Sotto l'azione di fattori elementari nel pool genetico, la frequenza di alcuni geni cambia, il che porta a un cambiamento nel genotipo e nel fenotipo della popolazione, e con l'esposizione prolungata alla selezione naturale, avviene la sua differenziazione.
Cos'è la microevoluzione
Microevoluzione: cambiamenti della popolazione sotto l'influenza di fattori evolutivi, che possono portare a un cambiamento nel pool genetico o addirittura all'emergere di una nuova specie.
I fattori dell'evoluzione possono essere chiamati qualsiasi processo o fenomeno. Tra questi ci sono mutazioni, isolamento, deriva genetica, onde di popolazione che cambiano la composizione genetica.
La dimensione di qualsiasi popolazione è in continua evoluzione. Le ragioni di ciò sono varie influenze di natura biotica e abiotica. Tali fluttuazioni della popolazione sono periodiche. Quindi, dopo un aumento del numero di individui in una popolazione, diminuisce. Nel 1905, S. S. Chetverikov chiamò questa regolarità onde di popolazione. Se fornisci esempi di ondate di popolazione, queste possono essere fluttuazioni nel numero di predatori, nella riproduzione di locuste o conigli in Australia. Un altro esempio sono i focolai di lemming inEpidemie artiche o di peste che sono state registrate in Europa in passato.
Caratteristiche delle "onde della vita"
Queste onde sono caratteristiche di tutti gli organismi viventi. Possono essere periodici o non periodici. I periodici sono più spesso osservati negli organismi di breve durata - negli insetti, nelle piante annuali, nonché nella maggior parte dei microrganismi e dei funghi. L'esempio più semplice sarebbe il cambio stagionale dei numeri.
Le ondate di popolazione non periodiche dipendono da una combinazione di diversi fattori complessi. Di norma, non riguardano uno, ma diversi tipi di organismi viventi in una biogeocenosi, quindi possono portare a una ristrutturazione radicale.
Tra i cambiamenti nel numero di individui in una popolazione, si dovrebbe evidenziare l'improvvisa comparsa di alcune specie di organismi in nuove aree dove i loro nemici naturali sono assenti. Da menzionare anche i forti cambiamenti non ciclici della popolazione, che sono associati a "catastrofi" naturali e possono manifestarsi con la distruzione della biogeocenosi o dell'intero paesaggio. Quindi, diversi periodi estivi secchi possono modificare un'area significativa, causando la comparsa di vegetazione dei prati nelle paludi e in un gran numero di prati asciutti.
Se indichi le cause delle onde di popolazione, allora vale la pena ricordare non solo il rapporto degli organismi viventi tra loro e con i fattori ambientali, ma anche l'influenza dell'uomo.
Significato evolutivo delle "onde della vita"
Nei casi in cui la dimensione di qualsiasi popolazione si riduce drasticamente, possono rimanere solo pochi individui. Allo stesso tempo, la loro frequenza dei geni (alleli) è diversa da quella che era nella popolazione originaria. Se dopo un forte calo del numero di individui nella popolazione c'è un forte aumento, allora l'inizio di un nuovo scoppio di crescita del numero di individui nella popolazione è dato da un piccolo gruppo di organismi che è rimasto. Ecco perché si può sostenere che le onde della popolazione influiscono sul pool genetico, poiché il genotipo di un dato gruppo determina la struttura genetica dell'intera popolazione.
Allo stesso tempo, l'insieme delle mutazioni nella popolazione e la loro concentrazione cambiano drasticamente per caso. Quindi, una certa parte delle mutazioni scompare del tutto e alcune improvvisamente crescono. Riassumendo, possiamo dire che le onde di popolazione come fattore evolutivo sono estremamente importanti, poiché, nella condizione di selezione intensiva, sono il principale fornitore di materiale evolutivo, quando mutazioni rare vengono sostituite alla selezione.
Inoltre, le onde della vita sono in grado di portare temporaneamente una serie di mutazioni o genotipi in un altro ambiente abiotico o biotico. Nonostante ciò, anche una combinazione di onde di popolazione e mutazioni non garantisce il processo evolutivo. Hai bisogno dell'azione di un fattore che influisca in una direzione (questo è, ad esempio, l'isolamento).
L'impatto dell'isolamento sulla dimensione della popolazione
Questo fattore è estremamente importante in termini evolutivi, perché provoca l'emergere di nuovi tratti nelle condizioni di una specie e impedisce l'incrocio di specie diverse tra loro. Vale la pena notare che l'isolamento geografico è più spesso osservato. La sua essenza sta inil fatto che l'unica area sia lacerata, mentre l'intersezione di individui provenienti da parti diverse di essa diventa impossibile o difficile.
Vale la pena notare che in una popolazione isolata, le mutazioni si sviluppano casualmente e, come risultato della selezione naturale, il suo genotipo diventa sempre più diversificato. Inoltre, vi è l'isolamento ecologico e vari meccanismi biologici che impediscono a individui di specie diverse di incrociarsi liberamente. Un esempio potrebbero essere le diverse preferenze riguardo al luogo o all'ora dell'attraversamento, così come, ad esempio, il diverso comportamento o la diversa struttura degli organi genitali negli animali, che diventa un ulteriore ostacolo all'attraversamento.
