Надорганізменну системи. Еволюція органічного світу
вид, критерії виду, популяція, систематика, класифікація, історія еволюційних ідей, синтетична теорія еволюції, рушійні сили еволюції, форми природного відбору, популяційні хвилі, дрейф генів, штучний відбір, види боротьби за існування, результати еволюції, мікроеволюція, видоутворення, ізоляція, пристосованість, відносний характер пристосованості, форми та напрями еволюції, біологічний прогрес і регрес, макроеволюція, ароморфоз, идиоадаптация, дегенерація, докази еволюції
На Землі існує близько 2 млн. Видів тварин, більше 500 тис. Видів рослин, сотні тисяч видів грибів, мікроорганізмів. Вид - це реально існуюча в природі сукупність організмів.
Вид-це сукупність особин, подібних за будовою, що мають спільне походження, вільно схрещуються між собою і дають плідне потомство. Всі особини одного виду мають однаковий каріотип - набір хромосом соматичної клітини (2n), подібну поведінку, займають певну територію - ареал (від. Лат. Area - область, простір). Карл Лінней (17 століття) ввів поняття «вид».
Вид - одна з основних форм організації живого. Кожен вид живих організмів можна описати виходячи з сукупності характерних рис, властивостей, які називаються ознаками. Ознаки виду, за допомогою яких один вид відрізняють від іншого, називаються критеріями виду.
Критерії виду - сукупність характерних ознак, властивостей і особливостей, за якими один вид відрізняється від іншого. Найбільш часто використовують шість загальних критеріїв виду: морфологічний, фізіологічний, генетичний, біохімічний, географічний і екологічний. При цьому жоден з критеріїв не є абсолютним, для визначення виду необхідна наявність максимального числа критеріїв.
Морфологічний критерій - опис зовнішніх (морфологічних) ознак і внутрішнього (анатомічного) будови особин, що входять до складу певного виду. За зовнішнім виглядом, розмірами і забарвленням оперення можна, наприклад, легко відрізнити великого строкатого дятла від зеленого, велику синицю від чубатого. За зовнішнім виглядом пагонів і суцвіть, розмірами і розташуванням листя легко розрізняють види конюшини: луговий і повзучий. Морфологічний критерій широко використовується в систематиці. Однак цей критерій недостатній для розрізнення видів, які мають значну морфологічну подібність. Наприклад, в природі існують види-двійники, які не мають помітних морфологічних відмінностей (у чорних щурів два види-двійника - з набором хромосом 38 і 42, а малярійних комаром раніше називали шість схожих видів, з яких тільки одна розносить малярію).
Фізіологічний критерій полягає в схожості життєвих процесів, в першу чергу в можливості схрещування між особинами одного виду з утворенням плідного потомства. Між різними видами існує фізіологічна ізоляція. У той же час між деякими видами живих організмів схрещування можливо; при цьому можуть утворюватися плодовиті гібриди (канарки, зайці, тополі, верби та ін.)
Географічний критерій - кожен вид займає певну територію - ареал. Багато видів займають різні ареали. Але багато видів мають співпадаючі (накладаються) або перекриваються ареали, деякі мають розірваний ареал (наприклад, липа росте в Європі, зустрічається в Кузнецькому Алатау і Красноярському краї). Крім того, існують види, що не мають чітких меж поширення, а також види-космополіти, що мешкають на величезних просторах суші або океану. Космополітами є деякі мешканці внутрішніх водойм - річок і прісноводних озер (ряска, очерет). Космополіти є серед бур'янів, синантропних тварин (види, що мешкають поруч з людиною або його житлом) - постільний клоп, рудий тарган, кімнатна муха, а також кульбаба лікарський, талабан польовий, грицики і ін. Таким чином, географічний критерій, як і інші, не є абсолютним.
Екологічний критерій заснований на тому, що кожен вид може існувати тільки в певних умовах: кожен вид займає певну екологічну нішу. Наприклад, жовтець їдкий росте на заплавних луках, жовтець повзучий - по берегах річок і канав, жовтець пекучий - на заболочених місцях. Однак існують види, які не мають суворого екологічного критерію; прикладом є синантропні види.
Генетичний критерій заснований на відмінності видів по каріотип, т. Е. За кількістю, формою і розмірами хромосом. Для переважної більшості видів характерний строго певний каріотип. Однак і цей критерій не є універсальним. Наприклад, у багатьох різних видів число хромосом однаково і форма їх схожа. Так, багато видів з сімейства бобових мають 22 хромосоми (2n = 22). Також в межах одного і того ж виду можуть зустрічатися особини з різним числом хромосом (результат геномних мутацій): верба козяча має диплоидное (38) і тетраплоидной (76) число хромосом; у сріблястого карася зустрічаються популяції з набором хромосом 100, 150,200, тоді як нормальне число їх - 50. Таким чином, на основі генетичного критерію не завжди можна визначити приналежність особин до певного виду.
Біохімічний критерій - це склад і структура певних білків, нуклеїнових кислот та інших речовин. Наприклад, синтез певних високомолекулярних речовин притаманний тільки окремим видам: утворюють алкалоїди види рослин родин пасльонових і лілійних. Але цей критерій не знаходить широкого застосування - він трудомісткий і не завжди універсальний. Існує значна внутрішньовидова мінливість практично всіх біохімічних показників (послідовність амінокислот в молекулах білків і нуклеотидів в окремих ділянках ДНК). У той же час багато біохімічні ознаки консервативні: деякі виявлені у всіх представників даного типу або класу.
Таким чином, жоден з критеріїв окремо не може служити для визначення виду: для визначення видової приналежності необхідно враховувати сукупність всіх критеріїв. Крім перерахованих ознак, вчені виділяють історичний і етологічної критерії.
Характеристика критеріїв виду
Певні видові ознаки в поведінці особин: відмінності в шлюбних піснях, в шлюбному поведінці.
Вид - сукупність особин, що характеризуються загальним походженням, які мають спадковим подібністю морфологічних, фізіологічних і біохімічних ознак, що вільно схрещуються між собою і дають плідне потомство, пристосованих до існуючих умов життя і займають певну територію - ареал. Всі види складаються з популяцій, тобто популяція є структурною одиницею виду.
Популяціі- це групи організмів одного виду, відносно ізольовані один від одного, що володіють здатністю вільно схрещуватися між собою і давати плідне потомство.
Вид - сукупність особин, що володіють загальними морфофизиологическими ознаками і об'єднаних можливістю схрещуватися один з одним, формують систему популяцій, які утворюють загальний ареал.
Для популяцій характерні певні властивості:
1) чисельність - загальне число організмів у популяції;
2) народжуваність - швидкість приросту чисельності;
3) смертність - швидкість скорочення чисельності в результаті загибелі особин;
4) віковий склад - співвідношення чисельності особин різного віку (співвідношення вікових груп);
5) співвідношення статей - виходячи з генетичного визначення статі, співвідношення статей в популяції має бути 1: 1, порушення цього співвідношення призводить до зниження чисельності популяції;
6) динаміка популяцій - під впливом різних факторів можливі періодичні і неперіодичні коливання чисельності і розмірів ареалу, що може вплинути на характер схрещувань;
7) щільність популяції - кількість особин на одиницю простору, яке займає популяція.
Популяції не існують ізольовано: вони взаємодію з популяціями інших видів, утворюючи біотичні спільноти.
Вивчаючи природу, вчені відкривали і описували раніше не відомі організми, даючи їм назви. При цьому часто виявлялося, що один і той же організм різні вчені називали по-різному. Чим більше накопичувалося матеріалів, тим більше з'являлося труднощів у використанні накопичених знань. Виникла необхідність все різноманіття живих організмів привести в єдину систему. Розділ біології, який займається описом і класифікацією організмів, називається систематикою.
Перші системи були штучними, так як будувалися на декількох довільно взятих ознаках. Одна з систем класифікації рослин і тварин була запропонована Карлом Ліннеєм (1707-1778). Заслуга вченого не тільки в створенні ним системи, а й тому, що він ввів подвійні назви видів: перше слово - назва роду, друге - виду, наприклад, Aurelia aurita - медуза вухата, Aurelia cyanea - медуза полярна. Така система назв існує і в даний час. Згодом система органічного світу, запропонована К. Ліннеєм, була істотно змінена. В основі сучасної класифікації, яка є природною, лежить принцип спорідненості видів як з нині живуть, так і з вимерлими.
К. луговий, К. білий
Важливим етапом розвитку біології став період становлення систематизації, який пов'язаний з ім'ям Карла Ліннея (1707-1778). К. Лінней вважав, що жива природа створена Творцем, види незмінні. В основу класифікації вчений поклав ознаки подібності, а не спорідненість між видами. Незважаючи на помилки, допущені К. Ліннеєм, його внесок в розвиток науки величезний: він упорядкував уявлення про розмаїття рослинного і тваринного світу.
В кінці 18 століття відбуваються зміни в поглядах на походження життя: з'являються ідеї про походження сучасних організмів від далеких предків.
Ідею еволюції органічного світу висловлює Жан Батіст Ламарк (1744-1829). До основних заслуг Ламарка відносяться наступні:
- ввів термін «біологія»;
- удосконалював вже існуючу в той час класифікацію;
- намагався визначити причини еволюційного процесу (по Ламарку, причина еволюції - прагнення до самовдосконалення - вправа і не вправу органів);
- вважав, що процес історичних змін походить від простого до складного; види змінюються під дією умов зовнішнього середовища;
- висловлював ідею походження людини від мавпоподібних предків.
До помилковим положенням Ламарка відносяться:
- ідея внутрішнього прагнення до самовдосконалення;
- припущення про спадкування змін, що виникли під впливом зовнішнього середовища.
Заслуга Ламарка - створення першого еволюційного вчення.
У 19 столітті інтенсивно розвивається наука, промисловість, сільське господарство. Успіхи науки і практичної діяльності людини заклали основу, на якій розвивалася еволюційна теорія.