"Биология. Профильный уровень", Пономарева И.Н.
Видообразование — возникновение новых видов в ходе эволюции. Оно происходит, когда популяции одного вида постепенно обособляются, накапливают наследственные различия и перестают свободно скрещиваться. Обособление может начаться из-за географической преграды или из-за различий в образе жизни и условиях размножения. Изучение видообразования помогает понять, откуда берётся разнообразие организмов и как формируются приспособления к среде.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Видообразование — процесс возникновения новых видов в ходе эволюции. Он начинается с изменений внутри популяций — групп особей одного вида, живущих на общей территории и скрещивающихся между собой. Понимание этого процесса помогает объяснить, как со временем увеличивается разнообразие живых организмов.
Географическое видообразование — образование новых видов при разделении исходной популяции географическими преградами. Преградой могут стать горы, река или другой участок среды, затрудняющий встречи и скрещивание особей. Этот термин нужен, чтобы отличать обособление из-за расстояния и преград от разделения по образу жизни.
Экологическое видообразование — образование новых видов в пределах общего ареала при освоении популяциями разных экологических ниш. Экологическая ниша — совокупность условий и ресурсов, которые использует организм, например место обитания и пища. Понятие помогает описать возникновение различий даже там, где популяции не разделены физической преградой.
Репродуктивная изоляция — ограничение или прекращение скрещивания между популяциями и обмена генами между ними. Она возникает, если различия мешают особям встречаться, спариваться или давать плодовитое потомство. Этот термин важен, потому что показывает, насколько популяции обособились друг от друга в процессе видообразования.
Географическая преграда разделяет исходную популяцию на группы, между которыми особи редко встречаются. Поэтому скрещивания и обмен наследственной информацией, то есть генами, уменьшаются. Каждая группа дальше воспроизводится преимущественно внутри себя, и это создаёт условия для её независимых изменений. Преграда сама по себе не создаёт новый вид, а лишь начинает обособление.
В популяциях постоянно появляются наследственные различия — изменения, которые могут передаваться потомству. Если группы изолированы, набор таких изменений у них постепенно становится неодинаковым. Естественный отбор сохраняет признаки, помогающие выжить и оставить потомство в конкретных условиях; на различия также влияют другие эволюционные факторы. Так популяции расходятся, хотя ни одна из них не меняется ради заранее заданной цели.
Экологическое видообразование может начаться, если особи на одной территории используют разные ресурсы или размножаются в разные сроки. Например, группы насекомых могут откладывать яйца на разные растения. Такое разделение уменьшает вероятность встреч и скрещивания между группами даже без гор или рек. Различия в условиях жизни также создают разное направление отбора, поэтому наследственные особенности групп постепенно расходятся.
Сначала обособленные популяции ещё могут скрещиваться, но накопившиеся изменения со временем затрудняют обмен генами. Могут различаться сроки размножения, особенности поведения или строение организмов. Если группы встретятся вновь, такие различия способны мешать спариванию или приводить к тому, что потомство не появится либо будет бесплодным. Устойчивое ограничение скрещивания называют репродуктивной изоляцией.
Видообразование обычно занимает много поколений: изменения в популяциях накапливаются постепенно. Его скорость зависит от условий существования, силы отбора, характера изоляции и других факторов. При изменении среды одни признаки могут стать полезными, а другие — перестать помогать выживанию. Поэтому ход процесса в разных популяциях неодинаков, и нельзя считать, что появление преграды автоматически означает немедленное возникновение вида.
| Признак | Географическое видообразование | Экологическое видообразование |
|---|---|---|
| Пространственное положение популяций | Популяции разделены географической преградой или расстоянием. | Популяции живут в пределах общего ареала. |
| Причина первоначального обособления | Появление или действие пространственной преграды. | Различия в экологических нишах и условиях жизни. |
| Как прекращается обмен генами | Особям мешают встретиться и скреститься. | Скрещивание ограничивают различия в ресурсах, местах или сроках размножения. |
| Роль естественного отбора | Отбор поддерживает признаки, полезные в разных условиях по разные стороны преграды. | Отбор способствует расхождению групп, использующих разные ниши. |
| Результат процесса | При накоплении различий и появлении репродуктивной изоляции формируются новые виды. | При накоплении различий и появлении репродуктивной изоляции формируются новые виды. |
Сначала выясните, находятся ли группы в общем ареале или их разделяет пространство: это главный ориентир для различения путей. Затем посмотрите, что именно ограничивает обмен генами — преграда или экологические особенности. Естественный отбор действует в обоих случаях, но условия его действия могут различаться.
