Популяционные волны это в биологии кратко

Обновлено: 05.07.2024

К ним относят мутации, комбинативную изменчивость, дрейф генов и волны жизни (популяционные волны), а также изоляцию и естественный отбор.

Мутации — случайные изменения генетического материала, проявляющиеся в возникновении новых признаков или свойств организма.

В результате мутаций возникают новые гены. Ген может перейти из доминантного состояния в рецессивное ( A → a ) или наоборот. Ген может измениться ( A → C ).

Мутационный процесс происходит случайно и не может быть направляющим фактором изменения вида. Новые гены подвергаются действию естественного отбора.

Этот вид изменчивости обеспечивает разнообразие признаков особей в каждой популяции и тоже служит материалом для естественного отбора.

Волны жизни , или популяционные волны — это значительные изменения количества особей в популяции; бывают периодические и непериодические.

наблюдается периодическое (сезонное) изменение абиотических факторов (освещённости, температуры, влажности и т. д.);
происходят случайные изменения мест обитания (природные катаклизмы);
популяции могут расширять занимаемую территорию, что приводит к возрастанию их численности.

Волны жизни служат важным фактором эволюции в небольших популяциях, в которых может наблюдаться дрейф генов.

В малочисленной популяции из-за стихийных бедствий (пожара, наводнения, урагана и т. д.) может резко уменьшиться количество особей. При этом могут сохраниться в живых особи, имеющие редкие гены. В дальнейшем эти гены будут закрепляться за счёт увеличения частоты близкородственных скрещиваний и генофонд популяции изменится.

Изолированные популяции не могут обмениваться генами, каждая из них развивается в особых условиях. С течением времени различия генофондов накапливаются и углубляются — происходит постепенное превращение популяций в разные виды.

Пространственная ( географическая ) изоляция возникает, когда разные популяции одного вида разделяют какие-нибудь трудно преодолимые барьеры (водоёмы, ущелья, участки леса, горы, болота, дороги) или большие расстояния.

Причины биологической изоляции — биологические отличия, возникающие между организмами одной популяции. Она бывает экологическая, этологическая, морфофизиологическая и генетическая.

Причиной экологической изоляции может быть изменение мест размножения или сдвиг сроков цветения, гнездования, нереста. Этологическая изоляция возникает, если различается брачное поведение особей. Морфофизиологическая изоляция связана с невозможностью спаривания особей при значительных отличиях размеров или строения их органов размножения. Генетическая изоляция связана с изменениями числа и строения хромосом, в результате которых становится невозможным свободное скрещивание особей.

Все рассмотренные элементарные факторы эволюции действуют ненаправленно, но они приводят к изменению соотношения генов и создают материал для естественного отбора.

Вспышки численности организмов некоторых видов, наблюдавшиеся в ряде регионов мира, были обусловлены деятельностью человека.В XIX—XX вв. это относится к популяциям кроликов в Австралии, домовых воробьев в Северной Америке, канадской элодеи в Евразии. В настоящее время существенно возросли размеры популяций домовой мухи, находящей прекрасную кормовую базу в виде разлагающихся пищевых отбросов вблизи поселений человека. Напротив, численность 12 популяций домовых воробьев в городах падает вследствие прекращения широкого использования лошадей. Масштабы колебаний численности организмов разных видов варьируют. Для одной из зауральских популяций майских жуков отмечены изменения количества особей в 10 6 раз.

Рис. 11.1 Колебания численности особей в популяциях жертвы (заяц-беляк, сплошная линия) и хищников (А - рыси; B - лисицы; Д - волка)

Изменение генофондов популяций происходит как на подъеме, так и на спаде популяционной волны. При росте численности организмов наблюдается слияние ранее разобщенных популяций и объединение их генофондов. Так как популяции по своему генетическому составу уникальны, в результате такого слияния возникают новые генофонды с измененными по сравнению с исходными частотами аллелей. В условиях возросшей численности интенсифицируются межпопуляционные миграции особей, что также способствует перераспределению аллелей. Рост количества организмов обычно сопровождается расширением занимаемой территории.

На гребне популяционной волны некоторые группы особей выселяются за пределы ареала вида и оказываются в необычных условиях существования. В таком случае они испытывают действие новых факторов естественного отбора. Повышение концентрации особей в связи с ростом их численности усиливает внутривидовую борьбу за существование.

При спаде численности наблюдается распад крупных популяций. Возникающие малочисленные популяции характеризуются измененными генофондами. В условиях массовой гибели организмов редкие мутантные аллели могут быть генофондом потеряны. При сохранении редкого аллеля его концентрация в генофонде малочисленной популяции автоматически возрастает. На спаде волны жизни часть популяций, как правило, небольших по размерам, остается за пределами обычного ареала вида. Чаще они, испытывая действие необычных условий жизни, вымирают. Реже, при благоприятном генетическом составе, такие популяции переживают период спада численности. Будучи изолированными от основной массы вида, существуя в необычной среде, они нередко являются родоначальниками новых видов.

