Одним из самых важных этапов в эволюции является образование новых видов. Этот процесс протекает под действием таких факторов, как мутации, естественный отбор и изменчивость. В биологии выделяют географическое и экологическое видообразование. Примеры второго встречаются чаще, чем первого. Виды, образованные экологическим путем, называются симпатрическими, а само видообразование носит название симпатрии.
Географическое образование видов
Возникает, когда в быстрорастущем ареале появляется естественное препятствие, делящее ее на группы не позволяющее им скрещиваться. Преградой может служить гора, река, лесная полоса и так далее. Каждая группа животных и растений развивается на своей стороне при разных условиях без обмена генетическим материалом. В итоге рождаются два новых вида.
Хорошим примером служат даурская и сибирская лиственницы. Эти деревья растут на Дальнем Востоке и в Сибири соответственно, поэтому скрещивание между ними невозможно из-за разных мест обитания.
Географическое (оно же аллопатрическое) видообразование протекает очень долго. Формирование новых видов может растянуться на сотни лет. В конце они будут сильно отличаться друг от друга по морфологическим признакам.
Экологические расы
Само понятие симпатрии образовалось от греческих слов «вместе» и «родина». В отличие от географического, процесс экологического видообразования протекает очень быстро и в пределах одного ареала. На территории популяции появляются особи, отличающиеся от остальных. В результате борьбы за существование они образуют новые виды. Промежуточные формы оказываются плохо приспособлены к выживанию, поэтому быстро исчезают.
Этапы экологического видообразования:
- особи селятся в разных условиях, но в пределах одного ареала;
- в генофонде появляются мутации;
- действует естественный отбор;
- происходит закрепление и передача полезных признаков следующему поколению;
- образовавшиеся виды биологически изолированны друг от друга.
Причиной расселения особей могут являться разные сезоны размножения или различные способы питания. Например, в пределах одного озера первая группа форели добывает пищу на глубине, вторая — на поверхности и так далее. В каждой такой группе вырабатываются приспособления, полезные именно для ее среды обитания. Нередко наблюдается генетическая мутация. В процессе естественного отбора нужные признаки закрепляются в поколениях, образуя совершенно разные формы, представители которых не могут скрещиваться и иметь плодовитое потомство. Виды, сформировавшиеся этим путем, называются экологическими расами.
Случайное видообразование
Очень часто в природе спонтанно появляются уникальные организмы, причиной служат генетические мутации. Мгновенное видообразование происходит внутри популяции, то есть оно не предполагает деления ее на группы, но формально его относят к экологическому типу. Есть два пути, приводящих к рождению совершенно новых особей:
- Полиплоидия — кратное увеличение числа хромосом.
- Гибридизация — появление потомка от скрещивания родителей, относящихся к разным видам.
Мутанты изначально генетически изолированы от других особей, то есть не могут создавать потомков с ними. Из-за этого часто они погибают без передачи генов следующему поколению. По этой причине явление мгновенного видообразования чаще всего встречается у тех существ, которые способны к бесполому размножению — у растений и низших животных.
Удвоение генетического материала
Примеры полиплоидии в большинстве своем встречаются у представителей царства растений. Но может наблюдаться у кольчатых червей, иглокожих и членистоногих. Потомки с двойным набором хромосом оказываются крупнее своих родителей, более урожайными и легче приспосабливаются к окружающей среде. Нередко полиплоидный вид совсем вытесняет первоначальный, занимая весь ареал.
Удвоение числа хромосом происходит из-за сбоя в митозе клетки. Веретено деления под действием некоторых факторов разрушается, и все удвоенные хромосомы остаются вместе в одной клетке. Ученые стремились исследовать это явление, чтобы затем использовать в селекции для создания полезных растений и животных.
Для разрушения веретена деления люди используют специальные яды, но сбой может произойти и естественным образом. Например, формирование такого полиплоида, как мягкая пшеница, протекало в дикой природе без участия ученых. Но большинство растений с кратным числом хромосом были выведены селекционерами.
Полиплоидия для организма играет важную роль. Благодаря ей у особей усиливаются имеющиеся признаки, делая потомков более конкурентоспособными. Удвоение числа хромосом позволяет заглушить рецессивные гены, закрепляя в поколениях полезные доминанты.
Рождение гибридов
В природе работает защита от межвидового скрещивания. Разные растения и животные не могут соединяться и дать потомство по ряду причин. Но если гибриды все-таки появляются на свет, то они чаще всего бывают бесплодными. Но иногда может возникнуть ряд мутаций, позволяющий уникальным особям оставлять потомство. Тогда возникает новый вид. Так, после скрещивания рябины и кизила в дикой природе появился рябинокизильник, растущий в Сибири.
При выведении новых сортов растений и пород животных селекционеры часто используют межвидовое скрещивание. Культурная слива получилась при соединении терна и алычи. Среди представителей животных в сельском хозяйстве есть:
- мул — гибрид осла и лошади;
- базл — соединение барана с козой;
- нар — потомок одногорбого и двугорбого верблюдов;
- хайнак — гибрид яка и коровы.
Особи, рожденные от разных видов, имеют нарушенный баланс генов и хромосом, поэтому возникают трудности с образованием гамет. Наука позволяет преодолевать бесплодие гибридов благодаря полиплоидии. При увеличении генетического материала вдвое баланс восстанавливается, и особи могут давать потомство. Но возможен этот прием только при выведении сортов растений. Гибриды животных либо остаются бесплодными, либо могут скрещиваться, но их потомки теряют положительные качества.
Сравнительная таблица
И аллопатрия, и симпатрия являются движущими силами эволюции. В основе обоих процессов лежит естественный отбор, приводяищий к формированию новых видов. Тем не менее между этими процессами очень много отличий. В таблице приведено сравнение географического и экологического видообразования.
| Аллопатричекое | Симпатричекое |
| Расселение по новым территориям, разделенных механической преградой. | Освоение разных ниш в пределах одного ареала или изменение образа жизни. |
| Географическая изоляция. | Биологическая изоляция. |
| Процесс протекает долго. | Процесс очень быстрый. |
| Возникает из-за пространственной разобщенности особей. | Появляется внезапно, как следствие мутации или гибридизации |
Экологическое видообразование — образование новых видов в пределах одной популяции. Этот тип больше характерен для представителей царства растений. У животных симпатрия может протекать только с примесью аллопатрии. Принципы симпатрического видообразования используются в селекции.
Задание для закрепления темы: «Опишите механизм экологического видообразования в природе на примере форели в озере Севан».
