Популяция – элементарная единица вида, биология

Популяция — элементарная единица эволюции

Популяция — самая мелкая из групп особей|особей, способная к эволюционному развитию, поэтому её называют элементарной единицей эволюции. Отдельно взятый организм не может являться единицей эволюции. Эволюция происходит только в группе особей|особей.

Поскольку отбор идёт по фенотипам, особи данной группы должны отличаться друг от друга, т. е. группа должна быть разнокачественной. Разные фенотипы в одних и тех же условиях могут обеспечиваться разными генотипами.

Генотип же каждого конкретного организма на протяжении всей жизни остаётся неизменным- Популяция благодаря большой численности особей|особей представляет собой непрерывный поток поколений и в силу мутационной изменчивости — разнородную (гетерогенную) смесь различных генотипов.

Совокупность генотипов всех особей|особей популяции — генофонд — основа микроэволюционных процессов в природе.

Вид как целостная система не может быть принят за единицу эволюции, так как обычно виды распадаются на составные их части — популяции. Вот почему роль элементарной эволюционной единицы принадлежит популяции.

Элементарная единица эволюции

Основными параметрами популяции являются численность, плотность, половая и возрастная структура, а также пространственная организация .

Численность – это общее|общее количество особей|особей в популяции. Численность популяции зависит от темпов размножения, а также смертности, и поэтому постоянно изменяется. Для каждой популяции обычно есть верхний и нижний пределы численности. У одного и того же вида могут быть как большие|большие, так и маленькие популяции.

Плотность популяции – это количество особей|особей или их биомасса (совокупная масса живого вещества), приведённая на единицу площади или объёма. Например, 150 растений сосны|сосны на 1 гектар или 0,5 циклопа на 1 м3 воды|воды. Плотность популяции также изменяется и зависит от численности.

Пространственное распределение описывает особенности размещения особей|особей популяции на занимаемой территории. Природным популяциям свойственно три типа распределения особей|особей: случайное, равномерное и групповое.

• Возрастная структура популяции отражает соотношение различных возрастных групп, а также сезонную и многолетнюю динамику этого соотношения.
• В популяции обычно выделяют три возрастные категории особей|особей:
• предрепродуктивная (особи, не достигшие половой|половой зрелости),
• репродуктивная (особи способные к размножению),
• пострепродуктивная (особи утратившие способность к размножению).

При благоприятных условиях в популяции присутствуют всё|все возрастные группы и поддерживается более или менее стабильное их относительное количество. Численность особей|особей находящихся в репродуктивном периоде – очень важный показатель. Его ещё называют эффективная численность.

Половую структуру популяции определяет соотношение полов в популяциях с раздельнополыми особями. К ним относятся большинство животных и всё|все двудомные растения. Скорость размножения популяции обычно лимитируется количеством половозрелых самок.

Всё|Все описанные характеристики популяции сильно изменяются во времени. Популяции могут объединяться или разделяться, возникать или вымирать.

Изоляция популяций приводит к тому, что особи преимущественно скрещиваются внутри популяции. Это приводит к накоплению генетических различий между разными популяциями. В такой популяции генотипы организмов оказываются похожи более, чем между разными популяциями.

Совокупность генотипов всех особей|особей популяции называется генофондом.

Закрепившиеся мутации передаются внутри популяции и необязательно попадают|попадают в другие. Длительное накопление таких различий может вести|вести к видообразованию. Однако если видообразование не происходит, популяция всё равно существует в пределах системы популяций исходного вида длительное время и обеспечивает передачу накопившихся генетических изменений в ряду многих поколений.

Индивидуальные отличия отдельных индивидуумов не могут передаваться по наследству. Жизнь особи ограничена, и она может умереть, не оставив потомства.

Для передачи генетической информации требуется размножение, которое у многих организмов может происходить только в условиях популяции.

Поэтому популяция является элементарной, т. е. минимальной единицей эволюции.

Видео по теме : Элементарная единица эволюции

Элементарная единица эволюции

В ходе эволюции происходит передача наследственных свойств и признаков организмов в ряду поколений. Отдельный организм не может выступать в роли элементарной единицы эволюции. Во-первых, он существует ограниченное время (одно поколение) и не способен обеспечить продолжение рода|рода.

Во-вторых, каждая особь|особь развивается на основе генотипа, полученного от родителей. Как бы ни менялся фенотип особи, её генотип в течение жизни остаётся практически неизменным. Естественный отбор может протекать только в неоднородных как по фенотипу, так и по генотипу группах.

Следовательно, отдельный организм не может служить материалом для естественного отбора.

Дарвин рассматривал эволюцию на уровне вида. В то время вид считался наименьшей неделимой единицей природы. Однако по современным представлениям вид дискретен и разделяется на популяции. Значит, вид не является наименьшей неделимой единицей природы, способной к эволюции, а представляет собой этап эволюционного процесса.

Следовательно, особь|особь или вид не могут быть элементарной единицей эволюции, а её роль выполняет популяция. В природе популяция может длительно существовать, благодаря смене поколений особей|особей, различающихся по генотипам.

Совокупность генотипов всех особей|особей популяции называется генофондом. Эффективность распространения в популяции каждого конкретного генотипа зависит от того, насколько сформировавшийся на его основе фенотип особи соответствует условиям её обитания.

Однако условия жизни и численность популяции непостоянны во времени. Соответственно изменяется и полезность фенотипов. То, что было полезным в предыдущем поколении, может оказаться бесполезным или вредным в последующем, и наоборот.

В результате одни генотипы распространяются в популяции, а другие становятся редкими и постепенно исчезают, что приводит к изменению генофонда популяции.

Не остаются постоянными и сами генотипы. Отдельные их элементы (гены) также меняются со временем. В генах возникают мутации, меняющие генотипы и фенотипы особей|особей и их потомков.

Таким образом, в популяциях постоянно изменяются генотипы особей|особей и меняется их соотношение в генофондах.

Это приводит к появлению генетических различий между популяциями, которые усиливаются под действием естественного отбора при наличии барьеров между ними.

Со временем генофонды популяций могут стать настолько разными, что между особями этих популяций будет невозможно скрещивание. Это значит, что популяции стали новыми видами. Образование новых видов — это результат эволюции.

Как видно, для протекания эволюционного процесса необходимо, чтобы в популяции появилось генотипическое разнообразие особей|особей и происходило изменение соотношения генотипов в генофонде, т. е. сформировался элементарный эволюционный материал. Его формирование в популяции происходит в результате действия определённых факторов — предпосылок эволюции.

Предпосылки эволюции

Исследования в области эволюционной биологии, генетики и экологии подтвердили справедливость положений теории Дарвина и выявили ряд факторов, которые играют важную роль в процессе эволюции. Их принято разделять на предпосылки и движущие силы эволюции.

Согласно современным представлениям к предпосылкам эволюции, как уже отмечалось, относятся: мутационный процесс, комбинативная изменчивость, поток генов, популяционные волны|волны (волны|волны жизни), дрейф генов, изоляция. Всё|Все предпосылки, за исключением изоляции, создают элементарный эволюционный материал.

Изоляция не создаёт материал для естественного отбора, а закрепляет генетические различия между популяциями или их частями, возникшие в результате его действия.

Таким образом, предпосылки эволюции в зависимости от их роли можно разделить на две группы:

7. Популяция как единица эволюции

• 7. Популяция как единица эволюции
• Вспомните!
• Почему в природе биологические виды существуют в форме популяций?
• Какие свойства могут характеризовать популяцию как группу организмов?

Элементарная единица эволюции.

Процесс эволюции идёт в течение тысяч и миллионов лет, поэтому он не может затронуть отдельную особь. Несмотря на то что в течение жизни каждый организм претерпевает онтогенетические изменения, эволюционный процесс на уровне одного организма не происходит.

Генетический материал особи остаётся неизменным.

1. Элементарная единица эволюции должна удовлетворять определённым требованиям, а именно:
2. – выступать во времени и пространстве как некое единство;
3. – быть способной формировать резерв наследственной изменчивости и наследственно изменяться во времени;
4. – реально существовать в определённых природных условиях в течение долгого времени, соизмеримого со сроками видообразования.

Отдельный организм не удовлетворяет этим требованиям. Точно так же эти условия не соответствуют виду в целом, потому что, как нам уже известно, вид не существует в пространстве как единое целое. В пределах ареала вида особи распределены неравномерно: либо они образуют разобщённые группы, либо их плотность заселения сильно отличается в различных частях местообитания.

Приведённым выше условиям полностью удовлетворяет популяция. Она реально существует в природе, представляет некое единое целое во времени и пространстве и способна наследственно изменяться во времени. Популяция и является элементарной единицей эволюции.

Элементарное эволюционное явление. Популяция представляет собой совокупность организмов одного вида, каждый из которых обладает определённым генотипом. Совокупность генотипов всех особей популяции называют генофондом популяции.

Любая популяция гетерогенна (неоднородна) по своему генотипическому составу, т. е. в любой популяции генотипы особей отличаются друг от друга.

Если условия окружающей среды достаточно постоянны в течение длительного времени, генофонд популяции остается практически неизменным относительно некоего среднего уровня.

Однако, если условия изменятся, преимущество получат только особи, обладающие определёнными свойствами и признаками, полезными для выживания в новых условиях. В результате полового размножения именно они смогут передать свои гены, а следовательно, признаки и свойства, следующему поколению.

Действуя на фенотипы, естественный отбор будет оставлять определённые генотипы, что приведёт к направленному изменению генофонда популяции. Гены, отвечающие за более «выгодные» в данных условиях признаки, будут накапливаться из поколения в поколение, что приведёт к изменению частот встречаемости этих генов в генофонде популяции.

Таким образом, в течение времени генофонд популяции способен изменяться, что приводит к адаптивному (приспособительному) изменению организмов популяции. При этом эволюционным материалом являются генотипически различные особи, т. е. материал для эволюции поставляет наследственная изменчивость.

Направленное изменение генофонда популяции, приводящее к изменению организмов, – это элементарное эволюционное явление.

В условиях Крайнего Севера в популяции песца преимущество будут иметь особи, обладающие густым мехом (рис. 17).

В морозные зимы в первую очередь будут погибать те животные, чей меховой покров недостаточно тёплый, соответственно они не смогут передать свои гены следующему поколению.

Постепенно в генофонде популяции будут накапливаться гены, отвечающие за развитие густого и пышного зимнего наряда.

В данном примере элементарной единицей эволюции является популяция песцов. Материалом для эволюции служат разнообразные животные, отличающиеся друг от друга густотой зимнего мехового покрова. Элементарным эволюционным явлением будет постепенное накопление в генофонде данной популяции аллелей, отвечающих за формирование наиболее тёплого и густого меха.

Условия, необходимые для осуществления эволюции.

Итак, мы с вами определили, что элементарными эволюционными единицами являются популяции, элементарными эволюционными явлениями – изменения их генофондов, а материалом эволюции служит разнообразие особей в популяции, закреплённое в их генотипах. Однако наличие популяции ещё не подразумевает существование эволюции – направленного изменения живых организмов.

Для того чтобы процесс эволюции был «запущен», необходимо давление на популяцию минимум трёх типов факторов.

Во-первых, нужны факторы, вызывающие изменения в генофонде популяции (наследственная изменчивость, поставляющая в популяцию новый эволюционный материал, и популяционные волны, формирующие различия между генофондами разных популяций).

Во-вторых, нужен фактор, который разделил бы одну исходную популяцию на две или более новых (изоляция). Наличие нескольких популяций одного и того же вида, разделённых изоляционными барьерами, позволяет каждой из них развиваться самостоятельно, что в дальнейшем может привести к формированию новых видов.

Наконец, необходимо наличие фактора, который бы направлял эволюционный процесс, обеспечивая закрепление в популяции определённых адаптаций и изменений живых организмов (естественный отбор).

Рис. 17. Песец

Все эти факторы вместе должны оказывать определённое давление на популяцию, определяя её дальнейшую судьбу в структуре своего вида.

Вопросы для повторения и задания

1. Сформулируйте, какими качествами должна обладать элементарная единица эволюции.

2. Что такое генофонд популяции? Сравните понятия «генотип», «геном», «генофонд».

3. Кто поставляет материал для эволюции?

4. Что является элементарным эволюционным явлением?

5. Назовите условия, необходимые для осуществления эволюции. Докажите, что отсутствие хотя бы одного из этих условий станет препятствием для осуществления эволюции.

Подумайте! Выполните!

1. Будет ли происходить отбор в однородной популяции, например в популяции особей, вегетативно размножившихся от одного растения? Докажите свою точку зрения.

2. Объясните, почему ненаследственная изменчивость не способна поставлять в популяцию новый эволюционный материал.

Работа с компьютером

Обратитесь к электронному приложению. Изучите материал и выполните задания.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Популяция – уровень организации жизни – элементарная единица эволюции

Популяция – устойчивая, совместно обитающая в течение ряда поколений совокупность особей одного вида. Популяция – элементарная эволюционная единица. Минимальная популяция – две разнополые особи. Особи, входящие в состав одной популяции, могут рождаться и умирать, а популяция будет продолжать существовать.

Скрещивание между особями одной популяции происходит гораздо чаще, чем между особями разных популяций. Тем самым обеспечивается свободный генетический обмен между членами популяции.

Под влиянием внешних факторов происходит изменение генетического состава популяции. Генетический состав популяции образует ее генофонд. Длительное и направленное изменение генофонда популяции называется элементарным эволюционным явлением.

Факторы, вызывающие эволюционный процесс в популяциях, называются элементарными эволюционными факторами. К ним относятся мутации, характер и разнообразие которых являются причиной генетической разнородности популяций.

Они поставляют эволюционный материал – основу для последующего действия естественного отбора. Совокупность рецессивных мутаций в генотипах особей популяции образуют резерв наследственной изменчивости (С.С.

Четвериков), который при изменении условий существования, изменении численности популяции может фенотипически проявиться и попасть под действие естественного отбора.

Популяционные волны – периодические колебания численности особей популяции, возникающие в результате резкой смены действия какого-либо из факторов среды (например недостаток пищи, стихийные бедствия и др.).

После прекращения действия этих факторов численность популяции снова возрастает. Оставшиеся в живых особи могут оказаться ценными в генетическом отношении.

Изменения частот встречаемости определенных генов может привести к изменению популяции.

Изоляция бывает пространственной (географической) и биологической (экологической, физиологической, репродуктивной).

Видообразование – процесс образования новых разновидностей и видов, репродуктивно изолированных от первоначальной популяции. Разделяют географическое и экологическое видообразование.

Географическое видообразование начинается в популяциях, обитающих в различных, удаленных частях ареала или мигрирующих из ареала.

Так как между ними пространственная изоляция, то не происходит генетического обмена и возникает постепенное расхождение признаков, приводящее к образованию новых видов, репродуктивно изолированных друг от друга. Этот процесс называется дивергенцией.

Экологическое видообразование происходит в пределах одного ареала.

Если особи данной популяции в силу генотипических и фенотипических различий окажутся приспособленными к разным экологическим условиям, то между ними может возникнуть репродуктивная изоляция.

Новые виды могут возникать не только в результате изоляции, но и в результате полиплоидии или межвидовой гибридизации, что часто происходит у растений.

Описание популяции как элементарной единицы эволюции

Все живые организмы населяют определенные территории. В процессе их индивидуального развития формируются системы взаимосвязей между живыми организмами, между организмами и средой. Последствием этих взаимосвязей зачастую является увеличение или уменьшение числа особей на единице занимаемой ими территории.

Процессы, протекающие внутри особей, были тщательно изучены биологами. Ученые пришли к выводу о том, что следует обратить особое внимание на процесс эволюции и ее элементарную единицу — популяцию.

Популяция как элементарная единица эволюции

Процесс эволюции длится тысячи и миллионы лет, и потому он не способен затронуть особь в отдельности. В каждом организме протекают онтогенетические изменения, но эволюционный процесс не происходит на уровне одного организма, поскольку генетический материал особи остается неизменным.

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.

Элементарная единица эволюции должна удовлетворять следующим требованиям:

• выступать во времени и пространстве как некое единство;
• формировать резерв наследственной изменчивости и наследственно изменяться во времени;
• существовать в определенных природных условиях в течение долгого времени, соизмеримого со сроками видообразования.

Отдельно взятый организм не соответствует этим требованиям. Точно так же эти условия не удовлетворяет вид в целом, потому как он не существует в пространстве как единое целое. Это объясняется тем, что особи определенного вида распределены неравномерно: они могут образовывать разобщенные группы, а плотность их заселения может отличаться в различных частях мест обитания.

Справедливо утверждение, что всем вышеприведенным условиям полностью отвечает популяция. Она реально существует в природе, представляет некое единое целое во времени и пространстве и способна наследственно изменяться во времени. Популяция и является элементарной единицей эволюции.

Специфическая совокупность особей, принадлежащих одному виду, которой свойственно наличие общего генофонда и общая территория называется популяцией.

При этом, согласно определению, отдельно взятый организм не может являться единицей эволюции, так как она происходит только в группе особей.

Механизмы действия факторов в популяции

Факторы внешней среды оказывают влияние только на внешние признаки организма – фенотип, поскольку генотип – это лишь записанная определенным образом в молекулах ДНК наследственная информация. Эта информация может не проявляться фенотипически, но при этом образовывать резерв наследственной изменчивости.

Проявление этих признаков в фенотипе зависит от частоты встречаемости аллелей, несущих данные мутации. Чем шире они распространяются, тем выше вероятность того, что они проявятся в фенотипе на определенном этапе развития.

В зависимости от соответствия проявившихся признаков условиям внешней среды, особи-носители этих признаков либо погибают, либо дают потомство, способное к размножению. В результате развития второго сценария возможно вытеснение старого признака новым вместе с носителями этого признака.

Наблюдения подтвердили, что благодаря перераспределению частот встречаемости отдельных генов увеличивается адаптивная способность популяций к постоянно изменяющимся условиям среды обитания.

Элементарные факторы эволюции

Тем не менее есть вероятность возникновения факторов, способных препятствовать свободному скрещиванию особей. Этот процесс биологии называют изоляцией.

Между изолированными друг от друга популяциями перестает проходить обмен генетической информацией, вследствие чего отличия генофондов популяций увеличиваются и укрепляются. Поэтому со временем они превращаются в разные виды.

Различают основные виды изоляции:

• географическая – обусловленная географическими препятствиями (большие расстояния, горы, водные преграды);
• биологическая – обусловленная биологическими отличиями между особями (экологическая, которая связана со смещением сроков спаривания/цветения; генетическая, связанная с перестройками геномов и хромосом; морфофизиологическая, связанная с размерными отличиями особей и разницей в строении их органов размножения; этологическая, связанная с отличиями в поведении особей в брачный период).

Еще один фактор эволюции – мутационный процесс.

Мутации – скачкообразные и устойчивые изменения признаков, которые передаются по наследству. Они приводят к появлению новых генов, поскольку в результате этого процесса возможен переход гена из одного состояния в другое, или его изменение.

Мутационный процесс является поставщиком элементарного эволюционного материала для естественного отбора.

Также источником материала для естественного отбора является комбинативная изменчивость. Это образование новых комбинаций из существующих генов. Комбинативная изменчивость создает фенотипическое разнообразие особей в популяции.

При значительном сокращении численности популяции (к примеру, из-за наводнения или уменьшения пищевых ресурсов) остаются в живых особи с редкими генотипами. Среди небольших популяций случайные события могут повлечь за собой изменения частот некоторых аллелей.

Примечание

Процесс случайного ненаправленного изменения частот аллелей и генотипов в популяциях получил название дрейф генов. Согласно теории, одной из главных причин дрейфа генов являются волны жизни.

Классификация популяционных волн

Волны жизни — это периодические и непериодические колебания численности популяции.

Они характерны для всех без исключения видов живых организмов. Постоянные изменения условий существования являются причиной того, что число доживающих до взрослого состояния особей всегда разное.

Рассмотрим примеры различных популяционных волн.

1. Периодические колебания численности короткоживущих организмов характерны для множества отрядов насекомых, грибов, растений и микроорганизмов. Последние зачастую приводят к простудным заболеваниям в весенний и осенний период. Это объясняется волнами массового размножения ряда простейших, являющихся возбудителями инфекционных заболеваний.
2. Непериодические колебания численности зависят от комплекса разных факторов. Обычно эти колебания касаются многих видов/подвидов растений и животных. Это может привести к коренным перестройкам биогеоценоза. Колебания численности зависят от благоприятных для популяции отношений в пищевых цепях: увеличение пищевых ресурсов или послабление пресса хищников для популяции жертв.
3. Всплески численности видов на новых территориях, где не водятся их естественные враги. Так в позднее Средневековье в связи с развитием мореходства возросли всплески численности крыс, расселявшихся с мореплавателями по всему миру.
4. Резкие непериодические колебания численности, связанные с природными катаклизмами. Несколько лет засухи могут стать причиной изменений на больших участках площади: увеличение территории сухих лугов, выгорание торфяных залежей, наступление луговой растительности на болотные участки и т.д.

Ни один из вышеназванных процессов не может единолично обеспечить протекание эволюционного процесса в биосфере. Для этого и популяционные волны, и изоляция, и мутация, и дрейф генов должны действовать в одном направлении.

Популяция является элементарной единицей эволюции потому, что она в процессе эволюции выступает как генетическое, репродуктивное и экологическое единство.

§ 2. Популяция – структурная единица вида. Характеристика популяции Общая биология: Учебное пособие для 11-го класса

[ Содержание
учебника Общая биология: Учебное пособие
для 11-го класса ]

Вернуться
к графической версии учебника…

§ 2. Популяция — структурная единица вида. Характеристика популяции

Ареал
вида.Особи
одного вида встречаются на территориях,
где они находят подходящие для жизни
условия. Часть
земной поверхности (или акватории),
впределах
которой встречается данный вид, называется
ареалом(отлат. area —
площадь, пространство^ (см. рис. 1.2).

Размеры
ареалов разных видов могут сильно
различаться. У наземных малоподвижных
видов, распространение которых ограничено
какими-нибудь непреодолимыми преградами,
ареал может занимать территорию всего
в несколько квадратных километров и
даже менее.

К ним относятся островные
или пещерные виды, обитатели горных
долин или верхних зон горных хребтов.
Например, живородящая рыба голомянка
населяет только озеро Байкал, жуки
жужелицы-брызгуны обитают на Кавказе
в пределах одного-двух хребтов.

Виды,
имеющие узкий ареал распространения,
называются эндемичными,или эндемиками.

Другие
виды имеют обширные ареалы, нередко
располагающиеся на нескольких материках.
Например, на всех континентах встречаются
жуки-навозники, соколы-сапсаны. Огромный
ареал имеют подвижные морские животные
— кашалот, серый дельфин, синий кит,
касатка.

Такое же широкое распространение
свойственно многим растениям и животным,
сопровождающим человека, — синантропным
видам (вши, блохи, тараканы, крысы). Виды,
ареалы которых расположены в пределах
всех континентов,
называются всесветными,иликосмополитами.

