§ 53. Видоутворення. Макроеволюція

• До змісту відповідей

БІОЛОГІЧНИЙ ДЕТЕКТИВ

Як від одного спільного предка могли виникнути настільки різні тварини?

Настільки різні тварини виникли від спільного предка через дивергенцію та пристосування до різних умов життя. Окремі популяції предків потрапили в неоднакові середовища і були ізольовані одна від одної. На Сицилії популяція слонів опинилася на невеликому острові з обмеженими запасами їжі та без великих хижаків, тому природний добір сприяв зменшенню розмірів тіла (явище острівної карликовості). Натомість на просторах стародавньої Індії було вдосталь рослинності та існували небезпечні хижаки, тому там перевагу отримали тварини-гіганти.

ТРЕНУЙСЯ ДУМАТИ

1. Часто люди уявляють утворення нових видів в умовах ізоляції популяцій у різних географічних локаціях. А чи можуть утворитися різні види від одного предка на одній території?

Так, нові види можуть утворитися від одного предка на одній і тій самій території шляхом екологічного (симпатричного) видоутворення. Це трапляється тоді, коли особини однієї популяції починають займати різні екологічні ніші: споживають різний корм, обирають різні місця нересту або розмножуються в різні пори року.

2. Один із класиків американської літератури ХІХ ст. Герман Мелвілл у своєму романі «Мобі Дік» переконував читачів, що кити є рибами. Вчені обґрунтовано пояснюють, що письменник помилявся і що кити є представниками ссавців. Але чому риби і кити так схожі?

Схожість риб і китів виникла внаслідок конвергенції — сходження ознак у неспоріднених груп тварин через життя в однакових умовах. Кити є вторинноводними ссавцями, а риби — первинноводними хребетними. Оскільки обидві групи мешкають у водному середовищі, природний добір закріпив у них схожі пристосування: обтічну форму тіла та плавці.

РОБОТА З ІНФОРМАЦІЄЮ

Пригадай поняття «вид».

Вид — це сукупність популяцій організмів, які подібні за будовою та процесами життєдіяльності, здатні схрещуватися між собою і давати плідне потомство, мають спільні ознаки каріотипу, схожі вимоги до умов існування та тісно пов’язані між собою еволюційно.

З різними способами формування репродуктивних бар’єрів ознайомся за відео в e-ДОДАТКУ (завдання 53.1).

Репродуктивні бар’єри перешкоджають схрещуванню особин і поділяються на дві основні групи:

• Презиготичні бар’єри (до утворення зиготи) — просторова ізоляція (різні місця проживання), часова ізоляція (розмноження в різні сезони або час доби), етологічна ізоляція (відмінності у шлюбній поведінці й сигналах), а також механічна несумісність статевих органів чи гамет.
• Постзиготичні бар’єри (після утворення зиготи) — загибель зародка на ранніх стадіях розвитку, нежиттєздатність або повна безплідність міжвидових гібридів.

Як учені з’ясували походження цих видів [ящірок анол на великих Карибських островах], дізнайся, виконавши в e-ДОДАТКУ завдання 53.2.

Генетичні дослідження ДНК показали, що ящірки аноли не розселялися по різних островах у готовому вигляді спеціалізованих форм. На кожному окремому великому острові первісний вид-колонізатор пройшов власний незалежний шлях адаптивної радіації та заселив чотири різні ніші (крони дерев, тонкі гілки, стовбури та траву), що стало класичним прикладом повторної конвергентної еволюції на кожному острові.

ЗАПИТАННЯ І ЗАВДАННЯ

1. Поясни роль ізоляції у видоутворенні.

Ізоляція є обов’язковою передумовою видоутворення, тому що вона припиняє обмін генами між відокремленими популяціями. Коли потік генів зупиняється, у кожній популяції незалежно накопичуються власні мутації. З часом генетичні відмінності стають настільки глибокими, що особини втрачають здатність схрещуватися між собою навіть за повторної зустрічі, і так виникають нові види.

