Биология

Вид и его критерии. Популяция

1.11.2022

242

#Биология #Вид и его критерии #Популяция

На этой странице вы узнаете

Как паук связан с Гарри Поттером?
Какой цветок вызывает у человека смех на полчаса?
Насколько слоны болтливы?

Амурский тигр — это один из самых крупных представителей своего вида, выделен в отдельный подвид. Он обитает на территории России и является “лидером” Красной книги. К 30-м годам прошлого века амурский тигр почти исчез — в дикой природе оставалось не более 50 особей. При этом в последнее время можно услышать о том, что численность популяции амурского тигра в России стабилизирована.

В этой статье мы узнаем в чем разница между терминами вид, подвид и популяция, в том числе на примере амурских тигров, а также познакомимся с понятием микроэволюции, факторами эволюции и популяционной генетикой.

Вид

Вид — это совокупность особей, которые обладают сходными морфологическими, физиологическими и биохимическими особенностями и при скрещивании могут дать плодовитое потомство.

В зависимости от распространения виды подразделяются на:

Космополиты — это виды, которые встречаются практически во всех биогеографических областях Земли.

Например, зайцы, колорадский жук, лягушки, блохи, пастушья сумка, одуванчик, папоротник орляк и т.д.

Эндемики — это виды, которые имеют определенный ареал обитания.

Например, выхухоль, утконос, кенгуру, ехидна, коала, ирис сибирский, курильский чай и т.д.

Реликты — виды, сохранившиеся с прошлых геологических эпох.

Например, гаттерия, можжевельник высокий, гребенчатый тритон, латимерия, магнолия и т.д.

В зависимости от условий обитания виды классифицируют по степени их выносливости на следующие категории:

Эврибионты — это виды с широким диапазоном выносливости. Они легко адаптируются к новым условиям обитания.

Например, морские звезды, обитающие в приливно-отливной зоне, переносят осушение при отливе, сильный перегрев и легкое промерзание.

Стенобионты — это виды, которые могут жить в определенных условиях, имеют узкий диапазон выносливости.

Например, коала питается только листьями эвкалипта.

Критерии вида

Морфологический критерий.

Морфологический критерий — это совокупность внешних и внутренних признаков видов.

Посмотрим на этих двух синиц. Они отличаются по внешнему виду, и мы можем с уверенностью сказать, что это два разных вида.

Но использовать этот критерий можно не всегда, так как он относителен.

Многие виды обладают исключительно широким размахом индивидуальной и групповой изменчивости.

Такая картина выявляется, например, при сравнении разных сортов растений или пород животных, где особи одного вида, но разных сортов или пород, имеют существенные морфологические различия.

Если использовать только морфологический критерий, то, в частности, разные породы собак пришлось бы относить к разным видам.

Иногда встречаются виды, практически не отличающиеся по строению — виды-двойники.

Например, у малярийного комара девять видов двойников.

В животном мире наблюдается такое явление, как половой диморфизм.

Самцы и самки одного вида могут отличаться друг от друга по внешнему виду, хотя они относятся к одному биологическому виду. Например, самки и самцы павлинов, самки и самцы паука-павлина и т.д.

Вот посмотрите, самец и самка утки кряквы сильно отличаются внешне, но это один биологический вид.

Мимикрия — это внешнее сходство беззащитного вида с хорошо защищенным и обладающим предостерегающей окраской.

Рассмотрим явление мимикрии на примере осы и мухи-осовидки. Они немного похожи друг на друга, но хищным птицам так не кажется. В результате безобидная муха под образом осы находится в сохранности.

Как паук связан с Гарри Поттером?

В 2015 году в Индии обнаружили нового паука. Его внешний вид напомнил ученым распределяющую шляпу из фильмов о Гарри Поттере, и насекомое назвали в честь Годрика Гриффиндора — первого владельца шляпы.

Генетический критерий.

Генетический критерий означает, что для вида характерен определенный набор хромосом и особенности расположения генов в хромосомах.

Данный критерии также относителен.

Например, если рассмотреть кариотип представителей семейства кошачьих, то можно обнаружить, что многие виды имеют одинаковое количество хромосом.

Физиологический критерий.

Физиологический критерий — для вида характерны определенные физиологические процессы.

Например, ритмы суточной активности — дневной либо сумеречный образ жизни, сезонные миграции (перелеты птиц) и многие другие факторы.

Но и если учитывать только данный критерии, можно совершить ошибочные выводы. Поэтому он тоже относителен.

Рабочие особи медоносной пчелы способны вскрывать ячейки сот с погибшими личинками и вытаскивать таких личинок из улья. Однако существуют породы медоносной пчелы, у которых эти способности отсутствуют. Если воспользоваться только физиологическим критерием, их можно выделить в самостоятельный вид. Но при скрещивании этих пород они могут давать плодовитое потомство. Значит, они относятся к одному виду. Также все гибридные рабочие пчелы умеют “зачищать” улей.

Биохимический критерий.

Биохимический критерий — это сходства химического состава.

Так, у всех людей в жевательных мышцах имеется дефектный вариант сократительного белка миозина, который отсутствует у обезьян (шимпанзе, горилла, орангутан, макаки).

Экологический критерий.

Экологический критерий означает, что в пределах ареала любой вид занимает определенное местообитание, или экологическую нишу.

Например, два вида бакланов на Британских островах гнездятся на одних и тех же обрывах, питаются в одних водоемах. Но один из них питается рыбами, обитающими в верхних слоях воды (сельди), а другой — придонными организмами (камбалы, бычки, креветки).

Это снижает внутривидовую конкуренцию и повышает выживаемость вида.

Географический критерий.

Географический критерий — вид занимает в природе определенную географическую область распространения, или ареал.

Известно много примеров, когда даже близкородственные виды имеют разные ареалы. Например, в Северной Америке обитают 7 видов синиц, которые практически никогда не встречаются на одной территории.

Часто виды имеют перекрывающиеся ареалы и все-таки остаются разобщенными. В городах и окружающей сельской местности обитают близкие, но различные виды воробьев. На пойменных лугах и лесных полянах растут разные виды трав из одних и тех же семейств и т. д. Поэтому географический критерий вида также не всегда является достаточным и нуждается в дополнении.

Какой цветок вызывает у человека смех на полчаса?

Цветок смеха или «Дурман индийский», обитает на Аравийском полуострове. Аромат этого цветка вызывает у людей смех, которые продолжается на протяжении получаса. Когда действие подойдет к концу, человек засыпает и видит очень яркие сновидения.

Этологический критерий.

Этологический критерий — это особенности видового поведения, особенно в брачный период.

В природе виды распадаются на группировки, обитающие на определенных участках ареала. Здесь отдельные особи непрерывно контактируют друг с другом в процессе жизнедеятельности, и прежде всего в процессе внутривидовой конкуренции и при скрещивании.

Насколько слоны болтливы?

Слоны умные животные, имеющие сложные социальные взаимоотношения в своем стаде. В проявлении эмоций и чувств они очень похожи на людей. Например, слоны могут часами обсуждать путь миграции. Или, если у матери-слонихи умер детеныш, она несколько дней находится возле трупа детеныша, гладит его, а затем замыкается в себе на несколько недель. Также у них есть своеобразный язык, общение на котором происходит с помощью хобота или ушей.

Группа свободно скрещивающихся особей одного вида, которые обитают на одном ареале, называется популяцией.

Давайте разберемся в чем разница между понятиями “вид” и “популяция” на примере амурских тигров.

Амурские тигры — это все особи, находящиеся на планете Земля, принадлежащие к одному виду. То есть особи одного вида могут обитать в различных точках земли, на разных континентах, но они должны иметь общие физические, анатомические, генетические, морфологические особенности. А популяция — это «кучка” от этого вида, проживающая на какой-то определенной территории.

Микроэволюция. Образование новых видов

В результате микроэволюции происходит образование новых видов, подвидов и популяций.

Образование новых видов происходит при совместном действии основных эволюционных факторов:

мутаций,
дрейфа генов,
естественного отбора,
волн жизни,
изоляции.

Пути видообразования

Способы видообразования

Аллопатрическое (географическое) видообразование.

Аллопатрическое (географическое) видообразование — это результат адаптации пространственно изолированных популяций к местным условиям обитания.

Этапы аллопатрического видообразования:

Сначала изменяется среда обитания или ареал.
Ход естественного отбора изменяется (адаптация, мутагенез).
Наиболее приспособленные особи к новым условиям среды выживают, и происходит закрепление полезных адаптаций в их генотипе.
Географическая изоляция.
Появление репродуктивной изоляции.
Возникновение нового вида.

Например, Австралия до сих пор сохраняет уникальную природу и является родиной сумчатых животных. На других континентах встречаются схожие популяции, но уже плацентарных — сумчатый волк, волк обыкновенный.

Симпатрическое (экологическое) видообразование.

Симпатрическое (экологическое) видообразование — результат адаптации совместно обитающих форм к различным условиям жизни путем экологической изоляции.

Этапы симпатрического видообразования:

Среда обитания подвергается изменениям.
Изменяется ход естественного отбора.
Возникают адаптации и закрепляются в генотипе.
Репродуктивная изоляция.
Возникновение нового вида.

Примером симпатрического видообразования являются представители растения погремка большого, отличающиеся оттенком цветка. Причиной изменения оттенков и ареалов стала деятельность человека — летний покос. Растения не успевали оставить потомства, поэтому под действием естественного отбора разделись на две группы, одна из которых цветет весной, а вторая — в конце лета.

Факторы эволюции

Мутации.

Мутации — это скачкообразное изменение генетического материала под влиянием факторов внешней и внутренней среды.

Подробно обо всех типах мутаций вы можете прочитать в статье «Закономерности изменчивости».

Популяционные волны или волны жизни.

Популяционные волны (волны жизни) — изменение численности особей в популяции как в сторону уменьшения, так и в сторону увеличения под действием внешних факторов.

Дрейф генов.

Дрейф генов — это случайные и ненаправленные изменения частот аллелей и генотипов в популяциях.

Дрейф генов может идти в двух направлениях: эффект бутылочного горлышка или эффект основателя.

Эффект бутылочного горлышка заключается в том, что численность особей в популяции резко сокращается, и это приводит к изменению концентрации генотипов.

Действие эффекта бутылочного горлышка можно увидеть на примере популяции гепарда. По современным генетическим исследованиям, популяции гепарда имеют очень схожую генетическую структуру, и они являются потомками всего 7 особей.

Эффект основателя наблюдается при миграции, генетическое разнообразие в популяции снижается при заселении новой территории.

Например, среди белого населения ЮАР каждый трехсотый страдает наследственным нарушением обмена гемоглобина, которое встречается в других популяциях людей крайне редко. Оказалось, что абсолютное большинство таких больных являются потомками одной пары супругов, которые прибыли сюда из Голландии с небольшой группой переселенцев-колонистов в 1688 г. Роковую роль в этой ситуации сыграла длительная репродуктивная изоляция колонистов от африканского коренного населения.

Изоляция.

Изоляция — невозможность или затруднение свободного скрещивания между особями одного вида.

Результатом изоляции является то, что генофонды двух популяций становятся независимыми друг от друга. Внутри каждой популяции происходит генотипическая дифференцировка из-за их разобщенности.

Вид изоляции	Характеристика	Пример
Географическая	Пространственное разобщение популяции в связи с возникновением физических преград, возникающих внутри ареала вида.	Появление гор, водных преград, строительство автомагистралей, появление пустынь.
Экологическая	Расхождение особей по разным экологическим нишам.	Использование разных источников пищи.
Этологическая	Изменения в поведении особей.	Изменение ритуалов ухаживания, изменение пения у птиц.
Генетическая	Изменения, затрагивающие кариотипы особей.	Несовместимость гамет, нежизнеспособность эмбрионов, стерильность у гибридов.

Естественный отбор.

Естественный отбор — это процесс отбора генотипов, формирующих у особей наиболее адаптивные в данных условиях фенотипы, и устранение генотипов, формирующих менее адаптивные фенотипы.

В ходе естественного отбора особи с полезными признаками, которые помогают им приспособиться к условиям внешней среды и способствуют выживанию, остаются и размножаются. А особи без этих признаков выживают реже и не продолжают род.

Более подробно о естественном отборе и его формах вы можете прочитать в статье «Развитие эволюционных идей».

Популяционная генетика. Закон Харди — Вайнберга

Элементарная микроэволюционная структура — это популяция.

Поскольку вид может быть представлен несколькими изолированными популяциями, а отдельные организмы существуют только одно поколение. Каждую популяцию можно охарактеризовать двумя генетическими параметрами: генетической структурой и генофондом.

Важную роль в понимании количественных отношений генотипов в популяции сыграл расчет количественной закономерности, известной как Закон Харди — Вайнберга. Этот закон был сформулирован независимо друг от друга математиком Г. Харди (Великобритания) и врачом В. Вайнбергом (Германия) в 1908 г.

Закон Харди — Вайнберга формулируется следующим образом: в идеальной популяции частоты аллелей и генотипов из поколения в поколение остаются постоянными.

p² + 2pq + q² = 1, где

p — частота доминантного аллеля (А);
q — частота рецессивного аллеля (а);
p²— частота доминантных гомозигот (АА);
q²— частота рецессивных гомозигот (аа);
2pq — частота гетерозигот (Аа).

Закон Харди — Вайнберга описывает воображаемое равновесное состояние популяции, при котором эволюционный процесс отсутствует вообще. Тем не менее он может быть использован при расчете частот аллелей генов, не имеющих значения для жизнедеятельности в большой и относительно постоянной по численности популяции. Примерами такого распределения является, например, соотношение групп крови (кроме резус-фактора, который находится под давлением естественного отбора) среди населения крупного города.

Фактчек

Микроэволюция рассматривает закономерности развития популяций в ряду последовательных поколений вплоть до образования новых видов.
Критерии только в совокупности позволяют определить вид.
К критериям вида относят: морфологический, физиологический, экологический, этологический, биохимический, генетический.
Изолирующие механизмы препятствуют перемешиванию гармонично сложенных ансамблей генов каждого из видов. Географическая изоляция приводит к образованию изолированных популяций и подвидов, что приводит к их независимой дивергенции под действием естественного отбора и создает предпосылки для возникновения новых видов путем географического видообразования.
Экологическая и биологическая изоляция в сочетании с дивергенцией может привести к экологическому видообразованию.
К факторам эволюции относят: естественный отбор, мутации, изоляции, популяционные волны, дрейф генов.
Элементарной микроэволюционной структурой является популяция.
Благодаря наследственной изменчивости особей, популяция обладает определенной генетической структурой и генофондом. Закон Харди — Вайнберга объясняет возможную причину сохранения частот аллелей и генотипов в популяции.

Проверь себя

Задание 1.
Как называется сезонное колебание численности цикад?

дрейф генов
популяционные волны
мутации
естественный отбор

Задание 2.
Выберите пример экологического видообразования:

заяц-беляк и заяц-русак
европейская и алтайская белки
популяции серых волков
белый и бурый медведь

Задание 3.
Результатом микроэволюции является:

вид
отряд
класс
тип

Задание 4.
По какому критерию нельзя определить видов — двойников?

генетическому
географическому
морфологическому
физиологическому

Ответ: 1. — 2; 2. — 3; 3. — 1; 4. — 3.

Биология Вид и его критерии Популяция

Понравилась статья? Оцени:

Дивергентное	Филетическое	Гибридогенное
Разделение начального вида на два и более новых видов.	Постепенное превращение одного вида в другой. Это происходит из-за изменения условий и накопления мутаций.	Образование новых видов путем скрещивания разных видов при пересечении ареалов.

Например, разные породы собак были выведены селекционерами для разных целей, отчего варьируется их размер, особенности шерсти, органов чувств, характера. Однако все они произошли от серого волка. Аналогично в зависимости от условий обитания образовались различные расы людей: европеоидная, негроидная, монголоидная.	Например, эволюция лошади, эволюция слонов.	Например, слива домашняя, заяц-толай.