Популяционные волны — это эффективный фактор преодоления генетической инертности природных популяций. Вместе с тем их действие на генофонды не является направленным. В силу этого они, так же как и мутационный процесс, подготавливают эволюционный материал к действию других элементарных эволюционных факторов.

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Популяционные волны" в других словарях:

ПОПУЛЯЦИОННЫЕ ВОЛНЫ — термин, введенный Н. В. Тимофеевым Ресовским (1928) для обозначения колебаний численности особей популяции, возникающих под влиянием различных факторов биотической и абиотической среды; по С. С. Четверикову (1909) “волны жизни”. Популяционные… … Экологический словарь

популяционные волны — волны жизни Колебания численности особей, характерные для любой популяции живых организмов; могут быть генетически обусловленными (тогда они, как правило, имеют упорядоченный, периодический, сезонный характер), а также могут быть результатом… … Справочник технического переводчика

популяционные волны — циклические подъемы и спады численности популяции … Большой медицинский словарь

ПОПУЛЯЦИОННЫЕ ВОЛНЫ — изменение численности популяции под действием какого либо фактора … Словарь ботанических терминов

Популяционные волны в численности в жизни — Популяционные волны, в. численности, в. жизни * папуляцыйныя хвалі, х. колькасці, х. жыцця * population waves or population fluctuations or number f. or life w. присущие всем видам () периодические и непериодические изменения численности особей… … Генетика. Энциклопедический словарь

Волны жизни в численности популяционные в — Волны жизни, в. численности, популяционные в. * хвалі жыцця, х. колькасці * life waves or number fluctuations or population f см … Генетика. Энциклопедический словарь

Волны жизни — колебания (или флюктуации) численности особей в популяции (См. Популяция). Термин введён русским биологом С. С. Четвериковым в 1915. Подобные колебания численности могут быть сезонными или несезонными, повторяющимися через различные… … Большая советская энциклопедия

волны жизни — population waves популяционные волны, волны жизни. Kолебания численности особей, характерные для любой популяции живых организмов; могут быть генетически обусловленными (тогда они, как правило, имеют упорядоченный, периодический, сезонный… … Молекулярная биология и генетика. Толковый словарь.

Волны численности (жизни, популяционные) — присущие всем видам периодические и непериодические изменения численности особей, возникающие в результате действия или влияния абиотических и биотических факторов, вызывающих изменение интенсивности естественного отбора и перемены в генетической … Начала современного естествознания

При действии элементарных факторов в генофонде изменяется частота определенных генов, что приводит к изменению в генотипе и в фенотипе популяции, а при длительном воздействии естественного отбора проходит ее дифференциация.

Что такое микроэволюция

Микроэволюция - изменения популяции под влиянием эволюционных факторов, что может приводить к изменению генофонда или даже к появлению нового вида.

Факторами эволюции можно назвать любые процессы или явления. Среди них следует назвать мутации, изоляцию, дрейф генов, популяционные волны, которые изменяют генетический состав.

Размеры любой популяции постоянно меняются. Причинами этого являются различные воздействия биотического и абиотического характера. Такие колебания численности популяции имеют периодический характер. Так, после увеличения числа особей в популяции идет его уменьшение. В 1905 году С. С. Четвериков назвал эту закономерность популяционными волнами. Если привести примеры популяционных волн, то это могут быть колебания численности жертв-хищников, размножение саранчи или кроликов в Австралии. Примером также могут служить вспышки численности леммингов в Арктике или чумные эпидемии, которые в прошлом регистрировались в Европе.

Данные волны характерны для всех живых организмов. Они могут быть периодическими и непериодическими. Периодические чаще всего наблюдаются в короткоживущих организмах - у насекомых, однолетних растений, а также у большинства микроорганизмов и грибов. Наиболее простым примером могут быть сезонные изменения численности.

Непериодические популяционные волны зависят от сочетания нескольких сложных факторов. Как правило, они касаются не одного, а нескольких видов живых организмов в биогеоценозе, поэтому могут привести к коренным перестройкам.

Если указывать причины популяционных волн, то стоит вспомнить не только взаимосвязь живых организмов между собой и с факторами окружающей среды, но и влияние человека.

В случаях, когда численность любой популяции резко снижается, могут оставаться всего несколько особей. При этом у них частота генов (аллелей) отлична от той, которая была в исходной популяции. Если после резкого спада численности в популяции идет ее резкий подъем, то начало новой вспышки роста численности особей в популяции дает небольшая группа организмов, которая осталась. Именно поэтому можно утверждать, что популяционные волны влияют на генофонд, поскольку генотип данной группы определяет генетическую структуру всей популяции.

При этом совершенно случайно резко изменяется набор мутаций в популяции и их концентрация. Так, определенная часть мутаций исчезает вообще, а некоторые внезапно растут. Если обобщить, то можно сказать, что популяционные волны как эволюционный фактор чрезвычайно важны, поскольку при условии интенсивного отбора являются основным поставщиком эволюционного материала, когда редкие мутации подставляются под действие отбора.

Кроме этого, волны жизни способны временно вывести ряд мутаций или генотипов в другую абиотическую или биотическую среду. Несмотря на это, даже сочетание популяционных волн и мутаций не обеспечивает протекание эволюционного процесса. Нужно действие фактора, который влияет в одном направлении (это, например, изоляция).

