Tài liệu Chương 14: Loài và sự hình thành loài doc

Quan niệm về loài sinh học- Loài gồm các quần thể, loài là hiện thực và có một kết cấu di truyền nội tại  tất cả các cá thể của loài đều có một chương trình di truyền chung, được hình t

LOÀI VÀ SỰ HÌNH THÀNH LOÀI

1 QUAN NIỆM VỀ LOÀI

1.1 Loài

- Thuật ngữ loài: được dùng để chỉ một nhóm nào đó những đối tượng giống nhau, được gọi bằng tên này hay bằng tên khác

- Loài là đơn vị cơ sở, căn bản, hiện thực của thế giới sinh vật (Linneaus 1751- 1762)

- Loài được dùng làm đơn vị phân loại cho đến ngày hôm nay

1.2 Quan niệm về loài sinh học

- Loài gồm các quần thể, loài là hiện thực và có một kết cấu di truyền nội tại  tất cả các cá thể của loài đều có một chương trình di truyền chung, được hình thành trong quá trình lịch sử tiến hoá

 các cá thể của một loài nào đó tạo thành một quần thể tái sinh, một đơn vị sinh thái và đơn vị di truyền

+ Một quần thểõ tái sinh:

● Những cá thể trong cùng một loài có khả năng giao phối với nhau để đi đến mục đích sinh sản

● Trong cơ thể của các cá thể cùng một loài có vô số những cơ chế chuyên biệt đảm bảo sự sinh sản bên trong của loài

+ Một đơn vị sinh thái: loài nào cũng gồm những cá thể

riêng biệt, có tác động như một hệ thống nhất đối với các loài khác sống trong cùng môi trường với nó

+ Một đơn vị di truyền: loài bao gồm một vốn gen to lớn

có quan hệ với nhau, trong khi một cá thể chỉ là một nơi

chứa tạm thời một phần nhỏ vốn gen trong một thời gian ngắn

2 NHỮNG ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC CỦA LOÀI

2.1 Sự thích nghi

- Mỗi loài là một hệ thống sinh học biệt lập có tính ổn định đặc thù với

+ Nhiệt độ + Độ ẩm +

- Mỗi loài

+ Có khả năng thích nghi với điều kiện sống + Có năng suất và khả năng tái lập quần thể khác nhau

Ví dụ: ở các vùng lục địa không có hàng rào tự nhiên, mỗi

loài được phân bố trong một khu vực mà khi vượt ra khỏi giới hạn của khu vực đó thì loài không thể tồn tại được: gấu trắng Bắc cực

2.2 Sự cạnh tranh

- Hai loài không thể cùng tồn tại lâu dài trong cùng một chỗ nếu chúng có những nhu cầu sinh thái như nhau

- Nếu sự tồn tại của hai loài nào đó hoàn toàn phụ thuộc vào cùng nguồn dự trữ trong môi trường sống: một loài thích nghi hơn sẽ loại trừ loài kia  để tồn tại, mỗi loài phải tự chiến đấu để sinh tồn

2.3 Các cơ chế cách ly

- Cách ly là mọi cơ chế ngăn cản sự giao phối tự do

- Cá thể đực và cái trong cùng một loài có thể tìm đến nhau được là nhờ những kích thích cảm giác

- Những kích thích này không có hiệu lực giữa những cá thể khác loài

- Cơ chế cách ly là những đặc tính sinh học của những cá thể ngăn ngừa sự lai với nhau giữa các quần thể khác nhau trong cùng một khu phân bố

a Cơ chế tiền giao phối: ngăn ngừa sự giao phối giữa

các loài

- Những đôi có khả năng giao phối không gặp được nhau (cách ly theo mùa hoặc không gian)

- Gặp nhau nhưng không kết đôi (cách ly tập tính)

- Giao phối thực hiện nhưng không truyền tinh trùng (cách ly cơ học)

b Cơ chế hậu giao phối: làm giảm kết quả giao phối giữa

các loài

- Truyền tinh trùng nhưng không thụ tinh (chết giao tử)

- Trứng thụ tinh như hợp tử chết

- Con lai F1 có khả năng sống thấp

- Con lai F1 bất thụ một phần hay hoàn toàn

3 QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH LOÀI

Hình thành loài mới là một quá trình lịch sử, cải biến thành phần kiểu gen của quần thể ban đầu theo hướng thích nghi, tạo ra kiểu gen mới, cách ly sinh sản với quần thể gốc.

3.1 Hình thành loài bằng con đường địa lý

- Các quần thể trong loài bị cách ly nhau do:

+ Loài mở rộng khu phân bố, chiếm thêm những vùng lãnh thổ mới có điều kiện địa chất, khí hậu khác nhau + Khu phân bố của loài bị chia nhỏ do các vật chướng ngại địa lý (sông, núi, dải đất liền)

-Trong những điều kiện địa lý khác nhau, các loài thích nghi do đã tích luỹ các đột biến và biến dị tổ hợp theo

những hướng khác nhau  nòi địa lý  loài mới

Ví dụ: Chim sẻ ngô Parus major phân bố rộng rãi ở châu

Âu, châu Á, Bắc Phi và trên các đảo vùng Địa trung hải

Do phân bố rộng rãi nên trong loài đã hình thành nhiều nòi địa lý khác nhau Có 3 nòi chính:

+ Nòi châu Aâu: sải cánh dài 70 – 80mm, lưng màu xanh, bụng màu vàng

+ Nòi Trung Quốc: sải cánh rộng từ 60 – 65mm, lưng

vàng, gáy xanh

+ Nòi Ấn Độ: sải cánh dài 55 – 70mm, lưng và bụng đều xám

- Sự hình thành loài bằng con đường địa lý có cả ở thực vật

 Sự cách ly địa lý là nhân tố tạo điều kiện cho sự phân hoá trong loài

Chú ý: điều kiện địa lý không phải là nguyên nhân trực tiếp gây ra những biến đổi tương ứng trên cơ thể sinh vật, mà là nhân tố chọn lọc những kiểu gen thích nghi

3.2 Hình thành loài bằng con đường sinh thái

- Thường xảy ra ở thực vật và những động vật ít chuyển

động xa (động vật thân mềm, sâu bọ)

- Trong cùng một khu phân bố địa lý, các quần thể của loài được chọn lọc theo hướng thích nghi với điều kiện sinh

thái khác nhau  nòi sinh thái  loài mới

Ví dụ: các quần thể thực vật sống ở bãi bồi trên sông Volga

(cỏ băng, cỏ sâu róm) rất ít sai khác về hình thái so với

quần thể tương ứng ở phía trong bờ sông nhưng khác nhau về đặc điểm sinh thái:

+ Chu kỳ sinh trưởng của thực vật ở bãi bồi thường bắt đầu vào cuối tháng 5, đầu tháng 6 (thời điểm kết thúc

mùa lũ hàng năm) và ra hoa kết trái trước khi mùa lũ về + Quần thể thực vật ở bờ sông có chu kỳ sinh trưởng

lệch với quần thể thực vật ở bãi bồi

 Do chênh lệch về thời kỳ sinh trưởng và phát triển, các

nòi sinh thái ở bãi bồi không giao phối với các nòi ở

trong bờ sông

3.3 Hình thành loài bằng con đường lai xa và đa bội hoá

- Tế bào của cơ thể lai khác loài chứa 2 bộ nhiễm sắc thể đơn bội của hai loài bố mẹ  hai bộ nhiễm sắc thể không tương đồng  kỳ đầu lần của giảm phân 1 không xảy ra sự tiếp hợp và trao đổi chéo giữa các cặp nhiễm sắc thể

 trở ngại cho sự phát sinh giao tử  cơ thể lai xa chỉ có

 trở ngại cho sự phát sinh giao tử  cơ thể lai xa chỉ có thể sinh sản sinh dưỡng mà không sinh sản hữu tính

- Nếu xảy ra đa bội hoá (từ 2n thành 4n) (tạo ra thể song nhị bội)  quá trình giảm phân tiến hành được  cơ thể lai xa có khả năng sinh sản hữu tính

Ví dụ: Loài cỏ chăn nuôi ở Anh có tên là Spartina với 120

NST đã được xác định là kết quả của sự lai tự nhiên giữa một loài cỏ có nguồn gốc từ châu Âu có 50 NST với một loài cỏ có gốc từ Hoa Kỳ được nhập vào Anh có 70 NST Thể song nhị bội này xuất hiện lần đầu tiên vào năm 1870

ở bờ biển miền Nam nước Anh, đến năm 1902 đã phát tán khắp các bờ biển nước Anh Năm 1906 lan sang các nước Pháp và Bỉ, và cho đến nay loài cỏ chăn nuôi này đã phổ biến khắp thế giới

- Lai xa và lai đa bội hoá là con đường hình thành loài phổ biến ở thực vật, rất ít gặp ở động vật (động vật có cơ chế cách li sinh sản giữa hai loài rất phức tạp, nhất là ở nhóm có hệ thần kinh phát triển, sự đa bội hoá thường gây nên những rối loạn về giới tính)

Ngoài 3 phương thức trên còn nhiều con đường hình thành loài khác

Dù theo phương thức nào nhìn chung loài mới không xuất hiện với một đột biến mà thường là có sự tích luỹ một tổ hợp nhiều đột biến

Loài mới không xuất hiện với một cá thể duy nhất mà

phải là một quần thể hay một nhóm quần thể tồn tại

phát triển như là một khâu trong hệ sinh thái, đứng vững qua thời gian dưới tác dụng của chọn lọc tự nhiên