5. Вид: критерии и структура

Стр. 30. Вспомните

1. Какие уровни организации живой природы вам известны?

Молекулярный (Например молекулы жиров). Клеточный (эритроцит – красная клетка крови). Тканевый – это уже не одна клетка, а группа клеток сходных по строению, происхождению и выполняющих одинаковые функции. (Например у животных нервная, эпителиальная, жировая, кровь и лимфа, а у растений проводящая, покровная, механическая и образовательная). Органный (Орган – это несколько тканей, соединенных между собой). Например: сердце, печень, почки. Организменный (Например, человек, собака, кошка.). Видовой (вид Homo Sapiens). Популяционный (один вид на одной территории частично или полностью изолированный от других таких популяций). Биоценозный. Иногда говорят, что существует и биосферный уровень, но на нем располагаются все живые организмы планеты и косное ве-во (атмосфера, гидросфера и литосфера).

2. Что такое вид?

Вид – это совокупность особей, сходных по строению, способных скрещиваться между собой и имеющих общий ареал (область распространения).

3. Какие другие систематические категории вам известны?

• надцарство

• царство

• подцарство

• тип/отдел

• класс

• отряд/порядок

• семейство

• род

• вид

Стр. 33. Вопросы для проверки и задания

1. Дайте определение понятия «вид».

Вид – совокупность особей, сходных по структурно-функциональной организации (биохимический, цитологический, гистологический, анатомический и физиологический критерии), имеющих единое происхождение (эволюционный критерий), одинаковый кариотип (цитогенетический критерий), сходное поведение (этологический критерий), свободно скрещивающихся между собой (репродуктивный критерий) и дающих плодовитое потомство, занимающих определенный ареал обитания (географический критерий) и характеризующихся определенными отношениями с другими организмами и факторами окружающей среды (экологический критерий).

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

Одна из важных характеристик вида – его репродуктивная изоляция, т.е. наличие механизмов, препятствующих скрещиванию с особями других видов и вследствие этого предотвращающих поток генов извне, защищенность генофонда от притока генов из других, в том числе близкородственных видов, достигается разными путями. Можно выделить следующие механизмы, препятствующие обмену генами между видами:

1. различие в сроках размножения у представителей разных видов;

2. различие в местах, предпочитаемых для размножения;

3. несоответствие стандартов видового сексуального поведения;

4. несоответствие ферментов акросомы (передней части головки сперматозоида) химическому строению мембраны яйцеклетки;

5. несоответствие в строении половых органов у представителей различных видов;

6. нежизнеспособность или стерильность межвидовых гибридов.

Следовательно, вид – реально существующая, генетически неделимая единица органического мира.

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

Сроки размножения у близких видов могут не совпадать. Если сроки одни и те же, то не совпадают предпочитаемые места размножения. Например, самки одного вида лягушек мечут икру по берегам рек, другого вида – в лужи. Случайное осеменение икры самцом другого вида исключается. У многих видов животных существует строгий ритуал поведения при спаривании. Если у одного из потенциальных партнеров для скрещивания ритуал поведения отклоняется от видового, спаривания не происходит. Если все же спаривание произойдет, сперматозоиды самца другого вида не смогут проникнуть в яйцеклетку и яйца не оплодотворятся. Но иногда при межвидовом скрещивании оплодотворение происходит. В этом случае образовавшиеся гибриды либо отличаются пониженной жизнеспособностью, либо оказываются бесплодными и не дают потомства. Известный пример – мул – гибрид лошади и осла. Будучи вполне жизнеспособным, мул бесплоден из-за нарушений в мейозе: не гомологичные хромосомы не коньюгируют, и не формируются биваленты. Хромосомы не расходятся в разные клетки. В результате половые клетки не образуются, и организм не может оставить потомство. Перечисленные механизмы, предотвращающие обмен генами между видами, имеют неодинаковую эффективность, но в комплексе в природных условиях они создают практически непроницаемую генетическую изоляцию между видами.

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

Характерные для данного вида признаки и свойства называют критериями вида. Различают морфологический (сходство строения), генетический (одинаковый набор хромосом), физиологический (сходство физиологических процессов), биохимический (сходство биохимических процессов), географический (ареал вида) и экологический (сходство условий существования) критерии. Ни один из критериев нельзя считать абсолютным, то есть для характеристики вида надо учитывать всю совокупность критериев. Так, например, сходное строение может и не быть признаком одного вида, так как в природе существуют морфологически неотличимые виды – двойники (полевка обыкновенная и полевка восточноевропейская; в первом случае набор хромосом равен 46, а во втором – 54). Важной характеристикой вида является то, что вид – это закрытая генетическая система, то есть между генофондами двух видов нет обмена генами. В основе этого явления лежат отличия в наборе хромосом (то есть генетический критерий), несовпадение сроков размножения (то есть экологический критерий), различия в строении половых органов (морфологический критерий), различия в брачном поведении (физиологический критерий) и другие факторы. Генетическая структура вида изменяется под действием эволюционных факторов, поэтому вид неоднороден.

5. Что такое ареал вида?

Ареал вида – это область распространения вида. Размеры ареалов могут сильно варьировать у разных видов. Например, сосна обыкновенная растет почти по всей территории России, а подснежник характерен только для Северного Кавказа.

Виды, занимающие обширные площади и встречающиеся повсеместно, называют космополитами, а обитающие только на небольших определенных территориях – эндемиками. Именно эндемичные виды вносят наибольший вклад в разнообразие жизни на нашей планете. И они же нуждаются в наиболее тщательной охране – в силу своей малочисленности, жесткой привязанности к определенным условиям обитания, определённой пище и т.д.

6. Охарактеризуйте по основным критериям вид Кошка домашняя.

Морфологический критерий: млекопитающее небольшого размера, имеет четыре лапы и хвост, покрыто шерстью, обладает развитыми клыками и втягивающимися когтями.

Генетический – кариотип кошки представлен 19 парами хромосом, из которых 18 пар – соматические хромосомы и одна пара – половые.

Физиологический: предпочитает вечерне-ночной образ жизни, подстерегает (а не преследует) добычу, при необходимости издает характерные мяукающие и мурлыкающие звуки. Биохимический: химический состав полимеров стандартен для теплокровных млекопитающих. Экологический: является хищником, охотится на мелких грызунов, птиц.

Географический: вид космополитичен, обитает практически повсеместно и привязан к жилищу человека.

7. Дайте определение понятия «популяция».

В связи с неодинаковыми условиями среды особи одного вида в пределах ареала распадаются на более мелкие единицы – популяции. Реально вид существует именно в виде популяций. Популяция – элементарная структура вида – это совокупность свободно скрещивающихся особей данного вида, живущая длительно на определенной территории ареала вида. Внутри популяции частота скрещиваний особей гораздо выше, чем между популяциями. Виды – это сумма популяций; внутри популяции происходит естественный отбор, и в определенных условиях могут возникать сначала подвиды, а затем и новые виды.

Подумайте и выполните.

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

Потому как существуют виды-двойники, сходные по морфологическому критерию и виды, сходные по кариотипу.

2. Известны ли вам примеры, когда формулировка «вид как генетически закрытая система» оказывалась не верна?

Опыты Карпеченко. Обработанные колхицином редька и капуста с полиплоидными наборами хромосом смогли дать начало новому виду. Тритикале. Гибриды животных (мул, лошак, зеброид, лигр). Трансдукция (перенос генов бактериофагом от одного вида бактерий к другому). Все достижения генной инженерии.

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

Для включение нового вида в списки фауны того или иного региона или фауна Мира, существуют так называемые фаунистические комиссии, состоящие из квалифицированных экспертов, которые и принимают то или иное решение. Члены Комиссии рассматривают неопровержимость доказательств наличия того или иного вида на данной территории. Обычно такими доказательствами являются комплексные материалы биологических, экологических или генетических (молекулярных) исследований. В случае описания нового вида его название и систематический статус позже утверждает Международный комитет по биологической номенклатуре.