Синтетическая теория эволюции Современное понимание вида. Критерии вида. Популяция – форма существования вида. Основные характеристики популяции. Микроэволюция. Макроэволюция, ее закономерности. Результаты эволюции. Этапы развития жизни на Земле. Антропогепнез.

1. Направление эволюции определяется ее движущими силами: борьбой за существование и естественным отбором; 2. Борьба за существование – отражает зависимость одного существа от другого, успех особи в оставлении после себя потомства. 3. Естественный отбор – совокупность биологических процессов, в результате действия которых наблюдается дифференциальная смертность и дифференциальный успех в размножении. 4. Элементарные эволюционные процессы включают движущие силы эволюции и элементарные факторы эволюции. 5. Элементарным эволюционным материалом являются мутации. 6. Элементарной единицей эволюции является популяция. 7. Элементарное эволюционное явление – устойчивое изменение генетической структуры популяции. 8. Биогеоценоз – арена первичных эволюционных изменений.

История изучения вида Виды неизменяемы и созданы творцом Виды изменчивы, а следовательно видов нет и нет эволюции Вид устойчив и реален Укажите ученых придерживавшихся этих представлений о виде.

Принципы классификации 1 принцип: Латинский язык 2 принцип: Иерархичность, соподчиненность 3 принцип: Для одного и того же таксона – одно название (однозначность) Принципы классификации 1 принцип: Латинский язык 2 принцип: Иерархичность, соподчиненность 3 принцип: Для одного и того же таксона – одно название (однозначность) Вид – совокупность особей, а) обладающих общими морфологическими, физиологическими, биохимическими признаками; б) занимающих определенный ареал; в) способных скрещиваться между собой и давать плодовитое потомство Вид – совокупность особей, а) обладающих общими морфологическими, физиологическими, биохимическими признаками; б) занимающих определенный ареал; в) способных скрещиваться между собой и давать плодовитое потомство Виды реально существуют «Вид» в биологии

Критерии вида Показатели критерия Морфологический Физиологический Биохимический Генетический Эколого - географический

Критерии вида Морфологический критерий – сходство строения

Географический критерий вида Ареал – часть территории, в пределах которой вид распространен и проходит полный цикл развития Заяц - русак Заяц - беляк

Виды двойники Полевка обыкновенная 2n = 46 Полевка восточноевропейская 2n = 54

Характеристики популяции Пространственная структура Возрастная структура Половая структура Генетическая структура вида Популяция имеет качественные и количественные характеристики. Популяции видов динамичны, их состояние определяется внешними и внутренними причинами.

Синица большая - Parus major ПОПУЛЯЦИЯ – структурная единица вида, группа особей, длительно проживающих на определенной части ареала и обладающих наибольшим сходством и родством.

Частоты генотипов лисиц Русской Америки, 1824 год

Изменения в популяциях и эволюция Популяции 1.Аутогамные Самооплодотворяющиеся Преобладание гомозигот 2. Аллогамные % г е т е р о з и г о т м а л Перекрестное, спаривание % г е т е р о з и г о т в ы с о к ! ! ! Равновесие гомо-/гетеро- Состав аллелей определяется мутациями Состав аллелей определяется и мутациями, и рекомбинациями Эволюционныеизменения отсутствуют Эволюционные изменения отсутствуют Эволюционные и ии изменения отсутствуют Закон Харди-Вайнберга

При относительно постоянных условиях частота аллелей в популяции остается неизменной из поколения в поколение. В этих условиях популяция находится в состоянии генетического равновесия, в ней не происходят эволюционные изменения При относительно постоянных условиях частота аллелей в популяции остается неизменной из поколения в поколение. В этих условиях популяция находится в состоянии генетического равновесия, в ней не происходят эволюционные изменения англ. матем. Дж. Х. Харди нем. врач В. Вайнберг 1908 г. аллогамные популяции (N ) Выравнивание числа гомо- и гетерозигот аллогамные популяции (N) Выравнивание числа гомо- и гетерозигот

Условия равновесия Харди-Вайнберга размеры популяции достаточно велики спаривание и размножение особей происходит случайным образом (панмиксия) естественный отбор отсутствует (все генотипы одинаково приспособлены к внешним условиям) различные поколения не скрещиваются между собой не возникает новых мутаций отсутствует обмен генами с другими популяциями Разнообразие окраски цветков

