Папуляцыйныя хвалі як эвалюцыйны фактар. Прычыны папуляцыйных хваляў

Пры дзеянні элементарных фактараў у генафондзе змяняецца частата пэўных генаў, што прыводзіць да змены ў генатыпе і ў фенатыпу папуляцыі, а пры працяглым уздзеянні натуральнага адбору праходзіць яе дыферэнцыяцыя.

Што такое микроэволюция

Микроэволюция - змены папуляцыі пад уплывам эвалюцыйных фактараў, што можа прыводзіць да змены генафонду або нават да з'яўлення новага віду.

Фактарамі эвалюцыі можна назваць любыя працэсы або з'явы. Сярод іх варта назваць мутацыі, ізаляцыю, дрэйф генаў, папуляцыйныя хвалі, якія змяняюць генетычны склад.

Памеры любой папуляцыі пастаянна змяняюцца. Прычынамі гэтага з'яўляюцца розныя ўздзеяння біятычных і абіятычнымі характару. Такія ваганні колькасці папуляцыі маюць перыядычны характар. Так, пасля павелічэння колькасці асобін у папуляцыі ідзе яго памяншэнне. У 1905 году С. С. Чацверыкоў назваў гэтую заканамернасць папуляцыйнымі хвалямі. Калі прывесці прыклады папуляцыйных хваляў, то гэта могуць быць ваганні колькасці ахвяр-драпежнікаў, размнажэнне саранчы або трусоў ў Аўстраліі. Прыкладам таксама могуць служыць ўспышкі колькасці лемінгаў ў Арктыцы або чумныя эпідэміі, якія ў мінулым рэгістраваліся ў Еўропе.

Характарыстыка «хваляў жыцця»

Дадзеныя хвалі характэрныя для ўсіх жывых арганізмаў. Яны могуць быць перыядычнымі і неперыядычныя. Перыядычныя часцей за ўсё назіраюцца ў кароткачасовых арганізмах - у казурак, аднагадовых раслін, а таксама ў большасці мікраарганізмаў і грыбоў. Найбольш простым прыкладам могуць быць сезонныя змены колькасці.

Неперыядычныя папуляцыйныя хвалі залежаць ад спалучэння некалькіх складаных фактараў. Як правіла, яны датычацца не аднаго, а некалькіх відаў жывых арганізмаў у біягеацэнозы, таму могуць прывесці да карэнных перабудовам.

Сярод змен колькасці асобін у папуляцыі варта вылучыць раптоўнае з'яўленне пэўных відаў арганізмаў у новых раёнах, дзе адсутнічаюць іх натуральныя ворагі. Таксама варта згадаць рэзкія нециклические змены колькасці, якія звязваюць з натуральнымі «катастрофамі» і могуць выяўляцца разбурэннем біягеацэнозу ці цэлага ландшафту. Так, некалькі засушлівых летніх перыядаў могуць змяніць значную тэрыторыю - абумовіць з'яўленне лугавой расліннасці на балотах і вялікай колькасці сухіх лугоў.

Калі ўказваць прычыны папуляцыйных хваляў, то варта ўспомніць не толькі ўзаемасувязь жывых арганізмаў паміж сабой і з фактарамі навакольнага асяроддзя, але і ўплыў чалавека.

Эвалюцыйнае значэнне «хваляў жыцця»

У выпадках, калі колькасць любой папуляцыі рэзка зніжаецца, могуць заставацца ўсяго некалькі асобін. Пры гэтым у іх частата генаў (алеляў) выдатная ад той, якая была ў зыходнай папуляцыі. Калі пасля рэзкага спаду колькасці ў папуляцыі ідзе яе рэзкі ўздым, то пачатак новай ўспышкі росту колькасці асобін у папуляцыі дае невялікая група арганізмаў, якая засталася. Менавіта таму можна сцвярджаць, што папуляцыйныя хвалі ўплываюць на генафонд, паколькі генатып дадзенай групы вызначае генетычную структуру ўсёй папуляцыі.

