Вид, критерий и структура

Понятие вида.Основной, элементарной и реально существующей единицей органического мира, или иначе

— универсальной формой существования жизни, является вид (от лат. species — взгляд, образ). Вид — исторически сложившаяся совокупность популяций, особи которых обладают наследственным сходством морфологических, физиологических и биохимических особенностей, могут свободно скрещиваться и давать плодовитое потомство, приспособлены к определенным условиям жизни и занимают определенную область— ареал.

Особи, принадлежащие к одному виду, не скрещиваются с особями другого вида, характеризуются генетической общностью, единством происхождения. Вид существует во времени: он возникает, распространяется (в период расцвета), может сохраняться неопределенно долгое время в устойчивом, почти неизменном состоянии (реликтовые виды) или непрерывно изменяться. Одни виды со временем исчезают, не оставляя новых ветвей. Другие дают начало новым видВид как таксономическая категория.Вид — основная категория биологической классификации. Понятие «вид» впервые было введено в конце17 в. английским ботаником Джоном Реем (1627—1709), отметившим, что разные виды отличаются по внешнему и внутреннему строению и не скрещиваются между собой.

Большой вклад в дальнейшую разработку понятия «вид» внес шведский ученый Карл Линней (1707—1778). Согласно его представлениям, виды — объективно существующие в природе образования, и между разными видами в большей или меньшей степени имеются различия Так, например, явно различаются между собой по внешним признакам медведь и волк, в то время как волк, шакал, гиена, лисица внешне более сходны, так как принадлежат к одному семейству — волчьих. Еще в большей степени сходна внешность у видов одного рода. Вот почему вид начали рассматривать как основную классификационную единицу. Это имело огромное значение для развития систематики. Таким образом, с именем Линнея связано начало описания и классификации живых организмов. Эта работа продолжается и в настоящее время.

Критерии вида.Признаки, по которым один вид можно отличить от другого, называют критериями вида. В основе морфологического критерия лежит сходство внешнего и внутреннего строения между особями одного вида. Этот критерий — самый удобный и поэтому широко используется в систематике.

Однако особи в пределах вида иногда так сильно различаются, что только по морфологическому критерию не всегда удается определить, к какому виду они относятся. Вместе с тем существуют виды морфологически сходные, но особи этих видов не скрещиваются между собой. Это — виды-двойники, которые

исследователи открывают во многих систематических группах. Установлено также, что под названием

«малярийный комар» существует до 15 внешне неразличимых видов, ранее считавшихся одним видом. Около 5% всех видов насекомых, птиц, рыб, земноводных, червей составляют виды-двойники.

В основу физиологического критерия положено сходство всех процессов жизнедеятельности у особей одного вида, прежде всего сходство размножения. Особи разных видов, как правило, не скрещиваются, или потомство их бесплодно. Например, у многих видов мухи дрозофилы сперма особей чужого вида вызывает иммунную реакцию, что приводит к гибели сперматозоидов в половых путях самки. В то же время в природе есть виды, особи которых скрещиваются и дают плодовитое потомство (некоторые виды канареек, зябликов, тополей, ив).

Географический критерий основан на том, что каждый вид занимает определенную территорию или акваторию, называемую ареалом. Он может быть большим или меньшим, прерывистым или сплошным. Однако огромное число видов имеет накладывающиеся или перекрывающиеся ареалы. Кроме того, существуют виды, не имеющие четких границ распространения, а также виды-космополиты, обитающие на

огромных пространствах суши всех континентов или океана (например, растения — пастушья сумка, одуванчик лекарственный, виды рдестов, ряски, тростника, животные-синантропы — постельный клоп, рыжий таракан, комнатная муха). Поэтому географический критерий, как и другие, не является абсолютным.

Экологический критерий основан на том, что каждый вид может существовать только в определенных условиях, выполняя свойственные ему функции в определенном биогеоценозе. Так, например, лютик едкий произрастает на пойменных лугах, лютик ползучий — по берегам рек и канав, лютик жгучий — на заболоченных местах. Существуют, однако, виды, которые не имеют строгой экологической приуроченности. К ним относятся многие сорные растения, а также виды, находящиеся под опекой человека: комнатные и культурные растения, домашние животные.

