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)

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

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

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

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.

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.

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.

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.

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)

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)