Задача 1. Популяцию животных разделила возникшая горная цепь. Нужно объяснить, при каких условиях могут возникнуть два вида. Проследим путь от первоначального разделения до возможной репродуктивной изоляции.
Ответ. Два вида могут возникнуть, если разделённые группы долго изменяются независимо и различия приводят к прекращению скрещивания. Одна горная цепь только изолирует популяции, но сама по себе не превращает их сразу в разные виды.
Задача 2. Две группы насекомых живут на одном участке, размножаются на разных растениях и в разные сроки. Нужно определить возможный путь видообразования и объяснить выбор. Сравним пространственное положение групп и причины ограничения скрещивания.
Ответ. Возможен путь экологического видообразования: группы обособляются в пределах общего ареала из-за использования разных ниш и сроков размножения. Для появления новых видов различия должны накопиться и привести к репродуктивной изоляции.
Задача 3. Река, разделявшая две популяции, исчезла, но встретившиеся особи не дают плодовитого потомства. Нужно истолковать этот факт. Здесь следует отделить первоначальную причину обособления от результата длительных изменений.
Ответ. Географическая изоляция могла привести к накоплению различий и репродуктивной изоляции. Её сохранение после исчезновения реки говорит о глубоком расхождении популяций.
Ошибка — считать, что географическая преграда сразу создаёт новый вид. Так думают, потому что легко представить преграду как мгновенное разделение организмов, но изоляция лишь ограничивает обмен генами. Проверьте себя: назвали ли вы постепенное накопление наследственных различий и появление репродуктивной изоляции?
Ошибка — путать географическое и экологическое видообразование. Различие условий бывает в обоих случаях, поэтому можно ошибочно ориентироваться только на среду. Чтобы проверить ответ, спросите, разделены ли популяции пространственно или живут в общем ареале, но используют разные ниши.
Ошибка — считать любые различия между популяциями доказательством появления разных видов. Внешность может различаться из-за условий жизни, а группы при этом сохраняют возможность скрещиваться. Уточните, ограничен ли обмен генами и насколько выражена репродуктивная изоляция.
Ошибка — представлять видообразование как целенаправленное изменение организмов. Такое впечатление может возникнуть, если описывать признаки только с точки зрения их пользы. Проверьте себя: изменения не появляются по необходимости, а наследственные варианты возникают и затем сохраняются или исчезают под действием эволюционных факторов.
Для понимания видообразования нужны понятия вида, популяции, ареала, наследственной изменчивости и естественного отбора. Эта тема связана с учением об эволюции: она объясняет, как обособленные группы постепенно приобретают различия и приспособления. Видообразование помогает понять разнообразие живых организмов, а также служит основой для изучения макроэволюции, систематики и происхождения групп организмов. Поэтому при описании нового вида важно учитывать не только его признаки, но и историю обособления популяций.
Может ли новый вид возникнуть без географической преграды?
Да. При экологическом видообразовании популяции живут в пределах общего ареала, но осваивают разные экологические ниши. Различия в местах или сроках размножения могут ограничить скрещивание.
Почему изолированные популяции со временем становятся разными?
После изоляции обмен генами между популяциями ослабевает или прекращается. В каждой из них независимо действуют наследственная изменчивость, естественный отбор и другие эволюционные факторы, поэтому различия постепенно накапливаются.
Достаточно ли внешних различий, чтобы считать организмы разными видами?
Нет, одни только внешние различия этого не доказывают: они могут быть связаны, например, с условиями среды. Нужно учитывать совокупность признаков и то, способны ли популяции скрещиваться и обмениваться генами.
Могут ли особи разных видов скрещиваться?
Иногда особи разных видов могут скрещиваться, но у них может не быть потомства или оно может быть бесплодным. Поэтому способность дать плодовитое потомство важна при оценке репродуктивной изоляции, хотя для всех организмов этот критерий применим не одинаково.
Чем географическое видообразование отличается от экологического?
При географическом видообразовании популяции первоначально разделены пространственной преградой, например рекой или горной цепью. При экологическом они обитают в пределах общего ареала, но осваивают разные ниши, и это ограничивает обмен генами.
§ 59. Видообразование — процесс возникновения новых видов на Земле