Генетический (цитоморфологический) критерий основан на различии видов по кариотипам, т.е. числу, форме и размерам хромосом. Для подавляющего большинства видов характерен строго определенный кариотип. Однако и этот критерий не является универсальным. Во-первых, у многих видов число хромосом одинаково и форма их сходна. Например, некоторые виды семейства бобовых имеют 22 хромосомы (2п = 22). Во-вторых, в пределах одного и того же вида могут встречаться особи с разным числом хромосом, что является результатом геномных мутаций (поли- или анеу-плоидия). Например, ива козья может иметь диплоидное (38) или тетра-плоидное (76) число хромосом.

Биохимический критерий позволяет различать виды по составу и структуре определенных белков, нуклеиновых кислот и др. Особи одного вида имеют сходную структуру ДНК, что обусловливает синтез одинаковых белков, отличающихся от белков другого вида. Вместе с тем у некоторых бактерий, грибов, высших растений состав ДНК оказался очень близким. Следовательно, есть виды-двойники и по биохимическим признакам.

Таким образом, только учет всех или большинства критериев позволяет отличить особей одного вида от другого.

Выполните задания

1. Окончите фразу: Совокупность организмов имеющих общее происхождение, строение, свободно скрещивающихся и дающих плодовитое потомство называют

Лабораторная работа

« Монофилитическое видообразование»

Цель: выяснить механизм видообразования на основе анализа схемы

Ход работы.

2. Рассмотрите схему, предложенную Дарвином для объяснения механизма видообразования.

1. Вид Апривел к потому, что

 

2. Виды В, С, D

потому, что

 

3. Виды Е, F

потому, что

 

 

4.В процессе эволюции возникли новые виды

 

3 .Новые виды возникли в результате дивергенции. Почему Дарвин назвал такое видообразование монофилитическим?

Лабораторная работа №1

«Использование морфологического критерия для определения видовой принадлежности насекомых»

Цель: выяснить отличаются ли по внешнему виду представители одного вида.

Ход работы.

1.

Показатель Серая муха Зеленая падальная муха Фото Натуральна величина     Части тела     Количество ног     Цвет животного     Размер животного     Особенности строения крыльев     Ротовой аппарат     Тип питания

Рассмотрите фотографии предложенных животных и заполните таблицу.

 

 

 

 

2. Проклассифицируйте предложенных животных Вид

Род

 

3. Какими внешними признаками должны обладать организмы одного вида?

 

 

Запишите вывод:

 

 

4 .Сравните описание трех видов-двойников малярийного комара: Характеристика видов-двойников малярийного комара

 

 

I	II	III
1. Обитает в холодных пресных водоемах	1. Обитает в холодных	1. Обитает в теплых солоноватых
2. Северная и Центральная	2. Северная Европа	2. Южная Европа
3. Окраска яиц темная	3. Окраска яиц пестрая	3. Окраска яиц пестрая, бледная
4. Характерна зимняя спячка	4. Зимняя спячка не характерна	4. Зимняя спячка не характерна
5. Малярию переносит редко	5. Малярию переносит отчасти	5. Опасный переносчик малярии

Все описанные отличия являются критериями вида. К одному виду организмы относят только в случае полного совпадения всех показателей (критериев)

5. Заполните таблицу, используя предложенные примеры по комарам

Критерий	Краткая характеристика	Пример по комарам
Географический
Экологический
Этологический
Морфологический
Физиологический
Генетический

6.Прочитайте текст. Какие критерии вида описаны в тексте? Ответ поясните.

Длина тела американской норки составляет около 45 см, длина хвоста достигает 15–25 см, масса тела – 1,5 кг. Американская норка населяет почти всю Северную Америку за исключением северо-востока и крайнего юга. Она акклиматизирована во многих районах Европы и Северной Азии. На протяжении года американская норка регулярно меняет места обитания и во время кочевок иногда уходит от водоёмов.

 

Приспособленность организмов.Живые организмы удивительно приспособлены к условиям окружающей среды. Каждый вид занимает определенное место в природе и находится в сложных и, как правило, гармоничных взаимоотношениях с условиями обитания. При рассмотрении примеров действия естественного отбора вы убедились, что все закрепляющиеся в ходе эволюции особенности строения, функционирования, поведения организмов представляют собой те или иные приспособления,или адаптации(от лат. adaptatio — приспособление, прилаживание). Приспособленный организм характеризуется жизнеспособностью, конкурентоспособностью и фертильностью.

Жизнеспособным является такой организм, который нормально развивается в типичной для него среде (генотип не подвергается существенным изменениям).

Конкурентоспособным будет такой организм, который выдерживает конкуренцию с другими организмами (побеждает в борьбе за существование). Известны случаи, когда организм может быть вполне жизнеспособным, но не конкурентоспособным. Например, подобранные и выхоженные человеком дикие звери и птицы, выросшие в неволе, жизнеспособны, но не всегда могут выдерживать конкуренцию, если их выпустить на волю.

Фертилъными являются организмы, способные к нормальному размножению.

Все три компонента приспособленности составляют в совокупности исторически выработанную естественным отборном адаптивную норму реакции, т. е. являются результатом эволюции.

Адаптации могут быть организменными, присущими каждому конкретному организму данного вида и позволяющими организму выживать в определенных условиях среды, и видовыми, направленными на существование вида как целостной системы.

Организменные адаптации.Среди организменных адаптации выделяют морфологические, физиологические, биохимические и поведенческие (этологические).

К морфологическим адаптациям относятся все средства пассивной защиты организмов, наличие которых определяет большую вероятность сохранения жизни особи в борьбе за существование. Примером средств пассивной защиты служат твердые защитные покровы у животных (хитиновый покров членистоногих, раковины моллюсков, роговые чешуи рептилий, панцирь черепах), иглы и колючки (кактус, молочай,

шиповникбоярышник, еж, дикообраз), жгучие волоски (крапива, борщевик, шалфей), все типы маскировки (покровительственная окраска, мимикрия, предостерегающая окраска и др.). К морфологическим адаптациям относится также особое строение задних конечностей и крыльев у птиц, густой меховой и

перьевой покров, обтекаемая форма тела (дельфины, рыбы), наличие покровных тканей у растений, развитие механических тканей, которые обеспечивают прочность вегетативных органов растений и др.

К физиологическим адаптациям относится устойчивость физиологических параметров: поддержание постоянной температуры тела, концентрации солей и сахара в крови и другие показатели.

Физиологическими являются также адаптации, направленные на снижение воздействия вредного фактора. Например, рептилии и птицы, проводящие большую часть жизни в морских просторах и пьющие морскую соленую воду, имеют специальные железы, позволяющие им быстро выводить избыток солей из организма. У животных пустынь перед наступлением засушливого сезона накапливается много жира, служащего источником энергии и воды.

Интересны приспособления, развившиеся у ныряющих животных. Многие из них могут долго находиться под водой. Тюлени, например, ныряют на глубину до 600 м и находятся под водой до 40—60 мин.

Обходиться без доступа воздуха в течение такого времени им позволяет наличие в мышцах большого количества сложного белка — миоглобина, который способен связывать кислорода в 10 раз больше, чем гемоглобин.

Биохимические адаптации охватывают все биохимические процессы. Сюда относятся строго упорядоченные процессы синтеза белков в клетках, расщепление веществ с помощью ферментов, образование глюкозы и других органических соединений в ходе фотосинтеза и т.д.

Поведенческие ( этологические) адаптации включают в себя все многообразие форм поведения, направленного на выживание организмов. Адаптивное поведение проявляется на всех стадиях онтогенеза и охватывает все стороны жизнедеятельности организмов: нахождение укрытий от неблагоприятных климатических факторов и врагов, добывание и запасание пищи, поиск партнеров для спаривания, брачные ритуалы, забота о потомстве (строительство гнезд, насиживание яиц, выкармливание потомства, защита его от врагов) и т.д.

Видовые адаптации.К видовым адаптациям относится группа морфофизиологических и поведенческих признаков особей и особенностей организации вида, обеспечивающих размножение и существование его как целостной системы. Сюда относятся, например, соответствие в строении копулятивных органов самок и самцов, взаимные приспособления у детеныша и матери к вскармливанию молоком, сигнальные признаки, способствующие отыскиванию особей противоположного пола в брачный период. Последние могут быть звуковыми, зрительными, обонятельными.

К видовым адаптациям относятся периодические скопления особей обоих полов на нерестилищах (рыбы, земноводные), токах (птицы), где происходит отбор самок и самцов для образования потомства. Скопление особей в период размножения наблюдается и у некоторых млекопитающих (моржи, тюлени).

Видовой адаптацией является добывание пищи хищниками. Например, зимой несколько семей волков объединяются в стаи для более успешной охоты.

Еще одна видовая адаптация — временное объединение особей в группы (стада, стаи) для выживания в крайне неблагоприятных климатических условиях. Например, во время резкого похолодания пингвины сбиваются в тесную группу. Особи в ней постоянно перемещаются, что дает возможность попавшим в ее середину согреться от других.

Относительность приспособленности.Особи разных видов хорошо приспособлены к условиям существования. Однако любые приспособления целесообразны только в обычной для вида обстановке. При изменении условий среды они могут оказаться бесполезными или даже вредными. Например, постоянный рост резцов у грызунов и зайцеобразных — очень важная и полезная адаптация, но лишь при питании твердой пищей. Если же крысу или зайца кормить мягкой пищей, то резцы, не стачиваясь, вырастут до таких размеров, что самостоятельное питание животных станет невозможным.

Выполните задания

Приспособления к конкретным условиям среды называют

1.Заполните схему: «Морфологические адаптации у животных»

 

 

адаптации

 

 

тип

 

 

пример

2. Приведите примеры морфологических адаптаций у растений. Нарисуйте и подпишите.

 

 

3.Рассмотрите рисунок. Проклассифицируйте животное Вид

РодОтрядКласс

Опишите, где обитает животное, объясните, свою точку зрения. Среда обитания

Признаки:

1.

2.

3.

 

4. Рассмотрите конечности насекомых, подпишите, каким животным они принадлежат, укажите тип конечности и место обитания животных.

 

 

5.ВОЗНИКНОВЕНИЕ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ У ЖИВОТНЫХ И ИХ ОТНОСИТЕЛЬНЫЙ ХАРАКТЕР

Биологи Ж.-Б. Ламарк и Ч. Дарвин по-разному объясняли причины возникновения новых видов. Первый полагал, что новые признаки у животных и растений появляются в результате их внутреннего стремления к образованию новых приспособлений. Оно заставляет организмы упражняться в достижении своих целей и, таким образом, приобретать новые свойства. Так, по мнению Ламарка, у жирафа, добывающего пищу на высоких деревьях, появилась длинная шея, у уток и гусей – плавательные перепонки на ногах, а у оленей, вынужденных бодаться, появились рога. Кроме того, учёный считал, что приобретённые организмом в результате упражнений признаки всегда полезны и они обязательно наследуются.

Ч. Дарвин, пытаясь выяснить механизмы эволюции, предположил, что причинами появления различий между особями одного вида являются наследственная изменчивость, борьба за существование и естественный отбор. В результате изменчивости появляются новые признаки, некоторые из них наследуются. В природе между особями происходит борьба за пищу, воду, свет, территорию, полового партнёра. Если новые признаки оказываются полезными для особи в определённых условиях среды и помогают выжить и оставить потомство, то они сохраняются естественным отбором и закрепляются в поколениях в процессе размножения. Особи с вредными признаками «отсеиваются». В результате естественного отбора возникают особи, обладающие новыми приспособлениями к условиям окружающей среды. Свои предположения учёный

подтвердил, наблюдая за работой селекционеров. Он обнаружил, что в процессе искусственного отбора человек скрещивает особей с определёнными, нужными селекционеру признаками и получает разнообразные породы и сорта.

Все приспособления у организмов вырабатываются в конкретных условиях их среды обитания. Если условия среды меняются, приспособления могут утратить своё положительное значение; иными словами, они обладают относительной целесообразностью.

Существует множество доказательств относительной целесообразности приспособлений: так, защита организма от одних врагов оказывается неэффективной, полезный в одних условиях орган становится бесполезным в других. Приведём ещё один пример: мухоловка благодаря родительскому инстинкту выкармливает кукушонка, вылупившегося из яйца, подброшенного в гнездо кукушкой. Она тратит свои силы на «чужака», а не на своих птенцов, что способствует выживанию кукушек в природе.

Используя содержание текста «Возникновение приспособлений у животных и их относительность», ответьте на вопросы.

1) Что является причиной появления длинной шеи у жирафа, по Ч. Дарвину?

 

2) Что, по Ламарку, происходит с полезными признаками?

 

3) В каком случае целесообразность белой окраски шерсти зайца-беляка будет относительной? Приведите пример

 

4. Опишите механизм формирования формы Морского конька – тряпичника и в чем заключается относительный характер приспособления.

5. Рассмотрите рисунки, опишите механизм адаптации рыб к обитанию в воде разной солености

Пресноводные рыбы	Морские рыбы