Пры гэтым цалкам выпадкова рэзка змяняецца набор мутацый у папуляцыі і іх канцэнтрацыя. Так, пэўная частка мутацый знікае наогул, а некаторыя раптам растуць. Калі абагульніць, то можна сказаць, што папуляцыйныя хвалі як эвалюцыйны фактар надзвычай важныя, паколькі пры ўмове інтэнсіўнага адбору з'яўляюцца асноўным пастаўшчыком эвалюцыйнага матэрыялу, калі рэдкія мутацыі падстаўляюцца пад дзеянне адбору.

Акрамя гэтага, хвалі жыцця здольныя часова вывесці шэраг мутацый або генатыпаў ў іншую абіятычнымі або Біятычныя асяроддзе. Нягледзячы на гэта, нават спалучэнне папуляцыйных хваль і мутацый не забяспечвае праходжанне эвалюцыйнага працэсу. Трэба дзеянне фактару, які ўплывае ў адным кірунку (гэта, напрыклад, ізаляцыя).

Ўплыў ізаляцыі на колькасць папуляцыі

Дадзены фактар надзвычай важны ў эвалюцыйным плане, паколькі правакуе з'яўленне новых прыкмет ва ўмовах аднаго выгляду і не дае адбывацца скрыжаванню розных відаў паміж сабой. Варта адзначыць, што часцей за ўсё назіраецца геаграфічная ізаляцыя. Яе сутнасць заключаецца ў тым, што адзіны арэал разрываецца, пры гэтым скрыжаванне асобін з розных яго частак становіцца немагчымым або абцяжараным.

Варта адзначыць, што ў ізаляванай папуляцыі выпадкова развіваюцца мутацыі, а ў выніку натуральнага адбору яе генатып становіцца ўсё больш разнастайным. Акрамя гэтага, існуе экалагічная ізаляцыя і розныя біялагічныя механізмы, якія перашкаджаюць асобінам рознага выгляду свабодна крыжаваць. Прыкладам могуць быць розныя перавагі адносна месца або часу скрыжавання, а таксама, напрыклад, выдатныя паводзіны або рознае будынак палавых органаў у жывёл, што становіцца дадатковай перашкодай да скрыжаванню.

Калі абагульніць, то можна сказаць, што розныя віды ізаляцыі спрыяюць адукацыі новых відаў, але ў той жа час дапамагаюць захоўваць генетычную відавую структуру.

дрэйф генаў

Выпадковае змяненне колькасці генаў у любой папуляцыі малога памеру можа мець прыкметныя наступствы, паколькі яно можа прывесці да змены частоты алеляў. Выпадковыя змены частоты алеляў называюць дрэйфам генаў. Гэты працэс мае ненаправленную характар. Упершыню ён быў знойдзены генетыкамі Н. П. Дубінін і Д. Д. Рамашовым.

Пацверджанне адносна выпадковасці дрэйфу генаў атрымаў С. Райт. Ён ва ўмовах лабараторыі скрыжаваў самак і самцоў дразафілы, якія былі гетерозиготными па вызначаным гену. Пасля гэтага было атрымана нашчадства з канцэнтрацыяй нармальнага і мутантавага гена, якая склала 50%. Праз некалькі пакаленняў некаторыя асобіны сталі гомозиготными за мутантным геном, некаторыя наогул яго страцілі, а яшчэ адна частка асобін мела як мутантный, так і нармальны ген.

Варта адзначыць, што нават пры паніжанай жыццяздольнасці асобін-мутантаў і пры ўмове ўплыву натуральнага адбору мутантный алеляў змог цалкам выцесніць нармальны, выклікаючы спецыфічныя папуляцыйныя хвалі.

Этыялогія папуляцыйных хваляў

З усіх прычын, якія здольныя паўплываць на колькасныя характарыстыкі папуляцыі, вядучае месца займаюць кліматычныя ўмовы, Біятычныя фактары пры гэтым адводзяцца на другі план. Пры нізкім краявідным разнастайнасці колькасць асобін у папуляцыі залежыць ад надвор'я, хімічнага складу навакольнага асяроддзя, а таксама ад ступені яго забруджвання.

Варта адзначыць, што прычыны папуляцыйных хваляў, якія прадвызначаюць змяненне колькасці папуляцыі, залежаць ад яе шчыльнасці або ўплываюць незалежна ад гэтага параметру.

