§ 46. Мікроеволюція. Способи видоутворення

• До змісту відповідей

ПОМІРКУЙТЕ Й ОБГОВОРІТЬ СИТУАЦІЮ

Як ви вважаєте, чому більшість видів нашої планети невідома науці?

Більшість невідкритих організмів мешкає у важкодоступних для людини місцях: на великих глибинах океану, у товщі ґрунту, печерах та у кронах тропічних дощових лісів. Крім того, переважна частина цих істот має мікроскопічні розміри (комахи, кліщі, нематоди, гриби й одноклітинні), через що їх важко виявити та класифікувати без тривалих лабораторних і генетичних досліджень.

Чи є вивчення й описання видового різноманіття планети важливими для людства?

Так, це необхідно, оскільки кожен невідомий вид може стати джерелом нових ліків, стійких генів для сільського господарства чи корисних речовин для біотехнологій. До того ж розуміння повного видового складу допомагає оцінювати стабільність біосфери та вчасно зупиняти руйнування екосистем.

ЗНАЙДІТЬ ІНФОРМАЦІЮ Й ВИКОНАЙТЕ ЗАВДАННЯ

Наведіть власні приклади алопатричного (географічного) видоутворення, яке відбулося завдяки просторовому розділенню популяцій гірськими хребтами, морями або річками.

1. Розділення річкою Конго: на правому березі річки мешкає шимпанзе звичайний, а на лівому — бонобо (карликовий шимпанзе), предки яких розділилися через нездатність перепливати широку водну перепону.
2. Розділення морем: унікальні види лемурів острова Мадагаскар виникли після відділення острова від материкової Африки Мозамбіцькою протокою, розвиваючись у повній просторовій ізоляції.
3. Розділення гірським хребтом: альпійський і кавказький тури сформувалися як окремі гірські види, бо їхні спільні предки виявилися ізольованими в різних гірських системах після відступу льодовика.

МОДЕЛЮВАННЯ ПРОЦЕСУ ПРИРОДНОГО ДОБОРУ ЗА ПЕВНИМИ ВАРІАНТАМИ ОЗНАКИ В ПОПУЛЯЦІЇ

1. Визначте ознаки організмів і умови середовища.

Ознаки: ріст і вага тіла тварин. Умови середовища: екстремально низька температура навколишнього середовища протягом усього року (полярний клімат).

2. Оберіть варіанти ознаки.

Варіант 1: великі розміри тіла (високий ріст, велика маса).
Варіант 2: дрібні розміри тіла (низький ріст, мала маса).

3. Створення тиску середовища.

Головним чинником добору є постійний холод. За низьких температур критично важливим стає співвідношення між об’ємом тіла (який виробляє тепло) та площею його поверхні (через яку тепло втрачається).

4. Аналіз результатів добору.

Організми з високим зростом і великою масою мають меншу питому площу поверхні на одиницю об’єму, тому значно повільніше втрачають тепло на холоді (правило Бергмана). Дрібні особини швидко переохолоджуються, витрачають забагато енергії на зігрівання та гинуть, тому перевагу у виживанні й розмноженні отримують великі тварини.

5. Аналіз зміни частоти ознаки в популяції.

Оскільки масивні особини мають вищі шанси вижити, вони передають свої алелі наступним поколінням. З часом частота генів, що визначають високий ріст і велику вагу, у холодній зоні невпинно зростає, формуючи популяцію велетнів, як у випадку імператорського пінгвіна в Антарктиді.

6. Оформлення висновків.

Природний добір діє як спрямована сила, що закріплює найбільш адаптивні для конкретного клімату морфологічні ознаки. В умовах холоду перевагу надають великим розмірам тіла для ефективної терморегуляції, що з часом веде до закріплення ознаки та видоутворення.

ВІДКРИТИЙ МІКРОФОН

Розгляньте світлину. Це представники Котових, або Котячих (Felidae), родини ссавців ряду хижих. Родина містить 40 сучасних видів. Як ви вважаєте, у який спосіб могло сформуватися таке різноманіття видів? Які варіанти видоутворення ви можете запропонувати?

Різноманіття котячих сформувалося взаємодією алопатричного (географічного) та симпатричного (екологічного) видоутворення.

Географічне видоутворення відбувалося, коли спільні предки розселялися по різних материках і опинялися ізольованими океанами, пустелями та гірськими масивами (так окремо виникли ягуари в Південній Америці, леви в Африці, тигри в Азії).

Екологічне видоутворення відбувалося в межах одного регіону через спеціалізацію на різній здобичі та різних біотопах: великі кішки (тигр, лев) пристосувалися до полювання на великих копитних на відкритих просторах чи в гущавині лісу, тоді як дрібні кішки (лісовий кіт, каракал) перейшли на живлення гризунами, птахами або життя на деревах.

ЗНАЙДІТЬ ІНФОРМАЦІЮ Й ВИКОНАЙТЕ ЗАВДАННЯ

Дізнайтеся, як сформульовано правило Аллена, наведіть приклади, які його ілюструють.

⚠️

Правило Аллена стверджує: серед споріднених видів або популяцій теплокровних тварин ті, що мешкають у холоднішому кліматі, мають помітно менші виступаючі частини тіла (вушні раковини, хвости, дзьоби, кінцівки), ніж мешканці теплих широт.
Яскравим прикладом є вуха в родині Псових: у полярного песця вуха крихітні й майже сховані в хутрі для захисту від обмороження, у звичайної лисиці помірних широт вони середні, а в пустельної лисиці фенек із Сахари — величезні, бо слугують радіаторами для скидання надлишкового тепла.

Поясніть, чому під час видоутворення можуть виникати схожі адаптивні морфофізіологічні пристосування.

Схожі пристосування виникають через дію однакового вектора природного добору в подібних кліматичних умовах. Фізичні закони охолодження та нагрівання однакові для всіх ссавців і птахів, тому адаптація до збереження тепла на холоді неминуче змушує різні види еволюціонувати в бік зменшення виступаючих частин тіла та збільшення загальної маси.

ЗАПИТАННЯ І ЗАВДАННЯ

1. Чим відрізняється географічне видоутворення від екологічного?

Головна відмінність полягає в тому, чи є між популяціями фізичний бар’єр під час формування нового виду.

2. Який спосіб утворення нових видів є найшвидшим?

Найшвидшим є видоутворення шляхом поліплоїдизації, а також через хромосомні перебудови або міжвидову гібридизацію. За такого способу новий вид може сформуватися практично миттєво — усього за одне чи кілька поколінь, оскільки нащадки одразу набувають репродуктивної ізоляції від батьківських форм.

3. Людство створює свій антропогенний простір, особливості якого відрізняються від умов природного середовища. Як ви вважаєте, чи існують якісь особливості еволюції живих організмів, що мешкають разом із людьми в цьому просторі?

Так, еволюційні процеси в міському та промисловому середовищі мають свої суттєві відмінності:

1. Темпи еволюції значно прискорюються через потужний добір, спричинений хімічним, світловим та шумовим забрудненням (наприклад, виникнення стійкості комах до інсектицидів або бактерій до антибіотиків).
2. Тварини й птахи швидко адаптують свою поведінку, переходячи на нічний спосіб життя для уникнення контактів з людьми або навпаки втрачаючи страх перед людиною біля джерел їжі.
3. Виникає репродуктивна ізоляція окремих популяцій через перешкоди міського ландшафту (будівлі, автомагістралі, паркани), що розриває зв’язки між групами організмів одного виду.