Naujų rūšių susidarymas
Rūšis yra svarbiausias organizmų sisteminis vienetas. 3.3.1 pav. matote dviejų skirtingų rūšių paukščius: mažąjį margąjį genį ir didįjį margąjį genį. Kuo jie panašūs ir kuo skiriasi? Pagal kokius požymius galėtume spręsti, kad šie paukščiai giminingi? Kodėl jie priskiriami skirtingoms rūšims?
Tai pačiai rūšiai priskiriami labai panašūs individai, galintys laisvai vienas su kitu poruotis ir susilaukti vaisingų palikuonių. Ar šie geniai galėtų susilaukti bendrų palikuonių?
Šioje temoje jūs:
- išsiaiškinsite, kaip susidaro naujos rūšys;
- sužinosite, kaip naujos rūšys prisitaiko prie aplinkos;
- išnagrinėsite, kaip įvairios fizinės kliūtys lemia rūšių susidarymą.
Kaip susidaro naujos rūšys?
Vykstant evoliucijai vienos rūšys išnyksta, o vietoje jų susidaro kitos. Vienas iš naujų rūšių susidarymą lemiančių veiksnių – geografinė izoliacija. Geogrãfinė izoliãcija – tai atsiradusi fizinė kliūtis (iškastas griovys, po žemės drebėjimo atsiradęs tarpeklis, nutiestas kelias, įrengta tvora), dėl kurios organizmai negali susitikti ir poruotis.
Milžiniškuose plotuose rūšys gyvena izoliuotomis grupėmis – populiacijomis. Kartais atsiranda fizinių kliūčių, pavyzdžiui, vandens telkinių, ir tos kliūtys individus atskiria negrįžtamai. Taip geografiškai izoliuotų populiacijų individai patiria skirtingą atranką. Juos gali veikti kitokia temperatūra, drėgmė, apšvietimas, maisto ištekliai. Tokių atskirų plotų populiacijų individai poruojasi tik tarpusavyje. Menka tikimybė, kad šiaurinėje Lietuvõs dalyje gyvenantys drugiai poruosis su pietinėje Lietuvos dalyje paplitusiais tos pačios rūšies drugiais ir susilauks palikuonių (3.3.2 pav.). Kitoms kartoms perduodamos ir paplinta tos savybės, kurios padeda prisitaikyti prie aplinkos sąlygų, o ne tokios naudingos tampa retesnės, kol visiškai išnyksta. Ilgainiui izoliuotų populiacijų individai ima skirtis ir pakinta tiek, kad nebegali tarpusavyje poruotis. Susidaro dvi skirtingos organizmų rūšys.
Naujų rūšių prisitaikymas prie aplinkos
Naujos rūšys prie aplinkos prisitaiko įvairiai. Taip atsitinka, kai vienus tos pačios rūšies individus nuo kitų atskiria kokios nors kliūtys ir jie pradeda taikytis prie skirtingų gyvenimo sąlygų. Įdomus dviejų naujų rūšių susidarymo pavyzdys yra Klaipėdos krašte perintis sidabrinis kiras (Larus argentatus) ir per Lietuvą skrendantis silkinis kiras (Larus fuscus) (3.3.3 pav.). Prieš kelis šimtus tūkstančių metų dabartiniame Bèringo sąsiauryje gyveno sidabrinio ir silkinio kirų protėviai.
Naujų rūšių susidarymo pavyzdžių pasitaiko ir augalų pasaulyje. Lietuvos upių pakrantėse auga didysis barškutis (Rhinanthus serotinus) (3.3.4 pav.). Dėl šienaujamų upių pakrančių ir vasaros sausrų vieni barškučiai žydi pavasarį, o kiti – rudenį. Vasaros viduryje žydintys augalai nušienaujami arba išdžiūsta, todėl nespėja subrandinti sėklų. Pavasarinių barškučių žiedadulkės negali apdulkinti vasarinių. Žydėjimo ir sėklų subrandinimo sąlygos skirtingais metų laikais nevienodos, todėl prie jų prisitaikę barškučiai ilgainiui įgis skirtingų bruožų ir virs skirtingomis rūšimis.
