующая форма – сохраняет имеющиеся виды, движущая – приводит к появлению новых видов.

Тема: Факторы эволюции                                          

1. Дрейф генов – фактор эволюции

Н.П.Дубинин, Д.Д.Ромашов

Дрейф генов – случайное, ненаправленное изменение частот аллелей генов.

С.Райт экспериментально доказал, что частота аллеля мутантного гена в маленькой популяции меняется быстро и случайным образом.

2. Популяционные волны – фактор эволюции

С.С.Четвериков.

– Резкие изменения численности популяций (наводнения, пожары и другие причины).

Приводит к изменению генофонда популяции, исчезновению одних аллелей, возрастанию концентрации других.

3. Изоляция – фактор эволюции

а) Географическая изоляция.

Разрыв ареала на не сообщающиеся между собой части. Причины: образование гор, рек, перешейков, истребление популяций и т.д.

б) Экологическая изоляция.

Разные популяции севанской форели нерестятся в устьях различных рек, впадающих в озеро; нерест лососевых рыб через год.

Значение факторов эволюции (6):

1-2: Наследственная изменчивость?

3-4: Дрейф генов и популяционные волны?

5-6: Естественный отбор? Изоляция?

Направляющий фактор?

Факторы эволюции

 Факторы эволюции: дрейф генов, популяционные волны, изоляция

Кроме наследственной изменчивости и естественного отбора к факторам эволюции относят еще дрейф генов, популяционные волны и изоляцию.

Дрейф генов как фактор эволюции был раскрыт российскими учеными генетиками Н.П.Дубининым и Д.Д.Ромашевым и зарубежными учеными американцем С.Райтом и англичанином Р.Фишером. Он касается малочисленных популяций с генофондом, ограниченным небольшим количеством генотипов в популяции. Генофонд таких популяций, в силу различных процессов, через несколько поколений может резко измениться, изменится частота встречаемости аллелей различных генов. С.Райт экспериментально доказал это, посадив в пробирки по две пары гетерозиготных по аллелю А (Аа) особей. Соотношение аллелей А и а было 1:1. Через несколько поколений в одних пробирках был утрачен доминантный аллель А, в других — рецессивный аллель а, часть популяций содержала оба аллеля в различных соотношениях. В результате дрейфа генов происходит случайное изменение частот встречаемости различных аллелей, утрата части аллелей, что сказывается на дальнейшей эволюции вида.

В любой популяции происходят периодические колебания численности особей, причинами которых служат различные абиотические и биотические факторы среды. Наиболее ярко это проявляется у быстроразмножающихся видов, например у мышевидных грызунов примерно раз в 4 года численность возрастает многократно. Затем вновь происходит резкий спад численности. Причины уменьшения численности различны — это и недостаток кормовой базы, и пресс хищников, численность которых при обильном питании резко возрастает, и вспышки эпидемий, и природные катаклизмы. Например, при половодье или наводнении погибает большая часть популяции грызунов, генофонд ее при этом резко и случайно изменяется. Изменяется и частота встречаемости различных аллелей генов, частота встречаемости редких аллелей при этом может резко возрасти.

Резкие возрастания численности часто наблюдаются при попадании видов в новые условия обитания, где благоприятные условия и отсутствуют хищники и паразиты. Так, например, было с распространением опунции и расселением кроликов в Австралии. Опунцию завезли в Австралию и использовали в качестве живой изгороди, в отсутствии естественных врагов она расселилась, и нашествие смогли остановить только с помощью гусениц кактусовой моли, специально привезенной с Американского континента. Благодарные австралийцы даже поставили памятник этому насекомому. Подобная же история случилась и с кроликами, когда в Австралии в 1859 году выпустили 12 пар кроликов. Через 40 лет их количество составляло несколько сотен миллионов особей, справиться с этим нашествием смогли с помощью вирусной инфекции — выпускали в популяции кроликов, зараженных вирусом миксоматоза. Первое время смертность во многих популяциях была стопроцентной, однако впоследствии она снизилась, вероятно появились линии кроликов, невосприимчивые к болезни.

