Изменение генофонда – величайшая угроза нормальному функционированию жизни
Каждый вид имеет свое место и выполняет определенную функцию в экосистеме. Если он умирает, экосистема становится менее стабильной. Живые организмы влияют друг на друга. Они связаны друг с другом, в том числе пищевыми отношениями, благодаря которым в природе происходит круговорот материи и поток энергии.
Зеленые растения осуществляют процесс фотосинтеза: из воды и углекислого газа под действием света образуются простые органические соединения, называемые продуцентами. Есть и потребители:
- травоядные – потребители первого порядка;
- плотоядные – потребители второго и третьего порядка;
- организмы, расщепляющие органические вещества – деструкторы.
Организмы могут конкурировать за свет, пищу, жизненное пространство, воду, минеральные соли или партнера. Два вида могут тесно сосуществовать друг с другом, не причиняя друг другу вреда, от которого выигрывает каждая или только одна из сторон.
Например, одна из них может паразитировать на другой. В этом случае одна сторона выигрывает, а другой причиняется вред. Все организмы в процессе эволюции приспособились к условиям, в которых они живут. Зависимости создают сложную сеть связей.
Наследственная изменчивость популяции
Что такое наследственная изменчивость популяции? Почему генофонд популяции изменяется во времени?
Наследственная изменчивость популяции — важнейшее свойство этой надорганизменной системы, которое заключается в том, что популяция в целом способна приобретать признаки, отличающие ее от других популяций того же вида.
Генофонд — сумма всех генотипов, представленных в популяции. Он является важнейшим показателем генетического состава всей популяции. Генофонд популяции изменяется во времени в связи с изменчивостью генотипов и в результате естественного отбора.
Известный ученый Харди-Вайнберг вывел уникальное правило, согласно которому в популяции частота генов достигает нужного равновесия и их соотношение остается неизменным. Такое возможно только тогда, когда отсутствует любая миграция или отбор особей. При этом скрещивание особей происходит случайно. Кроме того, бесконечно большой должна быть численность такой популяции. Именно поэтому не может быть абсолютно стабильным генофонд природной популяции. Далее более подробно рассмотрим основные причины изменения генофонда популяции.
Закон Харди-Вайнберга
Рассмотрение каждого из механизмов определяющих генетическую структуру популяции, заслуживает отдельной статьи, но понимание их невозможно без рассмотрения ключевого закона популяционной генетики – закона Харди-Вайнберга или закона равновесного состояния
На нем и остановим своё внимание
Итак, механизмы этого закона был открыты в 1908 г. английским математиком Харди (Hardy) и немецким врачом (Weinberg) независимо друг от друга.
Для его понимания рассмотрим такое понятие как случайное скрещивание.
Итак, согласно закону Харди-Вайнберга при отсутствии элементарных эволюционных процессов (естественного отбора, мутаций, дрейфа генов и миграции) частоты генов из поколения в поколение остаются неизменными. Соответственно если скрещивания случайны, частота генотипа связана простым квадратичным соотношением с частотой генов (аллелей). Если речь идет об аутосомном локусе, то равновесие генов достигается за одно поколение, и если дополнительные вмешательства, нарушающие структуру популяции, отсутствуют, сохраняется во всех последующих поколениях. Если же мы говорим о сцепленных с полом локусах, равновесные частоты генотипов устанавливаются постепенно.
Годфри Харолд Харди (1877-1947)
Таким образом равновесные частоты генотипов определяются произведениями частот соответствующих аллелей. В случае наличия только двух аллелей А (с частотой встречаемости p) и а (с частотой — q), частоты каждого их трех возможных генотипов будут выражены уравнением:
(p + q)2 = p2 + 2pq + q2 = 1.
A a AA Aa aa
Если мы говорим о трех аллелях А, а, А’ с частотами p, q, r, формула будет иметь вид:
(p + q + r)2 = p2 + q2 + r2 + 2pq + 2pr + 2qr = 1.
А a А’ АА aa А’А’ Аa АА’aА’
Этот прием возведения в квадрат многочлена может быть использован для определения равновесных частот генотипов при любом числе аллелей. При этом сумма частот генотипов (как и аллелей) всегда должна равняться единице.
Популяционная генетика
В чем источник изменений в генофонде?
Важной причиной снижения генетического разнообразия является исчезновение местных подвидов или разновидностей диких организмов, а также появление все большего числа отобранных, генетически однородных разновидностей сельскохозяйственных культур и пород животных. С исчезновением диких разновидностей исчезают все уникальные аллели, которые были в их генотипе и обуславливали адаптацию к местным условиям окружающей среды
Когда каспийский тигр вымер, все аллели, специфичные для этого подвида, не встречающиеся у других подвидов тигра, исчезли. В девятнадцатом веке вытеснение старых сортов картофеля новыми привело к потере гена, определяющего устойчивость этого растения к фитофторозу, что привело к исчезновению этого овоща и сильному голоду, опустошающему население Ирландии.
