cart-icon Товаров: 0 Сумма: 0 руб.
г. Нижний Тагил
ул. Карла Маркса, 44
8 (902) 500-55-04

Приспособленность результат действия факторов эволюции презентация: Презентация на тему: «Приспособленность — результат действия факторов эволюции ВЫПОЛНИЛ: Бендюжик А, 11 класс МОУ «Уксянская средняя общеобразовательная школа» 2008 год.». Скачать бесплатно и без регистрации.

Содержание

Приспособленность – результат действия факторов эволюции

индийский
клоп-слепняк
толстоголовка
листовидка
углокрылый кузнечик
кузнечик

2. Приспособленность – результат действия факторов эволюции.

07.11.2019
Приспособленность –
результат действия факторов
эволюции.
Адаптация- это
совокупность
особенностей строения,
физиологических
процессов и поведения,
которые обеспечивают
для данного вида
возможность
специфического образа
жизни в определенных
условиях окружающей
среды.

4. Как образуются приспособления?

К.Линней: виды созданы Богом и
уже приспособлены к среде обитания.
Ж.Б.Ламарк: формирование
приспособленности стремлением
организмов к
самоусовершенствованию.
Ч.Дарвин: объяснил происхождение
приспособленности в органическом
мире с помощью естественного
отбора.
Попытайтесь объяснить
образование длинной шеи у жирафа
с точки зрения К. Линнея,
Ж.Б.Ламарка, Ч.Дарвина.
Некоторые формы
приспособленности у животных:
2. Покровительственная
(криптическая) окраска (маскировка).
Название происходит от греческого
«криптос» - тайна.
Такая окраска позволяет организмам
«слиться» с фоном окружающей среды,
стать незаметным, спрятаться. Присуща
незащищённым организмам.

9. Покровительственная (криптическая) окраска.

Частным случаем
криптической окраски
является окраска по
принципу противотени.
У водных организмов
она проявляется чаще,
т.к. свет в водной среде
падает только сверху.
Принцип противотени
предполагает более
темную окраску верхней
части тела и более
светлую - нижней (на нее
падает тень).

10. 3. Расчленяющая окраска

Не позволяет воспринимать тело
животного как единое целое.
07.11.2019

11. 4. Предупреждающая (угрожающая) окраска

Такой вид защитной окраски
присущ защищенным
животным.
Яд, жало или другие способы
защиты делают животное
несъедобным для хищника, а
окраска служит для того,
чтобы вид объекта
сохранился в памяти
хищника в сочетании с теми
неприятными ощущениями,
которые тот испытал при
попытке съесть животное.
Раз попытавшись отведать
несъедобную божью коровку,
жалящую осу, дротиковую
лягушку, птицы на всю
жизнь запомнят их яркую
окраску.

12. 5. Мимикрия- подражание менее защищенного организма одного вида более защищенному организму другого вида.

5. Мимикрияподражание менее защищенного организма одного вида
более защищенному организму другого вида.
Это подражание может
проявляться в форме
тела, окраске и т.д.
Мимикрия – результат
отбора сходных мутаций
у различных видов. Она
помогает незащищённым
животным выжить,
способствует сохранению
организма в борьбе за
существование.
Длиннорогий жукскакун
(вверху) подражает
осе.
Прозрачный мотылек
(вверху)
тоже похож на осу.

13. Примеры приспособленности:

14. Некоторые формы приспособленности у растений: приспособления к повышенной сухости

•накопление
влаги в
стебле;
•превращение
листьев в
иголки;
•опушенность
листа.

15. Некоторые формы приспособленности у растений: приспособления к повышенной влажности

•большая
поверхность
листа;
•много устьиц;
•повышение
интенсивности
испарения.

16. Некоторые формы приспособленности у растений: приспособления к опылению насекомыми

•яркая,
привлекающая
окраска цветка;
•наличие
нектара;
•пыльца
крупная, имеет
поверхность с
выростами.

17. Защита от поедания у растений

Обжигающие
волоски крапивы
Колючки у барбариса

18. Защита от поедания у животных

Панцирь у черепахи и броненосца
Иглы у дикобраза и ежа

19. Поведенческие адаптации

изменения поведения в тех или иных условиях
Лягушка лапатоног.
Земноводное пустыни, живущее
большую часть жизни в норах,
выходит ночью на охоту, когда
спадёт жара.
Характерная черта поведения
опоссума - способность
притворяться мертвыми при
опасности, в этой "игре"
опоссум просто неподражаем.

20. Поведенческие адаптации

Речной бобр
запасает до 20
куб.м. корма
Самец колюшки строит
гнездо с 2 выходами –
забота о безопасности
потомства

21. Физиологические адаптации

совокупность физиологических реакций, лежащая в основе приспособления
организма к изменению окружающих условий
Накопление жира пустынными
животными перед наступлением
засушливого сезона. Верблюд может
обходиться без воды, теряя при этом
до 40 % веса тела.
Железы, выделяющие растворы
солей, расположены у самых глаз
крокодила, и кажется, будто
хищник плачет.

22. Физиологические адаптации

Летучие мыши используют
эхолокацию для ориентации в
пространстве и определения
местоположения объектов вокруг,
при помощи высокочастотных
звуковых сигналов.
Анабиоз - состояние живого
организма, при котором
жизненные процессы (обмен
веществ и др.) настолько
замедлены, что отсутствуют все
видимые проявления жизни.

23. Биохимические адаптации

связаны с образованием в организме определенных веществ, облегчающих
защиту от врагов или нападение на других животных
Скорпионы используют свой
яд, чтобы убить или
парализовать добычу, чтобы ее
можно было съесть, или для
защиты от врагов
.
Нападая, скунс задирает хвост, выгибает
спину и стучит передними лапками. Если
враг не отстает, зверек поворачивается
спиной и, подняв хвост, выпускает струю
отвратительно пахнущей жидкости.

24. Абсолютны ли приспособления?

25. Относительный характер приспособленности

Ёж защищается от лисы иголками
и сворачивается в клубок, но если
Ядовитых змей, опасных рядом ручей, лиса скатывает его в
для многих животных, воду, где мыщцы ежа разжимаются
поедают мангусты.
и он становится лёгкой добычей.

26. Выводы:

1. Приспособленность организмов к
внешней среде и их органов к
выполняемой ими функции является
результатом действия факторов
эволюции.
2. Приспособленность носит
относительный характер.

Приспособленность – основной результат эволюции

Тема урока:
Приспособленность –
основной результат
эволюции.
Подготовила:
Бондаренко Светлана
студентка 5 курса, 1 группы
экологического факультета заочного отделения

2. Морфологические адаптации.

• Форма тела – адаптация к среде обитания.
• Маскировка формой под окружающие предметы.
• Окраска тела:
покровительственная
предупреждающая
мимикрия
• Специальные средства защиты:
шипы, иглы
твердые покровы
химическая и электрическая защита

3. Форма тела – приспособление к среде обитания

Плоская форма
Обтекаемая форма

4. Покровительственная форма и окраска

5. Покровительственная форма и окраска

6. Покровительственная форма и окраска

7. Покровительственная форма и окраска

8. Покровительственная форма и окраска

9. Покровительственная форма и окраска

10. Покровительственная форма и окраска

11. Предупреждающая окраска

Характерны для ядовитых и несъедобных видов

12. Демонстрация яркой окраски, сочетающей контрастные цвета, предупреждает, что ее обладатель чем-то опасен - ядовит, отвратителен на вкус или

вооружен.

13. Голожаберный моллюск у берегов Японии имеет ярко окрашенные спинные придатки. Броский внешний вид предупреждает об опасности: железы на с

Голожаберный моллюск у берегов Японии имеет
ярко окрашенные спинные придатки. Броский
внешний вид предупреждает об опасности: железы
на спине моллюска выделяют сильный яд.

14. Мимикрия

муха-журчалка
ленточник
яснотка
оса
монарх
крапива

15. Мимикрия

Пример мимикрии и предостерегающей окраски.
Верхний ряд - разные виды ядовитых лягушек, нижний
ряд - разные формы одного вида имитатора.
Молочная змея успешно имитирует
окраску кораллового аспида.
Как правило, численность копируемых
особей во много раз выше, чем
копирующих.

17. Средства защиты: шипы и иглы

18. Средства защиты: твердые покровы

19. Средства защиты: химическая и электрическая защита

Поведенческие адаптации.
Спячка
Перелеты и миграции.
Затаивание, мнимая смерть
Отпугивающее поведение
Забота о потомстве
Брачное поведение
Движения у растений

21. Спячка

22. Перелёты и миграции

23. Затаивание, мнимая смерть.

Характерная черта поведения
опоссума - способность
притворяться мертвыми при
опасности, в этой "игре" опоссум
просто неподражаем.

24. Отпугивающее поведение

25. Забота о потомстве

26. Брачное поведение

27. Движение у растений

Физиологические адаптации.
Накопление жира
Сильное развитие органов чувств
Особенности питания
Особенности выделения

29. Накопление жира.

30. Сильное развитие органов чувств.

31. Особенности питания.

32. Особенности выделения.

33. Абсолютны ли приспособления?

Все приспособления организмов
обладают относительной
целесообразностью, т.к.
вырабатываются в конкретных
условиях среды обитания .
Если условия среды меняются,
приспособления могут утратить свое
положительное значение.

35. Домашнее задание

§30 стр. 119 -123
Ответить на вопросы после §.
Было хорошо
Я много
узнал
Я мало
узнал
Было плохо

Презентация на тему "Приспособленность организмов

Просмотр содержимого документа
«Презентация на тему "Приспособленность организмов - результат действия факторов эволюции"»

Приспособленность организмов – результат действия факторов эволюции.

Приспособленность организмов

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.

Приспособленность организмов

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

Приспособленность организмов

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

Приспособленность организмов

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. А плащеносная ящерица при опасности открывает пасть и оттопыривает свой ярко окрашенный воротник, который поддерживается удлинёнными челюстными костями.

Мимикрия  — это сходство между двумя (и более) видами организмов, которое выработалось в ходе эволюции как защитное у одного или обоих видов. В широком смысле этим же термином нередко обозначают также все резко выраженные случаи подражательной окраски и сходства животных с неодушевлёнными предметами

Приспособленность организмов

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.

Приспособленность организмов

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.

Спасибо за просмотр!

Презентация на тему: Приспособленность- результат действия факторов эволюции

1

Первый слайд презентации: Приспособленность- результат действия факторов эволюции

Хикмятова Алсу Ученица 1 курса группы 3018 Щелковского колледжа сп3

Изображение слайда

2

Слайд 2

Цель : изучить то, как разные организмы приспосабливаются к окружающей среде

Изображение слайда

3

Слайд 3

В результате действия наследственной изменчивости, борьбы за существование, естественного отбора, а также генетического дрейфа, а может быть и изоляции, сохраняются особи с полезными для их процветания признаками. Они обусловливают хорошую, но не абсолютную,  приспособленность организмов  к тем условиям, в которых живут.

Изображение слайда

4

Слайд 4

Покровительственная окраска

Изображение слайда

5

Слайд 5

Маскировка Криптическая окраска Расчленяющая окраска Скрадывающая противотень.

Изображение слайда

6

Слайд 6

Предупреждающая окраска

Изображение слайда

7

Слайд 7

Мимикрия

Изображение слайда

8

Слайд 8

Большая плодовитость и забота о потомстве тоже приспособленность к выживанию в неблагоприятных условиях

Изображение слайда

9

Слайд 9

Приспособленность организмов к среде обитания выработана в процессе длительного исторического развития по действием естественных причин, не абсолютна, а  относительна,   так как условия среды обитания часто изменяются быстрее, чем формируются приспособления. Соответствуя конкретной среде обитания, приспособления теряют свое значение при ее изменении.

