Видообразование

Микроэволюция — процесс внутривидового приобретения новых признаков в ходе эволюционных изменений. Важной формой проявления таких изменений является видообразование, которое происходит в тех случаях, когда биологический вид расщепляется на два и более новых вида.

Существует две формы видообразования по наличию или отсутствию ветвления — филетическое и дивергентное.

При филетическом образовании вида особи изменяются в течение ряда поколений. Новый вид возникает без крупного изменения кариотипа или в результате спонтанно возникшей репродуктивной изоляции. Репродуктивная изоляция возникает в случае, если группа организмов одного вида не может по каким-то причинам скрещиваться с организмами другой группы этого же вида. Поэтому вид может изменяться на протяжении какого-то определенного отрезка времени, что легко выявляется при сопоставлении разных морфологических характеристик групп (см. схему).

Новый вид может возникнуть от единого предкового вида — так проявляется дивергентное видообразование. Или в результате скрещивания двух видов — это гибридное видообразование.

Дивергенция — главный способ видообразования. Именно по этому пути шел процесс исторического развития всего живого на Земле. Первопричиной дивергенции является индивидуальная конкуренция между особями одного вида. Из-за нее происходит нарастание напряженности.

Напряженность снижается по мере того, как образуются мелкие группы особей, которые различаются по ряду признаков. Внутривидовые группы имеют небольшую численность, но все равно расселяются в пространстве и расходятся по экологическим нишам. После этого возникает межгрупповая конкуренция, результатом которой становится распределение возникших форм в соответствии с внешними условиями. Каждая форма может занять собственное место в биоценозе после образования новых видов. Как следует из положений учения Дарвина, виды — категория, изменяемая во времени, способная приобретать новые признаки и свойства. Эта способность изменяться позволяет виду на каком-то этапе дифференцироваться и выделиться в новый подвид, и далее в отдельный самостоятельный вид. Наблюдать процесс видообразования практически невозможно, поскольку требуется несколько поколений новообразующихся видов. Биологический период жизни человека куда меньше, чем длительность процесса видообразования.

Весь процесс дивергентного видообразования можно отобразить в виде схемы.

индивидуальная внутригрупповая

конкуренция

расхождение вида на микрогруппы

расхождение групп по экологическим нишам

межгрупповая конкуренция

специализация видов

образование новых подвидов и видов

Способность к приспособлению является центральным понятием основного эволюционного процесса — естественного отбора. Процесс естественного отбора складывается из следующих составляющих:

- организмы производят потомство, которое превышает количество особей, способных к выживанию;

- организмы имеют различную выживаемость и способность оставлять потомство.

Эволюционное учение Ч. Дарвина рассматривает естественный отбор в качестве ведущего и направляющего фактора.

Основой для видообразования является наследственная изменчивость, а ведущим фактором — естественный отбор. Определяют два способа дивергентного видообразования — географическое (аллопатрическое) и экологическое (симпатрическое).

Экологический способ связан с расхождением групп особей внутри одного вида, обитающих в пределах одного ареала. Те особи, которые приобрели в ходе этого расхождения признаки смешанного, не очень выраженного характера, скорее всего, обречены на гибель. А те, что приобрели ярко выраженные признаки, имеют достаточное количество ресурсов для выживания и формируют новые виды. Путей возникновения экологического видообразования несколько.

1. Образование полиплоидов, то есть изменение кариотипа с помощью кратного увеличения исходного количества хромосом.
2. Гибридизация с последующим удвоением хромосом.
3. Возникновение изоляции группы особей внутри одной популяции. Такая форма изоляции называется репродуктивной и может возникнуть в результате хромосомных перестроек, в ходе которой указанная группа становится неспособной скрещиваться и давать полноценное потомство с другими особями этого вида.

Увеличение хромосомного набора и гибридизация способствуют быстрому отделению одного вида от другого, поскольку становится невозможным скрещивание. Гибридизация и хромосомные перестройки свойственны и растениям, и животным.

Важно отметить, что для экологического способа видообразования характерно возникновение вида весьма близкого в морфологическом смысле к исходному.