2. Які є способи видоутворення? У чому полягає відмінність між географічним і екологічним видоутворенням?

Основними способами видоутворення є географічне (алопатричне), екологічне (симпатричне), а також видоутворення шляхом поліплоїдизації та гібридизації.

Відмінність полягає в природі ізолюючого бар’єра:

• При географічному видоутворенні популяції роз’єднуються фізичними перешкодами (горами, річками, протоками або великими відстанями), тому вони живуть на різних територіях.
• При екологічному видоутворенні новий вид виникає всередині того самого ареалу без фізичних перешкод завдяки освоєнню нових екологічних ніш або зміні періодів розмноження.

3. Поясни, як відбувається адаптивна радіація.

Адаптивна радіація відбувається тоді, коли особини одного предкового виду потрапляють у нову місцевість із численними вільними екологічними нішами. Популяції розселяються в різні умови існування, і природний добір закріплює корисні мутації для кожного конкретного середовища. У результаті від одного спільного предка одночасно виникає багато споріднених видів, які відрізняються пристосуваннями до різних способів життя чи живлення.

4. Простеж, як відбувалася еволюція ведмедів. Виконай в e-ДОДАТКУ завдання 53.3.

Еволюція ведмедів відбувалася шляхом дивергенції від спільного предка роду Ведмідь (Ursus). У процесі розселення предкові популяції потрапляли в різні кліматичні зони. Частина популяцій бурого ведмедя опинилася в суворих арктичних широтах, де закріпилися мутації, корисні для виживання на снігу й кризі: біле забарвлення шерсті, щільний підшерсток, широкі стопи та перехід на хижацтво. Це привело до репродуктивної ізоляції та формування окремого виду — білого ведмедя (Ursus maritimus). Інші гілки роду пристосувалися до рослинної їжі в лісах або високогір’ях, утворивши решту сучасних видів.

5. Наведи приклади конвергенції, дивергенції.

Приклади дивергенції:

• Різноманітна будова передніх кінцівок у ссавців (плавці кита, риюча лапа крота, крило кажана, рука людини), які походять від спільної п’ятипалої кінцівки.
• Різна форма дзьобів у галапагоських в’юрків, пристосованих до поїдання насіння, кактусів або комах.
• Відмінності в будові тіла в лосів, бегемотів і китів, які є родичами серед копитних.

Приклади конвергенції:

• Торпедоподібна форма тіла й ласти в акул (хрящові риби), іхтіозаврів (вимерлі плазуни) та дельфінів (ссавці).
• Крила для польоту в птахів, кажанів і метеликів.
• Схожість сукулентних пагонів у кактусів Америки та молочаїв Африки, які пристосувалися до посушливих пустель.

6. Виконай в e-ДОДАТКУ завдання 53.4.

СКЛАДАЄМО БІОЛОГІЧНІ ПАЗЛИ (РЕФЛЕКСІЯ)

1. Назви три факти, які ти дізнався/дізналася після опанування параграфа.

• Першопричиною розходження видів є ізоляція, яка зупиняє обмін генами між популяціями.
• Дивергенція спричиняє розвиток гомологічних органів, які мають єдиний план будови, але слугують для різних цілей.
• Конвергенція утворює аналогічні органи в неспоріднених тварин, які пристосувалися до однакового середовища існування.

2. Закінчи одне з речень: Я став/стала більш обізнаним/обізнаною щодо… Мене здивувало… Я побачив/побачила зв’язок…

• Я став більш обізнаним щодо того, як природний добір на островах може перетворити звичайних велетенських тварин на карликів через нестачу корму.

3. З якими перешкодами ти зіткнувся/зіткнулася під час опанування параграфа? Як ти подолав/подолала труднощі?

• Було складно не плутати гомологічні та аналогічні органи, але я запам’ятав різницю на прикладі крила птаха і крила метелика.

4. Де і як ти зможеш використати знання і набутий досвід?

• Ці знання допоможуть мені краще розуміти будову тваринного світу та пояснювати, чому руйнування природних ареалів людиною призводить до зникнення видів.