Изображение слайда

10

Слайд 10

Вывод : мы изучили как разные организмы приспосабливаются к окружающей среде

Изображение слайда

11

Последний слайд презентации: Приспособленность- результат действия факторов эволюции

Спасибо за внимание

Изображение слайда

Урок "Приспособленность — результат действия факторов эволюции"

Задачи:

образовательная: сформировать понятие приспособленности организмов к среде обитания, раскрыть относительный характер приспособлений, механизм возникновения приспособлений; подвести к мировоззренческим выводам о естественных причинах формирования приспособлений,

развивающая: выработать умения объяснять возникновение приспособлений с использованием учения о движущих силах эволюции; развивать умения анализировать, синтезировать, делать выводы,

воспитательная: формирование интереса к знаниям.

Тип урока: изучение нового материала.

Средства обучения: комнатные растения, гербарные материалы растений, коллекция насекомых, таблицы (приложение 1), схема (приложение 2), рисунки учебника, презентация.

Методы и методические приемы: рассказ, применение знаний, решение проблем методом мозгового штурма.

План урока.

Оргмомент.

Целеполагание и мотивация.

Актуализация.

  1. Вводная беседа о приспособленности растений и животных к среде обитания с опорой на знания учащихся из предшествующих разделов курса “Биология”.

Изучение нового материала.

  1. Возникновение приспособлений (рассказ).
  2. Значение приспособлений (беседа с использованием гербарных материалов растений, коллекций насекомых).
  3. Виды приспособлений (рассказ с элементами беседы, с использованием презентации).
  4. Относительный характер приспособлений (рассказ, с использованием презентации).

Первичное закрепление учебного материала.

Домашнее задание: параграф учебника.

Рефлексия.

Ход урока

1. Оргмомент.

Подготовка учащихся к работе на уроке.

2. Целеполагание и мотивация.

Сообщение темы, целей и задачи изучения нового материала.

3. Актуализация.

Вводная беседа о приспособленности растений и животных к среде обитания с опорой на знания учащихся из предшествующих разделов курса “Биология”.

Вопросы для беседы:

Особи большинства видов растений производят много спор или семян, насекомые откладывают большое количество яиц, рыбы мечут много икры.

  • Какое это имеет значение для вида в целом?
  • Можно ли считать данное явление приспособлением?
  • Приспособлением к чему? Ответ поясните.

Ученые провели опыт: переселили популяцию мышей в область с более светлой почвой по сравнению с почвой прежнего места обитания.

  • Что произойдет с популяцией мышей через некоторое время?
  • Почему значительная часть особей будет истреблена хищниками?
  • Какие особи смогут сохраниться?

4. Изучение нового материала.

1. Возникновение приспособлений (рассказ).

- по Ламарку;

- по Линнею;

- по Дарвину.

Вопрос: Ученые по-разному объясняют механизм возникновения приспособлений у организмов к среде обитания. Чем взгляды Ч. Дарвина на эту проблему отличаются от взглядов К. Линнея?

2. Значение приспособлений (беседа с использованием гербарных материалов растений, коллекций насекомых).

Вывод: Каждый организм приобретает признаки в наиболее выраженной форме.

3. Виды приспособлений (рассказ с элементами беседы, с использованием презентации).

- окраска и форма тела у животных (Презентация, слайд №2).

- покровительственная окраска и форма тела (Презентация, слайд №4).

- предостерегающая окраска (Презентация, слайд №5).

- угрожающая окраска (Презентация, слайд №6).

- мимикрия (Презентация, слайд №7).

Самоконтроль (Презентация, слайд №8).

4. Относительный характер приспособлений (рассказ, с использованием презентации).

Использование презентации, слайды № 9, 10.

    Первичное закрепление учебного материала

Вопросы:

1. Несмотря на многочисленные приспособления организмов к среде обитания, многие из них погибают от врагов, неблагоприятных абиотических факторов. Почему считают, что приспособленность имеет относительный характер следующих приспособлений:

а) плоская форма тела у ската.

б) наличие плавательных перепонок у водоплавающих птиц.

в) цветение ветроопыляемых деревьев ранней весной до появления на них листьев?

2. У многих видов растений цветки имеют приспособления к опылению с помощью насекомых.

Почему эти приспособления оказываются неэффективными в дождливую погоду?

Почему дождливая и прохладная погода в период цветения плодовых деревьев приводит к снижению урожая фруктов?

3. Приведите пример к разнообразным видам приспособленности:

  • Покровительственная окраска.
  • Маскировка.
  • Мимикрия.
  • Предупреждающая (угрожающая) окраска.

5. Домашнее задание: параграф учебника.

6. Рефлексия.

Используемый материал

  1. Кулев А. В. Общая биология: Поурочное планирование. С.-П.: Паритет, 2001.
  2. Диск “Общая биология”.
  3. Диск “Открытая биология”, ООО “Физикон”, 2003.

Музыкальное приложение

Приспособленность организмов к условиям внешней среды | Презентация к уроку (биология, 11 класс) по теме:

Подписи к слайдам:

Приспособленность организмов к условиям внешней среды как результат действия естественного отбора.
ВИДЫ АДАПТАЦИЙ
ПОКРОВИТЕЛЬСТВЕННАЯ ОКРАСКА
ПРЕДУПРЕЖДАЮЩАЯ ОКРАСКА
ПРИСПОСОБЛЕНИЕФОРМЫ ТЕЛА
МИМИКРИЯ
Покровительственная окраска для защиты яиц, личинок, птенцов особенно важна. У открыто гнездящихся птиц (глухарь, гага, тетерев) самка, сидящая на гнезде почти неотличима от окружающего фона. Соответствует фону и пигментированная скорлупа яиц. Интересно, что у птиц, гнездящихся в дупле, самки нередко имеют яркую окраску (синицы, дятлы, попугаи).
Примеры адаптаций: 1 — гага на гнезде: ее покровительственная окраска делает птицу малозаметной;2 — бабочка березовой пяденицы на коре
Удивительное сходство с веточками наблюдается у палочников. Гусеницы некоторых бабочек напоминают сучки, а тело некоторых бабочек – лист.
Здесь покровительственная окраска сочетается с покровительственной формой тела. Когда палочник замирает, то даже с близкого расстояния трудно обнаружить его присутствие – настолько сливается он с окружающей растительностью. Всякий раз, попадая в лес, на луга, в поле, мы даже не замечаем, как много насекомых скрывается на коре, листьях, в траве.
У зебры и тигра темные и светлые полосы на теле совпадают с чередованием тени и света окружающей местности. В этом случае животные малозаметны даже на открытом пространстве с расстояния 50-70 м.
Очень яркая предостерегающая окраска (обычно белая, желтая, красная, черная) характерна для хорошо защищенных ядовитых жалящих форм. Несколько раз попытавшись отведать клопа-«солдатика», божью коровку, осу птицы в конце концов отказываются от нападения на жертву с яркой окраской.
Некоторые беззащитные и съедобные животные подражают видам, которые хорошо защищены от нападения хищников. Например, некоторые пауки напоминают муравьев, а осовидные мухи внешне схожи с осами. Эти и многие другие примеры говорят о приспособительном характере эволюции.
Отпугивающее поведение
Адаптации растений
Росянка (1) и непентес (2): а — общий вид растения;б — ловчие листья, обеспечивающие растение питательными веществами при переваривании пойманных насекомых
Все приспособления у организмов вырабатываются в конкретных условиях их среды обитания .Если условия среды меняются, приспособления могут утратить свое положительное значение,они обладают относительной целесообразностью.
Приспособления к повышенной сухости
Приспособления к повышенной влажности
Приспособления к опылениюнасекомыми и ветром
Показатели приспособленностирастений и животных:Способы добывания пищи.Защита от поедания.Приспособленность к абиотическим факторам.Эффективность размножения.Распространение на новые территории.
Формирование адаптаций- сложный результат взаимодействия факторов эволюционного процесса, где направляющую роль играетестественный отбор, который связует требования средысо структурой генотипа и фенотипа организма.

Тест по теме «Приспособленность – результат действия факторов эволюции» (9 класс)

Тестирование по теме
«Приспособленность – результат действия факторов эволюции»

1. Прочитайте текст. Используя приведенные ниже слова для справок (список слов избыточен), вставьте пропущенные термины (возможно изменение окончаний). Перепишите данный текст со вставленными в него терминами. Термины подчеркните.

Направляющим фактором эволюции является ____________ отбор, в ходе которого у организмов формируется ____________ к условиям обитания. Она всегда ____________ , хотя часто может быть весьма совершенной. Основными ее формами являются: ___________ окраска, соответствующая общему фону окружающей среды; ___________ окраска, делающая живой организм хорошо заметным; ___________, заключающаяся в подражании более защищенным организмам; и ___________ , подражающая отдельным предметам окружающей природы.

Слова для справки: естественный, искусственный, движущий, стабилизирующий, приспособленность, относительная, абсолютная, покровительственная, предупреждающая, мимикрия, внутривидовая, межвидовая, адаптация, селекция, давление, коэффициент, мутация, модификация, маскировка.

2. Соотнесите приведенные примеры приспособлений с их характером:
а) окраска шерсти белого медведя;
б) окраска жирафа;
в) окраска шмеля;
г) форма тела палочника;
д) окраска божьей коровки;
е) черные и оранжевые пятна гусениц;
ж) строение цветка орхидеи;
з) внешнее сходство некоторых мух с осами;
и) слияние камбалы с фоном морского дна;
к) чередование светлых и темных полос на теле тигра;
л) некоторые виды неядовитых змей похожи на ядовитых;
м) гусеница по форме напоминает сучок дерева или помет птиц;
н) заяц периодически линяет, меняя цвет шерсти в зависимости от времени года.

Покровительственная окраска
Маскировка
Мимикрия
Угрожающая окраска

3. Соотнесите приведенные примеры приспособлений с типами адаптаций:
а) форма тела дельфина и палочника;
б) высокое содержание миоглобина в мышцах ныряющих животных;
в) расчленяющая окраска зебр;
г) способность к восприятию предметов при слабом освещении у ночных хищников;
д) способность существовать в горячих источниках или, наоборот, в условиях вечной мерзлоты;
е) покровительственная окраска донных рыб;
ж) солевые железы у морских птиц;
з) способность змей к термолокации;
и) выживание амфибий в условиях недостатка влаги;
к) ориентирование летучих мышей и дельфинов в пространстве с помощью эхолокации;
л) устрашающая поза австралийской бородатой ящерицы;
м) способность птиц и млекопитающих регулировать потери воды с поверхности дыхательных путей;
н) способность самцов непарного шелкопряда улавливать запах ароматической железы самки с расстояния 3 км.

Морфологические адаптации
Биохимические адаптации
Физиологические адаптации

Ответы к тесту по теме
«Приспособленность – результат действия факторов эволюции»

1. Направляющим фактором эволюции является ЕСТЕСТВЕННЫЙ отбор, в ходе которого у организмов формируется ПРИСПОСОБЛЕННОСТЬ к условиям обитания. Она всегда ОТНОСИТЕЛЬНАЯ, хотя часто может быть весьма совершенной. Основными ее формами являются: ПОКРОВИТЕЛЬСТВЕННАЯ окраска, соответствующая общему фону окружающей среды; ПРЕДУПРЕЖДАЮЩАЯ окраска, делающая живой организм хорошо заметным; МИМИКРИЯ, заключающаяся в подражании более защищенным организмам; и МАСКИРОВКА, подражающая отдельным предметам окружающей природы.

