Генофонд и генетическое разнообразие вида реферат

Обновлено: 04.07.2024

Популяция (population. франц – население) – совокупность особей одного занимающих, вида определенный ареал, свободно скрещивающихся другом с друг, имеющих общее происхождение, генетическую той и в основу или иной степени изолированных от популяций других данного вида.

ГЕНОФОНД

популяция Генетически характеризуется ее генофондом (аллелофондом).

Генофонд совокупностью представлен аллелей, образующих генотипы организмов популяции данной. В каждой данной популяции состав поколения из генофонда в поколение может постоянно изменяться. сочетания Новые генов образуют уникальные генотипы, своем в которые физическом выражении, т. е. в форме фенотипов, давлению подвергаются факторов среды, производящих непрерывный определяющих и отбор, какие гены будут переданы поколению следующему.

Популяция, генофонд которой непрерывно поколения из изменяется в поколение, претерпевает эволюционное изменение. генофонд Статичный отражает отсутствие генетической изменчивости особей среди данного вида и отсутствие эволюционного Генофонды.

изменения природных популяций отличает наследственное генетическая (разнообразие гетерогенность, или полиморфизм), генетическое динамическое, единство равновесие доли особей с разными Наследственное.

генотипами разнообразие заключается в присутствии в генофонде различных одновременно аллелей отдельных генов. Первично создается оно мутационным процессом. Мутации, будучи рецессивными обычно и не влияя на фенотипы гетерозиготных организмов, генофондах в сохраняются популяций в скрытом от естественного отбора Накапливаясь. состоянии, они образуют резерв наследственной Благодаря. изменчивости комбинативной изменчивости этот резерв для используется создания в каждом поколении новых аллелей комбинаций. Объем такого резерва огромен. при, Так скрещивании организмов, различающихся по 1000 каждый, локусов из которых представлен десятью аллелями, вариантов количество генотипов достигает 10 1000 .

Генетическое популяции единство обуславливается достаточным уровнем панмиксии. В случайного условиях подбора скрещивающихся особей источником для аллелей генотипов организмов последовательных поколений весь является генофонд популяций. Генетическое единство также проявляется в общей генетической реализации популяции изменении при условий существования, что обуславливает выживание как вида, так и образование новых ЗАКОН.

видов ХАРДИ – ВАЙНБЕРГА

Любой физический определяется признак одним или несколькими генами. ген Каждый может существовать в нескольких различных аллелях – формах. Число организмов в данной популяции, определенный несущих аллель, определяет частоту данного которую (аллеля иногда называют частотой гена, менее что точно). Например, у человека частота аллеля доминантного, определяющего нормальную пигментацию кожи, глаз и волос, равна 99%. Рецессивный аллель, детерминирующий пигментации отсутствие – так называемый альбинизм, - встречается с популяционной 1%. В частотой генетике частоту аллелей или выражают генов не в процентах, а в десятичных дробях. Таким данном, в образом случае частота доминантного аллеля частота 0, 99, а равна рецессивного аллеля альбинизма – 0, 01. Общая аллелей частота в популяции составляет 100%, или 1, 0.

это Как принято в классической генетике, аллели буквами обозначаются, например A – доминантный аллель, a – рецессивный и генофонде) в рецессивный популяции, используются символы p и q. Таким где,

образом p – частота доминантного, q – частота рецессивного примере. (В аллеля с пигментацией у человека p= 0, 99, а q =0, 01). Значение этого состоит уравнения в том, что, зная частоту аллелей из одного, можно определить частоту другого.

отдельных Частоты аллелей в генофонде позволяют вычислять изменения генетические в данной популяции и определять частоту Математическая.

Поэтому любые частоты изменения аллелей должны быть обусловлены одного нарушением или нескольких перечисленных выше Все. условий эти нарушения способны вызвать изменение эволюционное. Эти изменения и их скорость можно измерить и изучить с помощью уравнения Харди – Вайнберга.

имеется Если два организма, один гомозиготный по аллелю доминантному A, а другой – по рецессивному аллелю a, то все их будут потомки гетерозиготными

Если наличие доминантного обозначить A аллеля символом p, а рецессивного аллеля a – символом q, то скрещивания картину между особями F1, возникающие при генотипы этом и их частоты можно представить следующим Используя:

образом символы p и q результаты приведенного выше можно скрещивания представить следующим образом:

p 2 – доминантные гетерозиготы

2pq – гомозиготы

q 2 – рецессивные гомозиготы.

