Populační vlny jako evoluční faktor. Příčiny populačních vln

V rámci působení elementárních faktorů se frekvence některých genů mění v genofondu, což vede ke změně genotypu a fenotypu populace a s dlouhodobým účinkem přirozeného výběru, dochází k jeho diferenciaci.

Co je mikroevoluce?

Mikroevoluce - změny v populaci pod vlivem evolučních faktorů, které mohou vést ke změně genofondu nebo dokonce k výskytu nového druhu.

Evoluční faktory můžete pojmenovat všechny procesy nebo jevy. Mezi nimi bychom měli zmínit mutace, izolaci, drift genů, Populační vlny, které mění genetický makeup.

Velikost jakékoli populace se neustále mění. Důvodem jsou různé biotické a abiotické účinky. Takové kolísání velikosti populace je pravidelné povahy. Takže po zvýšení počtu obyvatel v populaci se snižuje. V roce 1905 nazval SS Chetverikov tento vzor populační vlny. Pokud uváděte příklady populačních vln, může to být kolísání počtu obětí dravců, chovu kobylky nebo králíků v Austrálii. Příkladem jsou také ohniská lemmings v epidemie v Arktidě nebo mor, které byly v minulosti zaznamenány v Evropě.

Charakteristika "vln života"

Tyto vlny jsou typické pro všechny živé organismy. Mohou být periodické a neperiodické. Periodicky se nejčastěji vyskytují u krátkodobých organismů - u hmyzu, ročních rostlin, stejně jako u většiny mikroorganismů a hub. Nejjednodušším příkladem mohou být sezónní změny čísel.

Neperiodická populační vlna závisí na kombinaci několika složitých faktorů. Zpravidla se netýkají jednoho, nýbrž několika druhů živých organismů v biogeocenosis, proto mohou vést k radikální restrukturalizaci.

Mezi změnami počtu jednotlivců v populaci bychom měli vynechat náhlý výskyt určitých druhů organismů v nových oblastech, kde chybí jejich přirozený nepřítel. Měly by se také zmínit ostré necyklické změny počtu, které jsou spojeny s přirozenými "katastrofy" a mohou se projevit destrukcí biogeocenózy nebo celé krajiny. Takže několik suchých letních období může změnit významnou oblast - způsobit vzhled luční vegetace v bažinách a velké množství suchých louček.

Pokud specifikujete příčiny populačních vln, pak stojí za zmínku nejen vztah živých organismů mezi sebou a faktory prostředí, ale také vliv člověka.

Vývojový význam "vln života"

V případech, kdy je populace jakéhokoli obyvatelstva výrazně snížena, může zůstat jen několik jedinců. Současně mají frekvenci geny (alely) se liší od původního obyvatelstva. Pokud se po prudkém poklesu populace populace prudce zvýší, potom zůstane malá skupina organismů, která způsobila nové propuknutí populačního růstu populace. To je důvod, proč lze argumentovat, že populační vlny ovlivňují genofond, jelikož genotyp této skupiny určuje genetickou strukturu celé populace.

Zároveň se soubor mutací v populaci a jejich koncentrace změní zcela náhodně. Takže určitá část mutací zcela zmizí a některé náhle rostou. Pokud se zobecníme, pak můžeme říci, že populační vlny jako evoluční faktor jsou extrémně důležité, vzhledem k intenzivnímu výběru jsou hlavním dodavatelem evolučního materiálu, kdy jsou náhradní mutace nahrazeny výběrem.

Kromě toho mohou vlny života dočasně přivést řadu mutací nebo genotypů do jiného abiotického nebo biotického prostředí. Přesto i kombinace populačních vln a mutací nezabezpečuje vývojový proces. Potřebujete akci faktoru, který ovlivňuje jeden směr (to je například izolace).

Efekt izolace na velikost populace

Tento faktor je v evolučním plánu velmi důležitý, protože vyvolává vzhled nových znaků v podmínkách stejného druhu a neumožňuje křížové rozmnožování různých druhů mezi sebou. Je třeba poznamenat, že nejčastěji existuje geografická izolace. Jeho podstatou je skutečnost, že jediná oblast je rozdělena a přechod jednotlivců z různých částí je nemožný nebo obtížný.

Je třeba poznamenat, že v izolované populaci se vyvine náhodná mutace a v důsledku přirozeného výběru se její genotyp stává stále více různorodým. Kromě toho existuje ekologická izolace a různé biologické mechanismy, které brání jednotlivcům různých druhů před svobodným křížením. Příkladem mohou být různé preference týkající se místa nebo času křížení, stejně jako například vynikající chování nebo odlišná struktura genitálních orgánů u zvířat, která se stává další překážkou k přechodu.

Pokud se zobecníme, můžeme říci, že různé druhy izolace přispívají k tvorbě nových druhů, ale současně pomáhají zachovat genetickou strukturu druhu.

Odplata genů

Náhodná změna v počtu genů u jakékoliv malé populace může mít zřetelné následky, neboť může vést ke změně frekvence alel. Náhodné změny frekvence alel se nazývají drift genů. Tento proces má neohrožený charakter. Poprvé objevili genetici NP Dubinin a DD Romashov.

Potvrzení náhodnosti genového driftu bylo získáno S. Wrightem. Během laboratorních podmínek překročil samice a samce Drosophila, které byly pro určitý gen heterozygotní. Poté bylo získáno potomstvo s normální a mutantní koncentrací genu, což bylo 50%. Po několika generacích se někteří jedinci stali homozygotními pro mutantní gen, někteří dokonce ztratili, a další část jedinců měla mutantní i normální gen.

Je třeba poznamenat, že i se sníženou životaschopností mutantních jedinců a pod vlivem přirozené selekce byla mutantní alela schopna zcela vyloučit normální stav, což způsobilo specifické vlny populace.

Etiologie populačních vln

Ze všech důvodů, které mohou ovlivnit kvantitativní charakteristiky obyvatelstva, vedoucím místem jsou klimatické podmínky, biotických faktorů jsou tedy přiděleny na druhém plánu. Při nízké druhové rozmanitosti závisí počet jedinců v populaci od počasí, chemického složení prostředí a stupně kontaminace.

Za zmínku stojí, že příčiny populačních vln, které předurčují změnu velikosti populace, závisí na jeho hustotě nebo vlivu bez ohledu na tento parametr.

Abiotické a antropogenní faktory zpravidla nezávisí na tom hustota obyvatelstva. Biotický vliv na něm závisí. Je třeba poznamenat územní chování, které je v průběhu vývoje nejúčinnějším mechanismem, který omezuje růst počtu jednotlivců v populaci. Takže činnost jednotlivců je omezena na odpovídající prostor. S nárůstem počtu intraspecifickou soutěží pro zdroje nebo přímý antagonismus (útok na konkurenty).

Populační vlny závisí také na reakcích na chování, které jsou s vysokou populační velikostí charakterizovány vznikem masového migračního instinktu. Může se také vyvinout stresová reakce, při níž jednotlivci rozvíjejí takové fyziologické vlastnosti, které snižují plodnost a přispívají ke zvýšení úmrtnosti. Tím se narušuje proces ovogeneze a spermatogeneze, zvyšuje se výskyt potratů, počet jedinců v jedné generaci klesá a puberta se zvyšuje. Kromě toho, snížení péči o jejich mladý pud, změny chování - rostoucí agresivitou, kanibalismus je možné pozorovat a nedostatečná reakce na opačné pohlaví, což v konečném důsledku snižuje velikost populace.

Zvláštnosti změn počtu obyvatel

Mnoho environmentálních procesů spojených s distribucí populace v oblasti nebo s lokálním ohniskem populace připomíná takové vlny, které, jak bylo zmíněno výše, byly nazývány "vlnami života". Typickým příkladem je náhlý nárůst počtu hmyzích škůdců v omezené oblasti lesa. Za příznivých podmínek je hmyz schopen zachytit stále více nových území, což je typický obraz zvýšení jejich hustoty nebo šíření tzv. Populační vlny. Pokud známe charakteristiky mobility a určité populační charakteristiky, lze snadno vypočítat rychlost šíření této vlny a možné způsoby boje.

Podobně lze charakterizovat epidemické vlny, takže tato teorie se úspěšně používá k určení povahy šíření různých onemocnění a rychlosti tohoto procesu.

Kromě toho je třeba zmínit populační genetické vlny, které popisují povahu distribuce určitého genu v rozsahu, v němž určitá populace zaujímá.

Mechanismus působení populačních vln

Populační vlny lze charakterizovat pomocí modelového příkladu. Takže v uzavřené krabici je 500 černých a stejný počet bílých koulí, což odpovídá frekvenci alel P-0.50. Pokud náhodně odstraníte 10 koulí a předpokládáte, že 4 z nich mají černou barvu a 6 je bílá, potom bude alelová frekvence 0,40 a 0,60.

Pokud se zvýší počet kuliček v 100 krát s 400 černé a bílé 600, a pak opět se libovolném 10, pak je pravděpodobné, že jejich barva poměr bude významně odlišné od původní, jako je například 2, černé a bílé 8. Frekvence alel bude P-0,20, respektive P-0,80. Pokud vezmeme třetí vzorek, pak je možné, že 9 bílých koulí z 10 vybraných bude extrahováno, nebo dokonce všichni budou mít bílou barvu.

V tomto příkladu lze posoudit náhodné změny frekvence alel v přirozených populacích, které mohou snížit nebo zvýšit koncentraci určitého genu.