2.

Покровительственная окраска
Маскировка
Мимикрия
Угрожающая окраска

а, б, к, н
г, и, м
ж, з, л
в, д, е

3.

Морфологические адаптации
Биохимические адаптации
Физиологические адаптации

а, в, е, л
б, д, з, к, н
г, ж, и, м

Evolution: часто задаваемые вопросы

Основы
1. Что такое эволюция?
Биологическая эволюция относится к кумулятивным изменениям, происходящим в популяции с течением времени.Эти изменения производятся на генетическом уровне, поскольку гены организмов мутируют и / или рекомбинируют разными способами во время воспроизводства и передаются будущим поколениям. Иногда люди наследуют новые характеристики, которые придают им выживание и репродуктивное преимущество в их местных условиях; эти характеристики имеют тенденцию к увеличению частота в популяции, в то время как те, которые невыгодны, уменьшаются в частоте.Этот процесс дифференциации выживание и воспроизводство известно как естественный отбор. Негенетические изменения, происходящие в течение жизни организма, такие как увеличение мышечной массы в результате упражнений и диеты, не могут быть переданы следующему поколению и не являются примерами эволюции.
2.Разве эволюция не остаётся недоказанной теорией?
В науке теория - это строго проверенная формулировка общих принципов, объясняющая наблюдаемые и записанные аспекты мира. Следовательно, научная теория описывает более высокий уровень понимания. что связывает «факты» вместе. Научная теория стоит до тех пор, пока ее ошибочность не будет доказана - она ​​никогда не окажется верной.Дарвиновский теория эволюции выдержала проверку временем и тысячами научных экспериментов; ничто не опровергло это с тех пор, как Дарвин впервые предложил это более 150 лет назад. Действительно, многие научные достижения в ряде научных дисциплины, включая физику, геологию, химию и молекулярную биологию, поддержали, уточнили и расширили теория эволюции намного превосходит все, что мог вообразить Дарвин.
3.Все ли виды связаны между собой?
Да. Как показывает дерево жизни, все организмы, как живые, так и вымершие, связаны между собой. Каждая ветвь дерева представляет собой вид, а каждая ветвь, отделяющая один вид от другого, представляет общий предок, общий для этих видов. В то время как бесчисленные развилки и далеко идущие ветви дерева ясно показывают, что родство между видами сильно различается, также легко увидеть, что у каждой пары видов есть общие предок с определенного момента эволюционной истории.Например, по оценкам ученых, общий предок был у люди и шимпанзе жили от 5 до 8 миллионов лет назад. Очевидно, что у людей и бактерий есть гораздо более далекий общий предок, но наши отношения с этими одноклеточными организмами не менее реальны. Действительно, анализы ДНК показывают, что хотя люди разделяют гораздо больше генетического материала с нашими собратьями-приматами, чем мы с одноклеточными организмами, у нас все еще есть более 200 общих генов с бактериями.

Важно понимать, что описание организмов как родственников не означает, что один из них организмов является предком другого, или, если на то пошло, что любой живой вид является предком любые другие живые виды. Человек может быть связан с кровными родственниками, такими как двоюродные братья, тети и дяди, потому что у нее с ними один или несколько общих предков, например, дедушка или бабушка или прадедушка. Но эти кузены, тети и дяди не ее предки.Таким же образом люди и другие живые приматы связаны между собой, но ни один из этих ныне живущих родственников не является предком человека.

4. Что такое вид?
Представители одного вида обычно не скрещиваются с представителями другого вида. виды в природе.Иногда представители разных видов, например, львы и тигры, могут скрещиваться, если держали вместе в неволе. Но в природе, географическая изоляция и различия в поведении, например, выбор среды обитания, держите эти виды близкородственных видов животных отдельно друг от друга. Точно так же близкородственные виды Иногда садоводы могут гибридизировать растения, но эти гибриды редко встречаются в природе. Вид, затем определяется наукой как группа скрещивающихся или потенциально скрещивающихся популяций, которая репродуктивно изолирован от других подобных групп.
5. Какое отношение гены имеют к эволюции?
Гены - это части ДНК организма, несущие код, отвечающий за построение этот организм очень специфическим образом.Гены - и, следовательно, признаки, которые они кодируют - передаются от родителя к потомству. Из поколения в поколение меняются хорошо изученные молекулярные механизмы, дублировать и изменять гены таким образом, чтобы это приводило к генетической изменчивости. Эта вариация - сырье для эволюции.
6.Какую роль играет секс в эволюции?
Половое размножение позволяет организму сочетать половину своих генов с половиной. генов другого человека, что означает, что новые комбинации генов производится каждым поколением. Кроме того, когда производятся яйцеклетки и сперма, генетический материал перетасовывается и рекомбинируется таким образом, что образуются новые комбинации генов.Таким образом, половое размножение увеличивает генетическую изменчивость, что увеличивает сырой материал, на котором действует естественный отбор. Генетическая изменчивость внутри вида - также известное как генетическое разнообразие - увеличивает возможности вида для смены поколений.
7. Является ли эволюция случайным процессом?
Эволюция - это не случайный процесс.Генетическая вариация, на которую действует естественный отбор может происходить случайно, но сам по себе естественный отбор вовсе не случайный. Выживание и репродуктивный успех человека напрямую зависит от того, каким образом он унаследовал функционировать в контексте своей локальной среды. Выживет ли человек и размножение зависит от того, есть ли у него гены, которые производят признаки, хорошо адаптированные к окружающей среде.
8.Являются ли эволюция и «выживание наиболее приспособленных» одним и тем же?
Эволюция и «выживание сильнейшего» - не одно и то же. Эволюция относится к совокупные изменения популяции или вида во времени. «Выживание сильнейшего» - это популярный термин, который относится к процессу естественного отбора, механизму эволюционных изменений.Естественный отбор работает, давая людям, которые лучше приспособлены к данному набору окружающей среды. обуславливает преимущество перед теми, кто не так хорошо адаптирован. Выживание наиболее приспособленных обычно заставляет кто-то думает, что победителями являются самые большие, сильные или умные люди, но в биологическом смысле эволюционная приспособленность относится к способности выжить и размножаться в определенной среде. Популярный интерпретации «выживания наиболее приспособленных» обычно игнорируют важность как воспроизводства, так и сотрудничества.Выжить, но не передать свои гены следующему поколению - значит быть биологически непригодным. И многие организмы являются «наиболее приспособленными», потому что они сотрудничают с другими организмами, а не конкурируют с ними.
9. Как работает естественный отбор?
В процессе естественного отбора хорошо адаптированные особи популяции к определенному набору условий окружающей среды имеют преимущество перед теми, кто не так хорошо адаптирован.Преимущество проявляется в выживании и репродуктивном успехе. Например, люди, которые лучше умеют находить и использовать пищевые ресурсы, будут в среднем живут дольше и производят больше потомства, чем те, кто менее успешен в поиске пищи. Унаследованные черты, которые повышают физическую форму человека, затем передаются их потомству, тем самым давая у отпрыска те же преимущества.
10.Как развиваются организмы?
Отдельные организмы не развиваются. Популяции развиваются. Потому что отдельные лица в популяции различаются, некоторые в популяции лучше способны выжить и размножаться с учетом определенного набора условий окружающей среды. Эти особи обычно выживают и производят больше потомства, таким образом передавая свои полезные черты следующему поколению.Со временем популяция меняется.
11. Доказывает ли эволюция, что Бога нет?
Нет. Многие люди, от биологов-эволюционистов до важных религиозных деятелей, таких как Папа Иоанн Павел II, утверждают, что проверенная временем теория эволюции не опровергает наличие Бога.Они признают, что эволюция - это описание процесса, который управляет развитие жизни на Земле. Как и другие научные теории, включая теорию Коперника, атомная теории и микробной теории болезней, эволюция имеет дело только с объектами, событиями и процессами. в материальном мире. Науке нечего сказать так или иначе о существовании Бога или о духовных убеждениях людей.

Адаптивная эволюция | Безграничная биология

Естественный отбор и адаптивная эволюция

Естественный отбор стимулирует адаптивную эволюцию, отбирая и увеличивая количество полезных черт в популяции.

Цели обучения

Объясните, как естественный отбор ведет к адаптивной эволюции

Основные выводы

Ключевые моменты
  • Естественный отбор увеличивает или уменьшает биологические признаки в популяции, тем самым отбирая особей с большей эволюционной приспособленностью.
  • Человек с высокой эволюционной приспособленностью внесет более полезный вклад в генофонд следующего поколения.
  • Относительная приспособленность, которая сравнивает приспособленность организма с другими в популяции, позволяет исследователям установить, как популяция может развиваться, определяя, какие особи приносят дополнительное потомство следующему поколению.
  • Стабилизирующий отбор, направленный отбор, диверсифицирующий отбор, частотно-зависимый отбор и половой отбор - все это способствует тому, как естественный отбор может влиять на изменчивость в популяции.
Ключевые термины
  • естественный отбор : процесс, в котором отдельные организмы или фенотипы, обладающие благоприятными чертами, имеют больше шансов выжить и воспроизвести
  • плодовитость : количество, скорость или мощность потомства
  • Дарвиновская пригодность : средний вклад в генофонд следующего поколения, который вносит средний индивид указанного генотипа или фенотипа

Введение в Adaptive Evolution

Естественный отбор воздействует только на наследуемые признаки популяции: отбор полезных аллелей и, таким образом, увеличение их частоты в популяции, в то же время отбор против вредных аллелей и, таким образом, уменьшение их частоты.Этот процесс известен как адаптивная эволюция. Однако естественный отбор действует не на отдельные аллели, а на целые организмы. Человек может нести очень полезный генотип с результирующим фенотипом, который, например, увеличивает способность к воспроизводству (плодовитость), но если этот же человек также несет аллель, который приводит к смертельной детской болезни, этот фенотип плодовитости не будет передан. переходят к следующему поколению, потому что человек не доживет до репродуктивного возраста.Естественный отбор действует на уровне индивида; он отбирает людей с большим вкладом в генофонд следующего поколения, известного как эволюционная приспособленность организма (или дарвиновская приспособленность).

Адаптивная эволюция зябликов : В результате естественного отбора популяция зябликов превратилась в три отдельных вида, приспособившись к нескольким разным давлениям отбора. У каждого из трех современных зябликов есть клюв, адаптированный к его жизненному циклу и рациону.

Пригодность часто поддается количественной оценке и измеряется учеными в этой области. Однако имеет значение не абсолютная приспособленность человека, а его сравнение с другими организмами в популяции. Эта концепция, называемая относительной приспособленностью, позволяет исследователям определять, какие особи приносят дополнительное потомство следующему поколению и, таким образом, как популяция может развиваться.

Есть несколько способов, которыми отбор может повлиять на изменчивость популяции:

  • выбор стабилизации
  • выбор направления
  • диверсифицирующий отбор
  • частотно-зависимый выбор
  • половой отбор

Поскольку естественный отбор влияет на частоты аллелей в популяции, особи могут стать более или менее генетически похожими, а отображаемые фенотипы могут стать более похожими или более несопоставимыми.В конце концов, естественный отбор не может создать идеальные организмы с нуля, он может только создать популяции, которые лучше приспособлены к выживанию и успешно воспроизводятся в окружающей среде благодаря вышеупомянутому отбору.

Галапагосские острова с Дэвидом Аттенборо : Спустя двести лет после того, как Чарльз Дарвин ступил на берег Галапагосских островов, Дэвид Аттенборо отправляется на этот дикий и загадочный архипелаг. Среди флоры и фауны этих очаровательных вулканических островов Дарвин сформулировал свои новаторские теории эволюции.Путешествуйте с Аттенборо, чтобы узнать, как жизнь на островах продолжала развиваться в условиях биологической изоляции и как постоянно меняющийся вулканический ландшафт породил виды и подвиды, которые больше нигде в мире не встречаются.

Стабилизирующий, направленный и диверсифицирующий выбор

Стабилизирующий, направленный и диверсифицирующий отбор либо уменьшает, либо смещает, либо увеличивает генетическую изменчивость популяции.

Цели обучения

Выбор стабилизации контраста, выбор направления и выбор разнообразия.

Основные выводы

Ключевые моменты
  • Стабилизирующий отбор приводит к уменьшению генетической изменчивости популяции, когда естественный отбор благоприятствует среднему фенотипу и отбирает против крайних вариаций.
  • При направленном отборе генетическая изменчивость популяции смещается в сторону нового фенотипа под воздействием изменений окружающей среды.
  • Диверсифицирующий или разрушительный отбор увеличивает генетическую изменчивость, когда естественный отбор отбирает два или более крайних фенотипа, каждый из которых имеет определенные преимущества.
  • При диверсификации или разрушительном отборе средние или промежуточные фенотипы часто менее подходят, чем любой крайний фенотип, и вряд ли будут заметно выделяться в популяции.
Ключевые термины
  • направленный отбор : режим естественного отбора, в котором предпочтение отдается одному фенотипу, вызывая постоянное смещение частоты аллелей в одном направлении
  • разрушительный отбор : (или диверсифицирующий отбор) режим естественного отбора, при котором крайние значения признака предпочтительнее промежуточных значений
  • стабилизирующий отбор : тип естественного отбора, при котором генетическое разнообразие уменьшается по мере того, как популяция стабилизируется на определенном значении признака

Выбор стабилизации

Если естественный отбор благоприятствует среднему фенотипу путем отбора против крайних вариаций, популяция подвергнется стабилизирующему отбору.Например, в популяции мышей, живущих в лесу, естественный отбор будет отдавать предпочтение особям, которые лучше всего сливаются с лесной подстилкой и с меньшей вероятностью будут замечены хищниками. Если предположить, что земля имеет довольно устойчивый оттенок коричневого, те мыши, мех которых наиболее точно соответствует этому цвету, скорее всего, выживут и будут воспроизводиться, передавая свои гены коричневой шерсти. Мыши, у которых есть аллели, которые делают их немного светлее или немного темнее, будут выделяться на фоне земли и, скорее всего, умрут от хищников.В результате этого стабилизирующего отбора генетическая изменчивость популяции уменьшится.

Стабилизирующий отбор : Стабилизирующий отбор происходит, когда популяция стабилизируется на определенном значении признака и генетическое разнообразие уменьшается.

Выбор направления

При изменении окружающей среды популяции часто подвергаются направленному отбору, который отбирает фенотипы на одном конце спектра существующих вариаций.

Классическим примером этого типа отбора является эволюция перечной пяденицы в Англии восемнадцатого и девятнадцатого веков.До промышленной революции бабочки были преимущественно светлыми по цвету, что позволяло им сливаться со светлыми деревьями и лишайниками в окружающей их среде. Когда с заводов начала извергаться сажа, деревья потемнели, и хищным птицам стало легче замечать светлых бабочек.

Направленный отбор : Направленный отбор происходит, когда предпочтение отдается одному фенотипу, в результате чего частота аллелей непрерывно смещается в одном направлении.

Со временем частота появления меланической формы моли увеличивалась, потому что их более темная окраска обеспечивала маскировку от сажистого дерева; у них была более высокая выживаемость в местообитаниях, затронутых загрязнением воздуха.Точно так же гипотетическая популяция мышей может эволюционировать и приобретать другую окраску, если их среда обитания в лесной подстилке изменилась. Результатом этого типа отбора является сдвиг генетической изменчивости популяции в сторону нового, подходящего фенотипа.

Эволюция берёзовой мотылька : морфы типики и карбонарии покоятся на одном дереве. Светлая типика (ниже шрама коры) почти невидима на этом экологически чистом дереве, маскируя его от хищников.

Диверсификация (или подрыв) отбора

Иногда естественный отбор может выбрать два или более различных фенотипа, каждый из которых имеет свои преимущества.В этих случаях промежуточные фенотипы часто менее подходят, чем их крайние аналоги. Это явление, известное как диверсифицирующий или разрушительный отбор, наблюдается во многих популяциях животных, у которых есть несколько стратегий спаривания самцов, таких как омары. Крупные доминирующие альфа-самцы находят себе партнеров с помощью грубой силы, в то время как маленькие самцы могут тайком пробраться с самками на территории альфа-самцов. В этом случае будут выбраны как альфа-самцы, так и «крадущиеся» самцы, но против них будут отбираться самцы среднего размера, которые не могут догнать альфа-самцов и слишком велики для скрытых совокуплений.

Диверсифицирующий (или разрушительный) отбор : Диверсифицирующий отбор происходит, когда крайние значения признака предпочтительнее промежуточных значений. Этот тип отбора часто приводит к видообразованию.

Диверсифицирующий отбор также может происходить, когда изменения окружающей среды благоприятствуют индивидуумам на любом конце фенотипического спектра. Представьте себе популяцию мышей, живущих на пляже, где есть светлый песок с вкраплениями высокой травы. В этом случае предпочтение отдается светлым мышам, которые сливаются с песком, а также темным мышам, которые могут прятаться в траве.С другой стороны, мыши среднего окраса не будут сливаться ни с травой, ни с песком и, следовательно, с большей вероятностью будут съедены хищниками. Результатом этого типа отбора является увеличение генетической изменчивости по мере того, как популяция становится более разнообразной.

Сравнение типов естественного отбора

Типы естественного отбора : Различные типы естественного отбора могут влиять на распределение фенотипов в популяции. При (а) стабилизирующем отборе предпочтение отдается среднему фенотипу.В (б) направленном отборе изменение окружающей среды сдвигает спектр наблюдаемых фенотипов; в (в) диверсифицирующем отборе выбираются два или более крайних фенотипа, в то время как средний фенотип выбирается против.

Выбор в зависимости от частоты

При частотно-зависимом отборе фенотипы, которые являются либо общими, либо редкими, выбираются естественным отбором.

Цели обучения

Опишите частотно-зависимый выбор

Основные выводы

Ключевые моменты
  • Отрицательный частотно-зависимый отбор отбирает редкие фенотипы в популяции и увеличивает генетическую изменчивость популяции.
  • Положительный частотно-зависимый отбор отбирает общие фенотипы в популяции и уменьшает генетическую дисперсию.
  • В примере самцов ящериц с боковыми пятнами популяции каждого цветного рисунка увеличиваются или уменьшаются на различных стадиях в зависимости от их частоты; это гарантирует, что как общие, так и редкие фенотипы продолжают циклически присутствовать.
  • Инфекционные агенты, такие как микробы, могут демонстрировать отрицательный частотно-зависимый отбор; по мере того, как популяция-хозяин становится невосприимчивой к обычному штамму микроба, автоматически выбираются менее распространенные штаммы микроба.
  • Вариация мимикрии цветового рисунка алой королевской змеи зависит от преобладания восточной коралловой змеи, модели этой мимикрии, в конкретном географическом регионе. Чем более распространена коралловая змея в регионе, тем более распространенным и разнообразным будет цветовой узор алой королевской змеи, что делает это примером положительного частотно-зависимого отбора.
Ключевые термины
  • частотно-зависимый отбор : термин, используемый для эволюционного процесса, в котором соответствие фенотипа зависит от его частоты относительно других фенотипов в данной популяции
  • полигинный : имеющий более одной женщины в качестве партнера

Выбор в зависимости от частоты

Другой тип отбора, называемый частотно-зависимым отбором, отдает предпочтение фенотипам, которые являются либо общими (положительный частотно-зависимый отбор), либо редкими (отрицательный частотно-зависимый отбор).

Отрицательный частотно-зависимый выбор

Интересный пример этого типа отбора наблюдается у уникальной группы ящериц Тихоокеанского Северо-Запада. Самцы обычных ящериц с боковыми пятнами бывают трех цветов горла: оранжевого, синего и желтого. У каждой из этих форм своя репродуктивная стратегия: оранжевые самцы - самые сильные и могут бороться с другими самцами за доступ к самкам; синие самцы среднего размера и образуют крепкие парные связи со своими товарищами; а желтые самцы - самые маленькие и немного похожи на самок, что позволяет им тайком совокупляться.Как в игре «камень-ножницы-бумага», оранжевый цвет превосходит синий, синий - желтый, а желтый - оранжевый, в соревновании среди женщин. Большие, сильные оранжевые самцы могут отбиваться от синих самцов, чтобы спариваться с парными самками синих; синие самцы успешно защищают своих партнеров от желтых кроссовок; а желтые самцы могут тайком спариваться с потенциальными партнерами больших полигинных оранжевых самцов.

Частотно-зависимый отбор у ящериц с боковыми пятнами : Ящерица с желтым горлом и пятнами на боках меньше, чем самцы с синим или оранжевым горлом, и немного похожа на самок этого вида, что позволяет ей красться в совокуплениях .Частотно-зависимый отбор позволяет как обычным, так и редким фенотипам популяции появляться в частотном цикле.

В этом сценарии оранжевые самцы будут предпочтительнее естественного отбора, когда в популяции преобладают синие самцы, синие самцы будут процветать, когда популяция в основном состоит из желтых самцов, а желтые самцы будут выбраны, когда оранжевые самцы будут наиболее многочисленными. В результате популяции ящериц с боковыми пятнами циклируют в распределении этих фенотипов.В одном поколении оранжевый может быть преобладающим, а затем частота желтых самцов станет расти. Когда желтые самцы составят большинство населения, будут выбраны синие самцы. Наконец, когда синие самцы станут обычным явлением, предпочтение снова будет отдано оранжевым самцам.

Пример отрицательного частотно-зависимого отбора можно также увидеть во взаимодействии между иммунной системой человека и различными инфекционными микробами, такими как патогенные бактерии или вирусы. Поскольку конкретная человеческая популяция заражена обычным штаммом микроба, большинство людей в этой популяции приобретают иммунитет к нему.Затем выбираются более редкие штаммы микробов, которые все еще могут инфицировать популяцию из-за мутаций генома; эти штаммы обладают большей эволюционной пригодностью, потому что они менее распространены.

Положительный частотно-зависимый выбор

Примером положительного частотно-зависимого отбора является имитация предупреждающей окраски опасных видов животных другими безвредными видами. Алая королевская змея, безобидный вид, имитирует окраску восточной коралловой змеи, ядовитого вида, обычно встречающегося в том же географическом регионе.Хищники учатся избегать обоих видов змей из-за схожей окраски, и в результате алая королевская змея становится более распространенной, а фенотип ее окраски становится более изменчивым из-за ослабленного отбора. Таким образом, этот фенотип становится более «подходящим», поскольку популяция видов, которые им обладают (как опасных, так и безвредных), становится все более многочисленной. В географических районах, где коралловая змея менее распространена, образец становится менее выгодным для королевской змеи и гораздо менее изменчивым в своем выражении, предположительно потому, что хищники в этих регионах не «обучены» избегать этого образца.