Какое значение имеет изменение генофонда?
В настоящее время наблюдается резкое сокращение биоразнообразия, а вместе с ним и генофонда популяций. Потеря большего количества видов снижает шансы на выживание. Наиболее важными факторами, способствующими снижению биоразнообразия, являются:
- исчезновение местообитаний и экологических коридоров;
- приток чужеродных инвазивных видов;
- изменение климата;
- загрязнение окружающей среды;
- чрезмерная эксплуатация живых ресурсов;
Среды обитания, которые раньше представляли собой огромные пространства, были разделены барьерами в результате деятельности человека:
- строительством автомобильных и железных дорог;
- регулированием рек;
- вырубкой лесов;
- внедрением промышленного земледелия;
- интенсивно удобряемыми монокультурами на больших площадях,
Следствием этого является истощение генофонда популяции, что может привести к ее исчезновению. Вслед за этим смена эволюционного направления развития – вот какое значение имеет изменение генофонда.
В настоящее время ежегодно вымирает от 5 000 до 50 000 видов растений и животных. Это в 100-1000 раз больше, чем процесс естественного вымирания без влияния человеческой цивилизации. Нужно помнить, что умирают крупные и впечатляющие виды, такие как рысь, тигр, жираф или ныне вымерший черный носорог, а также маленькие незаметные виды, которых, возможно, еще предстоит обнаружить и назвать.
Виды изменения генофонда:
- Естественные, в результате взаимодействия разных популяций, болезней, изменения климата;
- Антропологические – генофонд популяций сокращается в результате чрезмерной эксплуатации ресурсов организмов, например, чрезмерного вылова рыбы или охоты.
Загрязнители воды, почвы и воздуха также влияют на живые организмы. Реакция на любые изменения в окружающей среде варьируется от вида к виду. Начиная от изменения скорости роста, размножения и заканчивая вымиранием наиболее уязвимых. Здесь также могут быть предприняты действия по сохранению генофонда популяций и биоразнообразия.
Что такое популяция
Популяция — это термин, который происходит от латинского — populatio, т.е. население. Он обозначает совокупность организмов относящихся к одному виду, которые длительное время обитают на определённой территории (имеют общий ареал обитания) и полностью либо частично изолированны от особей других аналогичных групп того же вида.
Безусловно для понимания данного термина следует привести пример. И, как говорится, будем «тренироваться, на кошках». Поэтому в качестве примера популяции рассмотрим бездомных кошек в городе. Они все принадлежат к одному виду и имеют общий ареал обитания (город), и попасть в другой город для них достаточно проблематично, так как для этого необходимо покрыть огромное расстояние, что обуславливает их относительную изоляцию.
Популяция
Меры по сохранению генофонда популяций
Чтобы предотвратить утрату биоразнообразия, принимаются активные меры защиты. Один из них заключается в восстановлении условий среды обитания для нормального функционирования экосистем, поддержки природных процессов, которые были нарушены, или восстановления популяции.
Остальные – обеспечивают связь между разделенными фрагментами среды обитания, создавая новые или соединяя нарушенные экологические коридоры. Поддержание этой взаимосвязанности всегда следует рассматривать в трех пространственных масштабах:
- местном (популяция вида);
- региональном (связи между популяциями);
- континентальном (вся область распространения вида).
Некоторые меры, которые население может самостоятельно предпринять для защиты генофонда популяций:
Причины изменения генофонда популяции
1. Прибывание особей из других видов в популяцию приводит к изменению ее генофонда.
2. Изменения могут возникать из-за мутации генов, происходящей под воздействием окружающей среды.
3. Смена места жительства также влияет на изменение генофонда популяции.
4. Спаривание со случайными партнерами приводит к изменению генофонда популяции.
5. Исчезновение редких популяций в результате гибели носителей генов.
6. Катастрофа или другая непредвиденная ситуация, которая приводит к гибели половины популяции.
7. Разделение вида на несколько частей из-за возникновения определенных барьеров.
-
Что такое росстани 4 класс кратко по литературе
-
Современная организация игровой деятельности в детском саду курсовая работа
-
В чем выражалось неприятие солженицыным советского прошлого в нашей стране кратко
-
План по самообразованию педагога психолога доу нейропсихология
- Почему период существования израильско иудейского царства оказался столь недолгим кратко 5 класс