Перечислите основные принципы функциональной эволюции. (Ответ на вопрос должен сопровождаться примерами).

В основе всех функциональных преобразований подсистем организма лежат два принципа: принцип мультифункциональности и принцип множественного обеспечения биологически важных функций.

Мультифункциональный принцип – любая подсистема выполняет более чем одну функцию. Пример: ДНК – получение информации от материнской клетки в процессе репликации и реализация информации в процессе управления дочерней клетки путём транскрипции. Орган слуха позвоночных различает частоты, амплитуды и направления распространения звуковых волн. Строение органа или системы определяет главная функция.

Принцип множественного обеспечения – функция осуществляется не одной, а несколькими морфологически независимыми структурами.

Пример: терморегуляция млекопитающих – термоизоляция (шерстяной покров и подкожный жир), усиление окисления АТФ, изменение просвета кожных капилляров, изменение интенсивности работы сердца, усиление и ослабление испарения в лёгких, ротовой полости и поверхности кожи. Баланс трёх дыхательных систем у амфибий: слизистая рта, лёгкие, кожа.

 

202. Каковы наиболее известные биогенные и абиогенные гипотезы причин вымирания таксонов?

Абиогенные гипотезы: влияние парной Солнцу звезды – Немезиды; метеоритная гипотеза Альвареса (причина мелового кризиса и массовых вымираний)

Биогенные гипотезы: смена мезофита кайнофитом и сокращение пищевой базы, как причина вымирания динозавров; конкурентное преимущество плацентарных млекопитающих, обладающих совершенной гомойотермией.

В настоящее время важная причина вымирания – антропогенные воздействия.

 

203. В каких условиях происходит когерентная эволюция? Чем она отличается от некогерентной?

Адаптивной зоной (АЗ) называется совокупность условий, в пределах которых развивается данный таксон.

В процессе развития популяций различных организмов в пределах одной экологической ниши, происходит постепенное распределение пространства и ресурсов между организмами. В результате этого каждый приспосабливается к конкретной АЗ. Происходит специализация организмов. В результате этого попаданию вида в другую АЗ препятствует мощная конкуренция. Подобное ограничение способствует дальнейшей специализации в использовании «своего» ресурса. В результате таких взаимодействий (реализующихся в основном в коадаптации видов) происходит медленная направленная эволюция видов – когерентная эволюция (КЭ). КЭ основана на тесном взаимодействии и согласовании элементов сложной системы (экологической ниши). КЭ происходит значительно более медленными темпами, чем некогерентная. Также при когерентной эволюции вероятность становления новых жизненных форм значительно ниже, чем при некогерентной.

Возникновение некогерентной фазы эволюции часто связано с экологическими кризисами, в результате чего взаимосвязи между элементами системы (видами) разрушаются, степень синхронизованности в развитии между разными группами падает. В результате различные виды обособляются в виде группировок. Подобное разрушение целостной (когерентной) структуры дает возможность более интенсивному проникновению в систему новых видов. Характерные времена некогерентной эволюции значительно выше, чем у когерентной

204. Что такое коадаптивные комплексы? Как они формируются и влияют на эволюцию входящих в них видов?

Коадаптивный комплекс (КК) – совокупность видов, которые в результате предшествующей совместной эволюции, оказались связаны между собой более тесно, чем с другими комплексами организмов. Основной причиной формирования является коэволюция видов при активной конкуренции.

КК могут состоять из видов, находящихся на разных трофических уровнях биоценоза (1й тип) и из видов одного трофического уровня, связанных только конкурентными отношениями (2ой тип).

Пример 1-го типа: энтомофильные растения и насекомые их опыляющие.

Пример 2-го типа: конкурирующие виды муравьев, обитающих на сазовом солончаке в Кызылкумах. Основу комплекса составляют 5 видов, два из которых питаются семенами, один из видов препочитает крупные семена, другой – мелкие. Остальные виды питаются животной пищей. Самый мелкий из них питается трупами мелких насекомых. Более крупный вид охотится (днем) и поедает трупы и самый крупный вид охотится только ночью. Таким образом, произошло взаимовыгодное пространсвенно-временное разделение ресурсов в процессе совместной коэволюции.

Коадаптивные комплексы не только замедляют специогенез, но и направляют этот процесс. Дальнейшая эволюция каждого вида более вероятна в направлении совершенствования потребления уже освоенных ресурсов, чем в направлении смены или расширения их диапазона.

 

205. Что такое специогенез и экогенез? Каково соотношение этих процессов? (Ответ на вопрос должен сопровождаться примерами).

Специогенез представляет собой видообразование внутри биогеоценоза (путь эволюционирования видов внутри экосистемы). Движущей силой является конкуренция с соседствующими видами. Эволюция вида внутри экологической ниши определяется воздействием со стороны всех остальных организмов, ее населяющих.

Изменение одного вида (популяции) вызовет изменение этого воздействия на остальные виды (популяции). Это приведет к изменению (эволюции) остальных (или части) видов. Это снова приведет к изменению влияния окружения на «первый» вид. В результате подобные изменения за счет наличия обратных связей будут носить самосогласованный характер и приведут к стабилизации системы. Ограничению и стабилизации специогенеза способствуют коадаптивные комплексы. Они же направляют (канализируют) специогенез. Примеры из вопроса про коадаптивные комплексы. Эволюционные изменения одного из видов внутри комплекса затронут других её членов, но не сосдений комплекс. Структурированность биоценоза препятствует специогенезу.

Экогенез представляет собой процесс внедрения новых видов или выпадение их из структуры сообществ. Для внедрения нового вида в сообщество необходима его предадаптация (некоторая приспособленность к данным условиям среды). Это возможно, если вид предварительно обитал в сходных экологических нишах. Внедрение нового вида приводит к перестройке экологических отношений в сообществе и, тем самым, создает новые ниши или влечет за собой внедрение целой консорции видов, связанных с вселением (паразиты, обитающие на переселяющихся животных). Источники пополнения состава сообществ - виды, обитащие в интрастациальных или интразональных биотопах. Пример: злаковые ассоциации есть и в тундре, и в лесотундре, и в тайге. Сообщества песчаных дюн присутствуют в различных зонах.

Оба механизма являются механизмами филоценогенеза и влияют на структуру экосистем. Они тесно связаны между собой и с макроэволюцией. В процессе филоценогенеза возникают новые жизненные формы, которые влияют на экосистемы, в которых формируются и в которые могут внедриться. Проникновение новых видов в новые для них экосистемы меняет направление естественного отбора, стимулируя специогенез.