Lampropeltis elapsoides, алая королевская змея : алая королевская змея имитирует окраску ядовитой восточной коралловой змеи. Положительный частотно-зависимый отбор усиливает общий фенотип, потому что хищники избегают отчетливой окраски.

Micrurus fulvius, восточная коралловая змея : Восточная коралловая змея ядовита.

Отрицательный частотно-зависимый отбор служит для увеличения генетической изменчивости популяции за счет отбора по редким фенотипам, тогда как положительный частотно-зависимый отбор обычно снижает генетическую дисперсию путем отбора по общим фенотипам.

Половой отбор

Половой отбор, давление отбора на самцов и самок с целью получения спаривания, может привести к появлению черт, призванных максимизировать сексуальный успех.

Цели обучения

Обсудить влияние полового диморфизма на репродуктивный потенциал организма

Основные выводы

Ключевые моменты
  • Половой отбор часто приводит к развитию вторичных половых признаков, которые помогают максимизировать репродуктивный успех вида, но не дают никаких преимуществ для выживания.
  • Принцип гандикапа гласит, что только лучшие самцы переживают риски, связанные с признаками, которые могут быть вредными для вида; поэтому они больше подходят в качестве партнеров для спаривания.
  • Согласно гипотезе хороших генов, самки будут выбирать самцов, демонстрирующих впечатляющие черты, чтобы гарантировать, что они передадут генетическое превосходство своему потомству.
  • Половой диморфизм, очевидные морфологические различия между полами вида, возникают, когда существует большая разница в репродуктивном успехе самцов или самок.
Ключевые термины
  • половой диморфизм : физическое различие между мужчинами и женщинами одного вида
  • половой отбор : тип естественного отбора, при котором представители пола приобретают различные формы, потому что члены выбирают партнеров с определенными чертами или потому что конкуренция за партнеров с определенными чертами успешна
  • принцип инвалидности : теория, которая предполагает, что животные с большей биологической приспособленностью сигнализируют об этом статусе своим поведением или морфологией, которые эффективно снижают их шансы на выживание

Половой отбор

Давление отбора на самцов и самок для получения спаривания известно как половой отбор.Половой отбор принимает две основные формы: интерсексуальный отбор (также известный как «выбор партнера» или «выбор женщины»), при котором самцы соревнуются друг с другом за право быть избранными самками; и внутриполовой отбор (также известный как «мужско-мужское соревнование»), в котором представители менее ограниченного пола (обычно мужчины) агрессивно конкурируют между собой за доступ к ограничивающему полу. Ограничивающий секс - это тот пол, который имеет более высокие родительские инвестиции, поэтому он сталкивается с наибольшим давлением, чтобы принять правильное решение о половом акте.

Половой отбор у лося : Этот самец лося имеет большие рога, чтобы конкурировать с конкурирующими самцами за доступных самок (внутриполая конкуренция). Кроме того, множество точек на его рогах олицетворяют здоровье и долголетие, и поэтому он может быть более желанным для самок. (интерсексуальный отбор).

Половой диморфизм

Самцы и самки некоторых видов часто сильно отличаются друг от друга не только в отношении репродуктивных органов. Например, самцы часто крупнее и имеют много сложных цветов и украшений, таких как хвост павлина, в то время как самки, как правило, меньше и тусклее.Эти различия называются половыми диморфизмами и возникают из-за различий в репродуктивной способности мужчин.

Самки почти всегда спариваются, а самцы не гарантируют спаривание. Более крупные, более сильные или более украшенные самцы обычно получают подавляющее большинство всех вязок, в то время как другие самцы не получают ни одного. Это может происходить из-за того, что самцы лучше отбиваются от других самцов, или потому, что самки предпочитают спариваться с более крупными или более украшенными самцами. В любом случае, этот разброс в репродуктивном успехе создает сильное давление отбора среди самцов для получения этих вязок, что приводит к эволюции большего размера тела и сложных украшений, чтобы увеличить их шансы на спаривание.С другой стороны, самки, как правило, получают несколько избранных вязок; следовательно, они с большей вероятностью выберут более желанных мужчин.

Половой диморфизм : Морфологические различия между самцами и самками одного и того же вида известны как половой диморфизм. Эти различия можно наблюдать у (а) павлинов и павлинов, (б) пауков Argiope appensa (паук-самка является крупным) , и (c) лесные утки.

Половой диморфизм широко варьирует у разных видов; у некоторых видов даже половые роли меняются.В таких случаях самки, как правило, имеют больший разброс в репродуктивном успехе, чем самцы, и, соответственно, отбираются из-за большего размера тела и сложных черт, обычно характерных для самцов.

Принцип гандикапа

Половой отбор может быть настолько сильным, что отбирает черты, которые на самом деле вредны для выживания человека, даже если они максимизируют его репродуктивный успех. Например, хотя хвост павлина-самца красив, а самец с самым большим и ярким хвостом с большей вероятностью победит самку, это непрактичный придаток.Помимо того, что он более заметен для хищников, он замедляет попытки самцов убежать. Есть некоторые свидетельства того, что именно из-за этого риска самкам в первую очередь нравятся большие хвосты. Поскольку большие хвосты сопряжены с риском, только лучшие самцы выдерживают этот риск, и, следовательно, чем больше хвост, тем больше подходит самец. Эта идея известна как принцип гандикапа.

Самец райской птицы : Этот самец райской птицы носит чрезвычайно длинный хвост в результате полового отбора.Хвост яркий и вредный для выживания птицы, но увеличивает ее репродуктивный успех. Это может быть примером принципа гандикапа.

Гипотеза хороших генов

Гипотеза хороших генов утверждает, что мужчины развивают эти впечатляющие украшения, чтобы продемонстрировать свой эффективный метаболизм или свою способность бороться с болезнями. Затем самки выбирают самцов с наиболее впечатляющими чертами, потому что это сигнализирует об их генетическом превосходстве, которое они затем передают своему потомству.Хотя можно было бы возразить, что самки не должны быть настолько избирательными, потому что это, вероятно, уменьшит их количество потомства, но если лучшие самцы будут отцом более подходящего потомства, это может быть полезно. Меньшее количество более здоровых потомков может повысить шансы на выживание больше, чем многие более слабые потомки.

BBC Planet Earth - Брачный танец райских птиц : Необычайные проявления ухаживания этих странных и чудесных существ. Из серии 1 «От полюса к полюсу».Это пример крайнего поведения, возникающего из-за сильного давления сексуального отбора.

Нет идеального организма

Естественный отбор не может создать новые, совершенные виды, потому что он отбирает только существующие вариации в популяции.

Цели обучения

Объясните ограничения, встречающиеся при естественном отборе

Основные выводы

Ключевые моменты
  • Естественный отбор ограничен существующей генетической изменчивостью популяции.
  • Естественный отбор ограничен неравновесным сцеплением, когда аллели, которые физически расположены близко к хромосоме, передаются вместе с большей частотой.
  • В полиморфной популяции два фенотипа могут поддерживаться в популяции, несмотря на более высокую приспособленность одной морфы, если промежуточный фенотип является вредным.
  • Evolution не адаптируется целенаправленно; это результат совместной работы различных сил отбора, направленных на влияние на генетические и фенотипические различия в популяции.
Ключевые термины
  • нарушение равновесия по сцеплению : неслучайная ассоциация двух или более аллелей в двух или более локусах; обычно вызывается взаимодействием между генами
  • генетический автостоп : изменения частоты аллеля из-за сцепления с положительно или отрицательно выбранным аллелем в другом локусе
  • полиморфизм : регулярное существование двух или более разных генотипов в пределах данного вида или популяции

Нет идеального организма

Естественный отбор является движущей силой эволюции и может создавать популяции, адаптированные для выживания и успешного воспроизводства в окружающей среде.Однако естественный отбор не может создать идеальный организм. Естественный отбор может отбирать только существующие вариации в популяции; он не может ничего создать с нуля. Следовательно, процесс эволюции ограничен существующей генетической изменчивостью популяции, физической близостью аллелей, бесполезными промежуточными морфами в полиморфной популяции и неадаптивными эволюционными силами.

Естественный отбор действует на особей, а не на аллелей

Естественный отбор также ограничен, потому что он действует на фенотипы особей, а не на аллели.Некоторые аллели могут с большей вероятностью передаваться с аллелями, которые обеспечивают благоприятный фенотип из-за их физической близости к хромосомам. Связанные вместе аллели находятся в неравновесном сцеплении. Когда нейтральный аллель связан с полезным аллелем, что, следовательно, означает, что он имеет избирательное преимущество, частота аллеля может увеличиваться в популяции за счет генетического автостопа (также называемого генетическим проектом).

Любой конкретный человек может нести некоторые полезные аллели и некоторые неблагоприятные аллели.Естественный отбор воздействует на чистый эффект этих аллелей и соответствующую приспособленность фенотипа. В результате, хорошие аллели могут быть потеряны, если они принадлежат людям, у которых также есть несколько очень плохих аллелей; аналогично, плохие аллели могут сохраняться, если они носят люди, у которых достаточно хороших аллелей, чтобы привести к общему улучшению фитнеса.

Полиморфизм

Более того, естественный отбор может быть ограничен отношениями между различными полиморфизмами.Одна морфа может давать более высокую приспособленность, чем другая, но не может увеличиваться в частоте, потому что промежуточная морфия вредна.

Полиморфизм улитки рощи : Морфы цвета и рисунка улитки рощицы, Cepaea nemoralis. Полиморфизм улитки рощи, когда два или более разных генотипа существуют в пределах данного вида, кажется, имеет несколько причин, включая хищничество дроздов.

Например, рассмотрим гипотетическую популяцию мышей, обитающих в пустыне.Некоторые из них светлые и сливаются с песком, а другие темные и сливаются с пятнами черного камня. Мыши темного окраса могут быть более приспособленными, чем мыши светлого окраса, и в соответствии с принципами естественного отбора ожидается, что частота появления мышей светлого окраса со временем будет уменьшаться. Однако промежуточный фенотип шерсти средней окраски очень вреден для мышей: они не могут сливаться ни с песком, ни с камнями и будут более уязвимы для хищников. В результате частота мышей темного цвета не будет увеличиваться, потому что промежуточные морфы менее подходят, чем мыши светлого или темного цвета.Это типичный пример подрывного отбора.

Не вся эволюция адаптивна

Наконец, важно понимать, что не вся эволюция адаптивна. В то время как естественный отбор отбирает наиболее приспособленных особей и часто приводит к более приспособленной популяции в целом, другие силы эволюции, включая генетический дрейф и поток генов, часто делают наоборот, вводя вредные аллели в генофонд популяции. У эволюции нет цели. Это не превращает население в предвзятый идеал.Это просто сумма различных сил и их влияния на генетическую и фенотипическую изменчивость популяции.

Другие механизмы эволюции | Биологические принципы

Цели обучения
  1. Идентифицировать, объяснить и распознать последствия других механизмов эволюции (генетический дрейф, поток генов, неслучайное спаривание и мутации) с точки зрения приспособленности, адаптации, среднего фенотипа и генетического разнообразия

Биологи организуют свое мышление о биологических процессах, используя эволюцию в качестве основы.Есть пять ключевых механизмов, которые заставляют популяцию, группу взаимодействующих организмов одного вида, показывать изменение частоты аллелей от одного поколения к другому. Это эволюция путем: мутации, генетического дрейфа, потока генов, неслучайного спаривания и естественного отбора (ранее обсуждалось , здесь ). Каждый механизм эволюции можно охарактеризовать тем, как он влияет на приспособленность, адаптацию, средний фенотип признака в популяции и генетическое разнообразие популяции.

Мутация порождает вариацию

Эволюция мутации происходит всякий раз, когда ошибка в ДНК происходит в наследственных клетках организма. В одноклеточных бесполых организмах, таких как бактериальные, целая клетка и ее ДНК передаются следующему поколению, потому что эти организмы воспроизводятся посредством бинарного деления. У половых организмов мутации передаются следующему поколению, если они происходят в яйцеклетке или сперматозоидах, используемых для создания потомства.Мутации происходят случайным образом в геноме, но мутации с большим эффектом часто настолько вредны для организма, что организм умирает по мере своего развития, поэтому мутации с меньшим эффектом или даже нейтральные мутации теоретически более распространены в популяции. Вариация, которая создается в популяции в результате случайного процесса мутации, называется постоянной генетической изменчивостью, и она должна присутствовать для того, чтобы произошла эволюция. Мутация - это сырой материал эволюции, потому что она создает новые наследуемые фенотипы, независимо от приспособленности или адаптации.-10 (на пару оснований) для среднего бактериального гена (из http://bionumbers.hms.harvard.edu/).
Поскольку частота мутаций у большинства видов низка по сравнению с ростом популяции, одна мутация не оказывает большого влияния на эволюцию. Но мутация в сочетании с одним из других механизмов эволюции ( генетический дрейф , естественный отбор , неслучайное спаривание, и поток генов ) могут привести к значимым изменениям частот аллелей в популяции.

Эволюция за счет генетического дрейфа вызывает изменения популяций только случайно

Эволюция за счет дрейфа генов происходит, когда аллели, которые попадают в следующее поколение в популяции, представляют собой случайную выборку аллелей в популяции в текущем поколении. По случайному совпадению не каждый аллель выживет, и некоторые из них будут чрезмерно представлены, в то время как частота других снизится, независимо от того, насколько хорошо эти аллели кодируют фенотипическую пригодность к окружающей среде, поэтому иногда дрейф снижает среднюю приспособленность популяции к окружающей среде. Популяции постоянно находятся под влиянием генетического дрейфа. Случайный дрейф частот аллелей случается всегда, но в больших популяциях эффект незаметен. В этих случаях сигнал о генетическом дрейфе легко подавляется более сильными эффектами отбора или потока генов, поэтому мы часто игнорируем дрейф, за исключением небольших или находящихся под угрозой исчезновения популяций, где случайный набор аллелей может резко изменить шансы популяции на выживание в новое поколение.

Генетический дрейф в популяции может привести к случайному исключению аллеля из популяции.В каждом поколении случайный набор особей воспроизводится, чтобы произвести следующее поколение. Частота аллелей в следующем поколении равна частоте аллелей среди воспроизводящихся особей. Как вы думаете, генетический дрейф произойдет быстрее на острове или на материке?

Эволюция за счет потока генов (миграция) делает две разные популяции более похожими друг на друга

Две разные популяции часто подвергаются разному селективному давлению и генетическому дрейфу, поэтому можно ожидать, что они будут иметь разные частоты аллелей.Когда люди из одной популяции мигрируют в другую, они приносят с собой разные частоты аллелей. Если между двумя популяциями происходит достаточная миграция и спаривание, то в этих двух популяциях будут наблюдаться изменения частот аллелей, и их частоты аллелей станут похожими друг на друга.

Неслучайные результаты спаривания при выборе партнера

Выбор партнера наугад - довольно рискованная идея, потому что половина генов вашего потомства исходит от вашего партнера. Неслучайное спаривание - более распространенный подход в реальных популяциях: подумайте о птицах-самцах, которых выбирают в качестве спаривания самки, которые выбирают самцов из-за их яркой окраски или красивого и сложного пения птиц. Есть свидетельства того, что рыбы, птицы, мыши и приматы (включая человека) выбирают себе партнеров с генотипами HLA, отличными от их самих. Мы, люди, также склонны чаще спариваться с людьми, которые фенотипически похожи на нас (положительный фенотипический набор). Неслучайное спаривание с «похожими» индивидами будет сдвигать частоты генотипов в пользу гомозигот, в то время как неслучайное спаривание с «непохожими» индивидами (отрицательный фенотипический ассортимент) создает избыточное представительство гетерозигот.Эти сдвиги могут происходить без изменения доли каждого аллеля в популяции, также называемой частотой аллелей.
Посмотрите это видео Теда Эда, чтобы изучить эти концепции и легко их запомнить (но обратите внимание, что в этом видео не упоминается генетический дрейф по названию, но подчеркивается, что изменения в частотах аллелей исключительно из-за случайности, скорее всего, произойдут в небольших количествах. населения):

Механизмы эволюции

Популяции эволюционируют, а отдельные организмы - нет.Популяция - это скрещивающаяся группа особей одного вида одновременно в данной географической области. Популяция развивается, потому что популяция содержит набор генов, называемый генофондом . По мере изменения генофонда популяция эволюционирует.

Мутация

Мутация, движущая сила эволюции, представляет собой случайное изменение генетической структуры организма, которое влияет на генофонд популяции.Это изменение природы ДНК в одной или нескольких хромосомах. Мутации приводят к появлению новых аллелей; следовательно, они являются источником генетической изменчивости в популяции.

Мутации могут быть вредными или доброкачественными, но они также могут быть полезными. Например, мутация может позволить организмам в популяции вырабатывать ферменты, которые позволят им использовать определенные пищевые материалы. Со временем эти типы людей выживают, в то время как те, у которых нет мутаций, с большей вероятностью погибнут.Следовательно, естественный отбор имеет тенденцию удалять менее приспособленных особей, позволяя более приспособленным особям выжить и сформировать популяцию.

Генный поток

Другой механизм эволюции может возникать во время миграции особей из одной группы или места в другое. Когда мигрирующие особи скрещиваются с новой популяцией, они вносят свои гены в генофонд местного населения. Это устанавливает поток генов , в популяции.

Поток генов возникает, например, когда ветер разносит семена далеко за пределы популяции родительского растения.Другой пример: животных могут прогнать из стада. Это вынуждает их мигрировать в новую популяцию, тем самым привнося новые гены в генофонд. Поток генов имеет тенденцию увеличивать сходство между оставшимися популяциями одного и того же вида, потому что он делает генофонды более похожими друг на друга.

Генетический дрейф

Другой механизм эволюции - это генетический дрейф, , который может произойти, когда небольшая группа особей покидает популяцию и создает новую в географически изолированном регионе.Например, когда небольшая популяция рыб помещена в озеро, популяция рыб превратится в ту, которая отличается от первоначальной. Пригодность популяции не рассматривается в генетическом дрейфе, и генетический дрейф не происходит в очень большой популяции.

Естественный отбор

Другой механизм эволюции - естественный отбор, который происходит, когда популяции организмов подвергаются воздействию окружающей среды. Наиболее приспособленные существа с большей вероятностью выживут и передадут свои гены потомству, создав популяцию, которая лучше приспособится к окружающей среде.Гены менее приспособленных людей с меньшей вероятностью будут переданы следующему поколению. Важной силой отбора в естественном отборе является окружающая среда.

Экологическая пригодность может быть выражена несколькими способами. Например, это может означать способность человека избегать хищников, это может означать более высокую сопротивляемость болезням, это может повышать способность добывать пищу или может означать устойчивость к засухе. Пригодность также может быть измерена как улучшенная репродуктивная способность, например, способность привлекать партнера.Лучше адаптированные особи производят относительно больше потомства и передают свои гены более успешно, чем менее адаптированные особи.

Несколько типов естественного отбора влияют на популяции. Один тип, стабилизирующий отбор, возникает, когда среда проводит селекцию против организмов популяции с крайними версиями признака. Другой тип естественного отбора - это разрушительный отбор. Здесь среда благоприятствует экстремальным типам популяции за счет промежуточных форм, тем самым разделяя популяцию на две или более субпопуляции.Третий тип естественного отбора - это направленный отбор. В этом случае среда выбирает экстремальные характеристики. Развитие устойчивых к антибиотикам бактерий в современную эпоху является примером направленного отбора.

Развитие видов

видов - это группа особей, которые имеют ряд общих черт и способны скрещиваться друг с другом, давая плодовитое (нестерильное) потомство. (Когда особи одного вида спариваются с особями другого вида, любое потомство обычно бесплодно.) Вид также определяется как популяция, члены которой имеют общий генофонд.

Эволюция вида - это видообразований, , которое может произойти, когда популяция изолирована географическими барьерами, такими как изоляция Австралии, Новой Зеландии и Галапагосских островов. Разнообразие форм жизни, обнаруженных в Австралии, но нигде больше, является примером видообразования под действием географических барьеров.

Видообразование также может происходить при развитии репродуктивных барьеров.Например, когда у членов популяции появляются анатомические барьеры, затрудняющие спаривание с другими членами популяции, может развиться новый вид. Выбор времени для сексуальной активности - еще один пример репродуктивного барьера. Пространственная разница, например, когда один вид населяет верхушки деревьев, а другой вид живет на уровне земли, является еще одной причиной развития видов.

Постепенные или быстрые изменения

Теория Дарвина включала наблюдение, что эволюционные изменения происходят медленно.Во многих случаях летопись окаменелостей показывает, что вид со временем менялся постепенно. Теория, согласно которой эволюция происходит постепенно, известна как постепенность .

В отличие от градуализма теория прерывистого равновесия , является предметом обсуждения среди ученых. Согласно теории прерывистого равновесия, некоторые виды имеют длительные стабильные периоды существования, прерываемые относительно короткими периодами быстрых изменений.

Обе группы ученых согласны с тем, что естественный отбор является самым важным фактором эволюционных изменений видов.Независимо от того, являются ли изменения медленными и постепенными или прерывистыми и быстрыми, одно можно сказать наверняка: организмы эволюционировали со временем.

Популяционная и эволюционная генетика

Изменчивость популяции

Получение генотипических и аллельных частот

Равновесие Харди-Вайнберга

Эволюционная генетика

Теория естественного отбора Дарвина

Видообразование

Вопросы для изучения

Накладные расходы на популяцию и эволюционную генетику

Ссылки в Интернете по популяционной и эволюционной генетике

Генетические темы

Эволюционная генетика

Поскольку генетическая популяция описывается как сумма частот генов (или аллелей) для всех генов, представленных этой популяцией, из этого следует, что для того, чтобы произошла эволюция вида, частоты генов этой популяции должны претерпеть изменения.Закон Харди-Вайнберга описывает популяцию, которая существует в генетическом равновесии. На изменение физической формы могут влиять несколько факторов. Жизнеспособность и плодовитость - это черты, которые связаны с приспособленностью и напрямую связаны со способностью человека выживать достаточно долго для воспроизводства. Изменив физическую форму особи, изменится и распределение спариваний. Распределение изменится, потому что генотипы в следующем поколении не будут иметь прямого отношения к частотам генов в этой популяции до изменения.Следовательно, частота генов изменится, и популяция будет развиваться.

Синтетическая теория эволюции , описанная Сьюэллом Райтом, пытается объяснить эволюцию с точки зрения изменений частот генов. Эта теория утверждает, что вид эволюционирует, когда изменяется частота генов, и вид перемещает его на более высокий уровень адаптации к определенной экологической нише. Несколько факторов, таких как мутация аллелей и миграция людей с этими новыми аллелями, создадут различия в популяции.Затем отбор выберет наиболее адаптированных особей, и популяция составит особей.