Эволюционные ситуации в популяциях 1 случай: однородные, гомозиготные популяции N Аутогамные популяции 3 случай: неоднородные, случайное сочетание аллелей 2 случай: неоднородные гомо- и гетерозиготные популяции Аллогамные популяции N N, N СамооплодотворениеДвуполые Закон Харди - Вайнберга Эволюции нет Эволюционные изменения присутствуют Дрейф генов

Генофонд и эволюция Панмиксия обеспечивает возможность постоянного обмена наследственным материалом. В результате формируется единый генофонд популяции. Частота (концентрация) генов и генотипов Важнейшая особенность единого генофонда – его внутренняя неоднородность Панмиксия присутствует (+) Концентрация генов - const Концентрация генотипов Панмиксия отсутствует (-) Концентрация генов - Концентрация генотипов

Микроэволюция процесс образования новых видов из предковых форм Пути видообразования ГибридогенноеФилетическое ДивергентноеВидообразование

Изоляция как фактор эволюции Изоляция – полное прекращение панмиксии особей отдельных популяций в пределах биологического вида Изоляция БиологическаяГеографическая Этологическая Этологическая Хронологическая Хронологическая Физиологическая Физиологическая Экологическая Экологическая Расширение ареала Расширение ареала Фрагментация ареала Фрагментация ареала

Изоляция – пусковой механизм видообразования Формы внутривидовой изоляции Пространственная (географическая) Экологическая изоляция Аллопатрическое видообразование Симпатрическое видообразование 2. Геномные и хромосомные перестройки 1. Экологическая специализация 3. Гибридогенное видообразование

1) случайное ненаправленное колебание частоты аллелей (генов) в малых популяциях 2) возникновение новой популяции от одного или нескольких первоначальных основателей и генетически, и фенотипически единообразная ограниченная популяция Пример дрейфа генов Дрейф генов «Эффект основателя»

«Бутылочное горлышко» Эффект Болдуина «Бутылочное горлышко» Эффект Болдуина уменьшение генетического разнообразия внутри популяций увеличение различий между популяциями, к их дивергенции по ряду признаков Результаты:

Эффект основателя Частота аллеля В по системе групп крови АВ0 (I - IV) в современной популяции людей

1. Вид существует в форме популяций 2. Популяция имеет качественные и количественные характеристики 3. Популяции видов динамичны, их состояние определяется внешними и внутренними причинами * * * Пространственная структура Возрастная структура Половая структура Генетическая структура Популяционно-видовой уровень жизни

1.Наследственная изменчивость 2.Изоляция 3.Популяционные волны 4.Дрейф генов 5.Естественный отбор Условия эволюции Факторы эволюции Результат эволюции 2. Изменчивость видов в направлении приспособления к изменившимся условиям жизни 1. Размножение организмов в геометрической прогрессии 2. Внутренняя неоднородность генофонда (полиморфизм популяций) 3. Ограниченность ресурсов среды обитания 4. Изменение численности популяции 5. Ограничение панмиксии 1. Стабилизация «удачных» форм жизни в неизменных условиях

ФАКТОРЫ СРЕДЫ ОБИТАНИЯ Экологическая структура популяции Возрастная структураПоловой состав Численность (N) Динамика популяций

Изоляция как фактор эволюции Изоляция – полное прекращение панмиксии особей отдельных популяций в пределах биологического вида Изоляция БиологическаяГеографическая Этологическая Этологическая Хронологическая Хронологическая Физиологическая Физиологическая Экологическая Экологическая Расширение ареала Расширение ареала Фрагментация ареала Фрагментация ареала

Направления эволюции АроморфозИдиоадаптацияДегенерация Биологический прогресс АрогенезАллогенезКатагенез А.Н. Северцов И.И. Шмальгаузен

Направления эволюции Дивергенция Гомологичные органы

Типы эволюционных процессов Филетическая эволюция гоминид

Направления эволюции: конвергенция КонвергенцияАналогичные органы

Параллельная эволюция Параллельная эволюция Параллелизм Гомологичные органы Параллелизм - сходство организмов разных таксонов, основаное на сходных изменениях одних и тех же гомологичных структур

