Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Підручники з Біології / Біологія 9 клас / Соболь В.І. Біологія 9 клас 2021

.pdf
Скачиваний:
36
Добавлен:
14.02.2023
Размер:
97.11 Mб
Скачать

Екологічна ізоляція пов’язана з розмежуванням різних популяцій одного виду різними екологічними умовами середовища існування (наприклад, рослини лучних трав певного виду можуть цвісти в різний час, залежно від весняної повені). Ізоляція як еволюційний чинник закріплює й підсилює утворені в популяціях генотипні відмінності.

Хвилі життя, або популяційні хвилі, періодичні або неперіодичні випадкові коливання чисельності по­ пуляцій (іл. 122). Даний термін впер-

ше був уведений С. С. Четвериковим у 1905 р. Еволюційне значення популя-

ційних хвиль полягає в тому, що вони Іл. 122. Хвилі життя хижаків і жертви сприяють зміні частоти алелей і гено-

типів. У разі різкого скорочення чисельності популяції особини, які випадково залишилися живими, можуть мати рідкісні генотипи. Надалі відновлення чисельності зазвичай відбувається за рахунок цих особин, що веде до зміни генофонду популяції.

Дрейф генів (генетичний дрейф) це випадкова і неспрямована зміна частот зустрічальності алелів у популяції. Ефект генетичного дрейфу є найбільшим у невеликих популяціях. Зміни, зумовлені генетичним дрейфом, можуть бути корисними, нейтральними або шкідливими. Дрейф генів може призводити до поширення рецесивних мутантних алелів, непередбачуваних природним добором.

Отже, елементарними чинниками еволюції є дрейф генів, хвилі життя та ізоляція.

Яке значення мають види природного добору?

 

Рушійні чинники еволюції чинники, які спрямовують різні елемен­

 

тарні зміни, що виникли внаслідок мутацій, у бік формування пристосу­

 

вань організмів до змін умов довкілля. Рушійною силою еволюції є природ-

 

ний добір як наслідок боротьби за існування в різних її формах. Боротьба

 

за існування складні й різноманітні відносини особин усередині видів, між

 

видами та з неорганічною природою.

 

Природний добір процес, унаслідок якого виживають і лишають

 

після себе потомство переважно особини з корисними в даних умовах

 

спадковими змінами. Цей чинник еволюції завжди має спрямований харак-

 

тер, удосконалює пристосування до умов існування, діє на всі організми в

 

будь-якому віці. Залежно від спрямування адаптаційних змін природний до-

 

бір може бути рушійним, стабілізуючим і розриваючим.

 

Рушійний добір це добір, що спричиняє поступову зміну фенотипу,

 

веде до зміни норми реакції в одному певному напрямі. Здійснюється в но-

 

вих умовах на користь змін, які в цих умовах мають сприятливий характер. З

 

рушійним добором пов’язана поява нових пристосувань. Прикладом дії ру-

 

шійного добору є індустріальний меланізм у метеликів березового п’ядуна

 

(іл. 123).

191

Стабілізуючий добір це добір особин, який супроводжується при ста­ лому фенотипі звуженням норми реакції і ліквідує відхилення від неї. Теорію стабі-

лізуючого добору розробив український учений І. І. Шмальгаузен (1941 – 1946).

Ця форма добору проявляється за стійких екологічних умов. Стабілізуючий добір забезпечує підтримання сталості певного фенотипу, який найбільше відповідає середовищу, і відкидає будь-які менш пристосувальні зміни. Дію стабілізуючого добору ілюструють такі види організмів, як латимерія (іл. 124) та гатерія. Це реліктові форми, які зберегли незмінними ознаки далеких предків, що жили десятки мільйонів років тому. Прикладом дії стабілізуючого добору також є збереження обтічної форми тіла у риб, розмірів частин квітки.