Главными
причинами, которые влияют на формирование
и особенности структуры ареала, являются
экологическая пластичность вида, его
способность к расселению и исторический
возраст. В формировании ареалов
си-нантропных видов роль человека
является определяющей.

Популяция
— структурная единица вида.Ареалов,
сплошь заселенных тем или иным видом,
в природе не существует. В пределах
ареала особи данного вида осваивают
лишь подходящие для их жизни местообитания.
Степень заполнения занимаемого
пространства у разных видов различна.

Но всегда в нем выделяются «пустоты» и
скопления. Иными словами, ареал состоит
из более или менее многочисленных
участков, на которых и встречается
определенный вид.

Например, колонии
крота европейского, хорошо заметные по
холмикам земли, располагаются на лесных
опушках и лугах, ель обыкновенная
произрастает преимущественно на низинах
со значительно увлажненной почвой.

Скопления
особей одного вида по численности могут
быть большими или маленькими, существовать
длительно (столетия и более) или на
протяжении жизни всего двух-трех
поколений, после чего они, как правило,
погибают от любых случайностей, например,
заболеваний, резкого ухудшения

погодных
условий и др. Для судьбы вида гораздо
более важную роль играют те группы
особей, которые устойчиво сохраняются
на протяжении жизни многих поколений.

Численность особей в таких группах
может значительно увеличиваться при
благоприятных условиях и снижаться при
неблагоприятных, однако они имеют шансы
к длительному существованию на данной
территории.

Такие группировки
(совокупности) особей одного вида,
длительно населяющих определенную
часть ареала, свободно скрещивающихся
друг с другом и дающих плодовитое
потомство, относительно обособленные
от других совокупностей этого же вида,
называются популяцией(от
лат. populus —
народ, население).

Благодаря пространственной
разобщенности популяций вид приспособлен
к существованию в разнообразных условиях
среды. Таким образом, популяция является
внутривидовой группировкой и,
следовательно, конкретной формой
существования вида, а сам вид — сложной
биологической системой.

Характеристика
популяций.Каждая
популяция любого вида как биологическая
система обладает определенной структурой.

Под структуройпопуляции
понимается определенное количественное
соотношение особей, отличающихся по
морфологическим и физиологическим
признакам, возрасту, полу, характеру
распределения в пространстве и другим
свойствам.

Основными
параметрами популяции являются, прежде
всего, ее численность и плотность.

Численность—
общее количество особей в популяции.
Она не бывает постоянной, так как
изменчивы условия среды обитания
популяции.

Численность популяции зависит
от соотношения интенсивности размножения
(плодовитости) и смертности. В процессе
размножения происходит рост популяции,
смертность же приводит к сокращению ее
численности.

Для каждой популяции есть
верхний и нижний пределы численности,
которые можно измерить, изучая ее
сезонные и межгодовые изменения.

Плотностьпопуляции
— это количество особей или их биомасса
на единицу площади или объема (например,
150 растений сосны на 1 га; 0,5 циклопа на
1 м 3 воды). Плотность популяции также
изменчива и зависит от численности. При
возрастании численности плотность не
увеличивается лишь в том случае, если
возможно расселение популяции, расширение
ее ареала.

Повышение
плотности сверх оптимальной неблагоприятно
сказывается на состоянии популяции,
поскольку при этом иссякает кормовая
база, сокращается жизненное пространство
и т.д.

Падение
плотности ниже оптимальной приводит к
ослаблению защитных реакций популяции,
снижает ее плодовитость, что в конечном
итоге может привести к вымиранию
популяции.

Общую
численность популяции оценивают разными
методами.

Для подсчета популяций
крупноразмерных организмов, таких как
слоны, буйволы, олени, приме няют метод
тотального подсчета,используя
фотосъемку территории с самолета или
вертолета с последующим просчитыванием
на фотографии всех запечатленных на
ней особей данного вида.

Численность
популяций, состоящих из мелких животных,
чаще всего определяют методом
выборки.Для
этого подсчитывают плотность организмов
в разных участках местоообитания
популяции и, умножив среднюю величину
плотности на площадь или объем, занимаемый
популяцией, получают ее общую численность.

Пространственное
распределениепредставляет
собой особенности размещения особей
популяции на занимаемой территории.
Оно определяется степенью однородности
среды обитания, наличием пригодных для
жизни участков, а также биологическими
особенностями вида, поведением его
особей. Знание типа распределения
организмов позволяет правильно оценить
плотность методом выборки.

Природным
популяциям свойственны три типа
распределения особей: случайное,
равномерное (регулярное) и групповое
(агрегированное) (рис. 1.3).

Случайное
распределениеособей
наблюдается в однородной среде обитания,
при невысокой численности популяции и
отсутствии у особей стремления
образовывать группы (например, у планарий,
гидр). В природе этот тип распределения
встречается редко.

Равномерное
распределениехарактерно
для видов, отличающихся жесткой
конкуренцией между особями за одинаковые
ресурсы и сильным территориальным
инстинктом (хищные рыбы, млекопитающие,
птицы, пауки).

Агрегированное
(групповое) распределениевстречается
в природе наиболее часто. Оно выражается
в образовании группировок особей, между
которыми остаются значительные
незаселенные территории.

Причинами
агрегированности особей могут быть
неоднородность среды и ограниченность
пригодных для жизни местообитаний,
особенности размножениястремление к
жизни в группе. Жизнь в группе (семье,
стаде, стае, колонии) облегчает защиту
от хищников, поиск и добывание корма.

У
растений групповое распределение
определяется главным образом способом
размножения и расселения семян и плодов.
Например, тяжелые плоды, падая рядом с
материнским растением и в последующем
прорастая, образуют группу рядом растущих
дочерних растений.

Возрастная
структураотражает
соотношение различных возрастных групп
в популяции (рис. 1.4), а также сезонную и
межгодовую динамику этого соотношения.

В популяции обычно выделяют три
экологических возраста: предрепродуктивный
(до размножения), репродуктивный (в
период размножения) и пострепродуктивный
(после размножения).

При благоприятных
условиях в популяции присутствуют все
возрастные группы и поддерживается
более или менее стабильный уровень
численности.

Несмотря на присутствие
в популяции всех возрастных групп,
соотношение между ними меняется и
зависит от числа потомков в помете,
количества пометов за сезон, времени
наступления половозрел ости,
продолжительности репродуктивного
периода особей, продолжительности их
жизни и других факторов. Так, например,
в популяциях мелких грызунов велика
доля особей младших возрастных групп,
в то время как для крупных видов (слоны,
киты и др.) она мала.

В
сокращающихся популяциях преобладают
старые особи, уже не способные интенсивно
размножаться. Такая возрастная структура
свидетель^ ствует о неблагоприятных
условиях существования.

Изучение
распределения организмов по возрастам
имеет большое значение в прогнозировании
численности популяций на протяжении
жизни ряда ближайших поколений. Такие
исследования позволяют планировать,
например, промысел рыб или пушных зверей
на ряд лет вперед.

Половую
структуруформирует
соотношение полов в популяциях с
раздельнополыми особями (см. рис. 1.4). К
ним относятся большинство животных и
все двудомные растения.

Изменение
половой структуры популяции отражается
на ее роли в экосистеме, так как самцы
и самки многих видов имеют отличия в
характере питания, ритме жизни, поведении.
Так, самки некоторых видов комаров,
клещей и мошек являются кровососущими,
в то время как самцы питаются соком
растений или нектаром.

Повышение доли
половозрелых самок приводит к более
интенсивному росту популяции за счет
рождения большего количества молоди.

Рождаемостьхарактеризует
частоту появления новых особей в
популяции за счет размножения. Различают
абсолютную и удельную рождаемость.

Абсолютная
рождаемость—
это количество особей, рожденных в
популяции за единицу времени, например,
за год, месяц, сутки. Однако величина
абсолютной рождаемости находится в
прямой зависимости от численности
популяции.

Поэтому определяют удельную
рождаемость—
количество особей, рожденных в популяции
за единицу времени в расчете на одну
особь (или на тысячу особей).

Показатель
удельной рождаемости удобен тем, что
позволяет сравнивать скорость рождаемости
в разных популяциях независимо от
различий в их численности.

Смертность(абсолютная
и удельная) — величина, противоположная
рождаемости.

Величины
рождаемости и смертности изменчивы во
времени и зависят от возрастной и половой
структуры популяции, обеспеченности
пищей и ряда других факторов (рис. 1.5).

Соотношение
между величинами рождаемости и смертности
определяет динамику
численностипопуляции.
Так, если величина рождаемости выше
показателя смертности, то численность
популяции будет возрастать, и наоборот,
снизится, если смертность превысит
рождаемость. В случае равенства величин
рождаемости и смертности численность
популяции будет поддерживаться на
постоянном уровне.

Формой
существования вида является популяция
— самоподдерживающаяся совокупность
особей одного вида, имеющая собственный
генофонд.

Способность популяции к
длительному существованию на конкретном
участке ареала вида обеспечивается
характерными для нее структурой и
групповыми свойствами: численностью,
плотностью, половозрастной структурой,
рождаемостью и смертностью.

Величины
этих показателей непостоянны, что дает
возможность популяции адаптироваться
к меняющимся условиям среды обитания.

6.1 Вид, его критерии. Популяция – структурная единица вида. Микроэволюция. Образование новых видов

• Видеоурок 1: Критерии вида
• Видеоурок 2: Популяция – элементарная единица эволюции
• Видеоурок 3: Видообразование как результат микроэволюции

Лекция: Вид, его критерии. Популяция – структурная единица вида. Микроэволюция. Образование новых видов 

Вид, его критерии

Вид – базовая единица систематики в биологической науке. 

Применяется для соотнесения особей к общей группе, обладающей сходными поведенческими, морфологическими и биохимическими чертами, особи которой способны к скрещиванию между собой и порождению плодовитого потомства, распространенной в определенных географических границах, а также проявляющей сходные изменения при влиянии внешних факторов.

Существует 5 основных видовых критериев:

• Репродуктивный – определяет возможность скрещивания только внутри вида;
• Географический – определяет ареал обитания;
• Экологический – объясняет видовые особенности воздействием экологического режима;
• Морфологический – определяет внешние отличия;
• Физиолого-биохимический – описывает разницу метаболизма и бихимии разных видов.

1. Кроме того, ученые выделяют и ряд других критериев.
2. Каждый из видов является генетически замкнутой системой, имеющей механизмы репродуктивной изоляции от других, приобретенные в ходе эволюционных изменений.
3. Популяция – структурная единица вида

В пределах общего ареала виды разделяются на популяции, определяемые общими для каждой из них условиями внешней среды. Популяция – это способ существования вида.

Популяция определяется, как совокупность особей, принадлежащих к одному виду, постоянно обитающих на естественно занятой ими территории, а также в полной или частичной степени изолированных от других групп особей того же вида.

Генетика определяет популяцию, как группу живых организмов, скрещивание между которыми намного более вероятно, чем с другими особями того же вида.

Видообразование

Процесс формирования новых видов называется видообразованием. При этом, основным критерием для признания возникновения и существования нового вида, является наличие межвидового барьера – генетической несовместимости, выражающейся в неспособности особей, принадлежащих к различным видам давать плодовитое потомство.

Синтетическая теория эволюции определяет основные факторы видообразования как практическое выражение наследственной изменчивости и естественного отбора.

Существует два пути видообразования – аллопатрическое и симпатрическое.

Симпатрическое – может быть обусловлено быстрым изменением генома определенной группы особей в результате полиплоидизации, гибридизации, распространения мутаций. 

В результате генетического расхождения групп особей одного вида – формируется новый. Отличительной особенностью данного пути является то, что возникающий новый вид остается морфологически сходным с видом-родителем.

Аллопатрическое – обуславливается географическим разделением принадлежащих к одному виду популяций. 

Внезапное или постепенное возникновение таких преград, как проливы, горы, каньоны и прочие, непреодолимые для растений или животных – приводит к накоплению новых фенотипов в результате генотипических изменений.

Стоит учитывать, что при географическом разделении, факторы отбора будут действовать на каждую из изолированных групп по-разному.

Палеонтологические исследования показывают, что полное расхождение геномов двух видов и возникновение между ними генетической несовместимости достигается в среднем за 3 млн лет. В лабораторных условиях или экстремальных воздействиях внешней среды оно может протекать намного быстрее.

Распространение в популяции малозаметных изменений на уровне аллельных генов, эволюционирование на внутривидовом уровне – называется микроэволюцией.

Эти изменения могут быть обусловлены искусственным и естественным отборами, мутациями, дрейфом или переносом генов. Они приводят к расхождению признаков на уровне вида и провоцируют процесс видообразования.

Изучением этих процессов занимаются популяционная и экологическая генетики.

• Сохранение биоразнообразия
• Часто термин микроэволюция применяется как синоним для процесса видообразования.
• Биоразнообразие – это степень сложности биосистемы, отражением которого служит состав всех ее компонентов.

Величина этого разнообразия является общепризнанным показателем устойчивости вида или экосистемы. Этот термин широко используется в экологическом законодательстве.

Существует несколько причин для сохранения биоразнообразия:

• потенциальная возможность использования каких-либо видов в будущем;
• научное познание;
• сохранение баланса экосистем;
• этические, эстетические, сущностные причины философского плана.

Научно доказанные взаимосвязи всех компонентов экосистем, даже казалось бы малозначимых – обуславливают необходимость поддержания стабильности и баланса в живой природе. Человечество наделало немало ошибок, пытаясь искусственно интродуцировать новые виды в сложившиеся биоценозы или удалять из сбалансированных экосистем «вредные».

Ввоз кроликов в Австралию, приведший к исчезновению пастбищ, отстрел волков, результатом которого становилось возникновение пандемий и массовый падеж оленей, уничтожение комаров и, как следствие, исчезновение популяций воробьиных птиц, с последующим уничтожением урожая злаков мышевидными грызунами – вот неполный перечень совершенных человечеством за последние десятилетия ошибок и последствий вмешательства в экосистемы.

Предыдущий урок

Следующий урок