Связана с изменением ландшафта изоляция

Изоляция репродуктивная: определение, причины. Формы репродуктивной изоляции: примеры

У панмиктичных организмов (размножающихся половым путем) вид – это совокупность организмов, сходных по целому комплексу признаков, способных свободно скрещиваться с образованием плодовитого потомства. Понятие изоляции применяется в контексте микроэволюции или, как еще ее называют, — видообразования. Изоляция репродуктивная начинает процесс образования нового вида и заканчивает его. Но не все формы этого явления приведут к возникновению нового вида, как и не каждая изоляция ведет к окончательному репродуктивному разобщению популяций.

Изолирующие механизмы в эволюции

Внутри одного вида особи существуют группами – популяциями. Именно популяции как единица микроэволюции служат материалом для образования новых видов, отличных от первородных. Внутри вида между популяциями происходит обмен генетическим материалом в процессе размножения. Что и называется репродуктивной способностью организмов. Когда по каким–либо причинам этот обмен между популяциями внутри одного вида оказывается ограниченным или совсем невозможным, говорят, что наступила репродуктивная изоляция. Определение данного эволюционного механизма сводится к тому, что особи разных популяций не могут давать потомство. История появления нового вида – это цепочка различных типов репродуктивной изоляции, сменяющих или накладывающихся друг на друга, делая разделение популяций необратимым.

Изоляция репродуктивная: классификация

Существует несколько концепций в классификации разновидностей изоляции популяций. Различные критерии, взятые за основной признак, придают некоторую запутанность данному вопросу. Примем за основу, что изоляция репродуктивная как постоянное ограничение панмиксии (свободное скрещивание) – это последний этап, завершающий видообразование. Сторонниками такого взгляда на изоляцию видообразующую были известные биологи-эволюционисты Ф. Г. Добржанский(1900-1975 гг.) и Э. Майр (1904-2005 гг.). Механизмы репродуктивной изоляции при таком подходе разделятся на три группы:

• пространственное разделение (географическое);
• экологическая изоляция (механизмы среды);
• собственно репродуктивный механизм, включающий докопуляциоинные (до образования зиготы) и послекопуляционные (спаривание происходит, но яйцеклетка либо не оплодотворяется, либо погибает, или же гибриды стерильны) преграды.

При любом механизме достигается ограничение панмиксии: полное или частичное. Вкратце в каждой группе рассмотрим формы репродуктивной изоляции. Примеры, иллюстрирующие их, помогут понять суть той или иной формы.

Пространственные механизмы изоляции популяций

Механизм изоляции связан с различными изменениями ландшафта (возникновение преграды в виде горных хребтов или рек) или при расселении вида на обширных территориях. При нарушении потока генов между разделенными популяциями наступает изоляция репродуктивная. Самым известным примером такого явления с образованием новых видов можно считать островные виды вьюнков Галапагосских островов, которые стали одним из примеров для работы Ч. Дарвина «Происхождение видов путем естественного отбора». Или пример голубой сороки, одна популяция которой проживает в Китае, а другая — в Испании.

Экологические механизмы изоляции

Причины репродуктивной изоляции такого типа связаны с различием условий размножения популяций одного вида, живущих симметрично, то есть на одной территории. Например, сезоны размножения или цветения не совпадают. На Калифорнийском побережье симметрично существует два вида сосен: у одного вида пыльца осыпается в феврале, а у другого — в апреле. Сезонная экологическая изоляция стала для них репродуктивной. Пример изоляции репродуктивной, но возникшей вследствие разных кормовых баз, демонстрируют три вида тюленей Антарктики, произошедших от одного филогенетического предка. Тюлень Ведделя питается только рыбой, морской леопард – пингвинами и тюленями, а тюлень Росса – головоногими моллюсками.

Докопуляционные формы репродуктивной изоляции

Механическая изоляция – безрезультативность спаривания, вызванная различным строением репродуктивных или копулятивных органов. Например, разные виды шалфея имеют различную форму цветка и опыляются другими пчелами. Такая же корреляция между орхидеями и колибри. Межвидовое спаривание мушек дрозофил приводит к травмам или даже смерти партнера.

Этологическая изоляция – не спаривание из-за различий в сексуальном поведении (в ухаживании, пении, танцах, свечении или же разности феромонов). Например, близкородственные виды светлячков при приглашении самки для спаривания по-разному мигают (с разной частотой и длительностью). Также можно упомянуть в этом контексте видоспецифические песни у воробьев и лягушек. А о брачных ритуалах птиц знают все.

Гаметическая изоляция – отсутствие взаимодействия гамет или гибель гамет. Существование такого типа изоляции доказано экспериментально. Например, два вида морских ежей с наружным оплодотворением скрещивали американские генетики Дени и Браше. Яйцеклетка оплодотворялась, но зародыш погибал на ранних стадиях гаструляции.

Послекопуляционные формы репродуктивной изоляции

Имеется в виду нежизнеспособность оплодотворенной яйцеклетки и гибель зародыша на ранних стадиях онтогенеза. Или гибель рожденного детеныша (или особи) до достижения половой зрелости. Очень близкое понятие к гаметической изоляции.

Стерильность гибридных особей

У большинства животных выжившие межвидовые гибриды стерильны, то есть не способны давать потомство. Исключением могут быть полустерильные гибриды. Механизм данного явления довольно сложен, основывается на генных, хромосомных или цитологических причинах. Приведем лишь примеры межвидовых гибридов, которые всем известны.

Гибрид осла и кобылы – мул. Он крупнее осла и меньше лошади, кроме того, животных проще содержать. Гибриды близкородственных подвидов собаки и волка (волкособ, полуволк) обладают более развитым чутьем и выносливостью, чем обычные собаки. Многие из аквариумных рыбок – гибридные формы (красочные аулонокары). Они красивы, крупнее родительских форм, но при покупке стоит уточнять происхождение рыбок, иначе не дождетесь потомства. Всем известно, что семена культурных растений (помидоры, огурцы), помеченные символом F-1, — это гибридные формы. Плоды этих растений не оставляют на семена.

Источник статьи: http://fb.ru/article/312659/izolyatsiya-reproduktivnaya-opredelenie-prichinyi-formyi-reproduktivnoy-izolyatsii-primeryi

Механизм и примеры экологической изоляции

экологическая изоляция это механизм, с помощью которого предотвращается возникновение репродуктивного скрещивания между двумя видами, которые могут давать гибридных потомков. Гибридный потомок является результатом смешения двух особей разных видов.

Например, мул или мул — это гибридное животное, которое происходит в результате скрещивания осла (Equus africanus asinus) с кобылой (Equus ferus caballus). Это животное разделяет некоторые черты с обоими родительскими видами.

Также бурдегано — это гибридный вид, возникающий в результате скрещивания осла с лошадью. Мулы / ос и лошаки имеют разные гены. Мул — это животное, более сильное и крупное, чем бурдегано, и оба они почти всегда стерильны. В редких случаях фертильности у мулов и цыплят потомство слабое и имеет очень малый вес с небольшой вероятностью выживания.

Существует 5 процессов экологической изоляции, которые выполняют функцию предотвращения гибридного или смешанного потомства двух разных видов: экологическая изоляция, временная изоляция, поведенческая изоляция, пространственная изоляция и механическая / химическая изоляция..

• 1 Механизм экологической изоляции
• 2 Примеры экологической изоляции
  • 2.1 Экологическая изоляция у млекопитающих
  • 2.2 Экологическая изоляция у насекомых
  • 2.3 Экологическая изоляция у птиц
  • 2.4 Экологическая изоляция у земноводных
  • 2.5 Экологическая изоляция у рыб
  • 2.6 Экологическая изоляция в растениях
• 3 Ссылки

Механизм экологической изоляции

Экологическая изоляция или изоляция среды обитания является одним из 5 механизмов изоляции, которые предотвращают перекрестное связывание между различными видами до образования яйца или зиготы (механизм предзиготической изоляции)..

Этот механизм возникает, когда два вида, которые могут генетически скрещиваться, имеют репродуктивные барьеры, потому что они живут в разных областях. Таким образом, разные популяции могут занимать одну и ту же территорию, но жить в разных местах обитания, и поэтому физически не встречаются друг с другом..

В дополнение к другим механизмам изоляции, экологическая изоляция предотвращает производство гибридных видов, которые не способствуют росту и развитию биологических популяций, поскольку большинство гибридных особей стерильны, то есть они не способны размножаться.

Считается, что виды, вовлеченные в гибридное сшивание, имеют энергетические затраты, которые не являются успешными. Кроме того, эти механизмы репродуктивной изоляции играют решающую селективную роль в видообразовании.

Видообразование — это процесс образования новых видов. Процесс видообразования — тот, который породил разнообразие организмов или биологическое разнообразие.

Примеры экологической изоляции

Ниже приведены несколько примеров экологической изоляции..

Экологическая изоляция у млекопитающих

В Индии есть тигр (Пантера Тигр) и лев (Panthera Leo), два вида одного семейства (Felidae), которые обладают способностью скрещиваться.

Однако тигр живет в джунглях, а лев живет на лугах; Поскольку эти два вида живут в разных местах обитания, их физическое столкновение не происходит. Каждый вид, как лев, так и тигр, изолирован в своих местах обитания..

Экологическая изоляция у насекомых

Группа Anopheles maculipennis Он состоит из 6 видов комаров, некоторые из которых связаны с передачей малярии. Хотя эти 6 видов очень похожи и морфологически неразличимы, они могут редко давать гибриды, потому что они изолированы для размножения и скрещивания, отчасти потому, что они размножаются в разных местах обитания..

Хотя некоторые виды Anopheles maculipennis они размножаются в солоноватой воде, другие в пресной воде. Среди видов спаривания в пресных водах некоторые делают это в проточных водах, а другие предпочитают стоячие воды..

Экологическая изоляция у птиц

Одним из наиболее цитируемых примеров экологической изоляции является случай двух очень близких птиц рода Turdus, как обычный черный дрозд или дрозд (Turdus Merula) и черный дрозд капибланко (Turdus torquatus).

Население Т. мерула, вид, который обитает в лесных районах городских лесов и садов, экологически изолирован от T. Торкват, вид, который размножается в высокогорных районах. Таким образом, вероятность того, что эти виды производят гибрид, практически равна нулю..

Экологическая изоляция у амфибий

Экологическая репродуктивная изоляция наблюдается также у разных видов лягушек. Один из многих примеров этого случая найден в Северной Америке.

В Северной Америке популяция северной красноногой лягушки (Аврора Лягушка) изолирован от популяции американской лягушки-быка (Catesbeiana лягушка), так как первый спаривается в эфемерных, быстро движущихся потоках, а второй — в постоянных колодцах или лагунах.

В Австралии распятая лягушка (Примечание Беннеттии) и лягушка пустынного дерева (Литория краснуха) Они найдены в пустынной среде. Тем не менее, они вряд ли спариваются, поскольку лягушка распятия живет под землей и перемещается на поверхность только во время дождя, в то время как лягушка пустынного дерева является древесным видом..

Экологическая изоляция у рыб

Другой интересный пример этого типа экологической репродуктивной изоляции наблюдается у колючих рыб семейства Gasterosteidae. Эти рыбы имеют удлиненное и тонкое тело (веретенообразное), с 2-16 шипами в спинной области и лишены чешуи, хотя у некоторых видов есть своего рода броня из костных пластин.

В то время как виды пресноводных рыб Gasterosteidae живут в проточных водах в течение всего года, морские виды, встречающиеся в море зимой, мигрируют весной и летом в устья рек, чтобы спариться..

В этом случае фактор, который действует как репродуктивный барьер, препятствующий пересечению двух групп, — это адаптация к различным концентрациям соли..

Экологическая изоляция в растениях

Еще один пример экологической изоляции встречается в случае двух видов растений-пауков рода традесканция, растение паука Огайо (Tradescantia ohiensis) и зигзагообразный паук (Метро Традесканция).

Оба растения живут в общих географических областях, но неспособны пересечь различие сред обитания. T. ohiensis Растет в солнечных районах, а Т. Аукцион предпочитает затененные участки, мало солнца.

Кроме того, эти растения цветут в разное время года, то есть они также имеют временную изоляцию.

Можно сделать вывод, что в экологической изоляции происходит разделение групп организмов в результате изменений их экологии или изменений окружающей среды, в которой они живут..

Источник статьи: http://ru.thpanorama.com/articles/biologa/aislamiento-ecolgico-mecanismo-y-ejemplos.html

Связана с изменением ландшафта изоляция

По характеру изолирующих барьеров классифицируют географическую и репродуктивную (биологическую) изоляцию.

Географическая изоляция

Географическая изоляция — обособление определенной популяции от других популяций того же вида каким-либо труднопреодолимым географическим препятствием. Подобная изоляция может возникнуть в результате изменения географических условий в пределах ареала вида или при расселении групп особей за пределы ареала, когда «популяции основателей» могут закрепиться в некоторых обособленных районах с благоприятными для них условиями внешней среды. Географическая изоляция — один из важных факторов видообразования, так как она препятствует скрещиванию и тем самым обмену генетической информацией между обособленными популяциями.

Репродуктивная изоляция

Репродуктивная (биологическая) изоляция приводит к нарушению свободного скрещивания или образованию стерильного потомства. Классифицируют экологическую, этологическую, временную, анатомо-морфо-физиологическую и генетическую репродуктивную изоляцию . При этологическом характере репродуктивной изоляции для особей разных популяций снижается вероятность оплодотворения ввиду различий в образе жизни и поведения, например, у разных видов птиц отличаются ритуалы ухаживания и брачные песни. При экологическом характере — различаются, условия обитания живых организмов, например, популяции рыб нерестятся в разных местах. При временной изоляции отличаются сроки размножения. При анатомо-морфо-физиологической репродуктивной изоляции у живых организмов возникают различия в строении, размерах отдельных органов половой системы, или возникают различия в биохимических аспектах репродуктивной функции. При генетическом характере репродуктивной изоляции возникают несовместимые гаметы или появляются гибриды с пониженной жизнеспособностью, плодовитостью или стерильностью.

Перечисленные формы репродуктивной изоляции возникают независимо друг от друга и могут сочетаться в любых комбинациях. Однако именно генетическую изоляцию считают одной из самых важных форм репродуктивной изоляции, так как остальные формы репродуктивной изоляции при видообразовании, в конечном итоге, ведут именно к возникновению независимости генофондов двух популяций. Возникновению репродуктивной изоляции часто способствует длительная географическая изоляция.

КЛАССИФИКАЦИЯ ИЗОЛИРУЮЩИХ МЕХАНИЗМОВ

I.потенциальные партнеры не встречаются биотопическая изоляция (сравниваемые виды живут в разных местообитаниях)

сезонная изоляция ( сравниваемые виды размножаются в разные сроки)

II. потенциальные партнеры встречаются, но не спариваются поведенческая изоляция ( сравниваемые виды отличаются по окраске, брачным ритуалам, песне или запаху)

III. копуляция не приводит к осеменению механическая изоляция ( различное строение копулятивных органов у близкородственных видов)

IV. осеменение происходит, но яйца не оплодотворяются гибель гамет ( имуннологическая реакция на чужеродную сперму препятствует оплодотворению)

V.яйца оплодотворяются, но зародыш гибнет гибель зигот ( несовместимость геномов родительских видов приводит к нарушению эмбрионального развития)

VI. зародыш развивается нормально, но гибриды менее приспособлены к условиям существования, чем родительские виды

неполноценность гибридов ( у гибридов нарушаются эволюционно сложившиеся связи между генами родительских видов, при их размножении возникают сложности из-за необычности окраски и полового поведения)

VII.гибриды вполне жизнеспособны, но частично или полностью стерильны бесплодность гибридов различия в количестве и форме хромосом родительских видов приводит к затруднению или невозможности созревания половых клеток у гибридов

1. Изоляция, характеризующаяся различиями в размерах или форме половых органов или же в строении цветков.

2. Изоляция, ведущая к утрате способности особей разных популяций свободно скрещиваться друг с другом.

3. Гибрид ослицы с жеребцом.

4. Механизмы, действующие после образования зиготы, приводящие к снижению жизнеспособности или плодовитости гибридного потомства.

5. Изоляция, характеризующая разным временем размножения или спаривания у животных или цветения у растений происходящее в разное время суток.

6. Изоляция, характеризующая разным поведением в период размножения, что приводит к отсутствию взаимной привлекательности самца и самки.

7. Механизмы, предшествующие образованию зиготы, создающие препятствия для спаривания особей, относящихся к разным популяциям.

8. Гибрид лошади и осла.

9. Изоляция, когда популяции занимают одну и ту же территорию, но различные места обитания и поэтому не встречаются друг с другом.

Видообразование Это процесс возникновения новых видов в результате эволюции популяций исходного вида. Происходит в тех случаях, когда биологические виды расщепляются на два или более новых вида. Условия осуществления видообразования При видообразовании действуют естественный отбор, который приспосабливает популяции к условиям среды их обитания, и репродуктивная изоляция, которая обосабливает генофонды популяций и обеспечивает обособление расхождение признаков видов. Филетическое видообразование — преобразование существующих видов Гибридогенное связан со слиянием двух существующих видов А и В и образованием нового вида С Третий путь обусловлен Дивергенцией (разделением) одного предкового вида на несколько независимо эволюционирующих видов. Именно по этому пути шла в основном эволюция. Пути видообразования Формы внутривидовой изоляции. Пространственная изоляция возникает между популяциями, далеко отстоящими других от друга или разделенными географическими барьерами. Экологическая изоляция — форма биологической изоляции основывается на разнооб­разии организмов по экологии их раз­множения и предпочтительному мес­тообитанию. Способы видообразования географическое экологическое (аллопатрическое) (симпатрическое) если изоляция если изоляция географическая биологическая. Аллопатрическое (географическое) видообразование Видообразование на разных территориях — обусловлено географической (пространственной) изоляцией. Причиной такой изоляции могут быть: *большие реки для сухопутных животных, *горы — для равнинных и тому подобные препятствия, затрудняющие миграцию животных или распространение семян растений. Аллопатрическое видообразование Галапагосские вьюрки Галапагосские черепахи. Аллопатрическое видообразование Суслик серый Суслик крапчатый Их разделяет р.Днепр. Симпатрическое (экологическое) видообразование Начинается с разделения первично единой популяции на две или более группы организмов, которые затем продолжают видообразование . Это может происходить в результате экологической специализации. Симпатрическое видообразование Экологическая изоляция наблюдается при несовпадении мест обитания различных форм одного вида или нескольких близких видов, например лесного (слева) и лугового (справа) коньков. Экологическое видообразование Иногда в пределах единого ареала отдельные популяции (1-5) различаются условиями обитания. Из-за этого изменяется фенология особей, а в дальнейшем и их морфология. Севанская форель. Симпатрическое видообразование В африканским оз. Виктория, которое образовалось 12 тыс. лет назад, обитают более 500 видов рыб-цихлид, отличающиеся друг от друга по морфологии, образу жизни, поведению и ряду других признаков. Способы симпатрического видообразования Полиплоидизация Гибридизация Хромосомные перестройки. Сетчатое видообразование В последние десятилетия накапливаются данные о третьем способе — сетчатом видообразовании, связанном не с расхождением признаков в популяции, а с гибридизацией близких видов. Такое видообразование доказано для некоторых видов ящериц, рыб и цветковых растений. Изоляция гибридов от родительских видов обусловлена полиплоидностью гибридов. Полиплоидия Новые виды могут образоваться в результате полиплоидизации — внезапного увеличения числа хромосом. Например, культурная слива возникла в результате скрещивания терна и алычи, с последующим удвоением числа хромосом у гибридов.

Источник статьи: http://www.sites.google.com/a/tl-2.ru/bionicka2/11-klass/izolacia