Что такое географическая изоляция в биологии
Что такое географическая изоляция в биологии
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
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.
Преимущества, недостатки и примеры географической изоляции
географическая изоляция это термин, используемый в эволюционной биологии и экологии для обозначения пространственного разделения группы организмов. Это может произойти из-за природных явлений, таких как изменения в геологии региона или искусственных сооружений.
В большинстве случаев виды изолируются наличием естественных барьеров различных типов, в том числе океанов, озер, гор, что может резко сократить контакты между особями популяции..
Как только две группы людей разделяются, две среды, которым они были подвержены, оказывают различное избирательное давление на людей, заставляя их идти по разным эволюционным путям..
Эволюционные силы естественного отбора и дрейфа генов вызовут изменения в частотах аллелей новых групп, отличая их от родительской популяции..
В зависимости от величины разделения и продолжительности, может происходить событие видообразования: образование новых видов, что увеличивает разнообразие группы..
Точно так же изоляция может также привести к исчезновению группы особей либо из-за отсутствия генетического разнообразия, либо из-за процессов инбридинга..
Преимущества и недостатки
Географическая изоляция организмов может быть переведена в два процесса: видообразование, где появляются новые виды, или исчезновение группы, которая пережила изоляцию.
Далее мы подробно опишем каждый из процессов, понимая видообразование как «преимущество», поскольку оно увеличивает разнообразие и исчезновение как «недостаток»:
видообразование
Процесс формирования новых видов представляет интерес для биологов-эволюционистов. Орнитолог Эрнст Майр внес огромный вклад в описание этого явления. По словам Майра, на видообразование влияют два фактора: изоляция и генетическая дивергенция участвующих лиц..
Во-первых, чтобы две популяции могли дифференцироваться в достаточной степени, чтобы считаться видами, поток генов между ними должен быть прерван. Другими словами, они не должны воспроизводить.
Эффективность процесса географической изоляции для создания видообразования зависит от нескольких факторов, присущих разделяющей группе, таких как способность двигаться.
Аллопатрическое видообразование
Событие географической изоляции, которое приводит к процессам видообразования посредством отделения непреодолимого барьера, называется аллопатрическим видообразованием, термин, происходящий от греческих корней, который буквально означает «в другой стране».
Как только виды физически изолированы, они сталкиваются с различными условиями окружающей среды и избирательным давлением, которое ведет их по различным эволюционным путям..
Возьмите в качестве гипотетического примера популяцию ящериц, которая изолирована рекой, климатические условия на левой стороне могут быть более прохладными, чем на правой стороне. Таким образом, механизмы естественного отбора и дрейфа генов будут действовать независимо, что приведет к прогрессирующей дифференциации ящериц.
Таким образом, индивидуумы приобретают различные характеристики, экологические, этологические, физиологические, среди прочих, по сравнению с родительскими видами. В том случае, когда изолирующий барьер был достаточным, чтобы успокоить событие видообразования, не должно быть никакого потока генов, если два получающихся вида снова собираются вместе.
Среди биологов существует консенсус, подтверждающий важность аллопатрического видообразования для генерации новых видов, поскольку он эффективно ограничивает поток генов между организмами..
вымирание
Когда разделение людей происходит из-за барьеров, которые не могут быть преодолены, некоторые группы могут исчезнуть.
При отделении от родительских видов разнообразие группы может быть низким, и оно может не адаптироваться к новым нагрузкам, вызванным новой средой, с которой они сталкиваются..
Точно так же, если население, которое было разделено, представлено небольшим количеством людей, инбридинг (скрещивание между близкими родственниками) может иметь негативные последствия.
Сам Чарльз Дарвин уже знал о негативных последствиях инбридинга для естественных популяций. При скрещивании близких родственников существует большая вероятность того, что определенные вредные аллели экспрессируются.
Например, если в семье есть ген для определенной патологии, который экспрессируется только тогда, когда у индивидуума есть оба аллеля (гомозиготный рецессивный) и скрещивание двух братьев и сестер, существует большая вероятность того, что потомство несет оба аллеля для заболевания, в отличие от скрещивание с человеком, который не несет указанный вредный аллель.
Аналогичным образом, когда человеческие конструкции лишают животных возможности путешествовать в желаемые места, их популяция может уменьшаться из-за недостатка пищи..
примеров
Выделение и видообразование в белке антилопы в Большом каньоне Колорадо
В Гранд-Каньоне находится формация необычайных размеров, которая в течение 2000 лет ваялась рекой Колорадо. Это расположено в северной Аризоне Соединенных Штатов.
В этом регионе есть два вида белки, которые, согласно исследованиям, являются продуктом аллопатрического видообразования. Один из видов обитает в левом регионе, а другой в правом, на минимальном расстоянии друг от друга. Тем не менее, два вида не способны пересечь.
Напротив, виды, которые имеют способность свободно перемещаться по обеим сторонам каньона, не показали никаких признаков видообразования..
Выделение и видообразование у рыб реки Конго
Может быть трудно применить концепции, описанные для водных видов до сих пор. Однако это возможно.
Изоляция (генетика популяций)
Изоля́ция (в генетике популяций) — исключение или затруднение свободного скрещивания между особями одного вида. Изоляция является элементарным эволюционным фактором, действующим на микроэволюционном уровне и приводит к видообразованию.
По характеру изолирующих барьеров классифицируют географическую и репродуктивную (биологическую) изоляцию.
Содержание
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. [1]
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.
Географическая изоляция: преимущества, недостатки и примеры
Содержание:
В большинстве случаев виды изолированы из-за наличия различных типов естественных преград, будь то океаны, озера, горы и другие, которые могут резко сократить контакты между отдельными людьми в популяции.
После разделения двух групп людей две среды, в которых они оказались, оказывают на них разное избирательное давление, вынуждая их следовать разным эволюционным путям.
Эволюционные силы естественного отбора и дрейфа генов вызовут изменения в частотах аллелей новых групп, дифференцируя их от родительской популяции.
В зависимости от величины разделения и того, как долго оно сохраняется, могут происходить события видообразования: образование новых видов, что увеличивает разнообразие группы.
Таким же образом изоляция может привести к исчезновению группы особей либо из-за отсутствия генетического разнообразия, либо из-за процессов инбридинга.
Преимущества и недостатки
Географическая изоляция организмов может быть преобразована в два процесса: видообразование, когда появляются новые виды, или вымирание группы, которая пережила изоляцию.
Ниже мы подробно опишем каждый из этих процессов, понимая видообразование как «преимущество», поскольку оно увеличивает разнообразие и вымирание как «недостаток»:
Видообразование
Процесс образования новых видов представляет интерес для биологов-эволюционистов. Орнитолог Эрнст Майр внес большой вклад в описание этого явления. По словам Майра, на видообразование влияют два фактора: изоляция и генетическая дивергенция вовлеченных особей.
Во-первых, для того, чтобы две популяции были достаточно дифференцированными, чтобы считаться видами, поток генов между ними должен быть прерван. Другими словами, они не должны воспроизводиться.
Эффективность процесса географической изоляции для образования видообразования зависит от нескольких факторов, присущих разделяющейся группе, таких как способность перемещаться.
Аллопатрическое видообразование
Событие географической изоляции, которое приводит к процессам видообразования через разделение непреодолимого барьера, называется аллопатрическим видообразованием, термин, происходящий от греческих корней, что буквально означает «в другой стране».
Как только виды физически изолированы, они сталкиваются с различными условиями окружающей среды и давлением отбора, которое ведет их по разным эволюционным путям.
Возьмем в качестве гипотетического примера популяцию ящериц, изолированную рекой, климатические условия на левой стороне могут быть холоднее, чем на правой. Таким образом, механизмы естественного отбора и генетического дрейфа будут действовать независимо, что приведет к прогрессивной дифференциации ящериц.
Таким образом, особи приобретают различные характеристики, в том числе экологические, этологические, физиологические, по сравнению с родительскими видами. В таком случае, когда изоляционный барьер был достаточным, чтобы способствовать событию видообразования, не должно быть потока генов, если два результирующих вида снова встретятся.
Среди биологов существует консенсус в пользу важности аллопатрического видообразования для генерации новых видов, поскольку он эффективно ограничивает поток генов между организмами.
Вымирание
Когда разделение особей происходит благодаря барьерам, которые невозможно преодолеть, некоторые группы могут исчезнуть.
При отделении от родительского вида разнообразие группы может быть низким, и она не сможет адаптироваться к новым нагрузкам, создаваемым новой средой, с которой они сталкиваются.
Точно так же, если разделенная популяция представлена небольшим количеством особей, инбридинг (скрещивание между близкими родственниками) может иметь негативные последствия.
Сам Чарльз Дарвин уже знал о негативном влиянии инбридинга на естественные популяции. При скрещивании близких родственников повышается вероятность того, что будут выражены определенные вредные аллели.
Например, если в семье есть ген для определенной патологии, который проявляется только тогда, когда у человека есть оба аллеля (гомозиготный рецессивный) и скрещиваются два брата и сестры, существует большая вероятность того, что потомство несет оба аллеля заболевания, в отличие от скрещивание с индивидуумом, не имеющим указанного вредного аллеля.
Точно так же, когда человеческие постройки лишают животных возможности перемещаться в желаемое место, их популяция может уменьшаться из-за недостатка пищи.
Примеры
Изоляция и видообразование антилопы-белок в Гранд-Каньоне Колорадо
В Гранд-Каньоне это образование необычайных размеров, которое в течение 2000 лет создавалось рекой Колорадо. Он расположен в северной части Аризоны США.
Напротив, виды, способные свободно перемещаться по обе стороны каньона, не проявляют никаких признаков видообразования.
Выделение и видообразование рыб из реки Конго
Концепции, описанные для водных видов, пока могут быть трудными для применения. Однако это возможно.
Ссылки
Постоянные вложения: какие, доход, виды, примеры
Одонтограмма: для чего она нужна, виды и символы
ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ИЗОЛЯЦИЯ
Смотреть что такое «ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ИЗОЛЯЦИЯ» в других словарях:
ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ИЗОЛЯЦИЯ — географическое разобщение популяций одного и того же вида или близкородственных видов. В условиях географическая изоляция происходит аллопатрическое видообразование. Экологический энциклопедический словарь. Кишинев: Главная редакция Молдавской… … Экологический словарь
географическая изоляция — Изоляция, возникающая при обитании популяций или видов на территориях, разделенных непреодолимыми барьерами; Г.и. имеет место у рыб из несвязанных водоемов, у наземных нелетающих животных при наличии водных преград и т.п.; Г.и. лежит в основе… … Справочник технического переводчика
географическая изоляция — geographical isolation географическая изоляция. Изоляция, возникающая при обитании популяций или видов на территориях, разделенных непреодолимыми барьерами; Г.и. имеет место у рыб из несвязанных водоемов, у наземных нелетающих животных при… … Молекулярная биология и генетика. Толковый словарь.
географическая изоляция — geografinė izoliacija statusas T sritis ekologija ir aplinkotyra apibrėžtis Sąlygos, trukdančios organizmų populiacijoms iš savo gyvenamosios teritorijos plisti į kitas vietas. atitikmenys: angl. geographical isolation vok. geographische… … Ekologijos terminų aiškinamasis žodynas
Изоляция (генетика популяций) — У этого термина существуют и другие значения, см. Изоляция. Изоляция (в генетике популяций) исключение или затруднение свободного скрещивания между особями одного вида. Изоляция является элементарным эволюционным фактором, действующим на… … Википедия
ИЗОЛЯЦИЯ ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ — пространственная изоляция; разделение генофонда географическими преградами; предотвращение географическими преградами генного обмена между определенными популяциями; один из основных факторов эволюции. Экологический энциклопедический словарь.… … Экологический словарь
ИЗОЛЯЦИЯ — (от франц. isolation от деление, разобщение), исключение или затруднение свободного скрещивания между особями одного вида, ведущее к обособлению внутривидовых групп и новых видов. Географическая И. обособление определ. популяции от др. популяций… … Биологический энциклопедический словарь
ИЗОЛЯЦИЯ ПРОСТРАНСТВЕННАЯ — см. Изоляция географическая. Экологический энциклопедический словарь. Кишинев: Главная редакция Молдавской советской энциклопедии. И.И. Дедю. 1989 … Экологический словарь
Изоляция (биол.) — Изоляция (от франц. isolation отделение, разобщение) (биологическая), ограничение или нарушение свободного скрещивания индивидов и перемешивания (панмиксия) разных форм организмов; один из элементарных факторов эволюции. Ч. Дарвин на примере… … Большая советская энциклопедия
изоляция — и; ж. 1. к Изолировать и Изолироваться. И. заразных больных. И. преступника. И. электрических проводов. 2. разобщённость, изолированное положение. Обвиняемый приговорён к лишению свободы со строгой изоляцией. Быть, находиться, оказаться в… … Энциклопедический словарь