Классическим примером, подтверждающим эту теорию, является перечная моль в Англии. Моль может быть как темной, так и светлой. До индустриализации центральной Англии аллель светлого цвета был наиболее распространенным. Светлые бабочки прячутся на деревьях с белой корой и избегают нападений птиц. Но загрязнение, вызванное новой промышленностью, окрашивало светлые деревья в темноту.Постепенно светлая моль была атакована, и этот аллель стал гораздо менее распространенным. Вместо этого аллель темного цвета стал наиболее преобладающим аллелем, потому что бабочки, несущие этот аллель, могли маскироваться на окрашенных деревьях и избегать того, чтобы их поедали хищные птицы. Ясно, что популяция эволюционировала до более высокого адаптивного состояния.

Поскольку изменения популяции требуют изменения частот генов, важно понимать, как эти частоты могут измениться.Три основных метода изменения - это мутация, миграция и отбор. Каждый будет рассмотрен индивидуально.

Мутация

Мутации классифицируются как полезные, вредные или нейтральные . Вредные мутации будут потеряны, если они ухудшат физическую форму человека. Если приспособленность улучшена мутацией, то частота этого аллеля будет увеличиваться от поколения к поколению. Мутация может быть изменением одного аллеля, чтобы он напоминал аллель в настоящее время в популяции, например, с доминантного на рецессивный аллель.В качестве альтернативы мутация может дать совершенно новый аллель. Однако большинство этих мутаций будут вредными и потеряны. Но если окружающая среда изменится, тогда новый мутантный аллель может получить преимущество и в конечном итоге станет доминирующим аллелем в этой популяции. Если мутация полезна для вида в целом, миграция из популяции, в которой она первоначально возникла, должна произойти, чтобы она распространилась на другие популяции вида .

Самый основной тип мутации - это изменение одного нуклеотида в гене.Мутации обычно вредны и отбираются против них. Но геном вида может претерпевать другой тип изменений - дупликацию генов, что на самом деле способствует мутационным событиям. Если один важный ген подвергается дупликации, мутация в дублированной копии не обязательно снижает приспособленность человека, потому что у него все еще будет функционирующая копия исходного гена. После снятия этого адаптивного ограничения могут произойти дальнейшие изменения, которые генерируют новый ген, который выполняет аналогичную функцию в организме, но может функционировать в определенное время в развитии или в уникальном месте у человека.Этот тип эволюции порождает мультигенных семейств . Многие важные гены, такие как гены гемоглобина и мышц у людей, гены хранения семян и фотосинтетические гены у растений, организованы как мультигенные семейства.

Миграция

Одно из предположений закона Харди-Вайнберга состоит в том, что популяция замкнута. Но для многих групп населения это не так. Человеческие популяции явно не замкнуты. Миграция изменит частоту генов, добавив больше копий аллеля, уже присутствующего в популяции, или добавив новый аллель, возникший в результате мутации.Поскольку мутации не встречаются в каждой популяции, для распространения этого аллеля по этому виду потребуется миграция. Миграция в социологическом контексте подразумевает перемещение людей в новые популяции. Однако в генетическом контексте миграция требует, чтобы это перемещение сопровождалось введением в популяцию новых аллелей. Это произойдет только после того, как мигрант успешно спаривается с особью в популяции. Термин, который используется для описания этого введения новых аллелей, - это генный поток . Два эффекта миграции заключаются в увеличении изменчивости внутри популяции и в то же время предотвращении расхождения популяции этого вида до такой степени, что она становится новым видом . Первый эффект важен, потому что он обеспечивает изменчивость, которая потребуется популяции для выживания, если окружающая среда резко изменится. Поскольку миграция продолжается в течение определенного периода времени, новая мутация будет распределяться между популяциями. Этот эффект смешивания помогает стабилизировать сходство между популяциями и предотвращать образование более изолированных популяций репродуктивных барьеров, которые могут привести к видообразованию.

Выбор

Естественным результатом мутации является то, что развиваются новые формы, и эти новые формы могут повышать или не повышать приспособленность человека. Если приспособленность человека приводит к репродуктивному преимуществу, то аллели, присутствующие у этого человека, будут более распространены в популяции. Таким образом отбираются аллели этого человека. Процесс называется отбором. В дарвиновском контексте это также называется естественный отбор . Три описанные силы приводят к изменениям частот генов в популяции.Но эволюция, по определению Дарвина, движется естественным отбором.

Авторские права © 1997. Филипп МакКлин

Глава 6: Действия по обучению эволюции и природе науки | Учение об эволюции и природе науки

данных, поскольку они исследуют неправильное представление о том, что люди произошли от обезьян. Для расследования требуется два периода по 45 минут. Они предназначены для использования с 9 по 12 классы.

Задание 5: Предложение объяснений ископаемых следов

В этом исследовании студенты наблюдают и интерпретируют свидетельства "окаменелого следа".На основании свидетельств их просят построить оправданные гипотезы или объяснения событий, имевших место в геологическом прошлом. Ориентировочная потребность во времени для этой деятельности: два академических часа. Это задание предназначено для 5-8 классов.

Задание 6: Понимание изменений Земли с течением времени

Многим студентам трудно сравнивать величину геологического времени с промежутками времени в пределах собственной жизни человека.В этом упражнении учащиеся используют длинную бумажную полоску и разумный масштаб для визуального представления всего геологического времени, включая важные события в развитии жизни на Земле, а также недавние человеческие события. Исследование требует двух академических часов и подходит для классов с 5 по 12.

Действие 7: Предложение теории биологической эволюции: историческая перспектива

В этом упражнении используются исторические перспективы и тема эволюции, чтобы познакомить студентов с природой науки.Учитель предлагает студентам прочитать короткие отрывки из оригинальных утверждений об эволюции Жана Ламарка, Чарльза Дарвина и Альфреда Рассела Уоллеса. Эти действия предназначены либо в качестве дополнения к другим расследованиям, либо в качестве основной деятельности. Задания, предназначенные для 9–12 классов, должны использоваться как часть трех учебных часов.

Действие 8: Соединение роста населения и биологической эволюции

В этом упражнении учащиеся разрабатывают модель математической природы роста населения.Исследование предоставляет прекрасную возможность рассмотреть рост популяции видов растений и животных и связь с механизмами, способствующими естественному отбору. Это задание потребует двух учебных часов и подходит для классов с 5 по 12.

Задания в этой главе не являются учебным планом. Вместо этого они направлены на другие цели.

Во-первых, они представляют собой примеры учебных материалов, основанных на стандартах. В этом случае уровень организации - это деятельность - от одного до пяти дней занятий - а не более крупный уровень организации, например, несколько недель, семестр или год.Кроме того, в этих упражнениях обычно не используются биологические материалы, такие как плодовые мухи, или компьютерное моделирование. Использование этих учебных материалов в учебной программе значительно расширяет круг возможных исследований.

Во-вторых, эти упражнения демонстрируют, как существующие упражнения могут быть переработаны, чтобы подчеркнуть важность исследования и фундаментальных концепций эволюции. Каждое из этих упражнений было основано на уже существующих мероприятиях, которые были пересмотрены, чтобы отразить Национальных стандартов естественнонаучного образования .Для каждого упражнения перечислены результаты учащихся, взятые из Стандарта , чтобы сосредоточить внимание на концепциях и способностях, которые учащиеся должны развивать.

В-третьих, упражнения демонстрируют некоторые, но не все критерии для учебных программ, которые будут описаны в главе 7. Например, некоторые из упражнений делают упор на исследование и природу науки, в то время как другие сосредотачиваются на концепциях, связанных с эволюцией. Во всех упражнениях используется учебная модель, описанная в следующем разделе, которая увеличивает согласованность и улучшает обучение.

Наконец, остается нехватка учебных материалов для преподавания эволюции и природы науки. Учителей естественных наук, осознающих эту необходимость, поощряют к разработке новых материалов и уроков для ознакомления с темами эволюции и природой науки. (См. Http://www4.nas.edu/opus/evolve.nsf)

Развитие понимания и способностей учащихся: перспективы учебной программы

Студентам, чтобы развить понимание эволюции и природы науки, требуются многие годы и разнообразный образовательный опыт.

Механизмы эволюционных изменений | Nectunt

Механизмы эволюционных изменений

(естественный отбор, генетический дрейф, мутации и поток генов)

Микроэволюция (эволюция в малом масштабе ) относится к изменениям частот аллелей в пределах одной популяции. Частоты аллелей в популяции могут изменяться из-за четырех фундаментальных сил эволюции: Естественный отбор, генетический дрейф, мутации и поток генов .Мутации - главный источник новых аллелей в генофонде.
Двумя наиболее важными механизмами эволюционных изменений являются: естественный отбор и генетический дрейф. Один из основных спорных вопросов в популяционной генетике связан с относительной важностью обоих механизмов в определении эволюционных изменений. Естественный отбор обычно преобладает в больших популяциях, тогда как генетический дрейф - в маленьких.
1.- Естественный отбор Естественный отбор приводит к эволюционным изменениям, когда некоторые особи с определенными чертами в популяции имеют более высокую выживаемость и репродуктивную способность, чем другие, и передают эти наследуемые генетические особенности своему потомству. Эволюция действует посредством естественного отбора, в результате чего репродуктивные и генетические качества, которые оказываются полезными для выживания, преобладают в будущих поколениях. . Кумулятивные эффекты процесса естественного отбора привели к появлению популяций, которые эволюционировали и добились успеха в определенных средах. Естественный отбор основан на различном репродуктивном успехе (приспособленность ) особей. Диаграмма Дарвина Зябликов показывает, как зяблик приспособился к кормлению в различных экологических нишах:

2.- Генетический дрейф Случайный дрейф состоит из случайных колебаний частоты появления гена, обычно в небольшой популяции. Этот процесс может привести к полному исчезновению вариантов генов, тем самым уменьшая генетическую изменчивость. В отличие от естественного отбора, давление окружающей среды или адаптивное давление не вызывают изменений из-за генетического дрейфа. Эффект генетического дрейфа больше в небольших популяциях и меньше в больших популяциях. Генетический дрейф - это случайный процесс, случайное событие, которое происходит случайно в природе, которое влияет или изменяет частоту аллелей в популяции в результате ошибки выборки от поколения к поколению.Может случиться так, что некоторые аллели полностью утрачиваются в течение поколения из-за генетического дрейфа, даже если они являются полезными чертами, ведущими к эволюционному и репродуктивному успеху. Аллель определяется как любой из двух или более генов, которые могут альтернативно встречаться в данном сайте (локусе) хромосомы. Аллели несут ответственность за вариации признака. Узкое место популяции и эффект основателя - два примера случайного дрейфа, который может иметь значительные эффекты в небольших популяциях.Генетический дрейф работает со всеми мутациями и в конечном итоге может способствовать созданию нового вида посредством накопления неадаптивных мутаций, которые могут способствовать делению популяции.

Эффект узкого места возникает, когда происходит внезапное резкое сокращение численности населения, как правило, из-за факторов окружающей среды (стихийные бедствия, такие как: землетрясения или цунами, эпидемии, которые могут сократить количество особей в популяции, хищники или разрушение среды обитания и т. Д.). Это случайное событие, при котором некоторые гены (нет никаких различий) исчезают из популяции. Это приводит к резкому сокращению общего генетического разнообразия исходного генофонда. Небольшая выжившая популяция по своему генетическому составу значительно дальше от первоначальной.

Эффект основателя - это потеря генетической изменчивости, которая происходит, когда новая популяция создается небольшим количеством особей, которые отделяются от большей популяции.Эта новая популяция не обладает генетическим разнообразием предыдущей. Поскольку сообщество очень мало, а также географически или социально изолировано, некоторые генетические признаки становятся все более распространенными в популяции. Это приводит к наличию определенных генетических заболеваний у следующих поколений. В некоторых случаях эффект основателя играет фундаментальную роль в появлении новых видов.

  • Поколение 1: Частота аллелей в популяции одинакова.
  • Поколение 2: Случайно и из-за катастрофического природного или антропогенного события погибло большинство людей (влияние адаптивных давлений отсутствует).
  • Поколение 3: В результате первоначальная большая популяция сокращается до небольшой популяции, состоящей из нескольких особей. Эта новая выжившая популяционная подгруппа содержит гораздо меньше генетической изменчивости, чем предыдущая популяция.
  • Поколение 4: Позже за резким сокращением численности популяции следует ее расширение (популяция восстанавливается).Конечная популяция больше не является генетически репрезентативной по отношению к исходной. В данном случае аллель полностью удаляется из генофонда.
Новая популяция создается небольшим количеством особей, отколовшихся от первоначальной популяции. Это приводит к потере генетической изменчивости, поскольку основатели новой колонии не являются генетически репрезентативными для всей популяции, из которой они происходят. На правом рисунке видно явное преобладание оранжевых кругов у новообразованной популяции.Эти оранжевые круги могут соответствовать заданному аллелю, отвечающему за изменение признака (например, определенный цвет глаз). В крайних случаях эффект основателя также играет фундаментальную роль в появлении новых видов.
Амиши в Пенсильвании, США, являются ярким примером этого события. Факт социальной и культурной изоляции и склонность к браку внутри сообщества (групповое скрещивание) приводят к тому, что определенные типы генетических нарушений, такие как синдром Эллис-ван Кревельда, с высокой вероятностью передаются от одного поколения к другому.Вышеупомянутый синдром был впервые описан в 1940 году Ричардом Эллисом и Саймоном ван Кревельдом и характеризуется дисплазией скелета. Некоторые из особенностей этого редкого состояния: непропорциональная карликовость, постаксиальная полидактилия, маленькая грудная клетка, высокая частота врожденных пороков сердца и другие. Большинство наследственных генетических заболеваний рецессивны. Это означает, что человек должен унаследовать две копии мутировавшего гена, чтобы унаследовать заболевание. В таких популяциях эндогамия способствует последнему.
3.- Мутации. Вирусная эволюция / Случай:
Вирус гриппа
Мутацию можно определить как изменение последовательности ДНК в гене или хромосоме живого организма. Многие мутации нейтральны, то есть они не могут ни навредить, ни принести пользу, но также могут быть вредными или полезными. Вредные мутации могут влиять на фенотип и, в свою очередь, снижать приспособленность организма и повышать восприимчивость к ряду заболеваний и расстройств.С другой стороны, полезные мутации могут привести к репродуктивному успеху и адаптации организма к окружающей среде. Эти полезные мутации могут распространяться и фиксироваться в популяции в результате процессов естественного отбора, если они помогают отдельным особям в популяции достичь половой зрелости и успешно размножаться. Мутации, несомненно, являются источником генетической изменчивости и служат сырьем для эволюции, чтобы действовать. . Мутации зародышевой линии встречаются в гаметах (яйцеклетках или сперматозоидах) и могут передаваться потомству, тогда как соматические мутации встречаются в не репродуктивных клетках и не передаются следующему поколению.Те мутации, которые происходят в зародышевой линии, являются наиболее важными для крупномасштабной эволюции, поскольку они могут передаваться потомству. Мутации могут быть спонтанными (ошибки во время нормального процесса репликации ДНК, спонтанные поражения и переносимые генетические элементы), но они также могут быть вызваны многочисленными внешними или экзогенными факторами, например, химическими агентами окружающей среды или ионизирующим излучением. По величине (мутации могут происходить на разных уровнях) их можно разделить на три разные группы: мутации гена , мутации хромосом и мутации генома .ДНК постоянно подвержена мутациям, поэтому ее последовательность может быть изменена несколькими способами. Мутация гена может быть определена как любое изменение последовательности нуклеотидов генетического материала организма. Хромосомная мутация - это изменение структуры или расположения хромосом. Эти мутации могут включать дупликации или делеции сегментов хромосом, инверсии участков ДНК (обратные положения) и транслокацию. Мутации в геноме - это изменения количества хромосом в геноме.Их можно разделить на две группы: анеуплоидии и эуплоидии. Анеуплоидия - это потеря и / или прирост отдельных хромосом из нормального набора хромосом, возникающая из-за ошибок в сегрегации хромосом, а эуплоидия относится к вариациям в полных наборах хромосом.

Министерство энергетики США

Хромосома: Нитевидная структура, обнаруженная в ядре живых клеток, которая несет генетическую информацию в виде генов. Хромосомы бывают парами. Ген: Единица наследственной информации, состоящая из последовательности ДНК, которая занимает определенное место на хромосоме и определяет конкретную характеристику организма.У каждого человека есть две копии каждого гена, по одной унаследованной от каждого родителя. Различные версии одного и того же гена называются аллелями . Они определяют, как физические черты выражаются у данного человека. ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота): длинная двухцепочечная молекула нуклеиновой кислоты, расположенная в виде двойной спирали и соединенная водородными связями между комплементарными основаниями: аденин и тимин или цитозин и гуанин . Он является основным компонентом хромосом и отвечает за передачу наследственных характеристик от родителей к потомству.Последовательность нуклеотидов определяет индивидуальные наследственные особенности. Геном: Полный генетический материал организма, содержащийся в хромосомах, включая гены и последовательности ДНК.
Вирусы , несмотря на то, что они не считаются живыми существами, также подвержены эволюционному давлению, мутациям и
естественному отбору.
Настоящая проблема при присвоении этой классификации вирусов заключается в том, что они не имеют клеточной структуры и являются облигатными внутриклеточными паразитами.Вирусы не обладают клеточной мембраной в смысле фосфолипидного бислоя и не метаболизируются сами по себе, и им необходимо захватить механизм клетки для воспроизводства. Вирусы не могут воспроизводиться вне живой клетки. Их реальное положение на древе жизни продолжает вызывать споры в научном сообществе, поскольку они проходят тонкую границу между живым и неживым. Вирусы имеют простой геном, содержащий генетическую информацию, закодированную в ДНК или РНК, а также высокую скорость репликации и мутаций.Вирусы гриппа, например, представляют собой РНК-вирусы, принадлежащие к семейству Orthomyxoviridae . Существует три типа вирусов гриппа: A, B и C. Вирусы гриппа типа A в конечном итоге могут вызывать тяжелые заболевания и являются единственной причиной пандемий гриппа среди людей. Они подразделяются на разные подтипы на основе двух антигенных белков на поверхности вируса: , гемагглютинин (HA) и нейраминидаза (NA) . Эти вирусы состоят из восьми сегментов одноцепочечной РНК и имеют очень высокую скорость мутаций (частота ошибок вирусной РНК-полимеразы в 1000 раз выше, чем частота ошибок ДНК-полимеразы человека).Таким образом, репликация вирусных геномов с РНК подвержена ошибкам и приводит к нескольким мутациям, на которые может воздействовать естественный отбор. Мутации в вирусной РНК вместе с рекомбинациями РНК привели к вирусной эволюции. Высокая частота мутаций, наличие больших размеров популяции и короткое время генерации - фундаментальные особенности, которые способствовали быстрой эволюции вирусов. Интересный обзор вирусной эволюции. С. Манрубия и Э. Лазаро.

Вирус гриппа.Изображение: Центры по контролю и профилактике заболеваний (CDC).

Антигенный дрейф - это незначительное изменение в структуре антигенного белка (НА и NA) в штаммах гриппа типа А. Эти незначительные изменения вызваны накоплением спонтанных мутаций в генах, кодирующих эти поверхностные белки. Дрейф - это непрерывный процесс, ведущий к появлению новых штаммов вирусов. Когда происходят эти незначительные изменения, антитела обеспечивают только ограниченную защиту или частичный иммунитет против нового штамма, в основном из-за более старых воздействий.Это причина того, что люди болеют гриппом чаще, чем вовремя на протяжении всей своей жизни, поскольку антитела, которые ранее вырабатывались против старых штаммов, больше не распознают новый вирус
штамм и, как следствие, они больше не эффективны в борьбе с инфекцией и борьбе с ней. По этой конкретной причине вакцины против гриппа необходимо ежегодно модифицировать в зависимости от штаммов, которые предположительно будут циркулировать. каждый сезон.

С другой стороны, Антигенный сдвиг - это процесс, в соответствии с которым, по меньшей мере, два разных штамма вируса гриппа объединяются, давая начало новому подтипу с новым генетическим материалом.Другими словами, это результат событий рекомбинации между различными вирусными штаммами, которые инфицируют одну и ту же клетку и объединяются. Поверхностные вирусные белки заменены существенно разными HA и NA. Эти радикальные изменения приводят к появлению нового подтипа вируса гриппа А, который никогда не циркулировал среди населения, и, таким образом, большинство людей не застрахованы от него. Если бы этот новый вирус мог вызывать тяжелое заболевание и мог легко передаваться от одного человека к другому через различные регионы или континенты, то возникла бы пандемия (гриппа).В то время как вирусы гриппа постоянно меняются за счет механизма антигенного дрейфа, антигенный сдвиг происходит лишь изредка.

4.- Поток генов В популяционной генетике Генетический поток (также известный как миграция гена ) относится к переносу генов из генофонда одной популяции в другую. Поток генов может изменять частоту и / или диапазон аллелей в популяциях из-за миграции особей или гамет, которые могут воспроизводиться в другой популяции.Введение новых аллелей увеличивает изменчивость в популяции и позволяет создавать новые комбинации признаков. Горизонтальный перенос генов (HGT), также известный как боковой перенос генов (LGT), представляет собой процесс, в котором организм (реципиент) получает генетический материал от другого (донора) бесполым путем. Уже известно, что ГПГ сыграл важную роль в эволюции многих организмов, таких как бактерии. В популяциях растений подавляющее большинство случаев, связанных с этим механизмом, связано с перемещением ДНК между митохондриальными геномами.Горизонтальный перенос генов - широко распространенное явление у прокариот, но распространенность и значение этого механизма в эволюции многоклеточных эукариот до сих пор неясны. Тем не менее, в последние годы было проведено множество исследований ГПГ в растениях с целью выявить основные закономерности, величину и важность этого механизма в популяциях растений, а также его влияние на сельское хозяйство и экосистему. Популяции растений могут испытывать поток генов, распространяя свою пыльцу на большие расстояния к другим популяциям с помощью ветра, птиц или насекомых (например, пчел), и, оказавшись там, эта пыльца способна удобрять растения там, где она оказалась.Пыльца представляет собой порошок от мелкого до крупного, содержащий микрогаметофиты семенных растений, которые продуцируют мужские гаметы (сопоставимые со сперматозоидами). Конечно, опыление не всегда приводит к оплодотворению. Поддерживаемый поток генов также действует против видообразования, рекомбинируя генофонды разных популяций и таким образом, устраняя развивающиеся различия в генетической изменчивости. Таким образом, поток генов сводит к минимуму генетические различия между популяциями.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *