07.03.23 г. Вторник, группы:508,505,501

  Справа находится АХИВ БЛОГА , смотрите дату и номер своей группы

РАСПИСАНИЕ ЗАНЯТИЙ НА НЕДЕЛЮ: 06.03.23г. - 10.03.23г.

 Пн.06.03: 306, 401, 401, 408 

Вт. 07.03:  508,505, 505, 501

Ср. 08.03: 406, 403, 401, 501

 Чт. 09.03: 501, 306, 508

 Пт. 10.03: 505, 501 

  

Здравствуйте, уважаемые студенты,  записывайте дату, тему и выполняйте необходимые записи(ВСЁ подряд не пишите, читайте, выбирайте, можно составить план, ЕСЛИ ЕСТЬ ВИДЕО, НАДО ПОСМОТРЕТЬ ,ВЫПОЛНИТЬ ПО НЕМУ ЗАПИСИ, МНОГО НЕ НУЖНО ПИСАТЬ. Материала может быть выложено много, но это не значит, что  всё надо записывать! После этого, сфотографируйте и отошлите мне на почту:  rimma.lu@gmail.com      Тетрадь привезете, когда перейдем на очную форму обучения.)Справа находится АХИВ БЛОГА , смотрите дату и номер своей группы

Моя почта :   rimma.lu@gmail.com      Жду ваши фотоотчеты!

ГРУППА 508 ХИМИЯ 32,33 

ТЕМА : Особенности хи­мических свойств гомологов бензола на примере толуола.

Бензол и его строение

В начале XIX в. английский физик и химик Майкл Фарадей получил задание исследовать конденсат, который скапливался в стальных баллонах со сжатым газом, предназначавшимся для освещения улиц. Именно из этой жидкости учёному удалось выделить 3 г вещества и определить его формулу: C₆H₆. Вскоре новое вещество получило тривиальное название, которое используют до сих пор, — бензол.

В бензоле на шесть атомов углерода приходится только шесть атомов водорода. Значит ли это, что бензол относится к непредельным углеводородам? Как показывает эксперимент, бензол не реагирует ни с бромной водой, ни с раствором перманганата калия.

Долгие десятилетия эту загадку химикам решить не удавалось, до тех пор, пока немецкий химик-органик Фридрих Август Кекуле не высказал предположение, что атомы углерода в молекуле бензола образуют замкнутый цикл: 

В формулах Кекуле вы видите чередование простых и двойных связей между атомами углерода в цикле. На самом деле установлено, что все углерод-углеродные связи в молекуле абсолютно одинаковы, т. е. три двойные связи в равной степени принадлежат шести атомам углерода. Возникшая особая ковалентная связь занимает как бы промежуточное положение между одинарными и двойными связями. Поэтому её условно можно назвать полуторной. Чтобы отразить особенности этого типа связей, формулу бензола записывают следующим образом:

Гомологический ряд аренов

Бензол — не единственное в своём роде соединение, он — первый представитель гомологического ряда углеводородов, называемых ароматическими. Подавляющее большинство представителей этого класса обладает ярко выраженным запахом, причём не всегда приятным.

Углеводороды, в молекулах которых содержится бензольное кольцо и которые имеют общую формулу СnН2n-6, называют ароматическими углеводородами или аренами.

Первые представители гомологического ряда аренов имеют следующие молекулярные и структурные формулы:

.

Способы получения и химические свойства бензола

Исторически первым способом получения бензола было его выделение из продуктов коксования каменного угля. Теперь на долю этого способа приходится менее 10 % от общего объёма производства. Основное количество бензола получают в результате переработки нефти и нефтепродуктов.

Подобно всем углеводородам, бензол горит:  2С₆Н₆ + 15O₂  →  12СO₂ + 6Н₂O

Ранее эта реакция находила практическое применение, когда бензол использовался в качестве добавки к моторному топливу.

ТЕМА: Особенности хи­мических свойств гомологов бензола на примере толуола

 

Получение и применение бензола и его гомологов.

 Применение бензола.

1. Бензол служит исходным веществом для синтеза очень многих органических соединений.

2. Реакцией нитрования получают нитробензол C₆H₅NO₂, хлорированием бензола – хлорбензол С₆Н₅Сi (растворитель) и другие хлорпроизводные.

3. Бензол используется как исходный продукт при синтезе лекарственных и душистых веществ, разнообразных красителей, мономеров для синтеза высокомолекулярных соединений и т. д.

4. Он применяется также в качестве растворителя и как добавка к моторному топливу в целях улучшения его свойств.

5. Хлорпроизводные бензола и других углеводородов используются в сельском хозяйстве в качестве химических средств защиты растений.

6. Так, продукт замещения в бензоле атомов водорода хлором – гексахлорбензол C₆Cl₆ применяется для сухого протравливания семян пшеницы и ржи против твердой головни.

7. Из галогенопроизводных других углеводородов можно назвать гексахлорбутадиен С₄Сl₆, аналогичный по строению бутадиену-1,3, необходимый для борьбы с филлоксерой на виноградниках.

8. В сельском хозяйстве используется много других ядохимикатов для борьбы с насекомыми.

9. Также бензол используется для уничтожения сорняков, защиты растений от болезней и т. д.

10. Применение ядохимикатов требует хорошего знания их свойств и строгого следования установленным правилам их использования, так как при неправильном обращении они небезопасны для человека и могут нанести большой ущерб окружающей природе.

Получение бензола.

1. Важный источник получения бензола – коксование каменного угля.

2. В процессе коксования – сильного нагревания угля без доступа воздуха – образуется много летучих продуктов, из которых наряду с другими веществами извлекается бензол.

3. Н.Д. Зелинский показал, что бензол легко образуется из циклогексана при каталитическом воздействии платины или палладия и температуре около 300 °C.

4. Было установлено также, что при соответствующих катализаторах и нагревании гексан может превращаться в бензол.

+5. Реакции получения бензола из предельных углеводородов и циклопарафинов приобрели сейчас в связи с возрастающей потребностью в этом веществе большое практическое значение.

Применение и получение гомологов бензола.

+1. Гомологи бензола используются в качестве растворителей.

2. Также гомологи бензола используются для производства красителей, лекарств, взрывчатых, душистых веществ и т. д.

ГРУППА 505 БИОЛОГИЯ 39

ТЕМА :Развитие жизни в Криптозое.

Развитие жизни на Земле

Историю живых организмов на Земле изучают по сохранившимся в осадочных горных породах остаткам, отпечаткам и другим следам их жизнедеятельности. Этим занимается наука палеонтология. Для удобства изучения и описания вся история Земли разделена на отрезки времени, имеющие различную длительность и отличающиеся друг от друга климатом, интенсивностью геологических процессов, появлением одних и исчезновением других групп организмов и т. д. В геологической летописи эти отрезки времени соответствуют разным слоям осадочных пород с включенными в них ископаемыми остатками. Чем глубже расположен слой осадочных пород (если, конечно, слои не перевернуты в результате тектонической деятельности), тем древнее находящиеся там ископаемые. Такое определение возраста находок является относительным. Кроме того, нужно помнить, что зарождение той или другой группы организмов происходит раньше, чем она появляется в геологической летописи. Группа должна стать достаточно многочисленной, чтобы через сотни миллионов лет мы могли обнаружить ее представителей при раскопках.

Рис. 71. История развития жизни на Земле и формирование современной атмосферы

Названия этих отрезков времени греческого происхождения. Самые крупные такие подразделения — зоны, их два — криптозой (скрытая жизнь) и фанерозой (явная жизнь). Зоны делятся на эры (рис. 71). В криптозое две эры — архей (древнейший) и протерозой (первичная жизнь). Фанерозой включает в себя три эры — палеозой (древняя жизнь), мезозой (средняя жизнь) и кайнозой (новая жизнь). В свою очередь, эры разделены на периоды, периоды иногда делят на более мелкие части. Для того чтобы выяснить, какие реальные промежутки времени соответствуют эрам и периодам, определяют содержание изотопов различных химических элементов в горных породах и остатках организмов. Поскольку скорость распада изотопов строго постоянная и хорошо известная величина, можно определить абсолютный возраст найденных ископаемых. Чем дальше от нас отстоит тот или другой период времени, тем с меньшей точностью определяется его возраст.

Развитие жизни в криптозое

По мнению ученых, планета Земля формировалась 4,5—7 млрд лет назад. Около 4 млрд лет назад стала остывать и затвердела земная кора, на Земле возникли условия, позволившие развиваться живым организмам. Эти первые организмы были одноклеточными, не имели твердых оболочек, поэтому обнаружить следы их жизнедеятельности очень трудно. Неудивительно, что ученые долгое время считали, что Земля значительную часть времени своего существования была безжизненной пустыней. Хотя на криптозой приходится около 7/8 всей истории Земли, интенсивное изучение этого зона началось только в середине XX в. Применение современных методов исследования, таких, как электронная микроскопия, компьютерная томография, методов молекулярной биологии позволило установить, что жизнь на Земле намного древнее, чем представлялось ранее. В настоящее время науке неизвестны такие осадочные породы, в которых бы не было следов жизнедеятельности. В самых древних известных на Земле осадочных породах, возраст которых 3,8 млрд лет, обнаружены вещества, входившие, по-видимому, в состав живых организмов.

Архей. Архей — самая древняя эра, начался более 3,5 млрд лет назад и продолжался около 1 млрд лет. В это время на Земле были уже довольно многочисленны цианобактерии, окаменевшие продукты жизнедеятельности которых — строматолиты — найдены в значительных количествах. Австралийскими и американскими исследователями были найдены и сами окаменевшие цианобактерии. Таким образом, в архее уже существовала своеобразная «прокариотическая биосфера». Цианобактериям обычно для жизнедеятельности нужен кислород. Кислорода в атмосфере еще не было, однако им, по-видимому, хватало кислорода, который выделялся при химических реакциях, протекавших в земной коре. Очевидно, биосфера, состоящая из анаэробных прокариот, существовала еще раньше. Важнейшим событием архея явилось возникновение фотосинтеза. Нам неизвестно, какие именно организмы явились первыми фотосинтетиками. Самым ранним свидетельством существования фотосинтеза являются содержащие углерод минералы с таким соотношением изотопов, которое характерно именно для углерода, прошедшего через процесс фотосинтеза. Эти минералы имеют возраст более 3 млрд лет. Возникновение фотосинтеза имело огромное значение для дальнейшего развития жизни на Земле. Биосфера получила неиссякаемый источник энергии, а в атмосфере начал накапливаться кислород (см. рис. 71). Содержание кислорода в атмосфере еще долго оставалось низким, однако появились предпосылки бурного развития аэробных организмов в дальнейшем.

Протерозой. Протерозойская эра — самая длинная в истории Земли. Она продолжалась около 2 млрд лет. Примерно через 600 млн лет после начала протерозоя, около 2 млрд лет назад, содержание кислорода достигло так называемой «точки Пастера» — около 1% от его содержания в атмосфере, современной нам. Ученые считают, что такая концентрация кислорода достаточна для того, чтобы обеспечить устойчивую жизнедеятельность одноклеточных аэробных организмов. Медленное, но постоянное увеличение содержания кислорода в атмосфере способствовало совершенствованию клеточного дыхания, возникновению окислительного фосфорилирования. Окислительное фосфорилирование, будучи значительно более эффективным способом утилизации энергии углеводов, чем анаэробный гликолиз, в свою очередь, вело к процветанию аэробных организмов. Накопление кислорода в атмосфере привело к формированию озонового экрана в стратосфере, что сделало принципиально возможной жизнь на суше, защитив ее от смертоносного жесткого ультрафиолета. Прокариоты — бактерии и одноклеточные водоросли — жили, по-видимому, и на суше, в пленках воды между минеральными частицами в зонах частичного затопления вблизи водоемов. Результатом их жизнедеятельности стало образование почвы.

Рис. 72. Флора и фауна позднего протерозоя.
1 — многоклеточная водоросль; 2 — губка; 3 — медуза; 4 — ползающий кольчатый червь; 5 — сидячий кольчатый червь; 6 — восьмилучевой коралл; 7 — примитивные членистоногие неясного систематического положения

Не менее важным событием было и возникновение эукариот. Когда оно произошло, неизвестно, так как зафиксировать его очень трудно. Исследования на молекулярном уровне дали основание некоторым ученым предположить, что эукариоты могут быть столь же древними, как и прокариоты. В геологической же летописи признаки деятельности эукариот появились примерно 1,8—2 млрд лет назад. Первые эукариоты были одноклеточными организмами. По-видимо-му, уже у них сформировались такие фундаментальные признаки эукариот, как митоз и наличие мембранных органелл. Ко времени 1,5—2 млрд лет назад относят возникновение одного из самых важных ароморфозов — полового размножения.

Важнейшим этапом в развитии жизни явилось возникновение многоклеточности. Это событие дало мощный толчок увеличению разнообразия живых организмов, их эволюции. Многоклеточность делает возможными специализацию клеток в пределах одного организма, возникновение тканей и органов, в том числе органов чувств, активное добывание пищи, передвижение. Эти преимущества способствовали широкому расселению организмов, освоению всех возможных экологических ниш и в конечном итоге формированию современной биосферы, пришедшей на смену «прокариотической». Первые многоклеточные организмы появились в протерозое не менее 1,5 млрд лет назад. Однако некоторые ученые считают, что это произошло гораздо раньше — около 2 млрд лет назад. Это были, по-видимому, водоросли.

Вспышка разнообразия животных. Конец протерозоя, примерно 680 млн лет назад, ознаменовался мощной вспышкой разнообразия многоклеточных организмов и появлением животных (рис. 72). До этого периода находки многоклеточных редки и представлены растениями и, возможно, грибами. Возникшая в конце протерозоя фауна получила название эдиакарской по местности в Южной Австралии, где в середине XX в. в слоях возрастом 650—700 млн лет были обнаружены первые отпечатки животных. Впоследствии похожие находки были сделаны и на других материках. Эти находки послужили причиной выделения в протерозое особого периода, получившего название венд (по названию одного из славянских племен, живших на берегу Белого моря, где обнаружено множество ископаемых остатков представителей этой фауны). Венд продолжался примерно 110 млн лет. За это короткое по сравнению с предыдущими эпохами время возникло и достигло значительного разнообразия большое количество видов многоклеточных животных, относящихся к типам кишечнополостных, червей, членистоногих. Некоторые из этих животных имели до 1 м в длину, по-видимому, они были студенистыми, как медузы. Отличительная особенность животных вендо-эдиакарской фауны — отсутствие какого бы то ни было скелета. Вероятно, тогда еще не было хищников, от которых надо было защищаться.

С чем же связана такая вспышка разнообразия? Ученые предполагают, что в конце протерозоя наша планета претерпевала значительные потрясения. Была очень высокой гидротермальная активность, шло горообразование, оледенения сменялись потеплением климата. В атмосфере увеличилось содержание кислорода. Повышение содержания кислорода до 5—6% от современного уровня, по-видимому, было необходимым для успешного существования многоклеточных животных довольно крупных размеров. Эти изменения в среде обитания, очевидно, и привели к появлению новых типов и их бурному развитию. Кончался криптозой, эон «скрытой жизни», охватывающий более 85% всего времени существования жизни на Земле, начинался новый этап — фанерозой.

---

1. Как определяется относительный и абсолютный возраст палеонтологических находок?
2. Какие основные ароморфозы можно выделить в эволюции одноклеточных организмов?
3. Как жизнедеятельность живых организмов повлияла на изменение геологических оболочек Земли?
4.  Чем можно объяснить возникновение большого разнообразия многоклеточных животных в конце протерозоя

 

     ГРУППА 505 ХИМИЯ 34,35

ТЕМА  : Кислоты и их свойства.

Испытание растворов кислот индикаторами. Взаимодействие металлов с кислотами. Взаимодействие кислот с оксидами металлов. Взаимодействие кислот с основаниями. Взаимодействие кислот с солями.

Кислоты как электролиты, их классификация по различным признакам.

Испытание растворов кислот индикаторами. Взаимодействие металлов с кислотами. Взаимодействие кислот с оксидами металлов. Взаимодействие кислот с основаниями. Взаимодействие кислот с солями.

Кислоты и их свойства.Испытание растворов кислот индикаторами. Взаимодействие металлов с кислотами. Взаимодействие кислот с оксидами металлов. Взаимодействие кислот с основаниями. Взаимодействие кислот с солями.

Кислоты обладают целым рядом общих химических свойств.

 

1.  Действие кислот на индикаторы.

 
Водные растворы кислот изменяют окраску индикаторов.
В кислой среде фиолетовый лакмус, метилоранж и универсальный индикатор становятся красными.

Окраска некоторых индикаторов в различных средах

 

 

2. Взаимодействие кислот с металлами.

  

Кислоты взаимодействуют с металлами, стоящими в ряду активности металлов левее водорода. В результате реакции образуется соль и выделяется водород.

  

  

Можно сказать, что металлы, расположенные в ряду активности левее, вытесняют водород из кислот.

 

Например, при взаимодействии магния с соляной кислотой образуется хлорид магния и выделяется водород:

  

Mg+2HCl→MgCl2+H2↑.

 

Эта реакция относится к реакциям замещения.

 

Необходимо отметить, что азотная кислота и концентрированная серная кислота с металлами взаимодействуют иначе (соль образуется, но водород при этом не выделяется).

  

  

3. Взаимодействие кислот с основными и амфотерными оксидами.

  

Кислоты реагируют с основными и амфотерными оксидами. В результате реакции обмена образуются соль и вода.

 

Например, при взаимодействии основного оксида калия с азотной кислотой образуется соль нитрат калия, а при взаимодействии амфотерного оксида алюминия с соляной кислотой образуется соль хлорид алюминия:

 

K2O+2HNO3→2KNO3+H2O,

 

Al2O3+6HCl→2AlCl3+3H2O.

 

 

4. Взаимодействие кислот с основаниями и с амфотерными гидроксидами.

  

Кислоты реагируют с основаниями и с амфотерными гидроксидами, образуя соль и воду. 

  

Так же, как в предыдущем примере, при взаимодействии гидроксида калия и гидроксида алюминия с кислотами образуются соответствующие соли:

 

 KOH+HNO3→KNO3+H2O,

 

Al(OH)3+3HCl→AlCl3+3H2O.

 

Реакции обмена между кислотами и основаниями называют реакциями нейтрализации.

  

5. Взаимодействие кислот с солями.

  

Реакции обмена между кислотами и солями возможны, если в результате образуется практически нерастворимое в воде вещество (выпадает осадок), образуется летучее вещество (газ) или слабый электролит.

 

А) Кислоты реагируют с растворами солей, если в результате реакции один из продуктов выпадает в осадок.

 

Например, при взаимодействии раствора серной кислоты с раствором хлорида бария в осадок выпадает сульфат бария, а при взаимодействии раствора силиката натрия с раствором азотной кислоты в осадок выпадает кремниевая кислота:

 

H2SO4+BaCl2→BaSO4↓+2HCl, 

 

Na2SiO3+2HNO3→H2SiO3↓+2NaNO3.

  

Б) Продукт реакции при обычных условиях, либо при нагревании, улетучивается.

 

Например, при действии концентрированной серной кислоты на кристаллический хлорид натрия образуется газообразный хлороводород, а при действии соляной кислоты на сульфид железа(II) выделяется газ сероводород:

 

NaCl(тв.)+H2SO4(конц.)→Na2SO4+2HCl↑,

 

FeS+2HCl→FeCl2+H2S↑.

 

Примечание. Сокращение (тв.) означает «твёрдое вещество», а (конц.) — «концентрированный раствор».

 

В) Если кислота, которая вступает в реакцию, является сильным электролитом, то кислота, которая образуется — слабым.

 

Например, соляная кислота может вытеснить угольную из её соли:

  

 

2HCl+CaCO3→CaCl2+H2O+CO2↑H2CO3.

  

Для того чтобы вынести суждение о возможности протекания реакции, можно воспользоваться вытеснительным рядом кислот:

 

HNO3.

 

В этом ряду кислота, находящаяся левее, может вытеснить из соли кислоту, находящуюся правее.

 

 

6. Разложение кислородсодержащих кислот.

  

При разложении кислот образуются кислотный оксид и вода. Угольная кислота разлагается при обычных условиях, а сернистая и кремниевая кислота — при небольшом нагревании:

 

H2CO3⇄H2O+CO2↑,

 

H2SO3⇌toH2O+SO2↑,

 

H2SiO3−→−toSiO2+H2O.

 

Обобщив вышесказанное, можно сделать вывод, что кислоты:

• изменяют цвет индикаторов,
• реагируют с металлами,
• реагируют с основными и амфотерными оксидами,
• реагируют с основаниями и амфотерными гидроксидами,
• реагируют с солями,
• некоторые кислоты легко разлагаются.

Посмотри обучающее видео по химическим свойствам кислот:

  Кислоты как электролиты, их классификация по различным признакам.

Химические свойства кислот в свете теории электролитической диссоциации.

Кислоты как электролиты

 Какие общие свойства кислот вы знаете?

Чем обусловлены общие свойства кислот?

Какие группы кислот вам известны?

Рассмотрим в свете теории электролитической диссоциации свойства веществ, растворы которых обладают электропроводностью.

Кислотами называются электролиты, при диссоциации которых в качестве катионов образуются только ионы водорода (гидроксония).

По признаку осно́вности кислоты подразделяются на три группы:

• одноосно́вные (НСl, HI, HNO₃, СН3СООН);
• двухосно́вные (H₂S, H₂SO₃, H₂SO₄, H₂SiO₃);
• многоосно́вные (H₃BO₃, H₃AsO₄, H₄P₂O₇).

Диссоциация многооснбвных кислот протекает ступенчато. Рассмотрим пример реакции электролитической диссоциации.

Диссоциация серной кислоты протекает по двум ступеням:

В наибольшей степени диссоциация протекает по первой ступени и значительно меньше по второй.

Среди кислот есть сильные и слабые электролиты, а их диссоциация протекает преимущественно по I ступени. Сильные кислоты диссоциируют в водных растворах практически нацело.

ВАЖНЕЙШИЕ ОБЩИЕ ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КИСЛОТ

1. Кислоты взаимодействуют с металлами. При этом образуются соли и выделяется водород. Однако металлы, стоящие в электрохимическом ряду напряжений металлов правее водорода, не вытесняют его из кислот:

HNO₃ (как концентрированная, так и разбавленная), концентрированная H₂SO₄ реагируют с металлами иначе!

2. Кислоты взаимодействуют с осно́вными и амфотерными оксидами:

При избытке кислот образуются кислые соли:

MgO + 2H₂SO₄ (изб.) = Mg(HSO₄)₂ + Н₂O

3. Взаимодействие кислот с основаниями является реакцией нейтрализации:

4. Кислоты взаимодействуют с солями:

Для протекания реакции необходимо выполнение одного из следующих условий:

а) кислота должна быть более сильной, чем та, что образовала соль;
б) в результате реакции должно образоваться нерастворимое или летучее соединение (покидающее сферу реакции).

Основные понятия

Ион гидроксония • Основность кислот • Сильные кислоты • Слабые кислоты

Вопросы и задания

 1. Почему безводные кислоты слабо проводят электрический ток?

 2. Какая соль образуется при взаимодействии 4 г едкого натра и 9,8 г фосфорной кислоты?

 3. В соответствии с приведенной ниже схемой превращений составьте уравнения реакций в молекулярной и ионной (там, где это возможно) формах: S → SO₂, → H.,SO₃ → CaSO₃ → ? → ?

ГРУППА 501 БИОЛОГИЯ 35,36

ТЕМА 35

       Естественный отбор -направляющий фактор эволюции. 

       Формы естественного отбора в популяциях.

        Видообразование – результат эволюции.

(ПРОЧИТАЙТЕ, СОСТАВЬТЕ КРАТКИЙ ПЛАН )

Естественный отбор выступает в роли главного фактора преобразования организмов, 

способствуя выживанию и оставлению потомства наиболее приспособленными особями. 

Однако формы естественного отбора, в зависимости от его направленности, эффективности и

 особенностей среды обитания организмов, могут быть разными.

Популяции (или виды) состоят из разнообразных организмов, но имеют некоторое среднее

 значение любого признака. Это можно представить графически, если по оси Х отложить 

значения признака от меньшего к большему, а по оси У - частоту носителей этого признака:

Графическое отображение естественного отбора

График – кривая распределения - имеет форму параболы и отражает нормальное

распределение признака, т.к. очевидно, что большинство особей в популяции имеют среднее

 значение признака, а особи с крайними значениями представляют собой меньшинство.

В зависимости от того, где на кривой располагаются наиболее приспособленные фенотипы,

 учёные выделяют несколько форм естественного отбора.

Движущий отбор – отбор, при котором сдвиг в ряду поколений происходит в определённом 

направлении. Одностороннее давление движущей силы естественного отбора (с одной

 стороны) направлено на крайние формы фенотипов.

Движущий отбор

Классическим примером, доказывающим существование движущей формы отбора, 

является индустриальный меланизм, описанный на примере изменения

 покровительственной окраски в популяции берёзовой пяденицы в Англии в XIX в.

 Вследствие развития промышленности стволы деревьев значительно потемнели, а также 

погибли светлые лишайники, обитающие на них, из-за чего светлые бабочки стали лучше 

видны для птиц, а тёмные — хуже.

Индустриальный меланизм у бабочек

Итак, движущий отбор осуществляется при изменении условий окружающей среды или

 приспособлении к новым условиям при расширении ареала. Он сохраняет наследственные

 изменения в определённом направлении, перемещая соответственно и норму реакции.

 Отбор всегда осуществляется по фенотипам, но вместе с ними отбираются генотипы, 

которых их обусловливают.

Любое приспособление всегда относительно. Приспособленность организмов к новым 

условиям не означает, что отбор прекращает своё действие в популяции. В постоянных 

условиях среды действует стабилизирующий отбор. Эта форма отбора направлена в пользу

 среднего значения признака, установившегося в популяции, то есть особи, существенно 

отклоняющиеся от среднего значения признаков, устраняются.

Стабилизирующий отбор

Например, во время бури гибнут птицы с короткими и длинными крыльями, а со средними

 чаще выживают.

Сходство всех особей, наблюдаемое в популяциях – результат действия стабилизирующей 

формы естественного отбора.

Таким образом, стабилизирующая форма отбора в течение сотен тысяч и миллионов 

поколений оберегает виды от существенных изменений, от разрушающего влияния 

мутационного процесса, выбраковывая мутантные формы. Без стабилизирующего отбора не 

было бы устойчивости (стабильности) в живой природе. Стабилизирующий и движущий 

отборы взаимосвязаны и представляют две стороны одного процесса. Популяции постоянно 

вынуждены приспосабливаться к изменениям условий среды. Движущий отбор будет

 сохранять генотипы, которые наиболее соответствуют изменениям среды. Когда условия

 среды стабилизируются, отбор приведет к созданию хорошо приспособленной к ней формы. 

С этого момента в действие вступает стабилизирующий отбор, который будет поддерживать 

типичные, преобладающие генотипы и устранять от размножения уклоняющиеся от средней 

нормы мутантные формы.

Для многих популяций характерно существование двух или нескольких форм по тому или 

иному признаку – полиморфизм. Его нельзя объяснить только возникновением новых 

мутаций. В одних случаях он может быть обусловлен повышенной относительной

 жизнеспособностью гетерозигот. В других − может быть результатом действия особой 

формы отбора, получившей название дизруптивного, или разрывающего

Дизруптивный отбор

Этот отбор действует в тех случаях, когда две или более генетически различные формы 

обладают преимуществом в разных условиях, например в разные сезоны года. Хорошо

 изучен случай с преимущественным выживанием в зимний сезон красных, а в летний −

 чёрных форм двухточечной божьей коровки. Ещё одним примером действия дизруптивного 

отбора может служить существование сезонных рас у ряда сорных растений (например, у

 погремка лугового). Дизруптивный отбор благоприятствует более чем одному фенотипу и 

направлен против средних промежуточных форм. Он как бы разрывает популяцию по данному признаку на несколько групп, встречающихся на одной территории, и может при участии изоляции привести к разделению популяции на две и 

более, т.е. к видообразованию.

Известно, что у самцов многих видов ярко выражены вторичные половые признаки – яркие

перья попугаев, хвост павлина, алые гребни петухов, окраска тропических рыб, бивни 

индийского слона и др. Это явление называют половым диморфизмом. На первый взгляд

 эти признаки носят неадаптивный характер и осложняют жизнь, делая особи более

 заметными для хищников, уменьшая их шансы на выживание. Но выживание – не 

единственный компонент приспособленности организмов, второй компонент – успех в

 размножении. Ещё Ч. Дарвин обратил внимание на то, что эти компоненты часто вступают

 в противоречие. Он же предложил называть отбор, направленный на успех в размножении 

половым отбором.

Вторичные половые признаки у самцов разных видов

Самец, который живёт недолго, но нравится самкам, имеет больше шансов на успешное 

размножение, так как производит больше потомков, чем тот, который живёт долго, но

 оставляет мало потомков. Например, успех самца-павлина у самок напрямую зависит от

 яркости его оперения и числа глазков на хвосте.

Рассмотрев формы естественного отбора, можно сделать вывод о том, что он проявляет

творческую роль, отбирая и накапливая полезные для популяции и вида наследственные

 изменения и отбрасывая вредные. Это позволяет постепенно создавать новые, более 

приспособленные к среде обитания виды.

Вспомните!

Что такое вид?

Какие виды древних растений и животных вам известны?

Какую роль играет изоляция в процессе эволюции?

Видообразование – это процесс возникновения новых видов. В настоящее время на земном шаре обитает несколько миллионов разнообразных видов, а за всё время существования Земли, как считают учёные, их было в 50–100 раз больше. Как же возникало всё это гигантское многообразие?

Способы видообразования. Большой вклад в решение проблем видообразования внёс известный американский зоолог и эволюционист Эрнст Майр. Он выделил три основных способа видообразования (рис. 34).

Первый способ – преобразование одного вида в другой (А в В). При этом общее число видов не изменяется, потому что постепенно на смену одному виду приходит другой, новый вид.

Второй способ основан на гибридизации двух видов, в результате чего образуется третий, новый вид (межвидовое образование). Как правило, при этом исходные виды не исчезают, поэтому общее число видов увеличивается (+1). Примером такого видообразования может служить возникновение культурной сливы (2n = 48) в результате гибридизации тёрна (2n = 32) и алычи (2n = 16).

Рис. 34. Три основных способа видообразования

Третий способ, который Майр назвал истинным видообразованием, связан с расхождением (дивергенцией) признаков. Этот способ был подробно изучен и описан Ч. Дарвином. Если исходный и вновь образующийся виды остаются жизнеспособными, число видов увеличивается. Именно таким способом образовалось большинство видов.

Пути видообразования. Если особи, принадлежащие к разным популяциям внутри одного вида, скрещиваются и образуют плодовитое потомство, вид является единым целым. Поток генов между внутривидовыми популяциями формирует единый видовой генофонд. Для образования нового вида необходимо, чтобы между популяциями возникла изоляция. В результате обмен генами между изолированными популяциями прекращается, накапливаются межпопуляционные различия, что в дальнейшем может привести к превращению таких популяций в самостоятельные генетические системы, сначала виды, а затем и более крупные таксоны (рис. 35).

В зависимости от изолирующего механизма, можно выделить два основных пути видообразования: географическое и экологическое.

Рис. 35. Возникновение изоляции между популяциями может привести к образованию новых видов

Географическое видообразование[2]. При пространственной изоляции популяций происходит географическое видообразование. Если некая популяция мигрировала за пределы ареала исходного вида, утратила связь с остальными видовыми популяциями и попала в иные условия, накопление адаптаций к этим новым условиям обитания может привести к формированию нового вида.

Также географическое видообразование может происходить при разделении исходного целостного ареала родительского вида на несколько изолированных самостоятельных ареалов. Такая изоляция возникает в результате глобальных геологических процессов: дрейфа континентов, горообразования, образования водных преград и т. д. Классическим примером такого видообразования являются вьюрки, которых Дарвин изучал на различных Галапагосских островах.

Примером видообразования путём фрагментации (от лат. fragmentum – обломок, кусок) ареала материнского вида служит возникновение разных видов ландыша (рис. 36). Несколько миллионов лет назад исходный предковый вид ландыша был широко распространён в лесах Евразии, однако в связи с оледенением его ареал распался на несколько независимых территорий. Ландыш сохранился лишь на территориях, которые ледник не затронул: на юге Дальнего Востока, в Закавказье и на юге Европы. В дальнейшем эти три изолированные популяции развивались самостоятельно, что привело к образованию нескольких новых видов, отличающихся размером и окраской листьев и венчиков.

Рис. 36. Видообразование путём фрагментации ареала материнского вида. Образование разных видов ландыша

Видообразование протекает очень медленно, в течение сотен тысяч и миллионов лет в результате смены сотен тысяч поколений. Если мы проследим процесс последовательного отделения фрагментов суши от единого древнего континента, то сможем выявить чёткую корреляцию. Острова и континенты, имеющие более длительную историю самостоятельного существования, гораздо сильнее отличаются по флоре и фауне.

Экологическое видообразование. В пределах ареала исходного вида осуществляется экологическое видообразование. Оно может происходить несколькими способами. Один из них – быстрое возникновение новых видов путём кратного увеличения числа хромосом (полиплоидизация). Например, у исходного вида табака 12 хромосом, но известны формы с 24, 48, 72 хромосомами.

Другой способ основан на экологической изоляции видов. В этом случае изолирующими барьерами служат различия в условиях обитания, в результате чего образуются экологические подвиды, предпочитающие те или иные экологические ниши. В дальнейшем такие подвиды могут дать начало новым самостоятельным видам (§ 5, разные виды дубов, растущие на разных почвах).

Подобный способ видообразования встречается и у животных. Например, у яблонной пестрокрылки существуют две экологические группы, которые предпочитают кормиться и размножаться на двух разных видах растений – боярышнике и яблоне. Как выяснилось, распознавание и предпочтение хозяина контролируется одним геном. Следовательно, мутация, возникшая в этом гене, может положить начало формированию экологических рас, затем подвидов и в дальнейшем видов. Доказательством того, что видообразование завершено, является возникновение репродуктивной изоляции (невозможности скрещивания) даже при исчезновении изолирующих барьеров.

Образовавшийся новый вид в дальнейшем вступает в сложные межвидовые взаимоотношения, которые и определяют его последующую судьбу: процветание, гибель или распад на новые виды.

Вопросы для повторения и задания

1. Сравните три основных способа видообразования.

2. Охарактеризуйте механизмы основных путей видообразования.

3. Какую роль играет изоляция в процессе видообразования?

4. Приведите примеры географического и экологического видообразования.

5. Каково значение пространственной изоляции для образования новых видов?