Важным фактором эволюции является и изоляция, препятствующая свободному скрещиванию особей различных популяций. Наследственная изменчивость поставляет и распространяет мутации, популяционные волны и дрейф генов меняют частоту встречаемости различных аллелей, естественный отбор приводит к преимущественному выживанию особей с определенными генотипами, а изоляция препятствует скрещиванию между особями разных популяций. Различают географическую и экологическую изоляцию. Географическая изоляция обычно связана с возникновением естественных преград между популяциями одного вида. При этом не происходит распространения возникших мутаций за пределы популяции, происходит увеличение различий между генофондами различных популяций, что, в конечном счете, приводит к репродуктивной, биологической изоляции — появлению новых видов. Образование различных видов галапагосских вьюрков, сохранение яйцекладущих и сумчатых животных Австралии — результат изоляции. Такое видообразование называется географическим.

Экологическая изоляция связана с различными экологическими условиями, в которых обитают различные популяции. Движущая форма отбора приводит к изменению генофонда популяций, расхождению признаков и, в конечном счете, образованию новых видов. Так, например, образовались различные виды лютиков. Экологическая изоляция может вызываться несовпадением сроков размножения особей различных популяций, например, некоторые лососевые рыбы нерестятся через год, в четный год на нерест приходит одна популяция, в нечетный — другая. Разные популяции форели озера Севан нерестятся в разных горных реках и ручьях, что также приводит к репродуктивной изоляции и может послужить начальным этапом видообразования, называемого экологическим видообразованием.

Тестовое задание «Факторы эволюции»:

**Тест 1. К факторам эволюции относятся:

1. Влияние среды.                                        6. Стремление к самоусовершенствованию.
2. Наследственность.                                7. Дрейф генов.
3. Изменчивость.                                        8. Популяционные волны.
4. Отбор.                                                9. Изоляция.
5. Передача по наследству благоприобретенных признаков.

Тест 2. В опытах С.Райта в нескольких линиях от гетерозиготных особей через несколько поколений в потомстве получилась разное соотношение частот встречаемости аллелей данного гена. Результат объясняется:

1. Наследственной изменчивостью.
2. Естественным отбором.
3. Дрейфом генов.
4. Изоляцией.
5. Популяционными волнами.

Тест 3. В результате наводнения погибла большая часть мышей популяции, резко изменился генофонд данной популяции. Данный фактор эволюции называется:

1. Наследственной изменчивостью.
2. Естественным отбором.
3. Дрейфом генов.
4. Изоляцией.
5. Популяционными волнами.

Тест 4. Произошло расчленение ареала вида, особи разных популяций потеряли возможность встречаться друг с другом. Данный фактор эволюции называется:

1. Наследственной изменчивостью.
2. Естественным отбором.
3. Дрейфом генов.
4. Географической изоляцией.
5. Экологической изоляцией.
6. Популяционными волнами.

Тест 5. Разные популяции форели озера Севан нерестятся в устьях разных рек и не могут скрещиваться друг с другом. Данный фактор эволюции называется:

1. Наследственной изменчивостью.
2. Естественным отбором.
3. Дрейфом генов.
4. Географической изоляцией.
5. Экологической изоляцией.
6. Популяционными волнами.

Тест 6. Некоторые популяции лососевых рыб нерестятся в одном месте, но через год и не могут встретиться друг с другом. Данный фактор эволюции называется:

1. Наследственной изменчивостью.
2. Естественным отбором.
3. Дрейфом генов.
4. Географической изоляцией.
5. Экологической изоляцией.
6. Популяционными волнами.

Тест 7. Может ли аллель гена, снижающая жизнеспособность особей сохраняться в популяции?

1. Может.
2. Не может.

**Тест 8. Случайно и ненаправленно изменять частоту встречаемости аллеля в популяциях могут факторы эволюции:

1. Наследственная изменчивость.
2. Естественный отбор.
3. Популяционные волны.
4. Дрейф генов.

Тест 9. Направленно изменять частоту встречаемости аллеля в популяциях может:

1. Наследственная изменчивость.
2. Естественный отбор.
3. Популяционные волны.
4. Дрейф генов.

*** - несколько ответов.

Тема: Приспособленность                                                        

1. Приспособленность

Покровительственная окраска и форма – окраска и форма животных, делающие их менее заметными, средства пассивной защиты от хищников.

Различают 3 типа П.о. и ф.:

1. Маскировка: сходство с фоном, несъедобными для хищника предметами;
2. Демонстрация:

– предупреждающая (божья коровка, оса);

– отпугивающая (угрожающая), сопровождается угрожающим поведением, имитацией смерти;

– привлекающая, привлекает особей своего вида.

3. Мимикрия (сходство с защищенными организмами).

Какой тип покровительственной окраски имеют:

гусеницы бражника? Листовидка? Березовая пяденица? Божья коровка? Шершень? Оса? Бабочка-стеклянница?

Возникновение по Ч.Дарвину: "Можно сказать, что естественный отбор ежедневно, ежечасно расследует по всему свету мельчайшие изменения, отбрасывая дурные, сохраняя и слагая хорошие, работая неслышно, невидимо, где бы и когда бы только ни представился к тому случай, над усовершенствованием каждого органического существа".

Возникновение по К.Линнею?

Возникновение по Ж.Б.Ламарку?

Относительность приспособленности?

Тестовое задание «Приспособленность»:

Тест 1. Приспособленность организмов по К.Линнею появилась в результате:

1. Упражнения и неупражнения органов под влиянием среды.
2. Передачи по наследству благоприобретенных признаков.
3. Наследственной изменчивости.
4. Естественному отбору.
5. Стремлению к самоусовершенствованию.
6. Изначальной целесообразности.

**Тест 2. Приспособленность организмов по Ж.Б.Ламарку появилась в результате:

1. Упражнения и неупражнения органов под влиянием среды.
2. Передачи по наследству благоприобретенных признаков.
3. Наследственной изменчивости.
4. Естественному отбору.
5. Стремлению к самоусовершенствованию.

**Тест 3. Приспособленность организмов по Ч.Дарвину появилась в результате:

1. Упражнения и неупражнения органов под влиянием среды.
2. Передачи по наследству благоприобретенных признаков.
3. Наследственной изменчивости.
4. Естественному отбору.
5. Стремлению к самоусовершенствованию.

**Тест 4. Верные суждения:

1. Любая приспособленность относительна.
2. Мутационная изменчивость поставляет материал для отбора.
3. Мутационная изменчивость способствует распространению возникших мутаций по популяции.
4. Комбинативная изменчивость поставляет материал для отбора.
5. Комбинативная изменчивость способствует распространению возникших мутаций по популяции.
6. Возникновению приспособленности способствует борьба за существование.

**Тест 5. Материал для естественного отбора наиболее приспособленных организмов поставляет:

1. Модификационная изменчивость.
2. Комбинативная изменчивость.
3. Мутационная изменчивость.
4. Все виды изменчивости.

Тест 6. Изменчивость, связанная с изменением генотипа:

1. Модификационная.
2. Мутационная.
3. Комбинативная.
4. Все виды изменчивости.

Тест 7. Изменчивость, связанная с половым размножением и появлением уникальных генотипов при слиянии гамет:

1. Модификационная.
2. Мутационная.
3. Комбинативная.
4. Все виды изменчивости.

Тест 8. Зеленая окраска у кузнечика — пример:

1. Предупреждающей окраски.
2. Отпугивающей окраски.
3. Мимикрии.
4. Маскировки.

Тест 9. Окраска божьей коровки — пример:

1. Предупреждающей окраски.
2. Отпугивающей окраски.
3. Мимикрии.
4. Маскировки.

