Модификационная изменчивость свойства, примеры и значение

Причины

Основная причина модификационной изменчивости – непостоянные условия окружающей среды. На изменение внешних и внутренних признаков могут влиять:

• температура;
• давление;
• содержание кислорода в атмосфере;
• питание;
• ультрафиолет;
• химический состав почвы, воды, воздуха;
• степень освещённости;
• влажность;
• ветреность;
• структура почвы.

Наглядные примеры модификационной изменчивости:

ТОП-4 статьи

которые читают вместе с этой

• Эксперимент с гималайским кроликом. Кролика с выстриженной на спине белой шерстью помещали в холодные условия. Взамен вырастала чёрная шерсть. При изменении холода на тепло спина обрастала белой шерстью. Это объясняется тем, что тёмный пигмент при высокой температуре разрушается.
• Эксперимент с одуванчиком. Ботаник Гастон Боннье разделил корни одного одуванчика и поместил в разные условия. Одно растение росло на равнине, второе – в горах. На равнине вырос высокий одуванчик с широкими листьями, поверхностной коневой системой. «Горный» приземистый одуванчик имел хорошо развитые корни.
• Изменение яйценоскости кур. Активность птиц зависит от света. С увеличением светового дня яйценоскость повышается.

Рис. 1. Примеры модификационной изменчивости.

Закономерности

Модификационную изменчивость можно измерить с помощью статистических закономерностей. Для этого исследуют возможности организма по определённому признаку у группы особей. Например, размер пшеницы на одном поле в зависимости от освещения (часть поля хорошо освещена, часть – в тени).

Количественные показатели определённого качества живых организмов, расположенные в порядке возрастания или убывания, называются вариационным рядом. Длина ряда показывает возможности изменчивости для определённой группы особей.

Графически ряд можно изобразить с помощью вариационной кривой. Обычно большое количество особей имеет средний показатель, поэтому кривая симметрична.

Рис. 3. Пример вариационной кривой.
С помощью изменчивости организм быстрее адаптируется к условиям окружающей среды. Кроме того, понятие о том, какое практическое значение имеет модификационная изменчивость в жизни организма, помогает прогнозировать и максимально использовать возможности особи (в селекции – повышение урожайности, для человека – раскрытие потенциала ребёнка).

Что мы узнали?

Из урока 11 класса узнали о закономерностях модификационной изменчивости и её значении в жизни организма. Причиной модификаций являются условия внешней среды. Под влиянием температуры, света, влажности меняются количественные черты организма (рост, мышечная масса, вес). Изменчивость ограничена генотипом и имеет норму реакций. Все приобретённые в течение жизни модификации не передаются по наследству.

1. /10

   Вопрос 1 из 10

   Что такое модификационная изменчивость?

   • Фенотипическая изменчивость, не передающаяся по наследству
   • Фенотипическая изменчивость, передающаяся по наследству
   • Генетическая изменчивость, не передающаяся по наследству
   • Генетическая изменчивость, передающаяся по наследству

Что такое модификационная (фенотипическая) изменчивость

Модификационная изменчивость сложилась в результате эволюции, как реакция организма на перемены в условиях существования.

Отличительной особенностью модификаций является то, что изменения происходят в границах фенотипа, т. е. набора внешних и внутренних особенностей организма, которые появились в ходе его развития. Поэтому в литературе встречается равнозначное наименование фенотипическая изменчивость.

Воздействие на живую клетку неизменно приводит к ответной реакции. Реагируя на внешний раздражитель, клетки направляют сигналы к генам, что приводит к изменениям в синтезе белков, отвечающих за физиологию организма. Тем не менее перемены, происходящие в фенотипе, имеют предел, который называется нормой реакции.

В зависимости от того, в какой степени изменяется тот или иной признак фенотипа, в биологии различают следующие нормы реакции:

1. Широкая – признак характеризуется большой степенью изменчивости. Чаще всего он проявляется в количественном значении.
2. Узкая – под воздействием окружающей среды признак изменяется незначительно и обычно имеет качественный характер.

Варианты развития модификации организма, расположенные по возрастанию или убыванию, образуют вариационный ряд. Связь между признаком фенотипа и частотой его проявления наглядно отражает график в виде кривой.

Эти статистические методы необходимы в важных сферах деятельности человека: сельском хозяйстве, медицине, промышленности. Вариационная кривая позволяет выявить закономерности фенотипической изменчивости, границы норм реакции, спрогнозировать значения показателей.

Виды

В таблице приведена классификация адаптивной модификации.

Рис. 2. Смена шубки зайцем.

Модификации имеют пределы, ограниченные генотипом. Например, житель северных краёв никогда не сможет загореть до состояния африканца. Такие ограничения, передающиеся по наследству, называются нормой реакции.

Общая дегенерация, или катагенез

Это форма эволюционного процесса, приводящая к упрощению организации в связи с переходом организмов к паразитизму или сидячему образу жизни. При этом может происходить упрощение или исчезновение ряда органов и тканей, связанных с новым образом жизни. Но сама группа организмов, вступивших на этот путь, может процветать в новых условиях, избежав контакта со своими главными конкурентами. Поэтому дегенерацию не следует путать с регрессом (см. соответствующий раздел).

Примером дегенерации может служить переход многих организмов к паразитизму. Это защитная реакция, происходящая в условиях жесткой борьбы за существование в природе и распространенная широко у грибов, паразитических червей, бактерий и ряда других организмов. Приспособившись к паразитизму, эти организмы занимают новую адаптационную зону, лишенную их конкурентов, не способных жить в другом организме (то есть уходят под защиту своих хозяев). Это существенно сокращает для паразитов круг их взаимодействий как с другими организмами, так и с абиотическими факторами среды, а также упрощает способы добывания пищи. Вследствие этих явлений у паразитов появляется новое качество — устойчивость к внутренней среде хозяина и его защитным механизмам, но теряются (дегенерируют) многие старые признаки, ставшие не нужными в новых условиях. Грибы и бактерии, например, утрачивают многие свои ферменты и антибиотики или токсины, которые обеспечивали им выживание и питание при сапротрофном существовании. Паразитические черви теряют органы зрения, а в ряде случаев и органы пищеварения (например, цепни из типа плоских червей), переходя к осмотрофному способу питания (всасывание через наружные покровы тела). У паразитических растений нередко теряется способность к фотосинтезу и исчезают фотосинтетические пигменты и даже листья, а корни начинают выполнять функции присосок.

Перейдя к паразитическому способу существования и избавившись от конкурентов, такие организмы часто становятся многочисленными и процветающими группами, вызывая частые эпидемии на обширных территориях.

Мы рассмотрели дегенерацию на примере паразитизма. Но эти явления можно наблюдать и при многих других изменениях условий жизни — переходе от активного к оседлому образу жизни, обитании в экстремальных условиях и «т.п. Вспомните исчезновение листьев и превращение их в колючки у кактусов, живущих в пустынях; утрату зрения у животных, обитающих под землей или в темных пещерах, потерю способности к полету у ряда птиц и вызванную этим утрату киля, редукцию задних конечностей у китообразных и т. п.

Свойства модификационной изменчивости

Модификационная наследственность не наследуется. Её проявления носят временный характер. Изменение генотипа при этом не происходит – гены, которые передаются потомкам, не затрагиваются.

Особи одного вида, помещенные в одинаковые условия, будут иметь схожие перемены в фенотипе, что говорит о групповом характере модификационной изменчивости.

Обычно модификации не сохраняются надолго и исчезают при возвращении к исходным условиям. Этими признаками определяется закономерность и предсказуемость изменений.

Полезна или вредна модификационная изменчивость? Здесь ответ простой модификации помогают организму адаптироваться к перемене окружающих условий, а значит выжить.

Особенности

Модификационную изменчивость также называют адаптивной модификацией или фенотипической пластичностью. В отличие от наследственной изменчивости адаптивная модификация может появляться и исчезать в течение жизни, не выходя за рамки онтогенеза.

Основные характеристики:

• соответствует возможностямгенотипа (ограничена нормой реакции);
• сохраняется только в процессе онтогенеза, т.к. не затрагивает гены;
• зависит от факторов среды;
• носит групповой характер;
• может быть обратимой и необратимой в течение жизни;
• затрагивает качественные и количественные свойства организма.

Качественные черты определяются генами и меньше подвержены внешним факторам. К ним относятся цвет и разрез глаз, группа крови, структура волос (волнистые или прямые), гладкость семян. Количественные черты зависят от внешних условий и определяются измерением (рост, вес, длина шерсти).

Идиоадаптации, или аллогенез

Это конкретные адаптации к определенным специфическим условиям обитания, образующимся в пределах одной и той же адаптационной зоны. Идиоадаптации проявляются как при арогенезе, так и при дегенерации. Это частные приспособления, не меняющие существенно уровня организации организмов, достигнутого в процессе эволюции, но заметно облегчающие их выживание именно в данных местообитаниях.

Например, если цветок мы можем рассматривать как крупнейший ароморфоз в эволюции растительного мира, то формы и размеры цветка определяются уже теми реальными условиями, в которых существуют те или иные виды растений, или их систематическим положением.

То же касается, например, птиц. Крыло — это ароморфоз. Форма крыльев, способы полета (парящий, маховотолчковый) — серия идиоадаптаций, не меняющая принципиально морфологической или анатомической организации птиц. К идиоадаптациям можно отнести покровительственную окраску, широко распространенную в мире животных. Поэтому идиоадаптации нередко рассматривают как признаки низших таксономических категорий — подвидов, видов, реже родов или семейств.