Виды штрафов в биологии

Обновлено: 18.05.2024

В основе эволюционной теории Ч. Дарвина лежит представление о виде. Что же такое вид и насколько реально его существование в природе?

В современной биологии видом называют совокупность особей, обладающих сходными морфологическими и физиологическими признаками, способных к скрещиванию с образованием плодовитого потомства, населяющих определённый ареал (область обитания), имеющих общее происхождение и сходное поведение.

Биологический вид – это не только основная таксономическая единица в биологической систематике. Это целостная структура живой природы, которая репродуктивно изолирована от других подобных структур и имеет свою собственную судьбу. Целостность этой системе придают, во-первых, процессы взаимодействия между отдельными особями. Взаимоотношения между организмами разных поколений, между родителями и детьми, самцами и самками, особенности территориального поведения – всё это определяет внутреннюю структуру вида. Не всегда видовые признаки обеспечивают выживание отдельной особи, но они всегда благоприятны для вида в целом. Например, пчела, потерявшая жало, погибнет, но при этом защитит остальных особей.

Вторая причина сохранения единства и целостности вида – это репродуктивная изоляция, т. е. невозможность скрещивания с особями другого вида. Так осуществляется защита генофонда вида (всей совокупности генов вида) от притока чужеродной генетической информации. Существуют различные факторы, препятствующие межвидовому скрещиванию. Например, в Калифорнии растут два близких вида сосны. У одного из них пыльца высыпается в начале февраля, а у другого – в апреле, поэтому между этими видами существует сезонная изоляция. У высших животных брачное поведение имеет характерные видовые особенности, поэтому самки одного вида не реагируют на ухаживание самцов другого близкого вида – это пример поведенческой изоляции (рис. 12).

Наличие репродуктивной изоляции в природных условиях является решающим фактором в определении вида как генетически закрытой биологической системы.

Характерные признаки и свойства, которыми одни виды отличаются от других, называют критериями вида.

Критерии вида. Существует несколько основных критериев вида.

Морфологический критерий заключается в сходстве внешнего и внутреннего строения организмов. Долгое время этот критерий был главным, а порой единственным. С его помощью легко определяются особи неблизких видов. Различить кошку и мышь сможет даже маленький ребёнок, мышь и крысу – любой взрослый человек, а вот отличить домовую и малую мышь сможет только специалист. Существуют специальные определители, которые основаны на морфологических особенностях организации. Однако внутри вида всегда существует структурная изменчивость между разными особями, поэтому порой бывает достаточно сложно определить вид конкретной особи.

Генетический критерий. Иногда среди очень похожих особей обнаруживаются группы, которые не скрещиваются друг с другом. Это так называемые виды-двойники, которые встречаются практически во всех крупных систематических группах и отличаются друг от друга числом хромосом. Например, среди насекомых существуют два широко распространённых вида наездников, которые до последнего времени рассматривались как единый вид (рис. 13).

Рис. 12. Разные типы брачного поведения двух близких видов чаек

Рис. 13. Виды-двойники. Насекомые наездники (А, Б), имеющие разные кариотипы (В): 2n = 10 и 2n = 14

Каждый вид имеет определённый набор хромосом – кариотип, который отличается числом хромосом, их формой, размерами, строением. Различное число хромосом в кариотипе разных видов и видовые отличия геномов обеспечивают генетическую изоляцию при межвидовом скрещивании, потому что вызывают гибель гамет, зигот, эмбрионов или приводят к рождению бесплодного потомства (лошак – гибрид коня и ослицы). Именно использование генетического критерия позволяет надёжно различать виды-двойники.

Физиологический критерий отражает сходство всех процессов жизнедеятельности у особей одного вида: одинаковые способы питания, размножения, сходные реакции на внешние раздражители, одинаковые биологические ритмы (периоды спячки или миграции). Например, у двух близких видов плодовой мушки-дрозофилы половая активность наблюдается в разное время суток: у одного вида – по утрам, у другого – в вечерние часы.

Биохимический критерий определяется сходством или различием строения белков, химического состава клеток и тканей. Например, отдельные виды низших грибов отличаются друг от друга способностью синтезировать разные биологически активные вещества.

Экологический критерий характеризуется определёнными формами взаимоотношений организмов данного вида с представителями других видов и факторами неживой природы, т. е. теми условиями, в которых этот вид встречается в природе. В Техасе близкие виды дуба растут на разных почвах: один вид встречается только на известняковой почве, другой – на песчаной, а третий растёт на выходах магматических пород.

Географический критерий определяет область распространения, т. е. ареал, вида. У разных видов размер ареалов сильно отличается. Виды, занимающие обширные площади и встречающиеся повсеместно, называют космополитами, а обитающие на небольших территориях и не встречающиеся в других местах, – эндемиками.

Таким образом, для определения видовой принадлежности организма необходимо использовать все критерии в совокупности, потому что отдельные критерии у разных видов могут совпадать.

Структура вида. Реально в природе особи любого вида внутри ареала распределены неравномерно: где-то они образуют скопления, а где-то могут вообще отсутствовать. Такие частично или полностью изолированные группировки особей одного вида называют популяциями (от лат. populus – народ, население), т. е. в естественных условиях любой вид состоит из совокупности популяций.

Популяция – это совокупность особей одного вида, в течение достаточно длительного времени (большого числа поколений) населяющих определённую территорию внутри ареала вида, свободно скрещивающихся между собой и частично или полностью изолированных от особей других подобных совокупностей.

Именно популяция является элементарной единицей эволюции.

Вопросы для повторения и задания

2. Расскажите, какие биологические механизмы препятствуют обмену генами между видами.

3. В чём причина бесплодия межвидовых гибридов? Объясните это явление, используя свои знания о механизме мейоза.

4. Какие критерии используют учёные для характеристики вида? Какие критерии вы считаете наиболее важными при определении вида?

5. Что такое ареал вида?

6. Охарактеризуйте по основным критериям вид Кошка домашняя.

Подумайте! Выполните!

1. Почему один вид от другого можно отличить только по совокупности разнообразных критериев? Какие критерии вам кажутся наиболее важными?

3. Проведите исследование. Выясните, какие виды, обитающие в вашей местности, являются эндемиками, а какие – космополитами. Подготовьте отчёт о проделанной работе в виде стенда.

5. Приведите доказательства, свидетельствующие о том, что виды объективно существуют в природе.

Работа с компьютером

Обратитесь к электронному приложению. Изучите материал и выполните задания.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

1. Структура

1. Структура ВИЧ относится к семейству ретровирусов.Вирион имеет сферическую форму, диаметром 100–150 нм. Кубический тип симметрии. Наружная (суперкапсидная) оболочка вируса состоит из бимолекулярного слоя липидов, который имеет происхождение из клеточной мембраны клетки

Критерии

Критерии Даже беглый анализ особенностей поведения современных животных, стоящих на разных уровнях развития, позволяет заметить, что эволюция живых организмов шла путем постепенного усложнения их взаимоотношений со средой. Вместе с усложнением поведения

3.3. Структура хромосом

3.3. Структура хромосом Каждая хроматида содержит одну молекулу ДНК, связанную с белками-гистонами и негистоновыми белками. В настоящее время принята нуклеосомная модель организации хроматина эукариот (Kornberg R., 1974; Olins А., Olins D., 1974).Согласно этой модели, белки-гистоны (они

6.2.4. Структура шерсти

6.2.4. Структура шерсти Эксперт-кинолог во время выставочной экспертизы не упускает возможность не только осмотреть, но и пощупать собак. Для него важна фактура шерсти оцениваемых животных, особенно лидеров. В большинстве стандартов пород четко оговорены блеск, жесткость

7.2. Структура биоценоза

7.2. Структура биоценоза Структура любой системы – это закономерности в соотношении и связях ее частей. Структура биоценоза многопланова, и при изучении ее выделяют различные

1.2. Структура поведения

1.2. Структура поведения Совокупность возможного поведения животного называют поведенческим репертуаром. Единицей поведения считается поведенческий акт. Поведенческий акт представляет собой совокупность элементов поведения животного от момента возникновения

4.1. Критерии дифференциальной диагностики

4.1. Критерии дифференциальной диагностики Для постановки окончательного диагноза недостаточно простого наблюдения за животным и беседы с хозяевами. Таким образом, перед нами встает задача дифференциальной диагностики. С определенными ограничениями и поправками на

Богатство и бедность — ложные критерии

Структура сна

СООБЩЕСТВО: СТРУКТУРА

СООБЩЕСТВО: СТРУКТУРА От каких процессов зависят численность и разнообразие видов в том или ином сообществе? Какие процессы определяют структуру сообщества? До какой степени структура сообщества определяется локальными процессами, происходящими внутри сообщества

Критерии истинности

Глава 4. Критерии половой принадлежности у человека

Глава 4. Критерии половой принадлежности у человека Заложенная древнегреческой культурой традиция доминирования мужчин над женщинами вне дома (прежде всего, речь идет о социальной жизни и политике) существенным образом повлияла на развитие научных представлений об

Глава 9. Рыцарь и прекрасная дама: критерии мужской и женской привлекательности

Глава 9. Рыцарь и прекрасная дама: критерии мужской и женской привлекательности Внешняя привлекательность: модель множественной приспособленности Эмпирические данные свидетельствуют о том, что естественный отбор может оказывать влияние на социальное восприятие

В природе отдельный вид обычно не распределяется на какой-либо территории полностью. Отдельные видовые особи создают неравномерные по численности группировки и концентрируются на части ареала, где этот вид обитает.

Популяция — совокупность особей одного вида, обитающие на протяжении длительного времени в части его ареала и изолированные от других похожих групп особей того же вида (частично или полностью).

Популяционная структура вида — важный элемент определенного биогеоценоза. Популяции формируются по простой причине: потому что оптимальные условия существования вида, к примеру, освещенность и наличие корма, распределяются на территории неравномерно.

Вид может включать небольшое количество популяций, занимающих внушительную территорию: это касается животных, которые активно перемещаются.

Небольшое количество популяций у копытных, грачей.

Виды, которые отличаются малоподвижным образом жизни, обычно имеют большое количество популяций — они обитают на небольших площадях.

Характеристики популяции

Являясь структурным элементом вида, популяция отличается определенными особенностями и характеристиками:

Численность популяции. Под численностью понимают количество особей растений и животных, принадлежащих одному виду, которые включены в состав популяции и населяют определенную территорию в биогеоценозе.
Плотность популяции. За плотностью скрывается среднее число особей, которые живут на единице площади или объема территории.
Биомасса. Под ней понимают общую массу особей отдельной популяции, которая приходится на единицу площади или объема.
Прирост популяции. Его рассчитывают исходя из разности между количеством родившихся в течение определенного времени особей и количеством погибших особей за этот же промежуток времени. Это разница между рождаемостью и смертностью.

Структура популяций

У любой популяции есть структура, которая отличается адаптивным или приспособительным характером. Это объясняется тем, что структура — результат взаимодействия особей и условий среды. Также структура является динамичной: изменение условий ведет к изменениям в популяции.

Структура — разделение чего-либо на отдельные части, основываясь на конкретном критерии.

Структура популяции имеет несколько разновидностей:

половую. Указывает на соотношение особей разного пола в популяции;
возрастную. Определяет соотношение особей популяции по возрастным группам;
пространственную. Она очерчивает распределение особей по территории проживания.

Животные также делятся на несколько групп в зависимости от того, как они используют занимаемую территорию. Выделяют животных:

оседлых. Они занимают одну и ту же территорию на протяжении длительного периода. К ним относят медведей, кротов и домовых воробьев;
кочевых. Такие животные в поисках корма и места для размножения могут перемещаться по территории, но относительно недалеко. Так делают скворцы, грачи и многочисленные копытные. Такое перемещение предотвращает интенсивное истощение ресурсов среды и позволяет лучше приспосабливаться к условиям обитания;
мигрирующих. Здесь животные регулярно меняют места обитания, каждое новое из которых существенно удалено от предыдущего. Основная причина миграций — сезонные природные изменения. Обычно миграции происходят по строго определенным маршрутам. Они бывают периодическими (проходные рыбы и перелетные птицы) и непериодическими (когда оседлые виды переселяются под воздействием неблагоприятных условий).

Этологическая структура популяций

Под этологической структурой популяций понимают систему взаимосвязей между ее особями, которые проявляются в поведенческих реакциях.

Есть два способа жизни, которого придерживаются особи разных видов:

Одиночный.
Групповой. Он связан с созданием постоянных семей, стад, колоний и табунов. Стада и табуны характеризуются сложной системой взаимосвязей, проявляющаяся в виде иерархии.

Иерархия — определенная система поведенческих реакций между особями, определяющая очередность доступа к корму, спариванию и т. д.

В стае и табуне есть лидеры: вожаки, которые могут управлять сообществом и подчинять себе других особей. Это позволяет стаям и табунам функционировать как одно целое.

Кроме того, в группах животные вырабатывают необходимые для выживания рефлексы более эффективно — на примере старших особей, путем обучения.

Взаимоотношения живых организмов друг с другом и неживой природой ведут к процессу, который Чарльз Дарвин назвал борьбой за существование.

Все виды могут неограниченно размножаться в геометрической прогрессии, но при этом ресурсы жизни ограничены. На основе этого противоречия формируется процесс борьбы за существование.

Рассмотрим виды борьбы и её формы.

Формы борьбы за существование — таблица с примерами:

Внутривидовая	Межвидовая	Борьба с внешними факторами неживой среды
Конкуренция между особями одного вида за различные ресурсы. Самый острый вид конкуренции, так как ресурсы одни и те же.	Опосредованная конкуренция разных видов между собой за сходные ресурсы жизнеобеспечения.	Взаимодействие с факторами агрессивной внешней среды. Приспособление и выживание особей, которые смогут адаптироваться к динамическим факторам абиотической среды.

Внутривидовая борьба

Это вид конкуренции между особями одного вида, когда популяция сохраняет стабильность за счет того, что наименее приспособленные виды погибают либо не могут участвовать в размножении.

Внутривидовая борьба является самой жестокой, так как особи одного и того же вида конкурируют за одинаковую пищу, территории, партнеров. В результате самые сильные и самые приспособленные могут передать свои гены, участвуя в процессе полового воспроизводства себе подобных. Наименее приспособленные особи погибают, не оставляя потомков.

К внутривидовой борьбе можно отнести соперничество за ареал обитания, за пищу, каннибализм, борьбу за положение в группе или за возможность спаривания.

Внутривидовой каннибализм встречается в разных классах животных и имеет своей целью уменьшение количества потомков. Следствием этого является более высокая выживаемость в конкуренции за пищевой ресурс. Материнский каннибализм мы встречаем у членистоногих. Например, самка скорпиона поедает часть своего потомства. Аналогичное явление мы наблюдаем у грызунов — мыши, хомячки.

Сексуальный каннибализм — у некоторых видов насекомых после спаривания самка поедает самца — богомолы и каракурты.

У муравьев живые особи обязательно поедают мертвых, чтобы не возникало заражения муравейника.

Внутриутробный каннибализм — это совершенно изощренный способ, встречающийся у яйцеживородящих видов акул. Яйца не откладываются, а развиваются внутри тела матери. После выведения из яиц акулята конкурируют за пищу и территорию внутри матери, и нередко один акуленок пожирает других своих собратьев прямо внутри утробы матери.

О том как происходить естественный отбор смотрите в ролике.

Видео:

Межвидовая

Это вид борьбы, где происходит взаимодействие на уровне популяций. Здесь происходит борьба за нишу, за ресурс. Влияние друг на друга особей оказывается опосредованным.

Яркий пример — это борьба растений за источник света. Под пологом леса каждое растение стремится, чтобы крона и листья получали максимальное количество света. Возникает жесточайшая борьба разных видов лесного сообщества за ресурс. К свету пробиваются самые жизнестойкие, самые приспособленные и быстрорастущие растения.

Другой вид межвидовой борьбы — это паразитизм — это когда одни организмы существует за счет других. Существует экзопаразитизм — паразитирование на теле хозяина — клещи, вши, блохи власоеды, пероеды и т. д. Эндопаразитизм — это явление, когда один организм использует тело другого в качестве источника питания и среды обитания. Сюда относятся различные черви, бактерии и так далее.

Существует явление, которое называют сверхпаразитизмом — по определению этот механизм понимается как явление, когда паразит использует другого паразита в качестве своего источника жизнеобеспечения.

Два классических примера биологии межвидовой борьбы:

Конкуренция серой и черной крыс. В Европе в Средневековье была распространена черная крыса. Серая крыса появилась в Европе позже. Она была немного крупнее, она лучше плавала, она агрессивнее черного вида. В итоге со временем черной крысы в Европе практически не осталось. Ареал ее обитания теперь — это пустыни и лесостепи.
Еще один пример: в Австралии жила и активно размножалась мелка австралийская пчела, которая не имела жала. С появлением колоний на материк была завезена обыкновенная пчела. В борьбе за ресурсы, победил вид, у которого есть грозное жало.

Борьба с внешними абиотическими факторами среды

Все виды живых существ находятся в постоянном взаимодействии с элементами неживой природы. Факторы внешней среды являются динамическими — они постоянно меняются. Только самые приспособленные, способные реагировать на внешний вызов природы, могут выживать и давать плодовитое потомство. Среди примеров приспособлений можно указать на процессы линьки у животных, впадения в спячку или анабиоз, миграции животных к источникам питания и воды, сезонный сброс листьев у растений. Все это примеры приспособлений к вызовам абиотической среды.

Естественный отбор

Все виды борьбы за существование, так или иначе, ведут к тому, что более успешные особи выживают и могут размножаться, в то время как наименее приспособленные погибают. Этот процесс Чарльз Дарвин назвал движущей силой эволюции — естественным отбором. Он выделил несколько типов естественного отбора:

Движущий,
Стабилизирующий,
Дизруптивный (разрывающий).

Рассмотрим очень кратко каждый тип.

Движущий отбор проявляется, когда один и тот же фактор постоянно однонаправленно оказывает влияние на особей. Будут выживать особи только с крайним проявлением признака. Все особи, которые не меняются либо меняются мало (средне), будут отбраковываться и погибать. Так, в начале 19 века в Великобритании обитала бабочка пяденица белого цвета. Белый цвет хорошо маскировал насекомое на коре деревьев. С развитием промышленности и загрязнением среды кора становилась грязно-серой. Белых бабочек склевывали птицы. В ходе мутации появились бабочки с серыми крыльями. Они были менее заметны и выживали.

Стабилизирующий отбор — это вид отбора, когда будут выживать особи с массовым средним признаком. Определенные факторы среды действуют практически без изменений на протяжении длительного времени. Выживать будут только те виды, которые могут долго сохраняться в популяциях без радикальных изменений. Если появляются крайние проявления признака, то особь выжить не сможет.

Яркий пример — это взаимоотношение между насекомыми и растениями. Миллионы лет эволюции насекомые-опылители и растения эволюционируют параллельно. Немного утрируя, приведем пример: если появилось растение с неправильным венчиком либо окрашенное в другой цвет, то насекомое может не опылять его, отдавая предпочтение стандартным формам растения. В этом случае растение погибнет.

Дизруптивный отбор — одни и те же виды в разных условиях могут адаптироваться. Погибать будут только те, которые несут средний комплекс признаков. Будут выживать только те особи, которые имеют разнополярное проявление признака, сформированное в серии мутаций.

Примером этого вида разрывающего отбора являются островные насекомые. На острове дуют сильные ветра — выживают только бескрылые насекомые, которые ползают, и особи с длинными сильными крыльями, которые могут противостоять ветрам. Все остальные особи будут сдуваться в океан и погибать. Со временем это приведет к появлению двух новых видов.

Борьба за существование и естественный отбор за миллионы лет сформировали огромное видовое разнообразие живой природы. Эволюция продолжается до сих пор и закончится только с гибелью всего живого на планете.

Систематика живых организмов достаточно обширна, однако ее основной структурной единицей большинство ученых называют именно вид. Данное понятие определяется как совокупность особей общего происхождения, у которых имеются общие физиологические и морфологические признаки. Также представители вида приспосабливаются к жизни в определенных условиях среды, занимают общий ареал, могут свободно скрещиваться, а их потомство плодовито.

Зачастую виды как элементы живой природы имеют следующие особенности:

Целостность. Речь идет о важнейших взаимодействиях между особями — связях, без которых представители вида не могут существовать. Это может быть между брачными партнерами, детско-родительские отношения, взаимосвязи между разновозрастными особями в социальной группе — все, что обеспечивает спешное размножение, заботу о потомстве, защиту от врагов;
Обособленность. В этом случае речь идет не столько о психологии, а об анатомии и физиологии. Специфический хромосомный набор и репродуктивная изоляция, о которой мы поговорим позднее, препятствует смешиванию одних видов с другими.

Виды: основные критерии

Географический. У каждого вида есть ареал — территория, которую он населяет. Именно здесь проживают и походят полный цикл развития особи вида.
Экологический. Как правило, виды занимают определенную экологическую нишу. Характер рельефа, количество осадков, преобладающий вид почвы, температура воздуха или воды — эти и другие факторы определяют особенности физиологии и жизнедеятельности, которые отличают одних организмы от других.
Физиологический. В данном случае принимается во внимание сходство процессов жизнедеятельности организма в целом и его отдельных органов. Речь идет, в первую очередь, о процессе размножения: продолжительность беременности и грудного вскармливания, сроки полового созревания и т.д.
Морфологический. Акцентирует внимание на особенностях внутреннего и внешнего строения, характерных для особей конкретного вида.
Биохимический. Описывает особенности метаболизма и химический состав представителей вида. Как правило, данный критерий важен при систематике одноклеточных, которые не отличаются разнообразием жизненных форм, однако часто имеют различные типы метаболизма;
Генетический. В центре внимания в данном случае находятся хромосомы: их количество, форма, размер, состав.

Виды: основные критерии

Относительность критериев вида

Качественная подготовка к ЕГЭ по биологии подразумевает понимание того факта, что ни один из перечисленных выше критериев нельзя считать универсальным: ни один из них не может полноценно описать вид, поэтому каждый носит относительный характер и должен использоваться только в комплексе с другими.

Так, географический критерий работает далеко не во всех случаях: некоторые виды обитают практически повсеместно, у них нет определенного ареала. В качестве примеров можно привести следующие варианты:

Виды: основные критерии

Экологический критерий также нельзя использовать как основной, потому что в одних и тех же условиях среды может проживать большое количество самых разных организмов. Кроме того, один и тот же вид может успешно приспосабливаться к жизни в очень различающихся условиях.

С физиологическим критерием также все непросто. Одним из главных признаков отличия одних видов от других является способность скрещиваться, однако ранее мы уже приводили пример кольцевых ареалов. Кроме того, некоторые представители разных видов не только могут скрещиваться, но и дают жизнеспособное потомство (например, осел и лошадь, некоторые виды канареек, тополей и др.). Способ питания и пищевые предпочтения также нельзя отнести к определяющим факторам, так как разные виды могут иметь одинаковый способ питания, а представители одного вида, находящиеся на разных стадиях развития, иногда отдают предпочтение различной пище. В последнем случае речь идет, например, о головастиках и лягушках (вегетарианцы и хищники), гусеницах и бабочках (питаются листьями либо пыльцой и нектаром).

Морфологический критерий является одним из самых очевидных на первый взгляд, но и он относителен. В частности, ситуацию осложняет существование видов-двойников, которые идентичны в плане морфологии, но при этом репродуктивно изолированы. Кроме того, близкородственные виды могут быть настолько похожими друг на друга, что различить их сможет лишь опытный специалист.

Виды: основные критерии

В списке самых ненадежных критериев лидирует биохимический. Дело в том, что не существует веществ либо биохимических процессов, которые были бы характерны для особей только одного вида. Кроме того, у разных видов одни и те же вещества могут обеспечивать одинаковые процессы (например, гемоглобин у животных, гликоген у грибов, хлорофилл у растений).

В отличие от предыдущей позиции генетический критерий считается одним из самых надежных, однако и он не идеален. Число хромосом у совершенно разных видов может быть полностью одинаковым, а у представителей одного вида может различаться в результате мутаций. Одно из доказательств относительности данного критерия — межвидовое скрещивание.

Читайте также: