Вплив навколишнього середовища на генофонд популяцій

 

Вступ

1. Змінні фактори розвитку і динаміки популяції

2. Вплив довкілля на генофонд популяції

Висновки

Список використаних джерел

 

 

Головні дійові особи в будь-якому біогеоценозі – це сукупності видів, що його населяють, – популяції. Саме на рівні популяцій відбуваються процеси засвоєння, трансформації й передавання енергії ланцюгами живлення.

Під популяцією розуміють сукупність особин одного виду з єдиним гено-фондом, яка формується в результаті взаємодії потоку генів (схрещування, міграції, запилення, запліднення, поширення зачатків – спор, клітин, насіння, личинок, яєць) та умов довкілля. Популяція – це елементарна одиниця існування виду й та одиниця, з якою «працює» природний добір. Порівняно з видом, популяція фенотипно й генотипно зазвичай однорідніша. Наприклад, у популяції берези, що росте на болоті, дерева тонші, слабші, чутливіші до грибних захворювань, ніж у популяції берези того самого виду, яка росте на сухих місцях.

Популяції, як і біогеоценози, характеризуються багатьма показниками. З погляду екології, найсуттєвішим є показник мінімальної чисельності популяції, тобто такої чисельності, за якої в популяції ще підтримується необхідний рівень генетичної неоднорідності, завдяки чому вона не вироджується.

Сукупність еволюційних процесів, які відбуваються в популяціях одного виду, тобто мікроеволюція, зумовлюється рядом факторів навколишнього середовища, як біотичних, так і абіотичних, а також ряду генетичних, соціальних та інших факторів, які у своїй сукупності складають систему впливу довкілля на генофонд популяції, зумовлюючи мутаційні, адаптивні процеси, які і формують мікроеволюційну динаміку.

У кожній популяцій постійно відбуваються зміни основних параметрів: чисельності, ареалу, статевого складу, вікового складу, генофонду. Оцінка та порівняльний аналіз популяцій одного виду дозволяє прогнозувати філогенетичний та морфофізіологічний стан виду (чи вид прогресує, наскільки він виявляє еволюційну пластичність тощо). Наука встановила основні рушійні фактори еволюційного процесу, які ведуть до видоутворення (мікроеволюція) та формування надвидовихсистематичних рівнів (макроеволюція).

 

 

Стан популяцій постійно, хоч і повільно змінюється в часі, і це явище називають динамікою популяції. Коливаються також всі інші її параметри: чисельність, ареал, віковий і статевий склад, генетична структура. Для опису популяцій та порівнянні їх між собою використовують цілий ряд генетичних характеристик:

поліморфізм;

гетерозиготність;

коефіцієнт інбридингу;

коефіцієнт асоціації;

частота алелей;

генетична відстань.

Популяція називається поліморфною за даним геном, якщо в ній відмічено два чи більше його алелей. Якщо ген представлений єдиним алелем, говорять про мономорфізм. Ступінь поліморфізму є показником генетичної різноманітності популяції. Важливою генетичною характеристикою популяції є гетерозиготність – частота гетерозиготних особин в популяції. Вона також відображає генетичну різноманітність. За допомогою коефіцієнта інбридингу оцінюють поширеність споріднених схрещувань у популяції. Частоти алелей різних генів можуть залежати одна від одної, що характеризується коефіцієнтами асоціації. Різні популяції відрізняються між собою за частотою алелей. Для кількісної оцінки цих розходжень використовують показники генетичної відстані.

Різні фактори по-різному впливають на ці параметри:

інбридинг зменшує частку гетерозигот;

мутації і міграції збільшують;

дрейф зменшує генетичний поліморфізм популяцій.

Добір змінює частоти генів і генотипів, дрейф генів збільшує, а міграції зменшують генетичні відстані.

Знаючи ці закономірності, можна кількісно досліджувати генетичну структуру популяцій і прогнозувати її можливі зміни. Цьому сприяє теоретична база популяційної генетики у формі математично формалізованих рівнянь динаміки. Для перевірки різних гіпотез про генетичні процеси в популяціях розроблені статистичні моделі і критерії. Використовуючи ці підходи і методи досліджень популяцій, можна вирішити багато проблем еволюції, а також прикладних проблем екології, медицини, селекції.

Важливим фактором впливу на генофонд є ізоляція – головна умова підтримання динамічних процесів у генофонді популяції. В генофонді ізольованої популяції поступово накопичуються відмінності, що згодом сформують настільки різний фенотип, що можна буде говорити про новий таксон. Ізоляція – це унеможливлювання схрещування між особинами одного виду. Розрізняють кілька форм ізоляції. Географічна ізоляція виникає, наприклад, коли між двома популяціями знаходиться річка чи гірський хребет, а організми не здатні плавати чи літати.

Екологічна ізоляція спостерігається, коли всередині популяції виникають групи особин з різними вимогами до умов довкілля: харчовими, сезонними, поведінковими (етологічними) та генетичними. Наприклад, в межах популяції кульбаби є особини, що цвітуть на початку травня й ті, що цвітуть в червні. Звичайно, між собою вони не можуть схрещуватися. В популяції комахоїдної пташки можуть існувати особини, що харчуються денними або нічними комахами. І між ними теж неможливе схрещування.

Генетична ізоляція здійснюється через несумісність статевих клітин. Наприклад, у інфузорії-туфельки є представники, які можуть кон’югувати між собою лише в певних комбінаціях, що визначається виділенням особливих речовин. Різні форми ізоляції діють незалежно одна від одної і можуть діяти в популяціях одного виду. За відсутності обміну алелями між популяціями, в генофонді кожної з них виникають різні мутації та змінюються частоти алелей та генотипів, завдяки чому популяції пристосовуються до умов довкілля незалежно одна від одної. Отже, ізоляція – це необхідна умова виникнення дивергенції, або розходження ознак, усередині одного виду.

Мутації є джерелом поповнення генофонду і підтримання генетичного поліморфізму, що сприяє адаптивним можливостям виду. Імовірність мутації залежить від показників її частоти. Для різних генів ці показники коливаються від 10-4 до 10-7