Влияние изоляции на численность популяции

Данный фактор чрезвычайно важен в эволюционном плане, поскольку провоцирует появление новых признаков в условиях одного вида и не дает происходить скрещиванию разных видов между собой. Стоит отметить, что чаще всего наблюдается географическая изоляция. Ее суть заключается в том, что единственный ареал разрывается, при этом пересечение особей из разных его частей становится невозможным или затрудненным.

Стоит отметить, что в изолированной популяции случайно развиваются мутации, а в результате естественного отбора ее генотип становится все более разнообразным. Кроме этого, существует экологическая изоляция и различные биологические механизмы, которые препятствуют особям разного вида свободно скрещиваться. Примером могут быть разные предпочтения относительно места или времени скрещивания, а также, например, отличное поведение или различное строение половых органов у животных, что становится дополнительным препятствием к скрещиванию.

Если обобщить, то можно сказать, что различные виды изоляции способствуют образованию новых видов, но в то же время помогают сохранять генетическую видовую структуру.

Дрейф генов

Случайное изменение количества генов в любой популяции малого размера может иметь заметные последствия, поскольку оно может привести к изменению частоты аллелей. Случайные изменения частоты аллелей называют дрейфом генов. Этот процесс имеет ненаправленный характер. Впервые он был обнаружен генетиками Н. П. Дубининым и Д. Д. Ромашовым.

Подтверждение относительно случайности дрейфа генов получил С. Райт. Он в условиях лаборатории скрестил самок и самцов дрозофилы, которые были гетерозиготными по определенному гену. После этого было получено потомство с концентрацией нормального и мутантного гена, которая составила 50%. Через несколько поколений некоторые особи стали гомозиготными за мутантным геном, некоторые вообще его потеряли, а еще одна часть особей имела как мутантный, так и нормальный ген.

Следует отметить, что даже при пониженной жизнеспособности особей-мутантов и при условии влияния естественного отбора мутантный аллель смог полностью вытеснить нормальный, вызывая специфические популяционные волны.

Этиология популяционных волн

Из всех причин, которые способны повлиять на количественные характеристики популяции, ведущее место занимают климатические условия, биотические факторы при этом отводятся на второй план. При низком видовом многообразии количество особей в популяции зависит от погоды, химического состава окружающей среды, а также от степени его загрязнения.

Стоит отметить, что причины популяционных волн, которые предопределяют изменение численности популяции, зависят от ее плотности или влияют независимо от этого параметра.

Абиотические и антропогенные факторы, как правило, не зависят от плотности популяции. Биотическое влияние в большей мере зависит от нее. Следует отметить территориальное поведение, которое в ходе эволюции является наиболее эффективным механизмом, который сдерживает рост количества особей в популяции. Так, активность особей ограничивается соответствующим пространством. При увеличении численности развивается внутривидовая конкуренция за ресурсы или прямой антагонизм (нападение на конкурентов).

Популяционные волны также зависят от поведенческих реакций, которые при высокой численности популяции характеризуются появлением инстинкта массовой миграции. Также может развиваться стресс-реакция, при которой у особей развиваются такие физиологические особенности, которые снижают рождаемость и способствуют увеличению смертности. Так, нарушается процесс овогенеза и сперматогенеза, учащаются случаи выкидышей, уменьшается количество особей в одном поколении и увеличивается период полового созревания. Кроме этого, уменьшается инстинкт заботы о потомстве, изменяется поведение - растет агрессивность, может наблюдаться каннибализм и неадекватная реакция на лиц противоположного пола, что в конечном итоге снижает численность популяции.

Особенности изменения численности популяций

Аналогично можно охарактеризовать эпидемические волны, поэтому данную теорию с успехом применяют для определения характера распространения различных заболеваний и скорости данного процесса.

Кроме этого, следует упомянуть о популяционно-генетических волнах, с помощью которых описывают характер распространения определенного гена по ареалу, который занимает та или иная популяция.

Механизм действия популяционных волн

Популяционные волны можно охарактеризовать с помощью модельного примера. Так, в закрытом ящике находится 500 черных и такое же количество белых шаров, что соответствует частоте аллелей Р-0,50. Если удалить наугад 10 шаров и предположить, что 4 из них имеют черную окраску, а 6 - белую, то, соответственно, частота аллелей будет составлять 0,40 и 0,60.

Если увеличить количество шаров в 100 раз, добавив 400 черных и 600 белых, а потом опять же наугад забрать любые 10, то велика вероятность того, что их соотношение по цвету будет значительно отличаться от первоначального, например 2 черных и 8 белых. При этом частота аллелей составит соответственно Р-0,20 и Р-0,80. Если же взять третью выборку, то есть вероятность того, что будут извлечены 9 белых шаров из 10 избранных, или даже все они будут иметь белую окраску.

По этому примеру можно судить о случайных колебаниях частоты аллелей в естественных популяциях, которые могут снижать или повышать концентрацию определенного гена.

Читайте также: