Страница - 32

§ 60. Вид, его критерии и структура

Цель изучения этой темы: охарактеризовать структуру и критерии вида.

Назовите любой вид растений или животных, классифицируйте его. Отно­сятся ли к одному виду собака и кошка? По какому принципу организмы объ­единяются в один вид?

Что нужно повторить для успешного изучения темы? § 8 - учебник для 7 класса.

Вид. Видовые критерии. Вид является основной структурной едини­цей в системе живых организмов. Хотя основополагающие работы про­ведены К. Линнеем еще в 1735 г., до сих пор в науке не существует общепринятого определения этого понятия. Наиболее приемлемо такое современное представление: вид — это группа особей, сходных по внеш­ним признакам и процессам жизнедеятельности, нуждающихся в оди­наковых условиях, обитающих на определенной территории в виде групп — популяций и не образующих гибридов с другими видами. Еще можно сказать, что вид — это группа особей, сходных по четырем кри­териям.

1. Морфологический критерий самый древний. Долгое время он оста вался не просто основным, но и единственным. Именно им пользовался Карл Линней, все ученые до него и несколько поколений после него. Мор­фологический критерий - это сходство во внешнем и внутреннем строении. Растения одного вида имеют одинаковое строение цветка и других органов. Животные одного вида похожи не только внешне, но и внутрен­не. Их сердце, легкие, мозг и другие органы устроены одинаково. Но для определения вида только морфологического критерия оказалось недоста­точно. Уже в XX в. были обнаружены так называемые виды-двойники. Это абсолютно самостоятельные виды животных или растений, которые не имеют ярко выраженных внешних отличий. Различить их на основе сравнения невозможно. Например, внешне не отличимые виды тлей па­разитируют на разных растениях.
2. Физиологический критерий подразумевает применение биохими­ческих анализов и сравнение физиологических параметров у особей при определении их принадлежности к тому или иному виду. Именно так были выявлены и разграничены виды-двойники. После применения этого и генетического критериев некоторые виды, считавшиеся ранее самостоя­тельными, наоборот, были объединены.
3. Генетический критерий сегодня считается основным. Он включает в себя размеры, число и форму хромосом, способность свободно скре­щиваться и давать плодовитое потомство, а также сроки размножения и развития зародышей, стиль брачного поведения, т. е. все, что связа­но с размножением (репродукцией). Именно благодаря биологической репродуктивной изоляции современные виды являются целостными си­стематическими единицами. Если бы виды могли скрещиваться между собой, то в каждом поколении появлялось бы множество разнообразных гибридов, а самих видов как таковых не существовало бы. Механизмов репродуктивной изоляции существует множество. У близкородственных видов цветковых растений, имевших общего предка, разными могут быть сроки прорастания пыльцы в пыльцевую трубку. В результате, пока спер- мий чужого вида стремится попасть в зародышевый мешок, яйцеклетка либо состарится, либо будет еще слишком молодой. Иногда чужеродная пыльца отличается по форме и составу оболочки, поэтому вообще не мо­жет прорасти. Но человеку в его экспериментах удалось преодолеть этот биологический барьер и создать сорта растений в результате скрещива­ния разных видов. У животных репродуктивные барьеры могут быть свя­заны с разной окраской (попугайчики), поведением в брачный период и разницей в строении хромосом и половых аппаратов.

Даже если на свет появится новое живое существо - межвидовой гибрид, это еще не значит, что он сможет дать потомство. Для успешного образования половых клеток обязательно должен пройти обмен участками между гомологичными хро­мосомами. У межвидовых гибридов этого не происходит, и они чаще всего на­всегда остаются бесплодными, не образуют своих половых клеток. Классически­

ми межвидовыми гибридами являются мулы и лошаки. Один из родителей этих животных - осел, другой - лошадь. Эти средних размеров особи довольно выносливы. Всю жизнь они сохраняют высокую работоспособность. Но они никогда не оставляют детенышей. Это происходит потому, что хромосомы лошади не гомо­логичны хромосомам осла. Хромосома № 1 лошади не может обменяться кусоч­ками с хромосомой № 1 осла, так как не соответствует ей по размерам и форме. И так все остальные хромосомные пары.

4. Экологический критерий рассматривает область распространения вида, его ареал и тот комплекс природных условий, в которых нуждается данный вид организмов.

По типу расселения все виды делятся на две большие группы. Одни виды занимают крупный ареал и при этом расселены на всей его терри­тории равномерными группами. У других видов ареал представлен изо­лированными, разобщенными территориями (рис. 90). Обычно это зави­сит от того, как, каким образом шло появление и становление каждого конкретного вида. Популяция — это группа особей одного вида, посто­янно свободно скрещивающихся, живущих в определенной части ареа­ла. Именно постоянное (не менее 100 поколений) свободное скрещивание приводит к тому, что у каждой популяции формируются свои уникальные мутации и сочетание немутантных генов, называемых генофондом. Теоретически особи разных популяций одного вида способны свободно скрещиваться. Но на практике это происходит нечасто из-за расстояний или естественных преград, разделяющих эти популяции. Любой вид су­ществует в природе в виде популяций. Поэтому говорят о популяционной структуре вида.

При определении вида нельзя пользоваться каким-либо одним крите­рием. Даже если этот критерий самый древний (морфологический) или основной (генетический). При использовании одного критерия неизбеж­ны ошибки. Для достоверного установления видовой принадлежности не­обходимо использовать весь комплекс критериев.

Знание и понимание

1. Что такое вид?
2. Объясните, почему необходимо применять все критерии для достовер­ного определения вида. Назовите их.

Применение

1. Сравните вид и популяцию.
2. Назовите, какой критерий сегодня считается основным. Почему? Анализ
3. Выскажите ваше мнение о причинах, по которым межвидовые гибри­ды чаще всего бесплодны.
4. Проанализируйте, какой главный принцип объединяет особей в одну популяцию.

Синтез

1. Порассуждайте, почему морфологический критерий долгое время оста­вался единственным. В чем плюсы и минусы его использования?
2. Какой критерий сегодня считается основным? Охарактеризуйте его. Оценка
3. Выскажите мнение, почему физиологический критерий можно считать следствием генетического критерия.
4. Представьте себе такую ситуацию: инопланетяне впервые увидели лю­дей - представителей разных рас и регионов. Как вы думаете, они причислили бы людей к одному виду или к разным, и по каким кри­териям?

§ 61. Понятие «видообразование». его формы и механизмы

Цель изучения этой темы: объяснить процесс видообразования.

Могут ли все особи одного вида собраться в одной географической точке? Что такое биологическая, или репродуктивная, изоляция? Приведите пример. Является ли появление новых видов результатом эволюции?

Что нужно повторить для успешного изучения темы? § 60 данного учебника.

Процесс образования новых видов и их более мелких внутривидовых категорий - подвидов и популяций - называют микроэволюцией. В ос­нове микроэволюции, т. е. видообразования, часто лежит изоляция. По этому принципу выделяют два основных типа видообразования: геогра­фический и экологический. При географическом видообразовании ареал исходного (материнского) вида оказывается разделен, т. е. его популяции географически изолированы. Например, вследствие засухи, которая дли-

лась довольно долго, жизнь в центре Австралии стала практически невоз­можной. Единый когда-то вид попу­гайчиков оказался географически изолированным на территории двух ареалов, прижатых к побережьям разных океанов. В центре материка находилась непреодолимая, не засе­ленная попугаями пустыня. Когда через несколько столетий засуха от ступила и обе популяции попугай­чиков снова, заняли центр материка, они оказались уже изолированны ми биологически - репродуктивно. Их хромосомы накопили много му­таций и стали сильно отличаться. Сформировались самостоятельные виды, неспособные к скрещиванию. Часто географически образуются новые виды на островах, так как острова изолированы от материка и друг от друга (рис. 91).

Иногда процесс географическо­го видообразования - это просто результат расселения материнского вида на значительной территории. Так сформировались два вида сосен. Сосна сибирская (исходный материнский вид) значительно продвинулась на юго-восток и заселила Корейский полу­остров. Мягкий климат Кореи сильно отличался от жесткого, континенталь­ного климата Сибири. Популяции стали накапливать мутации, полезные в этих условиях. Изменились сроки цветения, размеры семян и хвои. По­степенно (за сотни тысяч лет) сформировались два самостоятельных вида: сосна сибирская и сосна даурская.

При экологическом видообразовании новые формы появляются на одной территории, т. е. разрыва ареала не происходит. Процесс эколо­гического видообразования заключается в приспособлении популяций исходного вида к разным условиям среды, постепенной их изоляции и становлении в качестве самостоятельных видов. Предположительно, этот процесс происходит реже, чем географическая изоляция, но тоже существует. Так, пищевая специализация синиц способствовала форми­рованию пяти самостоятельных видов в неразделенном первоначально ареале (см. § 59, п. 1).

Особенно много примеров такого типа видообразования в озерных эко­системах. Ведь озеро представлено одной географической точкой. Внутри него нет и не может быть естественных барьеров. По экологические па­раметры разных частей одного и того же озера различны. Так, придон­ный и поверхностный слои воды значительно отличаются по температу­ре, освещенности и химическому составу, а прибрежный и центральный районы — по количеству и типу живых организмов. В каждом из них — специфические пищевые ресурсы: в одних - разнообразные водоросли, в других - икра и молодь рыб. Исследователи доказали, что в озере Ла­нао (Филиппины), образовавшемся 10 тыс. лет назад, из одного исходно­го вида рыб возникло 18 новых видов, относящихся к пяти родам.

В озере Байкал (Россия), возникшем 10 млн. лет назад, существует множество эндемичных видов беспозвоночных. Эндемики - это организ­мы, живущие только в одном месте на планете. Одних только рачков-бо­коплавов Байкала описано около 250 эндемичных видов (рис. 92).

При формировании определенных видов типы видообразования могут сменять и дополнять друг друга, действуя совместно или поочередно.

 Знание в понимание

1. Что такое микроэволюция? Какими двумя путями она происходит?
2. Поясните термин видообразование. Почему его так называют? Применение
3. Определите связь между ареалом исходного вида и типами видообразо­вания (направлениями микроэволюции).
4. Опишите, каким образом чаще всего происходит видообразование на островах и в крупных древних озерах.

Анализ

1. Изобразите в виде схемы процесс географического видообразования.
2. Приведите примеры, какие виды эндемических растений и животных вы знаете, назовите места их обитания.

Синтез

1. Оцепите, по какой причине в популяции накапливаются уникальные генетические особенности. За какой период времени это происходит?
2. Выскажите ваше мнение о причинах, по которым именно популяция, а не целый вид является элементарной эволюционной единицей.

Оценка

1. Объясните значение процессов микроэволюции в природе и в выжива­нии отдельных групп организмов.
2. Оцените, какое видообразование случается чаще географическое или экологическое. Ответ аргументируйте. Могут ли они сменять друг дру­га при образовании одного вида?

КРАТКИЙ ТОЛКОВЫЙ СЛОВАРЬ ТЕРМИНОВ

Абсорбция накопление молекул какого-либо вещества на определенной «границе».

Азотистые основания сложные химические вещества циклической при­роды, в состав которых, кроме углерода, обязательно входит азот.

Биогенная миграция атомов процесс повторяющегося перехода элемен­тов из неживой природы в живые организмы (последовательной миграции между разными телами особей разных видов) и последующего возвращения в неживую природу.

Борьба с абиотическими факторами (с неживой природой) включает в себя все сложные и разнообразные взаимоотношения организмов с окружаю­щей их средой: борьба за выживание в природных катаклизмах (наводнения, ранние заморозки, продолжительные снегопады, выброс вулканических газов и т. д.); приспособление к резкой смене суточных температур в горных райо­нах; к сезонным изменениям (сброс листвы, спячка или линька); адаптация к истощению почвы или избытку в ней каких-либо элементов, избыточному или недостаточному увлажнению и т. д.

Внутривидовая борьба протекает между особями одного вида.

Всасывание (или адсорбция) физиологический процесс прохождения мелких молекул органических веществ, образовавшихся в ходе переваривания, через клетки кишечника а кровь и лимфу.

Генеалогический метод — метод анализа родословных, основанный на сборе всех имеющихся данных о предках и других кровных родственниках.

Генетический критерий критерий, учитывающий размеры, число и фор­му хромосом, способность свободно скрещиваться и давать плодовитое потом­ство, а также сроки размножения и развития зародышей, стиль брачного по­ведения, т. е. все, что связано с размножением (репродукцией).

Гетерозис всплеск гибридной мощности: увеличение продуктивности, жизнеспособности, плодовитости и лучшей приспособляемости гибридов.

Глобальная экология один из разделов науки, изучающий состояние и взаимодействие живых организмов и окружающей среды на планете в целом.

Движущий, или направленный, отбор — отбор, при котором получают преимущества и сохраняются особи с уклонением от средней нормы в каком- либо одном направлении или с каким-либо одним крайним показателем.

Дигибридный тип скрещивания скрещивание, при котором родительские формы отличаются друг от друга по двум парам признаков.

Естественный отбор — результат борьбы за существование, процесс выжива­ния более приспособленных организмов в природных популяциях.

Инсектициды пестициды, направленные на уничтожение членистоногих, в основном насекомых, а также некоторых клещей и пауков.

Интерфаза период, во время которого новорожденная клетка растет и готовится к делению.

Клеточные включения временные скопления каких-либо веществ в клет­ке, видимые в микроскоп. Например, в цитоплазме клеток картофеля можно наблюдать глыбки крахмала, а в клетках семян масличных растений капель­ки жира.

Клеточный центр немембранный мелкий органоид, состоящий из двух центриолей, включающих в себя по 9 триплетов микротрубочек (сократитель­ных белков), отвечает за равномерное распределение хромосом по дочерним клеткам при размножении.

Клеточный цикл клетки - время от появления в результате деления до следующего деления (появления дочерних клеток) или смерти.

Комплекс Гольджи мембранная структура эукариотической клетки, ор­ганоид, в основном предназначен для выведения веществ, синтезированных в эндоплазматической сети.

Контрацепция мероприятия, направленные на предупреждение процесса зачатия, т. е. наступления беременности.

Конъюгация процесс сближения и переплетения гомологичных хромо­сом.

Кроссинговер процесс обмена участками гомологичных хромосом.

Лизосомы мембранные пузырьки, заполненные литическими фермента­ми; разрушающие, растворяющие или переваривающие что-либо тельца.

Межвидовая борьба борьба между особями разных видов.

Мейоз способ деления, в результате которого происходит уменьшение числа хромосом и переход клеток из диплоидного состояния в гаплоидное.

Менструальный цикл период времени, в ходе которого происходит созре­вание одной яйцеклетки, ее овуляция (выход из фолликула), старение и гибель (если не наступает беременность) и подготовка половой системы к созреванию следующей яйцеклетки.

Микроэволюция процесс образования новых видов и их более мелких внутривидовых категорий - подвидов и популяций.

Митоз способ деления клеток, когда из одной материнской образуются две дочерние клетки и набор хромосом в них не изменяется.

Митохондрии крупные органоиды, характерные для всех эукариотиче­ских клеток, состоящие из двух мембран. Именно в митохондриях образуется большая часть энергии, используемой клеткой.

Моногибридное скрещивание процесс, в ходе которого исследуется толь­ко один признак.

Морфологический критерий сходство во внешнем и внутреннем строении.

Мочекаменная болезнь почек формирование в самих почках частиц нерастворимых солей (оксалатов кальция солей щавелевой кислоты). Образо­вавшись в почечных пирамидках, нерастворимые частицы могут накапливаться как в самой почке в лоханке, так и в мочеточниках.

Направленный мутагенез процесс сознательного повышения количества мутаций.

Наследственная изменчивость изменчивость, при которой особь не толь­ко отличается от своих сородичей, ио и передает эти изменения по наследству.

Ненаследственпая изменчивость изменчивость, при прохождении которой изменения не касаются молекул ДНК генов и хромосом.

Нефрон структурная и функциональная единица почек человека и дру­гих позвоночных; состоит из расширенной части капсулы (опа как бы обхва­тывает капиллярный клубочек) и извитого канальца.

Нуклеиновые кислоты нерегулярные биополимеры, мономером которых является нуклеотид. Нуклеотид состоит из трех различных типов веществ: азо­тистого основания, пятиуглеродного сахара и остатка фосфорной кислоты.

Органоиды движения немембранные органоиды жгутики и респички, пронизывают мембрану клетки, выходя на поверхность, и своими движения­ми позволяют одиночным клеткам плыть в жидкой среде. У многоклеточных организмов обеспечивают продвижение частиц в определенном направлении.

Парниковый эффект одна из глобальных экологических проблем, связан­ная с загрязнением атмосферы углекислым газом и другими выбросами.

Пестициды специально разработанные химические вещества, которые в основном применяют для защиты сельскохозяйственных растений.

Пиелонефрит инфекционное заболевание почек, при котором в ткани по­чек проникают патогенные бактерии и начинают в них размножаться, вызывая гибель клеток нефрона и воспаление.

Пирамида биомассы соотношение масс организмов разных трофических уровней.

Пирамида чисел (или численности) показывает количество отдельных организмов на каждом уровне.

Пирамида энергии показывает, сколько энергии проходит по всем трофи­ческим уровням в единицу времени.

Пищеварение усвоение организмом питательных веществ, т. е. процесс, в результате которого белки, жиры и углеводы пищи превращаются в веще­ства, способные попасть в кровь и разноситься по клеткам нашего организма.

Пищеварительные ферменты белки, ускоряющие реакции разложения пищи, т. е. переваривание органических веществ.

Пластиды двумембранные органоиды, характерные только для растений. Важнейшие из них хлоропласты осуществляют процесс фотосинтеза, так как содержат пигмент хлорофилл.

Полиплоидия кратное увеличение числа хромосом у особей в результате направленного мутагенеза.

Популяция группа особей одного вида, длительно существующая на опре­деленной территории (в среднем не менее 100 поколений). Самые важные по­казатели состояния популяции ее численность, прирост, темпы прироста, плотность и др.

Приспособленность (адаптация) свойство живых организмов приобретать такие особенности в строении, поведении и физиологии, которые повышают выживаемость в конкретных условиях окружающей среды.

Репродуктивный (биотический) потенциал способность живого к увели­чению своей численности на определенной территории в популяционной эко­логии.

Рибосомы мельчайшие немембранные органоиды, характерные для всех типов клеток, синтезируют собственные белки из аминокислот, по информации, записанной в ДНК хромосом; участвуют в реализации наследственной информации.

Сопротивление среды способность определенной территории ограничи­вать рост конкретной популяции.

Стабилизирующий отбор отбор, при котором сохраняются особи со сред­ним показателем, а с крайними отклоняющимися признаками вымирают.

Сцепленные с полом признаки - признаки, гены которых находятся в по­ловых хромосомах. Хорошо изученными сцепленными с полом признаками яв­ляются дальтонизм и гемофилия.

Транспирация процесс испарения воды листьями.

Трофический уровень группа организмов, занимающая определенное по­ложение в общей цепи питания.

Ультрафильтрация (фильтрация) процесс образования первичной мочи.

Физиологический критерий подразумевает применение биохимических анализов и сравнение физиологических параметров у особей при определении их принадлежности к тому или иному виду.

Фитогормоны биологически активные вещества, синтезируемые в спе­циализированных растительных тканях (клетках) и влияющие организм рас­тений в микроскопических концентрациях.

Фунгициды пестициды, направленные на уничтожение грибков парази­тов растений (и некоторых бактерий).

Цистит инфекционное воспаление мочевого пузыря. Как правило, цистит возникает по двум причинам: 1) общее переохлаждение организма или только органов выделения и 2) восходящая инфекция, обосновавшаяся в мочевом пу­зыре.

Цитоплазма - вязкая жидкость внутренняя среда клетки, ее содержимое.

Экологический критерии рассматривает область распространения вида, его ареал и тот комплекс природных условий, в которых нуждается данный вид организмов.

Электрорецепторы чувствительные образования у животных, способные ощущать электрические сигналы из окружающей среды, используются для по­иска добычи, восприятия магнитного поля Земли и обнаружения других элек­трически активных особей.

Эндемики организмы, живущие только в одном месте на планете.

Эндоплазматическая сеть (ЭПС) внутриклеточный органоид эукариоти­ческой клетки, представляющий собой разветвленную систему из окруженных мембраной уплощенных полостей, пузырьков и канальцев.

Ядро важнейшая часть эукариотической клетки. В ядре находятся хро­мосомы, состоящие из ДНК и отвечающие за наследственность, ядрышки и различные ферменты, которые нужны для сохранения и реализации наследственной информации.

Список рекомендуемой литературы

1. Азбука природы. Более 1000 вопросов и ответов о нашей планете, ее растительности и животном мире. М., 1907.
2. Алехо Родригес-Вида. Тело человека. Нескучная анатомия. М.: Лабиринт Пресс, 2010.
3. Байтенов М. С. Флора Казахстана. В 2 томах. Иллюстрированный определитель семейств и родов. Алматы, 1999.
4. Биология. Энциклопедия. М., 2003.
5. Биология. Энциклопедия для детей. Т. 2. М.: Аванта , 1999.
6. Большая энциклопедия животного Мира, М.. 2004.
7. Воробьева Е.А., Губарь А. В.. Сафьянникова Е. Б. Анатомия и физиология: Учебник/Учеб. лит. Для учащихся медучилищ. М.: Медицина, 1988.
8. Естествознание. Энциклопедический словарь. М., 2002.
9. Жизнь животных. В 6 томах. М., 1968.
10. Жизнь растений. В 6 томах. М.. 1974.
11. Залесский М. Занимательная анатомия для детей. Интернет-книга.
12. Заповедники и национальные парки Казахстана. Алматы, 2006.
13. Ковшарь А. Ф. Птицы. Дороги. Люди. Воспоминания орнитолога (Очерки по истории зоологии в Казахстане: 1959 2014). Алматы, 2014.
14. Ковшарь Л. Ф.. Ковшарь В. А.. Грачев Ю.А., Тимирханов С. Р..Дуйсебаева Т. Н. Позвоночные животные Казахстана. Справочник для вузов и школ. Алматы, 2013.
15. Красная книга Казахстана. Т. 1. Животные. Ч. 1. Позвоночные. Алматы, 1996.
16. Национальная стратегия и план действий по сохранению и сбалансированному использованию биологического разнообразия. 1999.
17. Окружающая среда н устойчивое развитие в Казахстане. 2004.
18. Орловская Э. Р. Первый палеонтологический заповедник СССР. Алматы, 1996.
19. Позвоночные животные. По страницам Красной книги Казахстана. Алматы, 2004.
20. Растительный мир Казахстана. Иллюстрированная энциклопедия. Алматы, 2004.
21. Рябицев В. К.. Ковшарь А. Ф., Ковшарь В. А.. Березовиков Н. Н. Полевой определите ль птиц Казахстана. Алматы, 2014.
22. Тело человека. Детская энциклопедия. М.: Росмен, 2016.
23. Удивительный мир беспозвоночных. По страницам Красной книги Казах­стана. Алматы, 2005.
24. Экология. Энциклопедия для детей. Т. 19. М.: Аванта, 2005.