Pod wpływem czynników elementarnych w puli genów zmienia się częstotliwość niektórych genów, co prowadzi do zmiany genotypu i fenotypu populacji, a przy dłuższej ekspozycji na dobór naturalny następuje jej zróżnicowanie.
Co to jest mikroewolucja
Mikroewolucja - zmiany populacji pod wpływem czynników ewolucyjnych, które mogą prowadzić do zmiany puli genów lub nawet pojawienia się nowego gatunku.
Czynniki ewolucji można nazwać dowolnymi procesami lub zjawiskami. Wśród nich są mutacje, izolacja, dryf genetyczny, fale populacyjne, które zmieniają skład genetyczny.
Wielkość każdej populacji ciągle się zmienia. Powodem tego są różne wpływy natury biotycznej i abiotycznej. Takie wahania populacji są okresowe. Tak więc po wzroście liczby osobników w populacji maleje. W 1905 r. S. S. Chetverikov nazwał tę prawidłowość falami ludności. Jeśli podasz przykłady fal populacji, mogą to być wahania liczby drapieżników, reprodukcja szarańczy lub królików w Australii. Innym przykładem są ogniska lemingów wEpidemie Arktyki lub dżumy, które odnotowano w Europie w przeszłości.
Charakterystyka „fal życia”
Fale te są charakterystyczne dla wszystkich żywych organizmów. Mogą mieć charakter okresowy lub nieokresowy. Okresowe najczęściej obserwuje się u organizmów krótko żyjących - u owadów, roślin jednorocznych, a także u większości mikroorganizmów i grzybów. Najprostszym przykładem są sezonowe zmiany liczb.
Nieokresowe fale populacji zależą od kombinacji kilku złożonych czynników. Z reguły dotyczą nie jednego, ale kilku typów organizmów żywych w biogeocenozie, dlatego mogą prowadzić do radykalnej restrukturyzacji.
Wśród zmian liczebności osobników w populacji należy zwrócić uwagę na nagłe pojawianie się niektórych gatunków organizmów na nowych obszarach, gdzie nie ma ich naturalnych wrogów. Należy również wspomnieć o ostrych niecyklicznych zmianach w populacji, które wiążą się z naturalnymi „katastrofami” i mogą objawiać się destrukcją biogeocenozy lub całego krajobrazu. Tak więc kilka suchych okresów letnich może zmienić znaczną powierzchnię - spowodować pojawienie się roślinności łąkowej na bagnach i dużą liczbę suchych łąk.
Jeśli wskażesz przyczyny fal demograficznych, to warto pamiętać nie tylko o związkach organizmów żywych między sobą i z czynnikami środowiskowymi, ale także o wpływie człowieka.
Ewolucyjne znaczenie „fal życia”
W przypadkach, gdy liczebność jakiejkolwiek populacji jest znacznie zmniejszona, może pozostać tylko kilka osobników. Jednocześnie częstotliwość ich genów (alleli) jest inna niż w pierwotnej populacji. Jeśli po gwałtownym spadku liczby osobników w populacji następuje gwałtowny wzrost, to początek nowego wybuchu wzrostu liczby osobników w populacji daje niewielka grupa organizmów, która pozostała. Dlatego można argumentować, że fale populacyjne wpływają na pulę genów, ponieważ genotyp danej grupy determinuje strukturę genetyczną całej populacji.
W tym samym czasie zestaw mutacji w populacji i ich koncentracja zmienia się dramatycznie przez przypadek. Tak więc pewna część mutacji znika całkowicie, a niektóre nagle rosną. Podsumowując, można powiedzieć, że fale populacyjne jako czynnik ewolucyjny są niezwykle ważne, ponieważ w warunkach intensywnej selekcji są głównym dostawcą materiału ewolucyjnego, gdy dobór zastępuje rzadkie mutacje.
Ponadto fale życia są w stanie tymczasowo przenieść szereg mutacji lub genotypów do innego środowiska abiotycznego lub biotycznego. Mimo to nawet połączenie fal populacyjnych i mutacji nie zapewnia procesu ewolucyjnego. Potrzebujesz działania czynnika, który wpływa w jednym kierunku (jest to na przykład izolacja).
Wpływ izolacji na wielkość populacji
Ten czynnik jest niezwykle ważny pod względem ewolucyjnym, ponieważ prowokuje powstawanie nowych cech w warunkach jednego gatunku i zapobiega krzyżowaniu się różnych gatunków. Warto zauważyć, że najczęściej obserwuje się izolację geograficzną. Jego istota tkwi wfakt, że jedyny obszar jest rozdarty, a przecinanie się osobników z różnych jego części staje się niemożliwe lub trudne.
Warto zauważyć, że w izolowanej populacji mutacje rozwijają się losowo, a w wyniku doboru naturalnego jego genotyp staje się coraz bardziej zróżnicowany. Ponadto istnieje izolacja ekologiczna i różne mechanizmy biologiczne, które uniemożliwiają swobodne krzyżowanie się osobników różnych gatunków. Przykładem mogą być różne preferencje co do miejsca lub czasu przejścia, a także np. odmienne zachowanie lub odmienna budowa narządów płciowych zwierząt, co staje się dodatkową przeszkodą w przekraczaniu.
Podsumowując, różne rodzaje izolacji sprzyjają powstawaniu nowych gatunków, ale jednocześnie pomagają zachować strukturę genetyczną gatunku.
Dyf genów
Losowa zmiana liczby genów w każdej małej populacji może mieć poważne konsekwencje, ponieważ może prowadzić do zmiany częstości alleli. Przypadkowe zmiany w częstości alleli nazywane są dryfem genetycznym. Ten proces jest bezkierunkowy. Po raz pierwszy została odkryta przez genetyków N. P. Dubinina i D. D. Romashov.
S. Wright otrzymał potwierdzenie dotyczące losowości dryfu genetycznego. W laboratorium skrzyżował samicę i samca Drosophila, które były heterozygotyczne dla określonego genu. Następnie uzyskano potomstwo o stężeniu genu normalnego i zmutowanego, które wynosiło 50%. Przezprzez kilka pokoleń niektóre osobniki stały się homozygotyczne pod względem zmutowanego genu, inne utraciły go całkowicie, a inna część osobników miała zarówno zmutowany, jak i normalny gen.
Należy zauważyć, że nawet przy zmniejszonej żywotności zmutowanych osobników i pod wpływem doboru naturalnego, zmutowany allel może całkowicie zastąpić normalny allel, powodując specyficzne fale populacji.
Etiologia fal populacyjnych
Ze wszystkich przyczyn, które mogą wpływać na cechy ilościowe populacji, czołowe miejsce zajmują warunki klimatyczne, podczas gdy czynniki biotyczne są spychane na dalszy plan. Przy małej różnorodności gatunkowej liczebność populacji zależy od pogody, składu chemicznego środowiska, a także stopnia zanieczyszczenia.
Warto zauważyć, że przyczyny fal populacji, które z góry determinują zmianę liczebności populacji, zależą od jej gęstości lub wpływu niezależnie od tego parametru.
Czynniki abiotyczne i antropogeniczne z reguły nie zależą od gęstości zaludnienia. Od tego bardziej zależy wpływ biotyczny. Należy zwrócić uwagę na zachowanie terytorialne, które w toku ewolucji jest najskuteczniejszym mechanizmem hamującym wzrost liczby osobników w populacji. Tak więc aktywność jednostek ogranicza się do odpowiedniej przestrzeni. Wraz ze wzrostem liczby rozwija się wewnątrzgatunkowa konkurencja o zasoby lub bezpośredni antagonizm (ataki na konkurentów).
Fale populacyjne zależą również od zachowańreakcje, które przy dużej populacji charakteryzują się pojawieniem się instynktu masowej migracji. Może również rozwinąć się reakcja na stres, w której osobniki rozwijają cechy fizjologiczne, które zmniejszają płodność i zwiększają śmiertelność. Zaburzony zostaje więc proces oogenezy i spermatogenezy, częstsze są przypadki poronień, zmniejsza się liczba osobników w jednym pokoleniu i wzrasta okres dojrzewania. Ponadto słabnie instynkt dbania o potomstwo, zmiany zachowań – rośnie agresywność, można zaobserwować kanibalizm i nieodpowiednią reakcję na osoby płci przeciwnej, co ostatecznie zmniejsza populację.
Cechy zmian liczby populacji
Wiele procesów ekologicznych związanych z rozprzestrzenieniem się populacji na danym obszarze lub z lokalnym wybuchem liczebności przypomina osobliwe fale, które, jak wspomniano powyżej, nazywane są "falami życia". Typowym przykładem jest nagły wzrost liczebności szkodników owadzich na ograniczonym obszarze lasu. W sprzyjających warunkach owady są w stanie opanować coraz to nowe terytoria, co jest typowym obrazem wzrostu ich zagęszczenia lub rozprzestrzeniania się tzw. fali populacyjnej. Znając cechy ruchliwości i pewne cechy populacji, można łatwo obliczyć prędkość propagacji tej fali oraz możliwe metody kontroli.
Podobnie można scharakteryzować fale epidemii, więc ta teoria jest pomyślnasłuży do określania charakteru rozprzestrzeniania się różnych chorób i szybkości tego procesu.
Dodatkowo powinniśmy wspomnieć o falach genetycznych populacji, które opisują charakter rozmieszczenia danego genu na obszarze zajmowanym przez daną populację.
Mechanizm działania fal populacyjnych
Fale populacyjne można scharakteryzować na przykładzie modelu. Czyli w zamkniętym pudełku jest 500 czarnych i tyle samo białych kulek, co odpowiada częstości alleli P-0,50. Jeśli usuniemy losowo 10 kulek i założymy, że 4 z nich są czarne, a 6 są białe, to odpowiednio częstotliwość alleli wyniesie 0,40 i 0,60.
Jeśli zwiększysz liczbę kulek 100 razy, dodając 400 czarnych i 600 białych, a następnie ponownie losowo wybierzesz dowolne 10, to jest prawdopodobne, że ich proporcje kolorów będą się znacznie różnić od oryginału, na przykład 2 czarne i 8 białych. W tym przypadku częstość alleli wyniesie odpowiednio P-0,20 i P-0,80. Jeśli weźmiemy trzecią próbkę, to jest szansa, że z 10 wybranych zostanie wylosowanych 9 białych kulek lub nawet wszystkie zostaną wylosowane. bądź biały.
Na podstawie tego przykładu można ocenić losowe fluktuacje częstości alleli w naturalnych populacjach, co może zmniejszyć lub zwiększyć stężenie określonego genu.