Свидетельства былых времен… Трилобит Силура Время - свойство реальности, выражающееся в последовательности сменяющих друг друга событий Время - форма существования материи, проявляющаяся в последовательной смене и длительности событий Геохронология - геологическое летоисчисление, построенное на учении о временной последовательности формирования горных пород, слагающих земную кору Эра - подразделение геохронологической шкалы, соответствующее крупному этапу геологической истории и развития жизни на Земле Геологический период - подразделение геохронологической шкалы, соответствующее времени образования горных пород

Условия зарождения жизни Воды морей обладают кислотностью t морской воды = 90 0 – С Р = атм. Озона (О 3 ) и кислорода (О 2 ) – нет, УФ t Р Архей – век бактерий, век одноклеточных Автотрофы - хемосинтетики Гетеротрофы - прокариоты ФОТОСИНТЕЗ Автотрофы – цианобактерии ПОЯВЛЕНИЕ ЯДРА Гетеротрофы – эукариоты Автотрофы - эукариоты

Ароморфозы Архея и Протерозоя Фотосинтез Появление свободного О 2 Аэробное дыхание Аэробное дыхание Эффективное извлечение Е из среды Ядерность, диплоидность Ядерность, диплоидность Резерв наследственной изменчивости Аллельный полиморфизм Половой процесс Половой процесс Рекомбинация признаков Генотипический полиморфизм Эффективный естественный отбор Многоклеточность Разделение функция клеток Предпосылки тканей

Климат Оледенение сменяется умеренным теплым, затем – сухим теплым климатом Наступление и отступление моря Этапы развития жизни в Кембрии Периоды и их продолжительность млн. лет РастенияЖивотные Кембрийский 70 млн. лет (570 ± 20) Дивергентная эволюция водорослей: а) одноклеточных б) многоклеточных в) нитчатых г) колониальных форм 1. Широкое распространение членистоногих – трилобитов 2. Появление организмов с минерализованным скелетом

Климат Равномерно умеренный, влажный Наступление и отступление моря Этапы развития жизни в Ордовике Периоды и их продолжительность, млн. лет РастенияЖивотные Ордовикский, 60 млн. лет (490 ± 10) Исключительное разнообразие водорослей Процветают морские беспозвоночные Дно ордовикского моря

Климат Вначале –сухой, прохладный, затем влажный с потеплением Горообразование, первые коралловые рифы Этапы развития жизни в Силуре Периоды и их продолжительность, млн. лет РастенияЖивотные Силурийский, 30 млн. лет (435 ±10) 1. Расцвет водорослей 2. Выход растений на сушу - псилофиты 1. Развитие кораллов, трилобитов 2. Появление бесчелюстных позвоночных - щитковых

Климат Смена сухих и дождливых сезонов Оледенения Перераспределение суши и моря Этапы развития жизни в Девоне Периоды и их продолжительность млн. лет РастенияЖивотные Девонский, 55 млн. лет (400 ±10) Распространен. на суше высших споровых растений 1.Расцвет щитковых 2. Появление кистеперых и всех др. групп рыб 3. Освоение суши: пауки, клещи,.. 4. Первые хордовые на суше - стегоцефалы 5. Вымирание членист…

Климат Теплый влажный – на сухой, холодный Завершение – периодом оледенения Г орообразование Этапы развития жизни в Карбоне Периоды и их продолжительность млн. лет РастенияЖивотные Каменноугольный 65 млн. лет (345 ±10) 1. Расцвет споровых растений 2. Появление семенных папоротников хвойных 1. Расцвет земноводных 2.Возникновение пресмыкающихся 3.Появление летающих форм насекомых, пауков, скорпионов

Климат Зональность климата, Отступление моря, рифы, внутренние водоемы Завершение горообразования Этапы развития жизни в Перми Периоды и их продолжительность млн. лет РастенияЖивотные Пермский, 60 млн. лет (345 ±10) 1.Исчезновение лесов - вымирание 2.Распространен хвойных – в Северном полушарии 1.Развитие рептилий 2.Возникновение звероподобных пресмыкающихся 3. Массовое вымирание беспозвоночных

