Интернет-энциклопедия по школьным предметам от Maximum Education. Учебник поможет решить домашнее задание, подготовиться к контрольной и вспомнить прошлые темы.
Определение вида и популяции
На экзамене вам часто могут встретиться два термина «вид» и «популяция». Данные понятия надо уметь различать, поэтому давайте их рассмотрим.
Критерии вида ― совокупность определенных признаков, свойственных только одному какому-либо виду.
Морфологический критерий
= предполагает описание внешних (морфологических) признаков особей, входящих в состав определенного вида.
По внешнему виду, размерам и окраске оперения можно, например, легко отличить большого пестрого дятла от зеленого, малого пестрого дятла от желны, большую синицу от хохлатой, длиннохвостой, голубой и от гаички.
По внешнему виду побегов и соцветий, размерам и расположению листьев легко различают виды клевера: луговой, ползучий, люпиновый, горный.
Физиологический критерий
= заключается в сходстве жизненных процессов, в первую очередь в возможности скрещивания между особями одного вида с образованием плодовитого потомства.
Между разными видами существует физиологическая изоляция. Например, у многих видов дрозофилы сперма особей чужого вида вызывает иммунологическую реакцию в половых путях самки, что приводит к гибели сперматозоидов.
В то же время между некоторыми видами живых организмов скрещивание возможно; при этом могут образовываться плодовитые гибриды (зяблики, канарейки, вороны, зайцы, тополя, ивы и др.)
Географический критерий (географическая определенность вида)
= основан на том, что каждый вид занимает определенную территорию или акваторию. Иными словами, каждый вид характеризуется определенным географическим ареалом.
Многие виды занимают разные ареалы. Но огромное число видов имеет совпадающие (накладывающиеся) или перекрывающиеся ареалы.
Кроме того, существуют виды, не имеющие четких границ распространения, а также виды-космополиты, обитающие на огромных пространствах суши или океана.
Экологический критерий
= основан на том, что каждый вид может существовать только в определенных условиях, выполняя соответствующую функцию в определенном биогеоценозе. Иными словами, каждый вид занимает определенную экологическую нишу.
Например, лютик едкий произрастает на пойменных лугах, лютик ползучий – по берегам рек и канав, лютик жгучий – на заболоченных местах.
Генетический (цитоморфологический) критерий
= основан на различии видов по кариотипам, т. е. по числу, форме и размерам хромосом. Для подавляющего большинства видов характерен строго определенный кариотип.
Биохимический критерий
= позволяет различить виды по биохимическим параметрам (состав и структура определенных белков, нуклеиновых кислот и других веществ).
Известно, что синтез определенных высокомолекулярных веществ присущ лишь отдельным группам видов. Например, по способности образовывать и накапливать алкалоиды различаются виды растений в пределах семейств пасленовых, сложноцветных, лилейных, орхидных.
Этологический критерий
= особенности видового поведения, в первую очередь поведения в брачный период, гнездования, забота о потомстве.
Исторический критерий
= происхождение данного вида. Основан на изучении истории группы близких видов. Является комплексным критерием, так как включает в себя сравнительный анализ современных ареалов видов (географический критерий), анализ геномов (генетический критерий) и пр.
Существенно и то, что вид представляет собой универсальную дискретную (дробимую) единицу организации жизни. Вид – это качественная ступень живой природы, он существует как результат внутривидовых взаимоотношений, которые обеспечивают его жизнь, воспроизведение и эволюцию.
Единство вида поддерживается свободным скрещиванием между особями, в результате которого осуществляется постоянный поток генов во внутривидовом сообществе.
Поэтому каждый вид на протяжении многих поколений устойчиво существует на той или иной местности, в этом проявляется его реальность. В то же время генетическая структура вида постоянно перестраивается под влиянием эволюционных факторов (мутации, рекомбинации, отбор), и поэтому вид оказывается неоднородным. Он распадается на популяции, расы, подвиды.
Генетическая обособленность видов достигается:
● географической изоляцией (родственные группы разделены морем, пустыней, горным хребтом)
● экологической изоляцией (несовпадение сроков и мест размножения, обитание животных в различных ярусах биоценоза).
В тех случаях, когда межвидовое скрещивание все же происходит, гибриды либо ослаблены, либо стерильны (например, гибрид осла и лошади – мул), что указывает на качественную обособленность вида и его реальность.
Чаще виды-двойники встречаются среди групп животных, использующих для поиска полового партнера, запах (насекомые, грызуны) и реже – у тех, которые пользуются зрительной и акустической сигнализацией (птицы).
Клесты еловик (Loxia curvirostra) и сосновик (Loxia pytyopsittacus) являются одним из немногочисленных примеров видов-двойников среди птиц. Обитая совместно на значительной территории, охватывающую Северную Европу и Скандинавский полуостров, эти виды не скрещиваются друг с другом. Морфологические различия между ними, незначительные и весьма ненадежные, выражаются в размерах клюва: у сосновика он несколько толще, чем у еловика.
Популяция
В пределах ареала какого-либо вида его особи распространены неравномерно, так как в природе нет идентичных условий для существования и размножения. Население вида распадается на естественные группировки ― популяции. Однако эти разграничения не устраняют возможности скрещивания между особями, занимающими пограничные участки. Плотность населения популяции подвержена значительным колебаниям в разные годы и различные сезоны года.
Популяция представляет собой совокупность свободно скрещивающихся особей одного вида, длительно существующих на определенной части ареала внутри вида и относительно обособленных от других популяций.
Если мы захотим графически изобразить вид и популяцию, выглядеть это будет примерно так:
Большой оранжевый круг ― вид заяц беляк.
Маленькие желтые круги ― популяции зайца беляка.
Экологическая характеристика популяций
Популяции формируются исторически в известных экологических условиях, поэтому каждая популяция характеризуется экологической определенностью – распространена на своем популяционном ареале в пределах ареала вида, имеет большую или меньшую численность особей, половую и возрастную структуру, свою популяционную динамику.
Важные термины:
Плотность популяции – это количество особей или их биомасса на единицу площади или объема (например, 150 растений сосны на 1 га; 0,5 циклопа на 1 м3 воды). Плотность популяции также изменчива и зависит от численности. При возрастании численности плотность не увеличивается лишь в том случае, если возможно расселение популяции, расширение ее ареала.
Численность популяции и ее динамика – общее количество особей в популяции.
Возрастной и половой состав популяции – соотношение различных возрастных и половых групп.
На пространственные и численные размеры популяции существенно влияют биотические и абиотические факторы. После длительной холодной зимы и протяженной весны при недостатке корма численность популяции сокращается в сотни и даже тысячи раз. На эволюционное значение колебания численности особей популяций ("волн жизни") впервые (1905) обратил внимание С. С. Четвериков, который показал, что "волны жизни" резко и ненаправленно изменяют генетический состав популяции и поэтому предлагал рассматривать их как один из факторов эволюции.
Закон Харди-Вайнберга
При определённых условиях популяция находится в состоянии генетического равновесия, то есть её генофонд не изменяется из поколения в поколение. Это принцип равновесия, или закон Харди-Вайнберга.
В идеальной популяции в ряду поколений сохраняется без изменений постоянное соотношение частот генов, гомозигот и гетерозигот.
Признаки идеальной популяции:
число особей достаточно большое
особи свободно скрещиваются
не происходят мутации
нет миграции из соседних популяций
отсутствует естественный отбор.
Закон Харди-Вайнберга позволяет определять частоты генов и генотипов в популяциях.
Частоту доминантного гена A обычно обозначают буквой p, а частоту рецессивного гена a – буквой q.
Частота доминантных гомозигот AA равна p2, частота гетерозигот Aa – 2pq, а частота рецессивных гомозигот aa — q2.
Если аллельных генов два, то сумма их частот равна единице или 100 %, значит p+q=1.
Сумма частот генотипов тоже равна единице или 100 %, значит p2+2pq+q2=1.
В естественных условиях идеальных популяций не существует. Мутации происходят всегда, имеют место миграции особей и отбор. Но для количественной оценки многих генетических явлений закон Харди-Вайнберга применим.
Молекулярно-генетические механизмы эволюции
Элементарной единицей эволюции является популяция, а не отдельная особь, т.к. генотип одной особи не изменяется в течение всей её жизни, даже при наличии фенотипических изменений под влиянием условий окружающей среды.
Набор генотипов в генофонде изменяется в ходе эволюции: одни генотипы распространяются, а другие постепенно исчезают. Передача генотипов осуществляется при размножении организмов.
Если происходит стойкое изменение условий среды, то естественный отбор из поколения в поколение будет сохранять приспособленные фенотипы, направленно перестраивая генотипы, что в итоге приведёт к изменению генофонда популяции.
Мутационный процесс лежит в основе внутривидовой изменчивости.
Второй основной механизм – это генетический дрейф, независимый процесс случайного изменения в частоте признаков. Различие в частотах накапливаются в каждом последующем поколении и со временем приводят к значительным изменениям в живых организмах. Этот процесс может завершиться образованием нового вида. Более того, биохимическое единство жизни указывает на происхождение всех известных видов от общего предка (или пула генов) в результате процесса постепенной дивергенции.