Розриваючий добір це добір,

який приводить до появи декількох фенотипів і спрямований проти се­ редніх проміжних форм. Розриваючий

(дизруптивний) добір проявляється тоді, коли умови середовища настільки змінились, що основна маса виду втрачає адаптивність, а переваг набувають особини з крайніми відхиленнями від середньої норми. Ця форма добору приводить до поліморфізму – існуванню в межах популяції двох або декількох форм з різко відмінними ознаками (наприклад, червона й чорна форми сонечка двокрапкового). Прикладами дії розриваючого добору є виникнення популяцій комах з довгими крилами та без крил на островах, де постійно дме сильний вітер, весняної (світлої) та літньої (темної) форм метелика рябокрилка мінлива (іл. 125).

Іл. 123. Схема дії рушійного добору

Іл. 124. Схема дії стабілізуючого добору

Іл. 125. Схема дії розриваючого добору

Отже, природний добір спрямовує різні зміни фенотипів, що виникли внаслідок мутацій, у бік формування пристосувань організмів до змін умов довкілля. В цьому й полягає творча роль

природного добору, і тому його називають рушійною силою еволюції.

192

ДІЯЛЬНІСТЬ

Завдання на застосування знань

Заповніть таблицю «Форми природного добору». Чим відрізняються і що є спільного між різними видами природного добору?

Добір Ознака стабілі­ рушійрозрива-

зуючий ний ючий

Умови дії середовища

Вплив на фенотип

Результат

Приклад

Час

Рушійний Розриваючий Стабілізуючий добір добір добір

Біологія + Екологія. Популяції й «ефект пляшкової шийки»

Класичним прикладом дії «ефекту пляшкової шийки» є зміни популяцій гепардів (Acinonyx jubatus), чисельність яких нині скорочується і налічує менш ніж 20 тисяч особин. Сьогодні цей вид має незначну генетичну різноманітність. У гепардів підвищена вразливість до захворювань, спостерігаються відхилення, що призводять до зниження плодючості, дуже високий рівень дитячої смертності (до 70 % дитинчат не доживають до одного року) та ін. Що таке «ефект пляшкової шийки» (англ. рopulation bottleneck)?

СТАВЛЕННЯ

Біологія + Інформатика. Драйвери еволюції

Чинник – поняття, похідне від поняття чинити, діяти, тобто те, що чинить, здійснює вплив. В інформатиці такі чинники називають драйверами (від англ. driver – рушій). Це комп’ютерна програма, за допомогою якої операційна система отримує доступ до приладу апаратного забезпечення. Знайдіть аналогію між рушійними чинниками еволюції та драйверами в роботі комп’ютера.

РЕЗУЛЬТАТ

1 – 6 балів 1. Що таке чинники еволюції? 2. Назвіть дві групи чинників еволюції. 3. Що таке елементарні чинники еволюції? 4. Назвіть елементарні чинники еволюції. 5. Що таке рушійна сила еволюції? 6. Укажіть назву головної рушійної сили еволюції. 7 – 9 балів 7. Які сучасні уявлення про чинники еволюції? 8. Яке значення мають елементарні чинники еволюції? 9. Які значення та види природного добору? 10 – 12 балів 10. Чим різ-

няться і що є спільного між різними видами природного добору?

193

Іл. 126. Поліська популяція зубрів

Еволюцію здійснюють певні «робочі сили» (чинники еволюції), які з «будівельного матеріалу» (різних мутацій)

на «будівельному майдані» (у популяціях) будують нескінченні конструкції пристосувань.

З підручника «Еволюційне вчення»

§46. ПОПУЛЯЦІЯ. МІКРОЕВОЛЮЦІЯ. ВИД. ВИДОУТВОРЕННЯ

Основні поняття й ключові терміни: ПОПУЛЯЦІЯ. Мікроеволюція. Пристосування. ВИД. Видоутворення.

Пригадайте! Що таке теорія еволюції?

Ваша думка

У гірських лісах України популяції вивірки звичайної мають темне забарвлення, а популя-

ції вивірки рівнинних лісів – руде. На вашу думку, чому?

ЗМІСТ

Чому популяція є елементарною одиницею еволюції?

ПОПУЛЯЦІЯ (лат. populatio – населення) – це сукупність особин одного виду організмів, які упродовж багатьох поколінь існують в межах певної території, вільно схрещуються і відносно ізольовані від інших по­ пуляцій виду. Умови життя в межах ареалу виду є неоднаковими в різних ділянках, що приводить до виникнення відмінностей між групами особин та формування популяцій. Головним чинником, що об’єднує особини в популяціях, є вільне схрещування (панміксія). Особини різних популяцій також можуть схрещуватися, але цьому, як правило, перешкоджають географічні (наприклад, річки, гори) та біологічні (наприклад, різний час розмноження) фактори.

Будь-яка популяція організмів характеризується такими показниками, як

чисельність, народжуваність, смертність, природний приріст та ін. Попу-

ляції можуть характеризуватися структурою: статевою, віковою, просторо­ вою, етологічною та генетичною. Чому ж популяції є одиницею еволюції, а не окрема особина, як вважав Дарвін? Одна особина того чи іншого виду не здатна еволюціонувати, оскільки її набір генів не змінюється упродовж життя. В сучасному еволюційному вченні саме популяції розглядаються як «будівельний майданчик», арена еволюційних подій (іл. 126). Це пояснюється тим, що:

популяція завдяки спадковій мінливості складається з особин, які різняться за генотипом;

у популяції постійно діють чинники, що змінюють співвідношення частоти ге-

нотипів та алельних генів (генетичну 194 структуру);

Іл. 127. Мімікрія мухи дзюрчалки осоподібної

у популяції постійно існують взаємозв’язки між особинами й довкіллям,

завдяки чому виживають і дають потомство тільки особини з корисними в даних умовах змінами.

Для здійснення еволюційних змін необхідна наявність трьох процесів: мутаційного (поява нових різноманітних ознак), рекомбінаційного (створення нових поєднань ознак) та селекційного (відбір корисних для життя особин ознак), що відбуваються саме в популяціях. Завдяки цим процесам відбувається елементарне еволюційне явище, тобто суттєва і незворотна зміна генофонду популяції на тривалий період.

Отже, саме популяції, а не окремі особини є елементарними одиницями еволюції.

Що є результатом мікроеволюційних змін?

Еволюційні процеси в межах популяцій, що завершуються формуван­ ням пристосованості організмів та утворенням нових популяцій й підви­ дів, називаються мікроеволюцією. Рушійним чинником еволюційних змін у популяціях є природний добір, а матеріалом для мікроеволюційних змін – мутації. Природний добір спрямовує різні елементарні зміни фенотипів, що виникли внаслідок мутацій, у бік формування адаптацій організмів до змін умов довкілля.

Адаптації пристосування будови, функцій, поведінки організмів до певних умов існування. Адаптації виникають у процесі еволюції на основі нейтральних мутацій або модифікацій. Нові пристосування з’являються не одразу в готовому вигляді, а тривалий час формуються в процесі еволюції. Будь-яка сукупність адаптацій допомагає організмам вижити лише в тих умовах, у яких вона сформувалася під впливом чинників еволюції.

Мікроеволюція забезпечує формування найрізноманітніших адаптацій:

мімікрія – схожість між незахищеними та

захищеними видами (наприклад, осоподібні метелики і оси, джмеле­подібні мухи і джмелі) (іл. 127);

маскування схожість із предметами навколишнього середовища (наприклад, морський коник до водоростей) (іл. 128);

захисне забарвлення допомагає сховатися в навколишньому середовищі (наприклад, біле забарвлення полярних куріпок);

застережне забарвлення вказує на небез-

пеку даного виду (наприклад, червоне забарвлення сонечка вказує на отруйність);

приваблювальне забарвлення забезпечує

зустріч особин різних статей (наприклад,

Іл. 128. Маскування

 

яскраве забарвлення самця вивільги).

морського коника

 

195

 

 

 

Отже, результатом мікроеволюції є формування адаптацій та виникнення нових популяцій.

 

Як відбувається утворення видів у природі?

 

ВИД сукупність особин, що характеризуються спадковою подіб­

 

ністю ознак, вільно схрещуються і дають плодюче потомство, при­

 

стосовані до певних умов життя і займають у природі певну область

 

– ареал. Видову самостійність певної групи особин встановлюють за різ-

 

ними критеріями виду: морфологічний (подібність особин за будовою), ге-

 

нетичний (характерний для кожного виду набір хромосом за кількістю,

 

формою і розмірами), фізіологічний (подібність й відмінності в процесах

 

життєдіяльності), біохімічний (особливості будови і складу макромоле-

 

кул, перебігу певних біохімічних реакцій), географічний (спільність тери-

 

торії поширення), екологічний (пристосованість до умов існування) та ін.

 

Як же виникають нові види?

 

 

Видоутворення це спрямований природним добором еволюційний

 

процес адаптивних перетворень, який веде до утворення генетично за­

 

критих видових систем із генетично відкритих внутрішньовидових. Почи-

 

нається видоутворення на рівні популяцій. Нові види найчастіше виникають

 

від однієї предкової групи близькоспоріднених організмів шляхом розхо-

 

дження ознак у споріднених організмів (дивергенції). Необхідною умовою

 

видоутворення є ізоляція, залежно від особливо­стей якої розрізняють гео-

 

графічне та екологічне видоутворення.

 

 

Географічне видоутворення це фор­

 

 

мування нових груп у результаті зміни ареа­

 

 

лу під час географічної ізоляції. Відбувається

 

 

шляхом розриву суцільного ареалу на части-

 

 

ни (наприклад, утворення різноманітних видів

 

 

в’юрків на різних островах Галапагоського

 

 

архіпелагу) або розширення ареалу і відбір

 

 

у нових умовах; наприклад, утворення видів

 

 

ведмідь бурий (Ursus arctos) і ведмідь білий

 

 

(Ursus maritimus) (іл. 129).

 

 

Екологічне видоутворення це фор­

 

 

мування нових груп у межах існуючого аре­

 

 

алу під час екологічної ізоляції. Відбувається

 

 

в результаті дії нових сезонних умов (напри-

 

 

клад, утворення видів дзвінець великий вес-

 

 

няний і дзвінець великий літній), у результа-

 

 

ті схрещування між особинами споріднених

 

 

видів (наприклад, м’ята перцева є гібридом

Іл. 129. Ведмідь бурий

 

м’яти колосоподібної та м’яти водяної), за

 

і ведмідь білий

 

рахунок поліплоїдних мутацій (наприклад,

 

 

 

вихідний вид двозернівка має 2n = 14, вид тверда пшениця – 4n = 28, а

 

м’яка пшениця – 6n = 42) або поєднанням систематично віддалених орга-

 

нізмів (наприклад, різні види лишайників є результатом симбіозу грибів

 

і водоростей).

 

196

 

 

 

 

 

 

ДІЯЛЬНІСТЬ

Завдання на порівняння. Типи видоутворення

Порівняйте географічне і екологічне видоутворення.

Ознаки

Видоутворення

географічне

екологічне

 

З якими територіями пов’язане?

Які форми ізоляції діють?

Якими шляхами здійснюються?

Приклади

Біологія + Екологія. Відносна доцільність адаптацій

Зіставте і визначте значення адаптацій у запропонованих тварин. Чому для адаптацій властива відносна доцільність?

I

II

III

IV

V

VI

1Погрозлива поза жука-бомбардира

2Забарвлення жалких комах (оси, бджоли)

3Зимове забарвлення у зайців-біляків

4Метелик-каліма з візерунком очей сови

5Подібність паличника до гілочок

6Забарвлення самця мандаринки

А Мімікрія

Б Маскування

В Захисне забарвлення

Г Застережне забарвлення

Д Погрозливий прояв поведінки

Е Приваблювальне забарвлення

I II III IV V VI

СТАВЛЕННЯ

Біологія + Селекція. Людина й видоутворення

Слива домашня (Prunus domestica) з набором хромосом 6n = 48 виникла ще в доісторичні часи шляхом гібридизації терена (Prunus spinosa, 4n = 32) з аличею (Prunus divaricata, 4n = 16). Чому слива домашня є видом? Оцініть значення видоутворення в природі й для людини.

РЕЗУЛЬТАТ

1 – 6 балів 1. Що таке популяція? 2. Назвіть основні характеристики популяцій. 3. Що таке мікроеволюція? 4. Наведіть приклади адаптацій до умов середовища. 5. Що таке вид? 6. Назвіть способи видоутворення. 7 – 9 балів 7. Чому популяція є елементарною одиницею еволюції? 8. Які результати мікроеволюції? 9. Як відбувається утворення видів у приро-

ді? 10 – 12 балів 10. Порівняйте географічне та екологічне видоутворення. 197

Non progredi est regredi

(Не йти вперед, значить, іти назад)

Латинський вислів

§ 47. МАКРОЕВОЛЮЦІЯ

Основні поняття й ключові терміни: МАКРОЕВОЛЮЦІЯ. Біологічний прогрес. Біологічний регрес.

Пригадайте! Що таке синтетична теорія еволюції? Що таке геном?

 

 

 

 

 

 

 

Знайомтеся!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Зяблики Дарвіна, або галапагоські зяблики

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(або в’юрки), – група птахів родини Вівсян-

 

 

 

 

кові ряду Горобцеподібні. Відомі тим, що саме види

 

 

 

 

цієї групи Чарлз Дарвін зібрав у 1835 р. під час по-

 

 

 

 

дорожі до Галапагоських островів. Нові види взяли

 

 

 

 

початок від спільного материкового виду і в процесі

 

 

 

 

еволюції стали відрізнятися один від одного за роз-

 

 

 

 

міром та формою дзьоба, що дало їм змогу займати

 

 

 

 

різні екологічні ніші. Як в еволюційній біології нази-

 

 

 

 

вають цю форму еволюції?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗМІСТ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Які особливості та форми макроеволюції?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

МАКРОЕВОЛЮЦІЯ – еволюційний процес, що приводить до ви­

 

никнення надвидових груп. На відміну від мікроеволюції, яка відбувається

 

в історично короткий час і доступна для безпосереднього вивчення, макро-

 

еволюція триває впродовж довгих грандіозних проміжків часу і недоступна

 

для безпосереднього спостереження. У сучасній еволюційній біології макро-

 

еволюція розглядається як результат поступового накопичення та поєднан-

 

ня мікроеволюційних змін. Основними формами макроеволюційних змін є

 

дивергенція, конвергенція та паралелізм.

 

 

 

 

 

 

 

 

Дивергенція (від. лат. diverto – відхиляюсь) – розвиток ознак відмінно­

 

сті в особин одного виду внаслідок пристосування до різних умов середо­

 

вища. Відмінність ознак, що виникає в результаті цього явища, називаєть-

 

ся гомологією. Гомологічні органи – це

 

 

 

 

 

органи, які подібні за будовою та похо-

1

2

3

4

 

дженням, але виконують різні функції

 

 

 

 

 

(наприклад, кінцівки кита, кішки і люди-

 

 

 

 

 

ни (іл. 130), кореневище пирію і бульби

 

 

 

 

 

картоплі. Прикладом дивергентної ево-

 

 

 

 

 

люції є поява рядів ссавців від спільного

 

 

 

 

 

предка.

 

 

 

 

 

 

 

 

Конвергенція (від. лат. convergo­

 

 

 

 

 

зближуюсь) – незалежний розвиток

 

 

 

 

 

подібних ознак у філогенетично відда­

Іл. 130. Гомологія передніх кінцівок

 

лених організмів унаслідок пристосу­

 

вання їх до подібних умов середовища.

хребетних: 1 – кажана; 2 – кита;

198

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 – кішки; 4 – людини

 

Подібність ознак, що виникає в результаті цього явища, називається анало­ гією. Аналогічні органи – це органи,

що виконують подібні функції, але не мають спільного плану будови і походження. Прикладом конвергентної еволюції є поява крил у різних тварин

(іл. 131).

Паралелізм (від. грец. paralle­ los – той, що рухається поряд) – незалежний розвиток подібних ознак у споріднених систематичних груп організмів. Подібність ознак, що виникає в результаті цього явища, називається гомойологією (наприклад, подібність форми тіла у ластоногих, виникнення шаблезубості в різних групах викопних кішок, паралельна еволюція сумчастих і плацентарних ссавців) (іл. 132).

Отже, основними формами макроеволюції є дивергенція, конвергенція і паралелізм.

1

2

3

Іл. 131. Аналогічні органи:

1 – крила птаха; 2 – крила метелика; 3 – крила кажана

1 2

3

Іл. 132. Паралелізм тюленів (1), котиків (2) і моржів (3)

Які основні напрями макроеволюції?

Вивчаючи закономірності історичного розвитку тварин, О. М. Сєверцов у 20-х роках XX ст. розробив поняття «біологічний прогрес» і «біологічний регрес».

Біологічний прогрес напрям еволюції, за якого народжуваність у популяції переважає над смертністю. Ознаками біологічного прогресу є зростання чисельності особин, розширення площі існування, підвищення темпів внутрішньовидової мінливості, утворення і велика кількість підлеглих систематичних груп, високий потенціал виживання. На сьогодні в стані біологічного прогресу перебувають покритонасінні, головоногі молюски, комахи, птахи, ссавці.

Біологічний регрес напрям еволюції, за якого смертність у популяції переважає над народжуваністю. Ознаками біологічного регресу є зменшення чисельності особин, звуження площі існування, зниження темпів внутрішньовидової мінливості, зменшення різноманітності групи, низький потенціал виживання. На сьогодні в стані біологічного регресу перебувають види, що їх занесено до Червоної книги.

Поняття про біологічний прогрес і біологічний регрес є лише узагальнювальними термінами, що показують ступінь видової різноманітності певної групи у відповідний геологічний період розвитку нашої планети.

Отже, основними напрямами макроеволюційних змін є біологічний

прогрес та біологічний регрес.

199

Які шляхи досягнення біологічного прогресу?

Під час еволюції поєднуються й закономірно

 

 

зміняють один одного різні шляхи досягнення біо-

 

 

логічного прогресу, якими є ароморфози, ідіоадап-

1

4

тації та загальна дегенерація.

 

 

Ароморфози (морфофізіологічний прогрес)

 

 

еволюційні зміни, що підвищують рівень орга-

 

 

нізації організму в цілому і відкривають нові мож-

 

 

ливості для пристосування до різноманітних умов

2

5

існування. Прикладами ароморфних еволюційних

 

 

змін є виникнення кровоносної системи у кільчаків,

 

 

поява серця у молюсків, виникнення щелеп у риб,

 

 

поява насіння у насінних рослин, утворення квітки

 

 

й плоду в покритонасінних та ін.

3

6

Ідіоадаптації еволюційні зміни, що мають

 

 

характер пристосування до певних умов і не змі-

Іл. 133. Ідіоадаптаційна

нюють рівень організації організмів. Прикладами

різноманітність кінцівок

ідіоадаптивних змін є різноманітна будова квіток

птахів: 1 – чапля;

чи плодів покритонасінних,

кінцівок у птахів чи

2 – качка; 3 – куріпка;

4 – дятел; 5 – орел;

ссавців (іл. 133).

 

(морфофізіологічний

6 – страус

Загальна дегенерація

 

 

регрес) – явище спрощення­

організмів у процесі еволюції. Прикладами за-

гальнодегенеративних змін є зникнення у паразитів органів чуттів, травної системи та ін.

Рівень організації

Ароморфоз

Загальна

дегенерація

Ідіоадаптації

Час

Іл. 134. Співвідношення шляхів досягнення біологічного прогресу

В історії розвитку органічного світу різні шляхи еволюції є взаємопов’язаними (іл. 134). Ароморфози визначають етапи в розвитку органічного світу, піднімають організацію групи на вищий рівень еволюції і відкривають перед нею нові можливості для освоєння середовища. Подальший розвиток йде шляхом ідіоадаптацій, які забезпечують освоєння доступної різноманітності умов. Під час переходу організмів у простіші умови формування пристосувань супроводжується спрощенням будови.

 

 

 

 

Отже, основними шляхами досягнення біологічного прогресу

 

 

 

200

 

 

 

є ароморфози, ідіоадаптації та загальна дегенерація.