Абіятычнымі і антрапагенныя фактары, як правіла, не залежаць ад шчыльнасці папуляцыі. Біятычныя ўплыў у большай меры залежыць ад яе. Варта адзначыць тэрытарыяльнае паводзіны, якое ў ходзе эвалюцыі з'яўляецца найбольш эфектыўным механізмам, які стрымлівае рост колькасці асобін у папуляцыі. Так, актыўнасць асобін абмяжоўваецца адпаведным прасторай. Пры павелічэнні колькасці развіваецца унутрывідавая канкурэнцыя за рэсурсы або прамой антаганізм (напад на канкурэнтаў).

Папуляцыйныя хвалі таксама залежаць ад паводніцкіх рэакцый, якія пры высокай колькасці папуляцыі характарызуюцца з'яўленнем інстынкту масавай міграцыі. Таксама можа развівацца стрэс-рэакцыя, пры якой у асобін развіваюцца такія фізіялагічныя асаблівасці, якія зніжаюць нараджальнасць і спрыяюць павелічэнню смяротнасці. Так, парушаецца працэс аагенез і сперматогенеза, пачашчаюцца выпадкі выкідкаў, памяншаецца колькасць асобін у адным пакаленні і павялічваецца перыяд палавога паспявання. Акрамя гэтага, памяншаецца інстынкт клопату пра нашчадства, змяняюцца паводзіны - расце агрэсіўнасць, можа назірацца канібалізм і неадэкватная рэакцыя на асоб процілеглага полу, што ў канчатковым выніку зніжае колькасць папуляцыі.

Асаблівасці змянення колькасці папуляцый

Многія экалагічныя працэсы, звязаныя з распаўсюджваннем папуляцыі па арэалу або з лакальнай выбліскам колькасці, нагадваюць своеасаблівыя хвалі, якія, як было паказана вышэй, атрымалі назву «хваляў жыцця». Тыповым прыкладам можна назваць раптоўнае павелічэнне колькасці насякомых-шкоднікаў на абмежаванай тэрыторыі лесу. Пры спрыяльных умовах казуркі здольныя захопліваць усё новыя і новыя тэрыторыі, што з'яўляецца тыповай карцінай павелічэння іх шчыльнасці або распаўсюджвання так званай папуляцыйнай хвалі. Ведаючы характарыстыкі рухомасці і пэўныя папуляцыйныя прыкметы, можна з лёгкасцю разлічыць хуткасць распаўсюджвання гэтай хвалі і магчымыя метады барацьбы.

Аналагічна можна ахарактарызаваць эпідэмічныя хвалі, таму дадзеную тэорыю з поспехам ужываюць для вызначэння характару распаўсюджвання розных захворванняў і хуткасці дадзенага працэсу.

Акрамя гэтага, варта згадаць пра папуляцыйна-генетычных хвалях, з дапамогай якіх апісваюць характар распаўсюджвання пэўнага гена па арэалу, які займае тая ці іншая папуляцыя.

Механізм дзеяння папуляцыйных хваляў

Папуляцыйныя хвалі можна ахарактарызаваць з дапамогай мадэльнага прыкладу. Так, у закрытым скрыні знаходзіцца 500 чорных і такое ж колькасць белых шароў, што адпавядае частаце алеляў Р-0,50. Калі выдаліць наўздагад 10 шароў і выказаць здагадку, што 4 з іх маюць чорную афарбоўку, а 6 - белую, то, адпаведна, частата алеляў будзе складаць 0,40 і 0,60.

Калі павялічыць колькасць шароў ў 100 разоў, дадаўшы 400 чорных і 600 белых, а потым зноў жа наўздагад забраць любыя 10, то вялікая верагоднасць таго, што іх суадносіны па колеры будзе значна адрознівацца ад першапачатковага, напрыклад 2 чорных і 8 белых. Пры гэтым частата алеляў складзе адпаведна Р-0,20 і Р-0,80. Калі ж узяць трэцюю выбарку, то ёсць верагоднасць таго, што будуць вынятыя 9 белых шароў з 10 абраных, ці нават усе яны будуць мець белую афарбоўку.

Па гэтым прыкладзе можна меркаваць аб выпадковых ваганні частаты алеляў ў натуральных папуляцыях, якія могуць зніжаць або павышаць канцэнтрацыю пэўнага гена.