Экологическое видообразование: механизм и примеры

Образование новых биологических видов – важнейший этап эволюции. В основе процесса лежит наследственная изменчивость, естественный отбор и генетическая мутация. Примеры экологического видообразования особенно распространены в природе. Изучение темы позволит указать правильные ответы на ЕГЭ и грамотно выполнить практическую работу по биологии.

Оглавление:

• Полиплоидия у растений
• Гибридизация особей
• Репродуктивная изоляция

Способы образования новых видов

Видообразование — это формирование новой популяции, обладающей уникальным генотипом и фенотипом. Процессу способствуют биологические факторы:

• географическая или репродуктивная изоляция;
• генетические мутации;
• естественный отбор;
• наличие межвидового барьера.

Несколько сотен лет назад на территории Австралии был распространён вид горных попугаев. Изменение климата привело к образованию пустыни Виктории. Одна часть популяции разместилась на востоке от пустыни, а другая в западной части.

Восточные горные попугаи сторонятся людей, поэтому заселяют дикие местности в зарослях колючих кустарников. Западный тип, напротив, располагается ближе к населённым пунктам, чтобы разорять пшеничные поля и другие сельскохозяйственные насаждения. Такой способ видообразования называется аллотропическим или географическим.

Прежде всего, на формирование новой популяции влияет наличие природного барьера между видами:

• горного хребта;
• морского пролива;
• океана;
• пустыни.

Примером географического видообразования на территории России может являться сибирская и даурская лиственница. Оба вида произошли от общего предка. Но из-за расширения ареала растения стали существенно отличаться не только внешне, но и по генотипу.

Иногда новый вид животного или растения образуется в пределах одного ареала. Например, разные виды чёрных дроздов обитают в пределах одной территории, но способы их питания и зоны проживания сильно отличаются. Одна группа проживает в глухих лесах, а другая возле жилищ человека. Такой путь формирования новых популяций называют симпатрией или экологическим видообразованием.

Сравнительная характеристика географического и экологического видообразования проиллюстрирована в таблице.

На основании информации, указанной в таблице, можно сделать вывод о том, что симпатрия протекает относительно быстро. Но новые генотипы, которые образовались в результате процесса, не отличаются устойчивостью к факторам внешней среды.

Виды симпатрии

Экологическое видообразование связано с изменением условий существования и генетической изоляцией видов. В биологии выделяют 3 типа симпатрии, характеризующиеся разными факторами влияния и механизмами действия.

Полиплоидия у растений

Новые виды могут возникать абсолютно внезапно из-за случайной генетической мутации. Полиплоидией называют кратное увеличение количества хромосом в клетке животных или растений. Явление часто наблюдается среди растений.

Полиплоидия может быть природной или искусственной. Например, новый вид мягкой пшеницы возник без вмешательства человека. Формированию сорта способствовали уникальные условия существования: ветер, яркое солнце, возможность самоопыления, отсутствие других видов пшеницы на ближайшей территории. Полиплоиды отличаются повышенной урожайностью и устойчивостью к температурным колебаниям. В сельском хозяйстве процесс инициируют при помощи ядов, разрушающих веретено деления в клетках. Самые распространённые сорта гречихи, табака, хлопка, риса являются результатом искусственной полиплоидии.

Гибридизация особей

Новые популяции могут появляться в результате скрещивания двух разных видов. Благодаря случайным генетическим мутациям на свет появляется организм с уникальным набором хромосом. Описать процесс можно на примере сорта культурной сливы: она возникла путём гибридизации алычи и тёрна.

Примечательно, что в природе гибридные формы часто оказываются нежизнеспособными. Но иногда, благодаря уникальным генетическим мутациям, новый вид приобретает способность к размножению и утрачивает возможность скрещивания с родительскими формами. Возникает генетическая изоляция и вид продолжает развиваться самостоятельно, приобретая собственные фенотипические особенности.

Гибридизацию активно используют в сельском хозяйстве для выведения новых сортов. В природе процесс происходит без вмешательства человека. Например, скальные ящерицы, обитающие на Кавказе, появились в результате естественного скрещивания разных видов.

Репродуктивная изоляция

Самый распространённый способ экологического видообразования – изоляция популяций, располагающихся в пределах одного ареала. Например, в озере Севан обитает несколько видов форели. Рыбы живут в одном водоёме и источники их питания не отличаются. Но если провести сравнение популяций, можно найти не только их сходства, но и существенные различия. Какие-то виды нерестятся на большой глубине, а другие на поверхности. Отличается и сезон размножения рыб. Пять разных типов севанской форели никогда не обмениваются генетическими материалами.

На изоляцию популяций влияют и другие факторы:

• климатические условия;
• периоды воспроизводства потомства;
• способы питания;
• смещение сроков цветения.

В изолированной популяции могут сформироваться новые полезные признаки, которые позволяют выжить. Уникальная последовательность генов, сформированная естественным отбором и внешними условиями, закрепляется в генотипе вида. Далее происходит передача новых свойств по наследству.

В качестве примера можно привести популяцию лютиков. Растения могут располагаться как вдоль болот и рек, так и в засушливых зонах. Несмотря на внешние сходства, перечень их признаков будет сильно различаться. Один вид не сможет существовать без большого количества влаги, а другой смог приспособиться к высоким температурам и отсутствию осадков.

Экологическое видообразование – главный источник многообразия царства животных и растений. Знание механизма и особенностей этого процесса позволяет создавать полезные для человека культуры и породы.