Kartais atsitinka taip, kad pasikeičia pakitusių populiacijų organizmų elgesys, pavyzdžiui, poravimosi veiksmai, jie tampa neatpažįstami, į juos nereaguoja, todėl ir negali poruotis. Tarkim, poruodamiesi paukščių patinėliai gieda tos pačios rūšies pateles viliojančias giesmes. Susiformavus naujai paukščių rūšiai, jų giesmė (tembras, giedojimo trukmė) pasikeičia. Į pakitusią giesmę reaguoja tik naujos rūšies paukščių patelės.
Naujos organizmų rūšies nustatymas
Aptikti ir nustatyti naują organizmų rūšį yra nuoseklus, daug kantrybės ir laiko reikalaujantis darbas. Mokslininkai, stebintys ir tiriantys tam tikros vietos (miško, ežero, pievos, parko) bioįvairovės pokyčius, turi gerai išmanyti stebimų organizmų elgseną, gyvenimo būdą, kūno išorės ir vidaus požymius.
Organizmų įvairovė labai didelė, todėl paprastai mokslininkai stebi ir tiria tik tam tikras organizmų grupes. Ornitologas (mokslininkas, tiriantis paukščius; 3.3.5 pav.) gali savo moksliniuose darbuose tirti tik vieną jį dominančią organizmų gentį, šeimą ar būrį, pavyzdžiui, devynbalsių genties paukščius.
Nustatydami naują organizmų rūšį, mokslininkai remiasi įvairiais stebimų organizmų skiriamaisiais požymiais, nes pastebėtas tik vienas skiriamasis požymis gali suklaidinti. Pavyzdžiui, organizmas gali būti netyčia užklydęs į jam nebūdingą erdvę ar išoriškai būti panašus į kitos rūšies individus. Aptarkime, pagal kokius požymius nustatoma nauja organizmų rūšis.
Buveinė ir mitybos vieta. Nauja organizmų rūšis dažnai yra prisitaikiusi gyventi kitokioje aplinkoje nei giminingos rūšys. Pavyzdžiui, sodinė devynbalsė (Sylvia borin) paprastai aptinkama sodų ir sodybų krūmynuose, o rudoji devynbalsė (Sylvia communis) – pavieniuose laukų krūmuose. Mišriuosiuose miškuose gyvena juodagalvė devynbalsė (Sylvia atricapilla) (3.3.6 pav.).
Skiriamieji išorės požymiai. Skirtingoms rūšims priklausančius organizmus galima atpažinti pagal skiriamuosius išvaizdos ir kūno sandaros požymius. Tačiau atpažįstant naują organizmų rūšį vien šiuo kriterijumi negalima pasikliauti. Giminingų rūšių atstovai gali būti labai panašūs, pavyzdžiui, sodinė, rudoji ir raiboji devynbalsės (3.3.6 pav.). Išvaizdos panašumas įrodo, kad skirtingų rūšių atstovai yra kilę iš bendro protėvio.
Bendri palikuonys. Tai bene svarbiausias skiriamasis rūšių požymis, nes skirtingų rūšių organizmai tarpusavyje paprastai negali poruotis. Jeigu poruojasi, tai jų palikuonys būna nevaisingi ir vadinami hibridais. Mokslininkai, tiriantys naujų rūšių susidarymą, stebi, ar tiriamų rūšių individai poruojasi tarpusavyje ir ar susilaukia vaisingų palikuonių.
Organizmų DNR tyrimai. Tai tikslesnius rezultatus suteikiantys tyrimo metodai. Organizmų DNR tyrimai atliekami genetikos laboratorijose. Genetikai lygina stebimų organizmų DNR sekas tarpusavyje ir skaičiuoja, kiek DNR molekulėje yra sutapimų ir skirtumų. Giminingų rūšių organizmų DNR molekulės yra panašios, ir tai įrodo, kad tos organizmų rūšys turi bendrą protėvį. Jeigu lyginamos DNR molekulės turi daug skirtumų, vadinasi, jų protėviai skirtingi ir tokios rūšys laikomos negiminingomis.
Atliekami ne tik dabartinių organizmų rūšių, bet ir praeityje gyvenusių organizmų liekanų genetiniai tyrimai. Tokie tyrimai padeda sužinoti ir patikslinti gyvybės evoliucijos istoriją, atskleidžia daug iki šiol neįmintų paslapčių.
Klausimai ir užduotys
- Nurodykite, kas yra geografinė izoliacija.
- Apibūdinkite, pagal kokius požymius organizmai priskiriami bendrajai rūšiai.
- Paaiškinkite, kodėl dėl geografinės izoliacijos naujos rūšys formuojasi tarp nejudrių ar mažai judrių organizmų, pavyzdžiui, sraigių, varliagyvių, sliekų.
- Paaiškinkite, kokioms aplinkos sąlygoms esant susiformuotų nauja barškučių (Rhinanthus) rūšis.
- Remdamiesi 3.3.6 pav., palyginkite juodagalvę, pilkąją ir juodagalvę sardininę devynbalses. Įvardykite, pagal kokius išvaizdos ypatumus galima atpažinti šias paukščių rūšis.
- Paaiškinkite, kodėl DNR tyrimai padeda tiksliausiai nustatyti tiriamą organizmų rūšį.
Praktinė veikla
- Perskaitykite tekstą ir atlikite užduotis.
Mišriajame miške gyvena vikrieji driežai (Lacerta agilis), kurių oda yra rudos spalvos. Miško savininkai nusprendė pakeisti kraštovaizdį: nutiesti kelią, pusę miško išretinti, o medieną parduoti.
Jie miške iškirto 50 m pločio juostą ir nutiesė kelią. Dešinėje kelio pusėje buvo draudžiama retinti mišką, nes ten lizdus susisuko didžiosios miegapelės (Glis glis). Miškas liko tankus, apaugęs krūmynais, žoline augalija. Kairėje miško pusėje retų organizmų rūšių neaptikta, todėl leista jį išretinti, jo aplinka tapo šviesesnė.
Po 50 metų nutiestu keliu niekas nevažiavo, jis apaugo miško augalais. Miškas vėl suvešėjo. Miškininkas pastebėjo, kad miške atsirado skirtingų driežų: juodaodžių ir šviesiai rudos spalvos. Jie nesiporavo tarpusavyje, neturėjo bendrų palikuonių ir kovojo dėl tinkamų buveinių.
- Nubraižykite schemą, nupieškite plakatą arba komiksą, iliustruojantį aprašytą miško istoriją.
- Paaiškinkite, kodėl po 50 metų skyrėsi driežų išvaizda.
- Kaip įrodytumėte, kad miške po 50 metų gyvenę driežai yra skirtingų rūšių?
- Pasvarstykite, kokių dar naujų organizmų rūšių galėjo atsirasti šiame miške. Atsakymą siekite su pasirinktų organizmų gebėjimu judėti.
- Lietuvojè greitkeliai juosiami tvoromis, kad žvėrys neišbėgtų į kelią, nesukeltų avarijų ir nežūtų. Padiskutuokite, ar Lietuvoje gyvenančių gyvūnų rūšims tokia apsauga naudinga. O gal bereikšmė? Savo nuomonę pagrįskite.
- Nusibraižykite lentelę ir palyginkite gamtinę evoliuciją (naujų rūšių susidarymą) su technikos, dizaino, kultūros evoliucija. Pasvarstykite, kodėl gamtinė evoliucija vyksta labai lėtai, o kitos – gana greitai ir dažnai.
Apibendrinimas
- Rūšis – grupė labai panašių individų, galinčių laisvai poruotis ir susilaukti vislių palikuonių.
- Naujoms rūšims susidaryti reikia skirtingų gyvenimo sąlygų. Vienas iš naujų rūšių susidarymą lemiančių veiksnių – geografinė izoliacija.
- Skirtingų rūšių individai skiriasi išorės požymiais, gyvena skirtingose buveinėse, gali skirtingai maitintis ir elgtis. Paprastai tarpusavyje nesiporuoja ir neturi bendrų palikuonių, o jei poruojasi, susilaukia nevaisingų palikuonių, vadinamų hibridais.
- Paslaugą teikia UAB "Biznio mašinų kompanija" ir "Star Cloud OÜ"