Riassumendo, diversi tipi di isolamento promuovono la formazione di nuove specie, ma allo stesso tempo aiutano a mantenere la struttura genetica della specie.
Deriva genica
Un cambiamento casuale nel numero di geni in una piccola popolazione può avere conseguenze significative, in quanto può portare a un cambiamento nella frequenza degli alleli. I cambiamenti casuali nella frequenza degli alleli sono chiamati deriva genetica. Questo processo non è direzionale. Fu scoperto per la prima volta dai genetisti N. P. Dubinin e D. D. Romashov.
S. Wright ha ricevuto conferma riguardo alla casualità della deriva genetica. In laboratorio, ha incrociato Drosophila femminile e maschile, che erano eterozigoti per un particolare gene. Successivamente, la prole è stata ottenuta con una concentrazione del gene normale e mutante, che era del 50%. Attraversoper diverse generazioni, alcuni individui sono diventati omozigoti per il gene mutante, altri lo hanno perso del tutto e un' altra parte degli individui aveva sia il gene mutante che quello normale.
Va notato che anche con una ridotta vitalità degli individui mutanti e sotto l'influenza della selezione naturale, l'allele mutante potrebbe sostituire completamente quello normale, provocando specifiche onde di popolazione.
Eziologia delle onde della popolazione
Tra tutte le ragioni che possono incidere sulle caratteristiche quantitative della popolazione, il posto di primo piano è occupato dalle condizioni climatiche, mentre i fattori biotici sono relegati in secondo piano. Con una bassa diversità di specie, il numero di individui nella popolazione dipende dal tempo, dalla composizione chimica dell'ambiente e dal grado di inquinamento.
Vale la pena notare che le cause delle onde di popolazione, che predeterminano il cambiamento nella dimensione della popolazione, dipendono dalla sua densità o influenzano indipendentemente da questo parametro.
I fattori abiotici e antropogenici, di regola, non dipendono dalla densità di popolazione. L'influenza biotica è più dipendente da esso. Va notato il comportamento territoriale, che nel corso dell'evoluzione è il meccanismo più efficace per frenare la crescita del numero di individui in una popolazione. Quindi, l'attività degli individui è limitata allo spazio corrispondente. Con l'aumento dei numeri, si sviluppa una competizione intraspecifica per le risorse o un antagonismo diretto (attacchi ai concorrenti).
Le onde di popolazione dipendono anche dal comportamentoreazioni che, con una popolazione elevata, sono caratterizzate dalla comparsa di un istinto di migrazione di massa. Può anche svilupparsi una risposta allo stress, in cui gli individui sviluppano caratteristiche fisiologiche che riducono la fertilità e aumentano la mortalità. Quindi, il processo di oogenesi e spermatogenesi è disturbato, i casi di aborti diventano più frequenti, il numero di individui in una generazione diminuisce e il periodo della pubertà aumenta. Inoltre, l'istinto a prendersi cura della prole diminuisce, il comportamento cambia: aumenta l'aggressività, si possono osservare cannibalismo e una reazione inadeguata alle persone del sesso opposto, che alla fine riduce la popolazione.
Caratteristiche dei cambiamenti nel numero di popolazioni
Molti processi ecologici associati alla diffusione di una popolazione su un'area o con un focolaio locale di numeri assomigliano a peculiari onde, che, come accennato in precedenza, sono chiamate "onde di vita". Un tipico esempio è un improvviso aumento del numero di insetti nocivi in un'area limitata della foresta. In condizioni favorevoli, gli insetti sono in grado di catturare sempre più nuovi territori, il che è un tipico quadro di un aumento della loro densità o della diffusione della cosiddetta ondata di popolazione. Conoscendo le caratteristiche della mobilità e alcuni tratti della popolazione, si può facilmente calcolare la velocità di propagazione di questa onda e i possibili metodi di controllo.
Allo stesso modo, si possono caratterizzare ondate epidemiche, quindi questa teoria ha successoutilizzato per determinare la natura della diffusione di varie malattie e la velocità di questo processo.
Inoltre, dovremmo menzionare le onde genetiche della popolazione, che descrivono la natura della distribuzione di un particolare gene nell'area occupata da una particolare popolazione.
Meccanismo d'azione delle onde demografiche
Le onde di popolazione possono essere caratterizzate utilizzando un esempio di modello. Quindi, in una scatola chiusa ci sono 500 palline nere e lo stesso numero di palline bianche, che corrisponde alla frequenza degli alleli P-0, 50. Se rimuoviamo 10 palline a caso e assumiamo che 4 di esse siano nere e 6 bianche, quindi, rispettivamente, la frequenza dell'allele sarà 0,40 e 0,60.
Se aumenti il numero di palline di 100 volte aggiungendo 400 nere e 600 bianche, e poi raccogli di nuovo a caso 10, è probabile che il loro rapporto di colore differisca in modo significativo dall'originale, ad esempio, 2 neri e 8 bianchi. In questo caso, la frequenza dell'allele sarà rispettivamente P-0,20 e P-0,80. Se prendiamo il terzo campione, c'è la possibilità che vengano estratte 9 palline bianche su 10 selezionate, o addirittura tutte sii bianco.
Da questo esempio si possono giudicare fluttuazioni casuali nella frequenza degli alleli nelle popolazioni naturali, che possono ridurre o aumentare la concentrazione di un particolare gene.
