Модификационная ⭐️ изменчивость: определение, виды, ее характеристики, признаки и свойства

Содержание

Слайд 1

Учитель биологии
ГАОУ СПО «Коряжемский
индустриальный техникум»
г.Коряжма
Гладышева Светлана Николаевна
Слайд 2
Слайд 3

от лат. modus — мера, вид, образ,
лат. facio — делать, изменять
Слайд 4
Слайд 5

Не передается
по наследству
Слайд 6

затрагивает
фенотип
и не
затрагивает
генотип
Слайд 7
Слайд 8

Из-за влияния условий внешней среды
Слайд 9

носит групповой характер изменений
Слайд 10

носят обратимый характер
(например — загар)
Слайд 11

это предел изменчивости определенного признака, в зависимости от окружающих воздействий.
Т.Е.= возможности, присущие данному генотипу
Бывает узкая и широкая
Слайд 12

Не может.
Это
Приведет
К гибели
органи-
зма
Слайд 13
Слайд 14

На основе ее составляют
Вариационныйряд-
— ряд свойств организма, расположенных в порядке увеличения или уменьшения признака
Слайд 15
Слайд 16
Слайд 17

-графическое отображение
частоты
встречаем-
ости
каждого
признака.
Слайд 18

Предел изменчивости признака
Слайд 19

Высчитываем по формуле
М = (vּp)
n , где
М- средняя величина признака
 (vּp)-сумма произведений вариант на их частоту встречаемости
n-общее число частоты встречаемости вариационного ряда
Слайд 20

Это приводит к
увеличению процента выживания вида в изменяющихся условиях.
Слайд 21

чаще всего встречаются средние значения признака, а не минимальные и максимальные проявления
среднее значение признака обнаруживается только при массовых подсчетах
Слайд 22

3.Проявление признака не выходит за пределы нормы реакции, которая определяется генотипом.
4.Модификационная изменчивость играет огромную роль в практической деятельности человека (чаще всего в области сельского хозяйства)
Слайд 23

Максимум -40 баллов
39-40 б – оценка «5»
30-40 б- «4»
Менее «3»
Слайд 24

внимани
Слайд 25

Список использованных источников

А) список использованных печатных источников:

1.Константинов В.М. Биология: учебник для образоват. учреждений нач.и сред.проф.образования-М., «Академия»,2011
2.ПименоваИ.Н.,Пименов А.В. Лекции по общей биологии.-Саратов «Лицей»,2003
Слайд 26

Б)Активные ссылки на страницы материалов в интернете
1.Статья «модификационная изменчивость»
http://www.coolreferat.com/publ 21-0-5-2011
2.Статья «Основные закономерности изменчивости»
http://sbio.info/page.php?id=36/publ 10-10-2009
3.Статья «Вариационные ряды и их характеристики»
http://flash-library.narod.ru/IT-MathSredstva/Lab-rab/L3-ryad.html/publ 14-0-3-2010
Слайд 27

В)Активные ссылки на использованные изображения
1.Изображение татуировки:http://images.yandex.ru/yandsearch-1263-2495152.jpg
2. Изображение шрама
http://images.yandex.ru/yandsearch-2F6.jpg
3.Изображение зайца
http://images.yandex.ru/yandsearch-1263-wh-932-fw-1038-.jpg
4.Изображение соснового леса
http://images.yandex.ru/yandsearc-186679-33076.jpg
5. Изображение аквариума
http://images.yandex.ru/yandsearch-14%2Fm_b19ddea0.jpg
6.Изображение котов
http://images.yandex.ru/yandsearch-5029.jpg
7. Изображение помидоров
http://images.yandex.ru/yandsearch-7208515.jpg
8.Изображение вариационного ряда
http://images.yandex.ru/yandsearch?text-013-Modifikatsionnaja-izmenchivost.png
9.Изображение колосьев пшеницы
http://images.yandex.ru/yandsearch-2F7688.jpg

Посмотреть все слайды

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.

Основные свойства

Уровень выраженности модификации пропорционален силе и длительности действия на организм причин, которые вызывают изменчивость. Чаще всего преобразования обеспечивают полезную адаптивную реакцию организма на воздействие окружающей среды.

Например, если на личинок мухи воздействовать ультрафиолетовыми лучами с высокой температурой, то у взрослых особей будут наблюдаться разные морфозы: закрученные кверху, с вырезками или маленькие крылья. В отличие от мутационных изменений, фенотипические обратимы, т. е. происходящие морфозы со временем исчезают, если прекратится внешнее воздействие.

Норма реакции

Норма реакции — спектр экспрессии генов при неизменном генотипе, из которого выбирается наиболее соответствующий условиям среды уровень активности генетического аппарата, и формирует специфический фенотип. Например, есть аллель гена X a, обуславливающей продуцирования большего количества колосья пшеницы, и аллель гена Y b, которая производит малое количество колосьев пшеницы. Экспрессия аллелей этих генов взаимосвязана. Весь спектр экспрессии размещается между максимальной экспрессией аллеля а и максимальной экспрессией аллеля b, и интенсивность проявления этих аллелей зависит от условий окружающей среды. При благоприятных условиях (при достаточном количестве влаги, питательных веществ) происходит «доминирования» аллели а при неблагоприятных преобладает проявление аллеля b.

Норма реакции имеет предел проявления для каждого вида — например, усиленное кормление животных обусловит рост ее массы, однако она будет находиться в пределах спектра выявления этого признака для данного вида. Норма реакции генетически детерминирована и наследуется. Для различных изменений есть разные грани проявления нормы реакции.Например, сильно варьирует величина удоя, производительность злаков (количественные изменения), слабо — интенсивность окраски животных и т.п. (качественные изменения). В соответствии с этим, норма реакции может быть узкой (качественные изменения — окраска куколок и имаго некоторых бабочек) и широкой (количественные изменения — размеры листьев растений, размеры тела насекомых в зависимости от питания их куколок. Однако для некоторых количественных изменений характерна узкая норма реакции (жирность молока, число пальцев на ногах у морских свиней), а для некоторых качественных изменений широкая (сезонные изменения окраски у животных северных широт). В общем, норма реакции и интенсивность экспрессии генов на основе нее предопределяют непохожесть внутривидовых единиц.

Примеры модификационной изменчивости

Увеличение мышечной массы в результате тренировок – яркий пример модификационной изменчивости

Укрепление мускулатуры. Если вы будете регулярно ходить в спортзал, вы нарастите дополнительную мышечную массу. Рост мышц в данном случае будет проявлением модификационной изменчивости, так как ваш организм будет приспосабливаться к изменившимся условиям, таким, как возросшие физические нагрузки.
Сезонная смена окраса. Зайцы, песцы и многие другие животные линяют дважды в год, меняя цвет шерсти. Это помогает им лучше маскироваться на местности, и, соответственно, успешнее выживать.
Загар. Если вы будете много времени проводить на солнце, ваша кожа загорит. Это тоже пример модификационной изменчивости, так как организм таким образом адаптируется: более тёмная кожа лучше защищена от ультрафиолетового излучения, и, соответственно, бледный человек быстрее получит солнечные ожоги, чем загорелый.

10 главных открытий Ломоносова

Характерные черты доиндустриального общества

Сравнительная характеристика наследственной и ненаследственной изменчивости

Сравнительная характеристика форм изменчивости
Свойство	Ненаследственная (модификационная)	Наследственная
Объект изменений	Фенотип в пределах нормы реакции	Генотип
Фактор возникновения	Изменения условий окружающей среды	Рекомбинация генов результате слияния гамет, кроссинговера и мутаций
Наследования признаков	Не наследуется (только норма реакции)	Наследуется
Значение для особи	Адаптация к условиям окружающей среды, повышения жизнеспособности	Полезные изменения приводят к выживанию, вредные — к гибели
Значение для вида	Способствует выживанию	Приводит к появлению новых популяций, видов в результате дивергенции
Роль в эволюции	Адаптация организмов	Материал к естественному отбору
Форма изменчивости	Групповая	Индивидуальная, комбинированная
Закономерность	Статистическая (вариационный ряд)	Закон гомологических рядов наследственной 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.

/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

Пределы модификационной изменчивости

Норма реакции – это предел проявления модификационной изменчивости организма при неизменном генотипе, и она зависит от конкретного вида живого существа. Иными словами, это весь спектр допустимых уровней экспрессии генов, из которого будет выбран тот, что лучше подходит для сложившихся условий окружающей среды. При этом норма реакции передаётся по наследству (в отличие от самой модификационной изменчивости), что открывает простор для селекционной работы.

Примеры пределов модификационной изменчивости

Разделение коров на мясные и молочные породы стало возможным благодаря передаче пределов модификационной изменчивости по наследству

Коровы и молоко. Предположим, селекционеры выводят новую породу коров с целью получить животных, которые будут давать очень много молока. Это возможно, и в результате коровы будут действительно производить молока больше, чем их предки. Но всё равно не больше определённого объёма – это и есть предел модификационной изменчивости. Аналогично можно сказать, например, про кур и количество яиц, которые от них удаётся получить.
Выращивание культурных растений. Вы можете целенаправленно выводить, например, тыквы особо крупных размеров. Если работа у вас будет успешной, тыквы будут становиться всё крупнее и крупнее. Но из-за нормы реакции они всё равно никогда не будут вырастать размером с грузовик, потому что у растений тоже есть свой предел модификационной изменчивости.

Разновидности изменчивости

Преобразования в организме происходят по разным причинам, а их интенсивность напрямую зависит от воздействия внешних факторов. Существует несколько видов фенотипической изменчивости.

Возрастные, или онтогенетические

Для модификационного преобразования характерно постоянное изменение признаков во время развития особи.

Особенно это проявляется на примере онтогенеза земноводных, насекомых, других животных и растений. У человека в течение развития происходят преобразования морфофизиологических и психических признаков.

Так, если на развитие ребенка будут влиять негативные внешние и социальные факторы, то у него может развиться необратимый дефект его интеллекта. Групповые признаки особи образуются в результате реализации генетической информации в конкретных условиях внешней среды. При этом становление фенотипа происходит в течение развития человека начиная с момента оплодотворения.

Сезонные и экологические преобразования

Такие изменения отдельных особей или целых популяций можно обнаружить в результате перемены климата. В этом случае у животных может происходить смена окраса шерсти или появление подшерстка. Например, специалисты провели опыты с горностаевым кроликом, у которого на спине выстригли наголо небольшой участок белой шерсти и поместили животное в холод.

Через некоторое время у кролика на спине стал расти темный волос. Специалисты пришли к выводу, что окрас у животного зависит не только от его генотипа, но и от конкретных условий, куда он помещен. Советский биолог Ильин доказал, почему изменение температуры окружающей среды влияет на пигментацию, причем для каждого участка тела существует своя граница показателя.

Сезонная модификация напрямую связана с экологической, так как непосредственно входит в ее группу. Экологические модификации фенотипически проявляются в преобразовании уровня признака, то есть они могут возникнуть в самом начале развития и просуществовать всю жизнь. Так, хорошим примером служит изменение форм пластин стреловидных листьев:

Погруженные в воду, они имеют лентовидную форму.
На поверхности водоема — округлую.
Когда они не касаются воды, то обретают стреловидную форму.

Это еще раз доказывает, что экологические модификации обладают не только количественными, но и качественными признаками.

Виды

В таблице приведена классификация адаптивной модификации.

Классификация	Виды	Особенности	Пример
По изменению организма	Морфологические	Меняются внешние признаки	Форма листьев стрелолиста меняется в зависимости от условий выращивания
Физиологические	Изменяются биохимические реакции организма	Бактерии при присутствии лактозы и отсутствии глюкозы начинают вырабатывать ферменты, расщепляющие лактозу. При появлении глюкозы выработка специфичных ферментов прекращается
По значению	Морфоз	Резкое изменение фенотипа как ответ на стрессовую ситуацию	После облучения семян вырастают растения со сморщенными листьями, неравномерной окраской
Адаптация	Приспособленность к изменчивым условиям среды	Повышение эритроцитов в крови при проживании в горах
По периодичности	Сезонные (обратимые)	Проявляются в определённое время жизни	Смена шубки зайцем
Возрастные	Проявляются с возрастом	Седина волос
По длительности	Кратковременные	Ограничены онтогенезом	Увеличение мускулатуры
Длительные	Могут закрепляться на протяжении нескольких поколений	Устойчивость к мышьяку у поколений инфузории туфельки

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.

Вариационная кривая

Графическое отображение проявления модификационной изменчивости — вариационная кривая — отражает как диапазон вариации властивоств, так и частоту встречаемости отдельных вариант.

После построения кривой видно, что наиболее часто встречаются средние варианты проявления свойства (закон Кетле). Причиной этого является действие факторов окружающей среды на ход онтогенеза. Некоторые факторы подавляют экспрессию генов, другие усиливают. Почти всегда эти факторы, равно действуя на онтогенез, нейтрализуют друг друга, т.е. крайние проявления признака минимизируются по частоте встречаемости. Это и является причиной большей встречаемости особей со средним проявлением признака. Например, средний рост мужчины — 175 см — встречается наиболее часто.

При построении вариационной кривой можно рассчитать величину среднеквадратического отклонения и, на основе этого, построить график среднеквадратичного отклонения от медианы — проявления признака, который встречается наиболее часто.

График среднеквадратичного отклонения, построенный на основе вариационной кривой «модификационная изменчивость пшеницы»

Фенокопии

Фенокопии — изменения фенотипа под действием неблагоприятных факторов окружающей среды, похожие на мутации. Генотип при этом не меняется. Их причинами являются тератогены — определенные физические, химические (лекарства и т.п.) и биологические агенты (вирусы) с возникновением морфологических аномалий и пороков развития. Фенокопии часто похожи на наследственные болезни. Иногда фенокопии берут свое начало из эмбрионального развития. Но чаще примерами фенокопий являются изменения в онтогенезе — спектр фенокопий зависит от стадии развития организма.

Морфозы

Морфозы — это изменения в фенотипе под действием экстремальных факторов окружающей среды. Впервые морфозы проявляются именно в фенотипе и могут приводить к адаптационных мутаций, берется эпигенетической теории эволюции как основа движения естественного отбора на основе модификационной изменчивости. Морфозы имеют неадаптивных и необратимый характер, то есть, как и мутации, лабильные.Примерами морфоз есть шрамы, определенные травмы, ожоги и т.п.

Анализ и закономерности модификационной изменчивости

Ранжированы отображения проявления модификационной изменчивости — вариационный ряд — ряд модификационной изменчивости свойства организма, состоящий из отдельных связанных между собой свойств фенотипа организма, расположенных в порядке возрастания или убывания количественного выражения свойства (размеры листа, изменения интенсивности окраски меха и др.). Единичный показатель соотношения двух факторов в вариационном ряду (например, длина меха и интенсивность ее пигментации) называетсяварианта. Например, пшеница, растущая на одном поле, может сильно варьировать по количеству колосков и колосья в силу различных показателей почвы. Сопоставив число колосков в одном колоске и количество колосьев, можно получить такой вариационный ряд:

Вариационный ряд модификационной изменчивости пшеницы
Количество колосков в одном колосе	14	15	16	17	18	19	20
Количество колосьев пшеницы	2	7	22	32	24	8	5

Модификации и их характеристики

Изменения фенотипа возникают по различным причинам, а степень их проявления зависит от интенсивности воздействия факторов окружающей среды.

Классифицировать виды модификационной изменчивости можно следующим образом:

Возрастные – изменения происходят в результате жизненного цикла организма. Особенно ярко проявляются у организмов, которые в ходе развития претерпевают метаморфозы – земноводные проводят часть жизни в виде головастиков, насекомые – в виде личинок, и лишь затем они принимают облик взрослой особи.
Сезонные изменения тесно связаны с изменениями температурного режима. Так, к примеру, зимой у некоторых животных изменяется цвет шерсти – это пигменты волос реагируют на холод.
Экологические – возникают в ответ на изменившиеся условия окружающей среды. Модификации этого вида могут сохраняться на протяжении всей жизни организма, если продолжится воздействие факторов, вызвавших изменение фенотипа.

Стоит отметить: подобное деление достаточно условно, поскольку фенотип нередко формируется как совокупность всех изменений.

Методы изучения

Анализ природы И. и передачи измененных признаков из поколения в поколение служит главным средством изучения механизма наследственности (см.). Внешне неразличимые фенотипы в одинаковых условиях среды в одних случаях могут быть результатом изменения генотипа, а в других— результатом ненаследственных модификаций. Без генетического анализа (см.) нельзя определить, какая доля фенотипической И. обусловлена ненаследственными модификациями и какая генетическими факторами. Если популяция состоит из особей с идентичными генотипами, то искусственный отбор (см.) в такой популяции будет бесперспективен, т. к. вся наблюдаемая фенотипическая И. обусловлена влиянием среды. Некоторые ламаркисты ошибочно полагали, что негенетические модификации, так наз. благоприобретенные признаки, могут превращаться в наследственные изменения. Такая точка зрения не была подтверждена и представляет сейчас лишь исторический интерес. Данные 60— 70-х гг. 20 в. показывают, что превращение модификаций в наследственные изменения совершенно невозможно. По мере развития генетики (см.) стало ясно, что противопоставление мутаций (крупных качественных изменений признаков) флюктуациям (мелким количественным вариациям) совершенно ошибочно. Мутации могут затрагивать любые признаки организма, на любой стадии его развития, и притом самого различного таксономического значения. Анализ причин и развитие точных количественных вариационно-статистических способов оценки И. показали, что мутации могут лежать в основе ничтожных количественных отклонений, внешне ничем не отличимых от ненаследственных модификаций. Для выявления относительной роли среды и генотипа в формировании того или иного признака используют два основных взаимодополняющих метода: один из них заключается в исследовании генотипически различных особей в как можно более одинаковой окружающей среде, а другой — в изучении генетически идентичных особей в разных условиях среды. Оба метода легко применить к таким организмам, как бактерии и дрожжи, которые в результате многократно повторяющихся делений образуют генетически идентичные клоны. У многих высших растений клоны можно получить путем бесполого размножения (клубнями, луковицами, черенками и т. п.). Напр., все растения одного сорта картофеля генетически идентичны, и поэтому различия между ними обусловлены внешними факторами. Если же два разных сорта картофеля выращивать в одинаковых условиях, то различия между растениями будут связаны с различиями в их генотипах. У животных клоны генетически идентичных особей можно получить в результате тесного и продолжительного инбридинга (см.). Для выявления роли наследственности и среды в формировании различных признаков у человека с успехом используют близнецовый метод (см.). Исследования на монозиготных близнецах, имеющих идентичную наследственность и воспитывающихся порознь, дают ценные сведения о влиянии среды на развитие наследственных признаков. При анализе прерывистой (качественной) И., обусловленной аллелями одного генного локуса, определить характер наследования и вклад в общую И. наследственных и средовых факторов обычно не представляет большого труда. В случае непрерывной (количественной) И. исследователь сталкивается со значительными трудностями. При изучении какого-либо количественного признака проводят анализ возможно большего числа различающихся между собой особей и полученные данные группируют в ряд размерных классов. Представив эти величины в виде графика распределения частот, можно исследовать характер И. Обычно бывает трудно разделить генетические и средовые компоненты изменчивости и исследовать отдельно ту ее часть, к-рая обусловлена генетически. Для изучения этих компонентов разработаны различные математико-статистические методы (см. Биометрия).

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:

Широкая – признак характеризуется большой степенью изменчивости. Чаще всего он проявляется в количественном значении.
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.

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.