Pôsobením elementárnych faktorov v genofonde dochádza k zmene frekvencie niektorých génov, čo vedie k zmene genotypu a fenotypu populácie a pri dlhšom vystavení prirodzenému výberu dochádza k jej diferenciácii.
Čo je mikroevolúcia
Mikroevolúcia - zmeny populácie pod vplyvom evolučných faktorov, ktoré môžu viesť k zmene genofondu alebo dokonca k vzniku nového druhu.
Faktory evolúcie možno nazvať akýmikoľvek procesmi alebo javmi. Medzi nimi sú mutácie, izolácia, genetický drift, populačné vlny, ktoré menia genetické zloženie.
Veľkosť akejkoľvek populácie sa neustále mení. Dôvodom sú rôzne vplyvy biotického a abiotického charakteru. Takéto populačné výkyvy sú pravidelné. Takže po zvýšení počtu jedincov v populácii sa znižuje. V roku 1905 S. S. Chetverikov nazval túto pravidelnosť populačnými vlnami. Ak uvediete príklady populačných vĺn, tak to môžu byť výkyvy v počte predátorov, rozmnožovanie kobyliek či králikov v Austrálii. Ďalším príkladom je prepuknutie lumíkov vArktické alebo morové epidémie, ktoré boli v minulosti zaznamenané v Európe.
Charakteristika „vln života“
Tieto vlny sú charakteristické pre všetky živé organizmy. Môžu byť periodické alebo neperiodické. Periodické sa najčastejšie pozorujú u krátkovekých organizmov - u hmyzu, jednoročných rastlín, ako aj u väčšiny mikroorganizmov a húb. Najjednoduchším príkladom by boli sezónne zmeny v číslach.
Neperiodické populačné vlny závisia od kombinácie niekoľkých komplexných faktorov. Spravidla sa netýkajú jedného, ale niekoľkých druhov živých organizmov v biogeocenóze, preto môžu viesť k radikálnej reštrukturalizácii.
Medzi zmenami v počte jedincov v populácii treba vyzdvihnúť náhly výskyt určitých druhov organizmov v nových oblastiach, kde chýbajú ich prirodzení nepriatelia. Treba spomenúť aj prudké necyklické zmeny v populácii, ktoré sú spojené s prírodnými „katastrofami“a môžu sa prejaviť deštrukciou biogeocenózy alebo celej krajiny. Niekoľko suchých letných období teda môže zmeniť významnú oblasť - spôsobiť výskyt lúčnej vegetácie v močiaroch a veľké množstvo suchých lúk.
Ak uvádzate príčiny populačných vĺn, potom stojí za to pamätať nielen na vzťah živých organizmov medzi sebou a s faktormi prostredia, ale aj na vplyv človeka.
Evolučný význam „vĺn života“
V prípadoch, keď sa veľkosť akejkoľvek populácie prudko zníži, môže zostať len niekoľko jedincov. Zároveň je ich frekvencia génov (alel) odlišná od tej, ktorá bola v pôvodnej populácii. Ak po prudkom poklese počtu jedincov v populácii dôjde k prudkému vzostupu, tak začiatok nového prepuknutia rastu počtu jedincov v populácii je daný malou skupinou organizmov, ktorá zostala. Preto možno tvrdiť, že populačné vlny ovplyvňujú genofond, keďže genotyp danej skupiny určuje genetickú štruktúru celej populácie.
Zároveň sa náhodne dramaticky mení súbor mutácií v populácii a ich koncentrácia. Takže určitá časť mutácií úplne zmizne a niektoré náhle rastú. Aby sme to zhrnuli, môžeme povedať, že populačné vlny ako evolučný faktor sú mimoriadne dôležité, keďže v podmienkach intenzívnej selekcie sú hlavným dodávateľom evolučného materiálu, keď selekciu nahrádzajú zriedkavé mutácie.
Vlny života sú navyše schopné dočasne priniesť množstvo mutácií alebo genotypov do iného abiotického alebo biotického prostredia. Napriek tomu ani kombinácia populačných vĺn a mutácií nezabezpečuje evolučný proces. Potrebujete pôsobenie faktora, ktorý pôsobí jedným smerom (to je napr. izolácia).
Vplyv izolácie na veľkosť populácie
Tento faktor je z evolučného hľadiska mimoriadne dôležitý, pretože vyvoláva vznik nových vlastností v podmienkach jedného druhu a bráni kríženiu rôznych druhov medzi sebou. Stojí za zmienku, že najčastejšie sa pozoruje geografická izolácia. Jeho podstata spočíva vskutočnosť, že jediná oblasť je roztrhnutá, zatiaľ čo priesečník jednotlivcov z rôznych jej častí sa stáva nemožným alebo zložitým.
Za zmienku stojí, že v izolovanej populácii sa mutácie náhodne vyvíjajú a v dôsledku prirodzeného výberu sa jej genotyp stáva čoraz rozmanitejším. Okrem toho existuje ekologická izolácia a rôzne biologické mechanizmy, ktoré bránia jedincom rôznych druhov voľne sa krížiť. Príkladom môžu byť odlišné preferencie týkajúce sa miesta alebo času kríženia, ako aj napríklad odlišné správanie alebo odlišná štruktúra pohlavných orgánov u zvierat, čo sa stáva ďalšou prekážkou kríženia.
Zhrnutie, rôzne typy izolácie podporujú vznik nových druhov, no zároveň pomáhajú zachovať genetickú štruktúru druhu.
Génový drift
Náhodná zmena v počte génov v akejkoľvek malej populácii môže mať významné dôsledky, pretože môže viesť k zmene frekvencie alel. Náhodné zmeny vo frekvencii alel sa nazývajú genetický drift. Tento proces je nesmerový. Prvýkrát ho objavili genetici N. P. Dubinin a D. D. Romashov.
S. Wright dostal potvrdenie týkajúce sa náhodnosti genetického driftu. V laboratóriu skrížil samicu a samca drozofily, ktoré boli heterozygotné pre konkrétny gén. Potom sa získali potomkovia s koncentráciou normálneho a mutantného génu, ktorá bola 50 %. cezna niekoľko generácií sa niektorí jedinci stali homozygotmi pre mutantný gén, niektorí ho úplne stratili a ďalšia časť jedincov mala mutantný aj normálny gén.
Treba poznamenať, že aj pri zníženej životaschopnosti mutantných jedincov a pod vplyvom prirodzeného výberu by mutantná alela mohla úplne nahradiť normálnu a spôsobiť špecifické populačné vlny.
Etiológia populačných vĺn
Zo všetkých dôvodov, ktoré môžu ovplyvniť kvantitatívne charakteristiky obyvateľstva, zaujímajú popredné miesto klimatické podmienky, zatiaľ čo biotické faktory sú odsúvané do úzadia. Pri nízkej druhovej diverzite závisí počet jedincov v populácii od počasia, chemického zloženia prostredia, ako aj od stupňa znečistenia.
Za zmienku stojí, že príčiny populačných vĺn, ktoré predurčujú zmenu veľkosti populácie, závisia od jej hustoty alebo vplyvu nezávisle od tohto parametra.
Abiotické a antropogénne faktory spravidla nezávisia od hustoty obyvateľstva. Biotický vplyv je na ňom viac závislý. Treba poznamenať teritoriálne správanie, ktoré je v priebehu evolúcie najúčinnejším mechanizmom, ktorý obmedzuje rast počtu jedincov v populácii. Takže činnosť jednotlivcov je obmedzená na zodpovedajúci priestor. S nárastom počtu sa rozvíja vnútrodruhová súťaž o zdroje alebo priamy antagonizmus (útoky na konkurentov).
Populačné vlny závisia aj od správaniareakcie, ktoré sa pri vysokej populácii vyznačujú objavením sa pudu masovej migrácie. Môže sa vyvinúť aj stresová reakcia, pri ktorej sa u jedincov vyvinú fyziologické znaky, ktoré znižujú plodnosť a zvyšujú úmrtnosť. Proces oogenézy a spermatogenézy je teda narušený, prípady potratov sú čoraz častejšie, počet jedincov v jednej generácii klesá a obdobie puberty sa zvyšuje. Okrem toho klesá pud starostlivosti o potomstvo, mení sa správanie - rastie agresivita, možno pozorovať kanibalizmus a neadekvátnu reakciu na osoby opačného pohlavia, čo v konečnom dôsledku znižuje populáciu.
Vlastnosti zmien v počte populácií
Mnohé ekologické procesy spojené s rozšírením populácie po určitej oblasti alebo s lokálnym prepuknutím početnosti pripomínajú zvláštne vlny, ktoré sa, ako už bolo spomenuté vyššie, nazývajú „vlny života“. Typickým príkladom je náhly nárast počtu hmyzích škodcov v obmedzenej oblasti lesa. Hmyz dokáže za priaznivých podmienok zachytávať stále nové a nové územia, čo je typickým obrazom zvyšovania ich hustoty alebo šírenia takzvanej populačnej vlny. Keď poznáme charakteristiky mobility a určité populačné črty, je možné ľahko vypočítať rýchlosť šírenia tejto vlny a možné metódy kontroly.
Podobne sa dajú charakterizovať epidemické vlny, takže táto teória je úspešnápoužíva sa na určenie povahy šírenia rôznych chorôb a rýchlosti tohto procesu.
Okrem toho by sme mali spomenúť populačno-genetické vlny, ktoré popisujú povahu distribúcie konkrétneho génu na ploche obývanej konkrétnou populáciou.
Mechanizmus pôsobenia populačných vĺn
Populačné vlny možno charakterizovať pomocou modelového príkladu. V uzavretej krabici je teda 500 čiernych a rovnaký počet bielych guľôčok, čo zodpovedá frekvencii alel P-0, 50. Ak náhodne vyberieme 10 guľôčok a predpokladáme, že 4 z nich sú čierne a 6 bielych, potom bude frekvencia alel 0,40 a 0,60.
Ak zvýšite počet loptičiek 100-krát pridaním 400 čiernych a 600 bielych a potom opäť náhodne vyberiete ľubovoľných 10, potom je pravdepodobné, že ich pomer farieb sa bude výrazne líšiť od originálu, napr. 2 čierne a 8 bielych. V tomto prípade bude frekvencia alel P-0,20, respektíve P-0,80 Ak vezmeme tretiu vzorku, potom je šanca, že z 10 vybraných gulí sa vytiahne 9 bielych guľôčok alebo dokonca všetky budú buď biely.
Z tohto príkladu možno usúdiť náhodné výkyvy vo frekvencii alel v prirodzených populáciách, ktoré môžu znížiť alebo zvýšiť koncentráciu konkrétneho génu.