Климат Сглаживания зональности, выравнивание t Начало дрейфа материков Центры материков - засушливы Этапы развития жизни в Триасе Периоды и их продолжительность млн. лет РастенияЖивотные Триасовый, 40 млн. лет (230 ± 10) 1.Вымирание споровых папоротников 2.Распространен папоротнико- видных, голосеменных 1. Идиоадаптация рептилий (+ черепахи, крокодилы) 2. Появление первых млекопитающих 3. Появление костистых рыб

Климат Смена с влажного на засушливый на экваторе Движение континентов Образование Атлантического океана Этапы развития жизни в Юре Периоды и их продолжительность млн. лет РастенияЖивотные Триасовый, 60 млн. лет (190 ± 10) 1. Расцвет голосеменных, папоротников 2. Появление ботанико- географической зональности 1.Расцвет динозавров и др. рептилий, освоение ими воздуха 3. Появление групп моллюсков 3. Появление первоптиц

Климат Похолодание Отступление моря Горообразование Этапы развития жизни в Мелу Периоды и их продолжительность млн. лет РастенияЖивотные Меловой, 70 млн. лет (135 ± 5) 1. Вымирание голосеменных, папоротников 2. Появление покрыто- семенных растений 1.Появление птиц, сумчатых, плацентарных млекопитающих 3. Расцвет насекомых, костистых рыб 3. Вымирание динозавров

б Этапы развития жизни в Палеогене (Нижнечетвертичный период) Периоды и их продолжительность млн. лет РастенияЖивотные Палеогеновый, 40 млн. лет (66 ± 3) Климат: Теплый равномерный Горообраз-ние 1.Состав флоры близок к современному 2. Господство покрытосемен- ных растений 3. Появляется тайга 1.Вымирание головоногих моллюсков 3. Господство костистых рыб 3. Появляются приматы 4. Дивергенция птиц 5. Господство насекомых

Этапы развития жизни в Антропогене Периоды и их продолжительност ь млн. лет РастенияЖивотные Антропогеновый, 1,5-2 млн.лет Климат: Неоднократная смена. Оледенения Сев. полушария 1. Формирование ныне существующих сообществ 2. Современный облик растительности 1. Появление и развитие человека 2. Животных мир – современные черты

Эволюция человека

Древнейшие люди (Архантропы) Древние люди (Палеоантропы) Современные люди (Неоантропы)

Питекантроп и сапиенс и сапиенс Питекантроп и сапиенс и сапиенс Систематическое положение человека ЦарствоЖивотные ТипХордовые ПодтипПозвоночные КлассМлекопитающие ОтрядПриматы Подотряд Человекоподобные СекцияУзконосые НадсемействоГоминоиды ГоминидыСемейство РодЧеловек Вид Человек разумный

млн. лет назад Австралопитек – африканский предок человека 1.Прямоходящие существа, руки свободны 2.Рост см, масса 2545 кг 3.Объем мозга = 530 см 3 4.Примитивных орудий труда не найдено

Зубы верхней челюсти гориллы, австралопитека и современного человека Австралопитек – африканский предок человека

Человек умелый (Homo habilis) - еще не человек? 1.Объем головного мозга до см 3 1.Стопа имела свод 2.Кисти более совершенны - большой палец был противопоставлен указательному 3.Использовал примитивные инструменты из камня на месте их стоянок

от 1 млн. – до 300 тыс. лет назад Первые люди – архантропы Homo erectus 1.Рост 160 см 2.Объемом головного мозга до 1100 см 3 3.Его тело как у современного человека, 4.…но - череп имел отличия: низкий лоб, надбровные дуги, массивная нижняя челюсть, почти не выделяющийся подбородочный выступ

от 300 до 400 тыс. лет назад Пережить оледенение – палеоантропы Homo neandertalis 1.Рост 170 см 2.Череп куполообразный 3.Объем мозга – до 1600 см 3 1.Надбровные валики есть 2.Подбородочный выступ развит не очень сильно 3.Крепкое телосложение 4.Поддерживали огонь, шили из шкур одежду

существуем 40 тыс. лет Современные люди – неоантропы кроманьонцы 1.Рост до 180 см 2.Объем мозга – до 1800 см 3 3.Обладали признаками современного человека: - высокий свод черепа - развитый подбородочный выступ 4. Появление искусства