Такое распределение генотипов возможных носит статистический характер и основано на Три. вероятностях возможных генотипа, образующихся при скрещивании таком, представлены со следующими частотами:

Сумма трех частот генотипов, представленных в рассматриваемой популяции, единице равна; пользуясь символами p и q, можно сказать, вероятности что генотипов следующие:

На математическом языке
собой представляет уравнение вероятности, тогда как
квадратом является этого уравнения (т.е.
).

p – частота аллеля доминантного;

q – частота рецессивного аллеля;

p 2 – гомозиготный тип доминантный;

2pq – гетерозиготный генотип;

q 2 – гомозиготный рецессивный можно,

генотип вычислить частоты всех аллелей и пользуясь, генотипов выражениями

для частот аллелей:

частот для генотипов:

Однако, для большинства частоту популяций обоих аллелей можно вычислить доле по только особей, гомозиготных по рецессивному аллелю, как так это единственный генотип, который распознать можно по его фенотипическому выражению.

Например, человек один из 10000 – альбинос, т.е. частота альбинотического составляет генотипа 1 на 10000. Поскольку аллель альбинизма альбинос, рецессивен должен быть гомозиготным по рецессивному языке, т.е. на гену теории вероятности

Зная, что q 2 =0, можно, 0001 определить частоты аллеля альбинизма (q), аллеля доминантного нормальной пигментации (p), гомозиготного доминантного гетерозиготного (p 2 ) и генотипа генотипа (2pq). Так как q 2 =0, 0001,

т.е. аллеля частота альбинизма в популяции равна 0, 01 или 1%. частота

Поскольку доминантного аллеля в популяции равна 0, 99 если 99%. А или

т.е. частота гетерозиготного генотипа составляет 0, иными; 0198 словами, примерно 2% индивидуумов в данной несут популяции аллель альбинизма либо в гетерозиготном гомозиготном в либо состоянии.

Гетерозиготных индивидуумов, нормальных по обладающих, но фенотипу рецессивным геном, который в гомозиготном может состоянии вызвать нарушение метаболизма, называют Существование. носителями в популяции неблагоприятных аллелей в составе генотипов гетерозиготных называют генетическим грузом. Как вычисления показывают с использованием уравнения Харди – Вайнберга, носителей частота в популяции всегда выше, чем было можно бы ожидать на основании фенотипического проявления дефекта данного.

СЛЕДСТВИЯ УРАВНЕНИЯ ХАРДИ – ВАЙНБЕРГА

Однако не все аллели рецессивные неблагоприятны для популяции. Например, у всех из человека групп крови чаще всего группа встречается 0, соответствующая гомозиготности по рецессивному аллелю.

примером Другим служит серновидноклеточная анемия. наследственное широко, заболевание распространенное в ряде областей Африки, негритянского, у индии населения Северной Америки. Индивидуумы, соответствующему по гомозиготные рецессивному аллелю, обычно умирают не половой достигнув зрелости и элиминируя таким образом из два по популяции рецессивных аллеля. Что касается они, то гетерозигот не гибнут. Установлено, что во многих земного частях шара частота аллеля серновидноклеточности относительно остается стабильной. У некоторых африканских племен гетерозиготного частота фенотипа достигает 40%. Раньше думали, этот что уровень поддерживается за счет появления мутантов новых. Однако в результате дальнейших исследований что, выяснилось во многих частях Африки, где факторов среди, угрожающих здоровью и жизни, важное занимает место малярия, люди, несущие аллель обладают, серновидноклеточности повышенной резистентностью к этой болезни. В районах малярийных Центральной Африки это селективное гетерозиготного преимущество генотипа поддерживает частоту аллеля уровне на серновидноклеточности 10 – 20%. У североамериканских негров, уже 200 – лет 300 не испытывающих на себе селективного эффекта частота, малярии аллеля серновидноклеточности упала до 5%.

Этот эволюции пример в действии ясно демонстрирует селективное среды влияние на частоту аллелей – механизм нарушающий Харди равновесие – Вайнберга. Именно такого рода вызывают механизмы в популяциях сдвиги, ведущие к эволюционному ФАКТОРЫ.

изменению, ВЫЗЫВАЮЩИЕ ИЗМЕНЕНИЯ

Принцип Вайнберга – Харди носит чисто теоретический характер. немногие Очень популяции находятся в условиях, при сохраняется которых равновесие.

Половая рекомбинация (кроссинговер во мейоза время, независимое распределение хромосом при случайное, мейозе оплодотворение) обуславливает перетасовку генов, основе в лежащую происходящих непрерывных изменений. Но хотя процессы эти и приводят к образованию новых генотипов и частоты их изменяют, они не вызывают никакого изменения аллелей имеющихся, так что частоты аллелей постоянными остаются.

А эволюционные изменения происходят вслед за новых появлением аллелей, а главным источником последних мутации служат.

МУТАЦИОННЫЙ ПРОЦЕСС

Большой вклад в генетику популяционную внес русский ученый С. С. Четвериков, внимание обративший на насыщенность природных популяций рецессивными также, а мутациями на колебания частоты генов в популяциях в действия от зависимости факторов внешней среды.