Тест 10. Окраска и форма тела бабочки-стеклянницы — пример:

1. Предупреждающей окраски.
2. Отпугивающей окраски.
3. Мимикрии.
4. Маскировки.

*** - несколько ответов.

Приспособленность — результат действия факторов эволюции

Задачи. Рассмотреть примеры приспособленности живых организмов к среде обитания. Сформировать знания о возникновении приспособленности с точки зрения К.Линнея, Ж.Б.Ламарка, Ч.Дарвина. Доказать относительность приспособленности

1. Примеры приспособленности

Каждый организм удивительно приспособлен к определенным условиям обитания. Эта приспособленность проявляется в особенностях внешнего и внутреннего строения, в поведении, в размножении и заботе о потомстве.

Во внешнем строении примерами приспособленности являются форма тела и особые средства защиты. Например, обтекаемая форма тела рыб и птиц, причудливая форма животных, затаивающихся при поджидании добычи или скрывающихся от врагов (морской конек-тряпичник, рыба-клоун). Колючки ежа и дикобраза защищают этих животных от врагов.

К ярким примерам приспособленности относятся покровительственная окраска и форма животных. Различают 3 типа покровительственной окраски и формы: маскировку, демонстрацию и мимикрию (существуют и другие классификации защитных окрасок). Маскировка — сходство с фоном, несъедобными для хищника предметами. Такая окраска у зеленого кузнечика, богомола, птиц, высиживающих яйца на земле.

К демонстрации относятся предупреждающая и отпугивающая окраски. Предупреждающие окраски у ядовитых или жалящих животных, например, осы, шмели, божьи коровки несъедобны и своей яркой окраской как бы предупреждают об опасности. Отпугивающая окраска видна обычно только в минуты опасности и сопровождается угрожающим поведением. Например, глазчатый бражник в такие минуты раскрывает крылья и изгибает вверх брюшко. При этом становятся видны крупные «глаза» на задних крыльях бражника, брюшко же напоминает клюв птицы.

Мимикрия — сходство с несъедобными предметами или ядовитыми животными, имеющими предостерегающую окраску. Например, бабочка-стеклянница очень похожа на осу, муха-пчеловидка — на пчелу, муха-шмелевидка — на шмеля, палочник — на веточку.

Кроме формы тела и окраски, большое значение имеет и приспособительное поведение животных. Например, многие грызуны запасают корм на зиму, некоторые животные затаиваются во время опасности, для многих характерны различные формы отпугивающего поведения.

Приспособленность проявляется и в особенностях размножения и заботы о потомстве. Многие рыбы охраняют свою икру (самец трехиглой колюшки даже строит гнездо, плавниками прогоняет воду над отложенной икрой, охраняет первое время личинок), некоторые вынашивают икру во рту (тиляпия). Если забота о потомстве выражена слабо, то в этом случае у животных очень высокая плодовитость, как это наблюдается у беспозвоночных и низших позвоночных животных, то есть выполняются правила — «чем меньше — тем больше, чем больше — тем меньше» — чем меньше потомства, тем больше забота о нем и наоборот.

Но любая приспособленность относительна: она целесообразна только в конкретных условиях, при их изменении приспособления оказываются бесполезными для организма. Например, иголки спасают ежа на суше, в воде еж разворачивается, становится беззащитным перед лисой; зеленый кузнечик хорошо заметен на буром фоне.

2. Возникновение приспособленности

Теория Ч.Дарвина дала ответы на главные вопросы биологической науки: как возникло многообразие и удивительная приспособленность видов. Материал для отбора дает наследственная, мутационная изменчивость, в результате полового размножения (комбинативной изменчивости) эти мутации распространяются  и попадают под контроль естественного отбора. В результате отбора из множества разнообразных, ненаправленных мутаций преимущественно выживают особи с полезными для данных условий мутациями. В результате дивергенции, расхождения признаков, различия становятся настолько серьезными, что возникает генетическая изоляция, приводящая к образованию новых видов.

По Ламарку приспособленность появилась под влиянием среды, упражнению или неупражнению органов; стремлению к самоусовершенствованию и передачи по наследству благоприобретенных признаков. Но с точки зрения теории Ламарка нельзя объяснить возникновение, например, окраски скорлупы птичьих яиц и их формы, которая носит приспособительный характер, или появление раковин у моллюсков, ведь его идея о роли упражнения и неупражнения органов здесь неприменима.

Приспособленность по К.Линнею объясняется изначальной целесообразностью — каждый вид был создан уже приспособленным к жизни в определенных условиях обитания.

Тема: Основные направления эволюционного       процесса.                                                                                §49

1. Прогресс и регресс в эволюции

Биологический прогресс – возрастание приспособленности организмов к окружающей среде, ведущее к увеличению численности и более широкому распространению вида. Примеры видов?

Биологический регресс? Примеры видов?

2. Ароморфоз, идиоадаптация, общая дегенерация.

Ароморфоз – морфофизиологический прогресс (А.Н.Северцов).

Идиоадаптации – частные приспособления, без принципиальной перестройки их биологической организации (приведите три примера).

Дегенерации – резкое упрощение организации, связанное с редукцией и исчезновением систем органов.

Все три пути приводят к биологическому прогрессу.

ТЕСТ «Основные направления эволюционного процесса»

Тест 1. Разработал вопрос об основных путях достижения биологического прогресса:

1. Ч.Дарвин.
2. Ж.Б.Ламарк.
3. Э.Геккель.
4. А.Н.Северцов.

Тест 2. Для ароморфозов характерно:

1. Приспособление к конкретным условиям обитания без повышения уровня организации.
2. Повышение уровня организации, морфофизиологический прогресс.
3. Понижение уровня организации, морфофизиологический регресс.

Тест 3. Для идиоадаптаций характерно:

1. Приспособление к конкретным условиям обитания без повышения уровня организации.
2. Повышение уровня организации, морфофизиологический прогресс.
3. Понижение уровня организации, морфофизиологический регресс.

Тест 4. Для дегенераций характерно:

1. Приспособление к конкретным условиям обитания без повышения уровня организации.
2. Повышение уровня организации, морфофизиологический прогресс.
3. Понижение уровня организации, морфофизиологический регресс.

**Тест 5. К ароморфозам (а), идиоадаптациям (б) и дегенерациям (в) животных относятся:

1. Конечности земноводных.
2. Появление легочного дыхания у земноводных.
3. Скорлупа у яиц птиц и пресмыкающихся.
4. Защитные окраски у животных.
5. Покровы у пресмыкающихся.
6. Иголки у ежа.
7. Уплощение тела у придонных рыб.
8. Мешковидное тело саккулины.
9. Оперение у птиц.
10. Клюв, перепонки на лапах у утки.
11. Появление четырехкамерного сердца у птиц и млекопитающих.
12. Редукция пищеварительной системы у ленточных червей.
13. Внутреннее оплодотворение у пресмыкающихся.

**Тест 6. К ароморфозам (а), идиоадаптациям (б) и дегенерациям (в) растений относятся:

1. Появление тканей у растений (механической, покровной, проводящей).
2. Отсутствие фотосинтеза у паразитических растений, например у повилики.
3. Появление ветроопыления у голосеменных растений.
4. Появление цветка и плода у покрытосеменных растений.
5. Приспособления цветов к опылению ветром, насекомыми.

Тест 7. Ароморфозы приводят:

1. К биологическому прогрессу.
2. К биологическому регрессу.
3. Возможно к прогрессу, возможно к регрессу.

Тест 8. Идиоадаптации приводят:

1. К биологическому прогрессу.
2. К биологическому регрессу.
3. Возможно к прогрессу, возможно к регрессу.

Тест 9. Дегенерации приводят:

1. К биологическому прогрессу.
2. К биологическому регрессу.
3. Возможно к прогрессу, возможно к регрессу.

Тест 10. К морфофизиологическому прогрессу приводят:

1. Ароморфозы.
2. Идиоадаптации.
3. Дегенерации.
4. И ароморфозы, и идиоадаптации, и дегенерации.

*** - несколько ответов.

Урок 6. Основные направления эволюционного процесса

Задачи. Сформировать знания об основных направлениях эволюционного процесса — биологическом прогрессе и биологическом регрессе и путях эволюции — ароморфозах, идиоадаптациях и дегенерациях. Показать, что биологический прогресс достигается всеми тремя путями эволюции

1. Направления эволюции

Учение о главных направлениях и путях эволюции создано А.Н.Северцовым, который предложил различать два направления в эволюционном процессе — биологический прогресс и регресс, показал три основных пути достижения прогресса. Биологический прогресс характеризуется увеличением численности, расширением ареала, увеличением числа популяций, ускорением процессов видообразования. В состоянии биологического прогресса находятся, например, круглые черви, насекомые, цветковые растения.

Для биологического регресса характеристики противоположные, в результате возможно полное вымирание этой группы организмов. По пути биологического регресса пошли динозавры, псилофиты, семенные папоротники. В настоящее время вымирание грозит многим видам растений и животных, для спасения которых созданы заповедники, заказники, они занесены в Красные книги.

Состояние биологического прогресса достигается за счет ароморфозов, идиоадаптаций и дегенераций.

2. Пути эволюции

Не следует путать биологический и морфофизиологический прогресс. К морфофизиологическому прогрессу относятся ароморфозы — морфофизиологические изменения, которое приводит к повышению уровня организации, приспосабливают организмы к новым условиям обитания. Ароморфозы приводят к образованию крупных систематических единиц — классов, типов. Например, выход на сушу высших растений сопровождался появлением механических, проводящих, покровных тканей. Появление семенных растений, опыление в воздушной среде, появление цветка и плода — яркие примеры ароморфозов в растительном мире.

В животном мире появление классов позвоночных животных сопровождалось ароморфозами в покровах, кровеносной, дыхательной, выделительной и других системах. Например, чешуйчатый покров пресмыкающихся сменился оперением у птиц и волосяным покровом у млекопитающих, двухкамерное сердце рыб заменилось трехкамерным у земноводных, у пресмыкающихся в желудочке появляется неполная перегородка, полностью четырехкамерным сердце стало у птиц и млекопитающих. Внутреннее оплодотворение и откладывание яиц позволили пресмыкающимся освоить сушу, роговые покровы заменили голую кожу земноводных, препятствуют испарению воды и служат этой же цели.

Идиоадаптации, напротив, не приводят к повышению общего уровня организации, это такие морфофизиологические изменения, которые приспосабливают организм к конкретным условиям обитания. Идиоадаптации приводят к появлению мелких систематических единиц — родов, семейств, отрядов.

Рыбы приспособились к жизни в различных условиях и имеют различную форму тела и окраску, древние земноводные приспособились к различным условиям  жизни  на  Земле и в результате идиоадаптаций дали хвостатых, бесхвостых и безногих земноводных. Иголки у ежа, клюв у утки или дятла, длинная шея и длинные ноги цапли — все это примеры идиоадаптаций. Ароморфозы позволяют освоить новые среды обитания, затем эволюция идет за счет идиоадаптаций.

Дегенерация — третий путь, с помощью которого достигается биологический прогресс. При этом организмы приспосабливаются к более простому образу жизни, в результате происходит упрощение организации.

Например, переход к сидячему образу жизни у личиночнохордовых привел к редукции хорды и нервной трубки у взрослой асцидии. Паразитический образ жизни ленточных червей привел к полной утрате пищеварительного тракта. У паразитического цветкового растения повилики утратились корни, листья, хлорофилл и питательные вещества растение-паразит поглощает из растения-хозяина с помощью присосок. Рак саккулина, паразитирующий на крабе, имеет форму мешка, расположенного под брюшком краба, корневидные отростки которого пронизывают все тело краба.