Тема 7. Вид. Критерии вида. Популяция.

Тема 7. Вид. Критерии вида. Популяция.

2. Вид. Критерии вида

На экране Текст «Вид. Критерии вида»

Биологический вид – это совокупность особей с общими морфологическими и физиологическими признаками, способная к скрещиванию с образованием плодовитого потомства в ряду поколений, обитающая на определенном ареале и изменяющаяся сходным образом под действием биотических и абиотических факторов.

Текст «Биологический вид – это совокупность особей с общими морфологическими и физиологическими признаками, способная к скрещиванию с образованием плодовитого потомства в ряду поколений, обитающая на определенном ареале и изменяющаяся сходным образом под действием биотических и абиотических факторов»

Биологический вид – это систематическая единица классификации живых организмов, кроме этого вид представляет собой целостный и обособленный от других видов элемент живой природы. Целостность вида заключается в жизнедеятельности особей только при условии их взаимодействия между собой. В ходе эволюции у представителей одного вида вырабатываются взаимные приспособления, например, система общения между животными, сходство жизненных привычек, соответствие строения материнского организма и эмбриона, реакции на циклические смены и т.п. В общем, приспособления вида направлены на его выживание в целом, но могут отрицательно сказываться на его отдельных представителях. К примеру, в голодное время некоторые виды животных могут поедать часть своего потомства, что приводит к потере части представителей вида, но помогает выжить виду в целом. Благодаря репродуктивной изоляции, которая не позволяет виду скрещиваться с другими видами, обеспечивается обособленность вида. Изоляция может носить разный характер, например, несовместимость копулятивных органов, разные сроки или места размножения, этологические различия и некоторые другие. Обособленность видов друг от друга обеспечивает отсутствие переходных форм.

Текст «Биологический вид представляет собой целостный и обособленный от других видов элемент живой природы. Целостность вида заключается в жизнедеятельности особей только при условии их взаимодействия между собой. Благодаря репродуктивной изоляции, которая не позволяет виду скрещиваться с другими видами, обеспечивается обособленностьвида»

Существует ряд признаков и свойств, по которым виды отличаются друг от друга, они носят название критерии вида.

Текст «Критерии вида - ряд признаков и свойств, по которым виды отличаются друг от друга»

Морфологический критерий определяется схожестью во внешнем и внутреннем строении организмов. Признаки и свойства, которые делают некую группу организмов похожими друг на друга, и одновременно отличают от других групп организмов. Однако в пределах вида внешне особи могут сильно отличаться друг от друга, что не позволяет лишь по морфологическому критерию выделить вид. В то же время существует множество видов-двойников (видов, которые морфологически похожи друг на друга). К таковым относятся, например, клест-еловик и клест-сосновик, черные крысы с 38 и 49 хромосомами, несколько видов малярийных комаров, полевка обыкновенная и полевка восточноевропейская. Видов-двойников достаточно много в природе, они встречаются среди разных групп организмов (насекомых, рыб, земноводных, птиц, животных, растений), но скрещиваться между собой они не могут.

Текст «Морфологический критерий определяется схожестью во внешнем и внутреннем строении организмов» Рисунок «Виды-двойники»

Клест-еловик и клест-сосновик

Генетический критерий – это характерный для каждого вида определенный набор хромосом с определенным их количеством, размерами, формой, составом ДНК. Хромосомный набор - один из важнейших видовых признаков, который обеспечивает нескрещиваемость и репродуктивную изоляцию вида от других видов.

Текст «Генетический критерий – это характерный для каждого вида определенный набор хромосом с определенным их количеством, размерами, формой, составом ДНК»

Физиологический критерий представляет собой сходство процессов жизнедеятельности, главным образом размножения. Как правило, представители разных видов не могут скрещиваться между собой или их потомство бесплодно. Однако данный критерий не абсолютный, так как некоторые виды животных и растений могут давать плодовитых гибридов, например, мулы – гибриды лошади и осла, волкособаки – гибриды волков и собак, тритикале – гибрид ржи и пшеницы.

Текст «Физиологический критерий представляет собой сходство процессов жизнедеятельности, главным образом размножения» Рисунок «Гибриды»

Волкособаки Мул Тритикале

Экологический критерий определяется местом вида в природных сообществах, его взаимодействием с другими видами, реакцией на действие абиотических факторов.

Текст «Экологический критерий определяется местом вида в природных сообществах, его взаимодействием с другими видами, реакцией на действие абиотических факторов»

Географический критерий – это область распространения, определенная территория, ареал, которые занимает вид.

Текст «Географический критерий – это область распространения, определенная территория, ареал, которые занимает вид»

Исторический критерий – общность предков, единая история возникновения и развития вида.

Текст «Исторический критерий - общность предков, единая история возникновения и развития вида»

В отдельности каждый из этих критериев не позволяет выделить вид, т.е. не является абсолютным. Только в совокупности данные критерии дают возможность установить видовую принадлежность того или иного организма. Например, организмы могут обладать одинаковой внешностью и набором хромосом, но жить на разных материках, что не позволяет им скрещиваться.

Текст «В отдельности каждый из этих критериев не позволяет выделить вид, т.е. не является абсолютным. Только в совокупности данные критерии дают возможность установить видовую принадлежность того или иного организма»

Виды составляют определенный уровень организации живой материи – видовой.

Текст «Виды составляют определенный уровень организации живой материи – видовой»

3. Популяции

На экране Текст «Популяции»

В пределах ареала одного вида выделяются более мелкие группировки организмов, которые носят название популяции. Популяция – группа одновидовых организмов, занимающих определенный участок территории внутри ареала вида, свободно скрещивающихся между собой и частично или полностью изолированных от других популяций. Образование множества популяций внутри одного вида является следствием неоднородности среды обитания. Не смотря на то, что численность популяции может изменяться из года в год из-за смен в условиях размножения и развития, популяции являются образованиями устойчивыми во времени и пространстве. Зачастую внутри популяции образуются еще более мелкие группировки особей, но такие объединения не постоянны и могут распадаться под действием внешних факторов или же смешиваться с другими группками, что связано с невозможностью данных групп самостоятельно поддерживать свою устойчивость.

Текст «Популяция – группа одновидовых организмов, занимающих определенный участок территории внутри ареала вида, свободно скрещивающихся между собой и частично или полностью изолированных от других популяций»

Представители вида внутри популяции связаны между собой сложной системой взаимоотношений. Они ведут борьбу за ресурсы или же вместе защищаются от хищников. Очень часто отдельные особи в популяции одного вида по-разному реагируют на изменение условий жизни. Гибель больных, слабых особей может привести к улучшению качественного состава популяции, повысить шансы на выживание в изменяющихся условиях обитания.

Текст «Представители вида внутри популяции связаны между собой сложной системой взаимоотношений»

В популяциях видов, которые размножаются половым путем, идет постоянный обмен генетическим материалом. Обмен генами между особями из разных популяций происходит гораздо реже из-за нечастых случаев скрещивания между их представителями. В итоге каждая популяция обладает своим индивидуальным генофондом. Генофонд популяции – это совокупное количество генетического материала, который состоит из генотипов отдельных особей. В результате у популяций одного вида могут возникать признаки, отличающие их друг от друга.

Текст «Генофонд популяции – это совокупное количество генетического материала, который состоит из генотипов отдельных особей»

Для хода процесса эволюции необходимо возникновение элементарных изменений, которые сопровождаются изменением в наследственном материале. К таковым изменениям относятся мутации, их распространение и закрепление в генофонде популяции. Направленные изменения в генофондах популяций под влиянием различного рода факторов являют собой элементарные эволюционные явления.

Текст «Направленные изменения в генофондах популяций под влиянием различного рода факторов являют собой элементарные эволюционные явления»

Мутации являются постоянными поставщиками материала для наследственной изменчивости. В многочисленной популяции, насчитывающей несколько миллионов особей, в каждом поколении возможно появление нескольких мутаций практически каждого гена, который есть в данной популяции. Комбинативная изменчивость обеспечивает распространение мутаций в популяции.

Текст «Мутации являются постоянными поставщиками материала для наследственной изменчивости. Комбинативная изменчивость обеспечивает распространение мутаций в популяции»

Русский ученый Сергей Сергеевич Четвериков заметил, что природные популяции насыщены разнообразными мутациями, но внешне большая часть из них незаметна, так как в большинстве случаев мутации рецессивны, а значит, внешне не проявляются. Мутации остаются в популяции благодаря гетерозиготности организмов. Выявить скрытую от глаз изменчивость можно при проведении скрещивания близкородственных особей за счет того, что в таком случае гетерозиготы превратятся в гомозиготы.

Текст «Сергей Сергеевич Четвериков (1880 – 1959 гг.) выдающийся русский и советский биолог, генетик-эволюционист. Заметил, что природные популяции насыщены разнообразными мутациями, но внешне большая часть из них незаметна, так как в большинстве случаев мутации рецессивны, а значит, внешне не проявляются. Мутации остаются в популяции благодаря гетерозиготности организмов»

Генетическую изменчивость природных популяций довольно легко обнаружить с помощью искусственного отбора, при котором из популяции отбирают особей с наиболее ярко выраженными полезными качественными свойствами и скрещивают их между собой. Искусственный отбор является достаточно эффективным, так как дает результат практически во всех случаях, когда его используют. Из этого следует вывод, что в популяции существует генетическая изменчивость практически по каждому признаку, характерному для определенного вида организмов.

Текст «В популяции существует генетическая изменчивость практически по каждому признаку, характерному для определенного вида организмов»

Причины, которые вызывают мутации, влияют случайным образом. Как правило, мутации в гомозиготном состоянии приводят к снижению жизнеспособности особи, то есть являются вредными. Однако они сохраняются и передаются в популяции благодаря гетерозиготности. Стоит отметить, что некоторые мутации, которые являются вредными в одной среде, могут оказаться полезными в другой. При наступлении того момента, когда условия изменились и мутации содействуют выживанию особей, частота их встречаемости возрастает, а со временем они становятся основным генетическим материалом популяции. Это обеспечивает способность популяций приспосабливаться к новым условиям среды.

Текст «Некоторые мутации, которые являются вредными в одной среде, могут оказаться полезными в другой. При наступлении того момента, когда условия изменились и мутации содействуют выживанию особей, частота их встречаемости возрастает, а со временем они становятся основным генетическим материалом популяции. Это обеспечивает способность популяций приспосабливаться к новым условиям среды»

Таким образом, мутационный процесс, формируя резерв наследственной изменчивости в генофонде отдельных популяций и вида в целом, является постоянным поставщиком генетического материала для эволюционного процесса. Мутации обеспечивают генетическое разнообразие популяции, которое является основой для действия естественного отбора и процессов микроэволюции.

Текст «Мутации обеспечивают генетическое разнообразие популяции, которое является основой для действия естественного отбора и процессов микроэволюции»

Популяции имеют огромное значение в эволюционных преобразованиях вида, так как они обладают специфическим набором генов, который находится под постоянным действием естественного отбора. Изменения вида всегда начинаются на уровне популяций. Данные изменения имеют направленный характер.

Текст «Изменения вида всегда начинаются на уровне популяций»

Частота возникновения мутаций, действие естественного отбора, обмен генами с другими популяциями в результате миграций особей определяют частоту встречаемости различных аллелей в популяции. В случае относительного постоянства условий и многочисленности популяции мутационный процесс, естественный отбор и обмен генами между популяциями приводят к состоянию относительного равновесия. Как результат, в данных популяциях устанавливается генетическое равновесие, которое характеризуется постоянством в частоте встречаемости различных аллелей.

Текст «В случае относительного постоянства условий и многочисленности популяции мутационный процесс, естественный отбор и обмен генами между популяциями приводят к состоянию относительного равновесия. Как результат, в данных популяциях устанавливается генетическое равновесие, которое характеризуется постоянством в частоте встречаемости различных аллелей»

Однако ввиду ряда причин генетическое равновесие в популяции может нарушаться. Причины могут носить как направленный, так и ненаправленный характер. Ненаправленные, случайные изменения генофонда могут происходить из-за миграций – переселения части особей в новое место обитания. В таком случае генофонд новообразовавшейся популяции, несомненно, будет меньше, чем в изначальной. Частоты аллелей в новой популяции ввиду случайных причин могут не совпадать с таковыми у родительской, что может привести к тому, что редкие гены для родительской популяции в новой могут быстро распространиться, а часто встречающиеся в исходной популяции, наоборот, могут исчезнуть.

Текст «Ненаправленные, случайные изменения генофонда могут происходить из-за миграций – переселения части особей в новое место обитания»

Другой причиной изменения генофонда популяции могут стать естественные или искусственные барьеры, которые разделят популяцию на две или более новые. В данном случае изменения протекают сходным образом с миграциями.

Текст «Причиной ненаправленных, случайных изменений могут быть естественные или искусственные барьеры, которые разделят популяцию на две или более новые»

Ненаправленные изменения генофонда популяции могут произойти также в результате различных природных катастроф, например, наводнений, пожаров, землетрясений, извержений вулканов и т.д., когда выживает лишь некоторая часть популяции. Выжившие после катастрофы особи несут в себе генофонд уже новой популяции с новой частотой встречаемости различных аллелей, которая сформировалась случайно.

Текст «Ненаправленные изменения генофонда популяции могут произойти также в результате различных природных катастроф»

Вне зависимости от причин, резкие колебания численности популяции влекут за собой изменение в ее генофонде. При сокращении численности частота некоторых генов может измениться, а некоторые, особенно редкие, совсем могут исчезнуть. Действие случайных факторов приводит к изменению и обеднению генофонда малочисленной популяции по сравнению с изначальным его состоянием. Такое явление носит название дрейф генов. Естественный отбор в таком случае не играет особой роли, так как генофонд образовавшейся популяции сформирован случайным образом. Однако с ростом численности популяции естественный отбор начинает оказывать все большее воздействие, приводя в результате к направленным изменениям генофонда популяции, что в итоге может привести к образованию нового вида.

Текст «Вне зависимости от причин, резкие колебания численности популяции влекут за собой изменение в ее генофонде. При сокращении численности частота некоторых генов может измениться, а некоторые, особенно редкие, совсем могут исчезнуть. Действие случайных факторов приводит к изменению и обеднению генофонда малочисленной популяции по сравнению с изначальным его состоянием. Такое явление носит название дрейф генов»

Естественный отбор осуществляет направленные изменения генофонда: частота полезных в данных условиях генов постепенно возрастает, а других убывает. В результате естественного отбора полезные в данных условиях гены, которые способствуют выживаемости особей, закрепляются в генофонде популяции, тем самым изменяя ее. Под влиянием естественного отбора из-за изменения генофонда популяции, изменяется и внешний облик особей, особенности их поведения и образа жизни, что, в общем, обуславливает лучшую адаптированность популяции к данным условиям обитания.

Текст «Естественный отбор осуществляет направленные изменения генофонда. Под влиянием естественного отбора из-за изменения генофонда популяции, изменяется и внешний облик особей, особенности их поведения и образа жизни, что, в общем, обуславливает лучшую адаптированность популяции к данным условиям обитания»

Существование вида в форме популяций дает ему ряд преимуществ: увеличивает внутреннее разнообразие, повышает устойчивость к постоянно меняющимся условиям среды, обеспечивает закрепления в новых условиях жизни. На скорость и направление эволюционных процессов внутри вида большое влияние оказывают свойства популяций. Процесс видообразования начинается с изменений свойств отдельных популяций вида.

Текст «Существование вида в форме популяций дает ему ряд преимуществ: увеличивает внутреннее разнообразие, повышает устойчивость к постоянно меняющимся условиям среды, обеспечивает закрепления в новых условиях жизни. На скорость и направление эволюционных процессов внутри вида большое влияние оказывают свойства популяций. Процесс видообразования начинается с изменений свойств отдельных популяций вида.»