Агроэкосистемы. Отличие агроэкосистем от естественных экосистем.

Отличительные особенности функционирования природных экосистем и агроэкосистем. Экосистема - совокупность любых живых организмов и среда их обитания, объединенное в единое функциональное целое. Агроэкосистема - биогеоценоз преобразованная в результате деятельности человека. Биогеоценоз - часть растений, животных, микроорганизмов занимающих определенный участок земной поверхности с его особыми свойствами строения почвы, водного режима, микроклимата.

ОТЛИЧИЯ: 1) разное направление отбора. Для природных экосистем в первую очередь устойчивость - выживание сильнейшего. Повышение выживаемости не всегда ведет к повышению продуктивности Искусственный отбор в агросистемах направлен на отбор более высокопродуктивных культур, часто урожайность сорта не связана с его устойчивостью.

2). Естественные экосистемы, используют единственный источник энергии. Агроценозы получают кроме солнечной энергии еще и дополнительное количество энергии, который вносит человек, контролирует видовой состав, их урожайность, защищает культивируемое растение от вредных и неблагоприятных климатических, условий. 3) Разнообразие экологического состава фитоценоза обеспечивает устойчивость продукционного процесса, при колебании погодных условий в различные годы. Угнетение одних растений приводит к повышению продуктивности других, за счет ослабления конкуренции. Агроценоз полевых культур сообщество монодоминантов, более того - односортовое. Неблагоприятный фактор одинаково отражается на всех компонентах агроценоза. Угнетение основной культуры не может быть компенсировано усиленным ростом других видов растений. 4) Наличие широкого спектра растений с разными фенологическими ритмами позволяет фитоценозу как целостной системе осуществлять продуктивный процесс в течение всего вегетационного периода непрерывно, более полно и экономно расходуются ресурсы тепла, влаги и питательных элементов 5) Различная степень скомпенсированности круговорота веществ внутри экосистемы. В естественной экосистеме приход вещества цикл за определенный период почти равен выходу вещества из цикла. 6). Природа экосистем является саморегулируемыми, агроценозы - управляемыми человеком. Человек в агроценозе контролирует или изменяет влияние природных факторов, дает преимущество росте только компонентам продуцирующим пищу.

№21

Моногибридное скрещивание . Закон единообразия гибридов первого поколения. Закон расщепления. Статистический характер законов наследственности и их цитологические основы.

Моногибридное скрещивание — скрещивание форм, отличающихся друг от друга по одной паре альтернативных признаков. При этом скрещиваемые предки являютсягетерозиготными по положению аллеля в хромосоме.

Моногибридное наследование представляет собой пример наследования единственного признака (гена), различные формы которого называюталлелями. Например, при моногибридном скрещивании между двумя чистыми линиями растений, гомозиготных по соответствующим признакам — одного с жёлтыми семенами (доминантный признак), а другого с зелёными семенами (рецессивный признак), можно ожидать, что первое поколение будет только с жёлтыми семенами, потому что аллель жёлтых семян доминирует над аллелью зелёных. При моногибридном скрещивании сравнивают только один характерный признак.

Проявление у гибридов признака только одного из родителей Мендель назвал доминированием.

Закон единообразия гибридов первого поколения (первый закон Менделя) — при скрещивании двух гомозиготных организмов, относящихся к разным чистым линиям и отличающихся друг от друга по одной паре альтернативных проявлений признака, всё первое поколение гибридов (F1) окажется единообразным и будет нести проявление признака одного из родителей^[3].

Этот закон также известен как «закон доминирования признаков». Его формулировка основывается на понятии чистой линии относительно исследуемого признака — на современном языке это означает гомозиготность особей по этому признаку. Понятие гомозиготности было введено позднее У. Бэтсоном в 1902 году ^[3].

При скрещивании чистых линий гороха с пурпурными цветками и гороха с белыми цветками Мендель заметил, что взошедшие потомки растений были все с пурпурными цветками, среди них не было ни одного белого. Мендель не раз повторял опыт, использовал другие признаки. Если он скрещивал горох с жёлтыми и зелёными семенами, у всех потомков семена были жёлтыми. Если он скрещивал горох с гладкими и морщинистыми семенами, у потомства были гладкие семена. Потомство от высоких и низких растений было высоким.

Итак, гибриды первого поколения всегда единообразны по данному признаку и приобретают признак одного из родителей. Этот признак - более сильный, доминантный (термин введён Менделем от латинского dominus), всегда подавлял другой, рецессивный^[3].

Закон расщепления (второй закон Менделя) — при скрещивании двух гетерозиготных потомков первого поколения между собой во втором поколении наблюдается расщепление в определенном числовом отношении: по фенотипу 3:1, по генотипу 1:2:1.

Скрещиванием организмов двух чистых линий, различающихся по проявлениям одного изучаемого признака, за которые отвечают аллели одного гена, называется моногибридное скрещивание.

Явление, при котором скрещивание гетерозиготных особей приводит к образованию потомства, часть которого несёт доминантный признак, а часть — рецессивный, называется расщеплением. Следовательно, расщепление — это распределение доминантных и рецессивных признаков среди потомства в определённом числовом соотношении. Рецессивный признак у гибридов первого поколения не исчезает, а только подавляется и проявляется во втором гибридном поколении.

Общая характеристика синтетической теории эволюции. Предпосылки (элементарные факторы) эволюции. Роль мутационной и комбинативной изменчивости. Миграция (поток) генов. Эволюционная роль модификаций. Волны жизни , дрейф генов, изоляция.

Синтетическая теория эволюции (также современный эволюционный синтез) — современная эволюционная теория, которая является синтезом различных дисциплин, прежде всего, генетики и дарвинизма.

Предпосылки (элементарные факторы) эволюции. Для выживания вида необходимо, чтобы организмы могли приспосабливаться к обычным изменениям окружающей среды. Это достигается фенотипической изменчивостью на основе нормы реакции генотипов отдельных особей. Однако норма реакции имеет пределы своих приспособительных возможностей. Для выживания вида при более значительных изменениях среды необходима перестройка нормы реакции. Она возможна благодаря изменениям генотипа — мутациям.

Мутации. Мутационный процесс — постоянно действующий источник наследственной изменчивости в популяции. Генные мутации, затрагивающие доминантные гены, а также хромосомные и геномные мутации чаще снижают приспособленность и не так важны для эволюции. Хотя известно, что в природе полиплоидные формы растений имеют преимущество перед диплоидными. Особого внимания заслуживают генные рецессивные мутации. Они весьма редки. Подсчитано, что в популяции, в состав которой входит от 100 тыс. до 1 млн особей (гамет), в среднем одна гамета несет мутацию в определенном локусе. А поскольку мутируют одновременно многие гены (а у некоторых форм их десятки тысяч), то 10—25% особей (гамет) несут те или иные мутантные аллели. В связи с этим популяция насыщена самыми разнообразными мутациями. Возможны следующие исходы проявления мутаций:

• мутации, обусловливающие нежизнеспособность особей, исчезнут из популяции вместе с их носителями;

• мутации, вызывающие нескрещиваемость особей, не могут иметь зна чения, так как их носители бесплодны;

• мутации, не оказывающие отрицательного воздействия на особь, вклю чаются в генофонд популяций в скрытом рецессивном состоянии.

Популяция, как губка, накапливает мутации, при этом ее приспособленность не нарушается. Следовательно, рецессивные мутации представляют собой «скрытый резерв наследственной изменчивости», что важно для эволюционного процесса.

Популяции на протяжении многих поколений стабильны и относительно однородны. Это объясняется действием естественного отбора. При распространении мутаций в гетерозиготах (Аа^ возрастает вероятность гомозиготных форм по рецессивному гену (а^), и мутация проявится феноти-пически. А поскольку отбор идет по фенотипу, то возможность сохранения мутанта будет определяться степенью нарушения приспособленности этой особи. Сильно уклонившиеся формы устраняются отбором. Таким образом поддерживается внешняя стабильность популяции. Сами по себе мутации лишь создают материал для естественного отбора. Они не определяют направления эволюции, так как возникают случайно и не имеют приспособительного значения.

Материал для эволюционного процесса дает и комбинативная изменчивость. Создавая новые сочетания генов в генотипе, она увеличивает разнообразие особей в популяции и предоставляет естественному отбору поле деятельности.

Миграции особей из популяции в популяцию также являются важным источником генетического разнообразия популяции. Благодаря свободному скрещиванию при миграции происходит обмен генами между особями популяции одного вида (поток генов). При этом гены мигрирующих особей включаются при скрещивании в генофонд популяций. В результате генофонд популяций обновляется.

Популяционные волны — колебания численности особей в популяции. Их причинами могут быть различные изменения окружающей среды: засуха, наводнения, снежные зимы, болезни, наличие паразитов, врагов, нехватка кормовых ресурсов и др. В урожайные годы численность особей в какой-либо популяции может повыситься, вслед за чем произойдет ее спад. Например, увеличение количества зайцев через некоторое время приводит к возрастанию числа волков и рысей из-за достаточного количества пищи (зайцев). В последующие годы число хищников снизится, так как за счет истребления уменьшится количество зайцев. При снижении особей в популяции из ее генофонда могут выпасть редкие аллели, и наоборот, при возрастании количества особей такие аллели могут распространяться. Популяционные волны, таким образом, случайны и служат поставщиком эволюционного материала.

В малочисленных популяциях (менее 500 особей), просуществовавших на протяжении многих поколений в изоляции от других популяций своего вида, влияние случайных факторов может выйти на первый план по отношению к действию отбора. Случайное изменение концентраций аллелей в популяции называется дрейфом генов. Дрейф генов непредсказуем. Небольшую популяцию он может привести к гибели, а может сделать ее еще более приспособленной к данной среде и усилить ее дивергенцию от родительской популяции.

Изоляция — возникновение любых барьеров, ограничивающих свободное скрещивание. Различают пространственную и биологическую изоляцию. Длительная территориальная разобщенность отдельных популяций вида может привести к глубоким внутренним различиям, к генетической несовместимости и, следовательно, к возникновению новых видов. Биологическая изоляция может произойти на одной территории между группами особей с измененными поведением, морфологическими, функциональными и другими признаками, препятствующими скрещиванию.

Изоляция как эволюционный фактор не создает новых генотипов или внутривидовых форм. Значение ее в эволюции состоит в том, что она закрепляет и усиливает начальные стадии генотипической дифференциров-ки. Действие изоляции, как и других факторов, ненаправленно.

№22