Примером может быть образование нового вида погремка большого — лугового дикорастущего растения. Луг, на котором растет погремок, в конкретный период времени скашивается. Потому растения пройдут полноценный вегетационный процесс либо перед скашиванием, либо после него. Лишенные возможности скрещиваться, то есть изолированные друг от друга, растения разделились на две формы — ранне- и позднецветущую. Позднее это может привести к образованию двух новых видов растения.

Для формирования нового вида важно существование изоляционных барьеров, которые способствовали бы образованию переходных, смешанных форм.

Географическое видообразование возникает в процессе территориальной формы изоляции, когда многие виды животных или растений оттеснены перестройками рельефа, изменением русла рек. В результате оттеснения особи осваивают новые для себя территории, приобретают специфические качества, иными словами, адаптируются. Это приводит к образованию вторичных форм, более не способных скрещиваться между собой.

В результате подобной изоляции возникли родственные виды ландыша. Одна из форм произрастала несколько миллионов лет назад в лиственных лесах Евразии. После наступления ледников ареал растения был разделен, и ландыш исходной формы сохранился только на территориях, куда ледник не дошел. Оттесненные формы после отступления ледника вновь получили большое распространение в лиственных и смешанных лесах и образовали совершенно новый вид.

Аллопатрическая и симпатрическая формы видообразования очень часто действуют вместе. Они дополняют друг друга, переходят одна в одну.

В отличие от микроэволюции, макроэволюция — это эволюция на надвидовом уровне. Макроэволюция имеет скачкообразный характер и формирует крупные систематические единицы: новый род, семейство. В основе макроэволюции также лежат наследственность, изменчивость, естественный отбор и репродуктивная изоляция. Макроэволюция имеет дивергентный характер и требует значительных промежутков времени. Доказательствами существования макроэволюции является общность биохимического состава всех организмов на Земле, эмбриологическое сходство зародышей позвоночных животных на ранних этапах онтогенеза, а также биогеографические доказательства распространенности растений и животных, которые привел А. Р. Уоллес.

Направления макроэволюции — это

ароморфоз (морфофизиологический прогресс),

идиоадаптация (частые приспособления к условиям среды),

общая дегенерация (упрощение уровня организации).

Примерами ароморфозов являются возникновение фотосинтеза, многоклеточности, полового процесса.

Важно уметь использовать научные знания о механизмах регулирования популяций, образовании новых видов в процессе регулирования численного и качественного состава любого природного сообщества. Для создания устойчивой популяции можно использовать сведения о среднем уровне и амплитуде колебаний оптимального уровня численности по отношению к внешнему воздействию. Равновесное состояние популяции называется гомеостаз популяции.

Сохранение биологического разнообразия, поддержание экосистем в оптимальном состоянии — одна из важных задач общества. Под угрозой исчезновения каждый четвертый вид земноводных, каждый седьмой пресмыкающийся, каждый десятый из видов высших растений. Несбалансированные отношения между человеком и природой часто приводят к экологическому кризису и даже экологическим катастрофам. Вместе с тем, любое кризисное состояние экосистем — состояние обратимое. Именно поэтому человек должен являться активной действующей стороной, владеть знаниями о микроэволюционных процессах и отходить от своей антропоцентрической модели поведения.

Именно поэтому охрана природы требует совместных усилий многих стран.

Природоохранные меры предусматривают разработку и применение эффективных систем очистных сооружений, жесткий контроль применения пестицидов и удобрений, мелиорации почв. Кроме того, важно расширять сеть заповедников, резерватов, национальных парков, заказников, осуществлять постоянных мониторинг состояния окружающей среды.

Рациональное природопользование — особое направление в хозяйственной деятельности человека, которое обеспечивает экономное, рачительное использование ресурсов с учетом не только настоящих, но и будущих интересов общества. Сама система рационального природопользования предусматривает полное использование добываемых природных ресурсов, обеспечение восстановления возобновляемых природных ресурсов, многократное использование отходов производства.