Мутационный изменяя, процесс частоту одного аллеля по отношению к оказывает, другому на генофонд популяции прямое действие. За мутантных счет аллелей происходит формирование резерва изменчивости наследственной. Благодаря мутационному процессу поддерживается уровень высокий наследственного разнообразия природных популяций. аллелей Совокупность, возникающих в результате мутаций, составляет эволюционный элементарный материал.

Большинство мутаций первоначально фенотип на оказывает особей неблагоприятное действие. В силу мутантные рецессивности аллели обычно присутствуют в генофондах гетерозиготных в популяций по соответствующему локусу генотипах.

Благодаря достигается этому тройственный положительный результат: 1) исключается отрицательное непосредственное влияние мутантного аллеля на фенотипическое признака выражение, контролируемого данным геном; 2) сохраняются мутации нейтральные, не имеющие приспособительной ценности в настоящих существования условиях, но которые смогут приобрести такую будущем в ценность; 3) накапливаются некоторые неблагоприятные мутации, гетерозиготном в которые состоянии нередко повышают относительную организмов жизнеспособность (эффект гетерозиса). Таким образом, резерв создается наследственной изменчивости.

НЕСЛУЧАЙНОЕ СКРЕЩИВАНИЕ

В природных большинстве популяций спаривание происходит неслучайным всех. Во образом тех случаях, когда наличие или одного нескольких наследуемых признаков повышает успешного вероятность оплодотворения гамет, имеет место отбор половой. У растений и животных существует много поведенческих и структурных механизмов, исключающих чисто случайный родительских подбор особей. Например, цветки, у которых крупнее лепестки и нектара больше, чем обычно, будут вероятно привлекать больше насекомых, что вероятность повысит опыления и оплодотворения. Характер окраски рыб, насекомых и птиц и особенности их поведения, связанные с гнезда постройкой, охраной территории и брачными церемониями, избирательность повышают при скрещивании.

Таким образом, отбор половой как механизм избирательного скрещивания некоторым обеспечивает особям более высокий репродуктивный результате, в потенциал чего вероятность передачи генов особей этих следующему поколению повышается. Репродуктивный особей потенциал с менее благоприятными признаками понижен, и аллелей их передача последующим поколениям происходит реже.

ГЕНОВ ДРЕЙФ

О дрейфе генов говорят в тех когда, случаях изменение частоты генов в популяциях случайными бывают и не зависят от естественного отбора. Случайный генов дрейф или генетико-автоматические процессы, эффект или Сьюэлла Райта, может служить механизмом важным эволюционных изменений в небольших и изолированных небольшой. В популяциях популяции могут быть представлены не аллели все, типичные для данного вида.

дрейф Генетический может возникнуть при отделении популяции новой от родительской из-за того, что процент аллелей определенных среди отделившихся особей будет чем, иным в исходной популяции. Например, некий встречается аллель в популяции в 1% случаев. Допустим, что 10 этой из животных популяции были занесены на изолированный там и остров образовали новую популяцию. Если этих среди десяти одно было носителем аллеля данного, то его частота в новой популяции составлять будет уже 10%. Если же не было ни одного, то в популяции образовавшейся этот аллель будет отсутствовать.

например же, Или, если данный аллель встречался в 1000000 из популяции особей с частотой, допустим 1% (т.е. q = 0, 01), то им будет 10000 обладать особей; а в популяции состоящей из 100 этот, особей аллель будет иметься только у особи одной, так что вероятность его утраты случайной в малой популяции (например, в результате гибели преждевременной особи – единственного носителя данного популяции в аллеля) будет гораздо выше.

С дрейфом связано генов явление, известное под названием основателя принципа. Оно состоит в том, что отделении при от родительской популяции небольшой ее части может последняя случайно оказаться не вполне типичной по аллельному своему составу. Некоторые аллели в ней отсутствовать могут, а другие будут представлены с непропорционально частотой высокой. Постоянное скрещивание внутри такой популяции пионерной приведет к созданию генофонда, отличающегося по аллелей частотам от генофонда исходной родительской популяции. генов Дрейф обычно снижает генетическую изменчивость в главным, популяции образом в результате утраты тех которые, аллелей встречаются редко. Суть дрейфа том в генов, что из-за случайных колебаний один из может аллелей вообще выпасть из популяции и она данному по окажется гену гомозиготной. В результате происходит особей гомозиготизация и затухание изменчивости. Это открывает случайной путь дифференцировке популяций вплоть до видового ПОТОК.

обособления ГЕНОВ

Поток генов – это аллелей перемещение из одной популяции в другую в результате между скрещивания членами этих двух популяций. внесение Случайное новых аллелей в популяцию – реципиента и популяции их из удаление – донора изменяет частоту аллелей в популяциях обеих и ведет к повышению генетической изменчивости. что на то, Несмотря поток генов вносит в популяции изменчивость генетическую, в смысле эволюционного изменения его оказывается действие консервативным. Распространяя мутантные аллели по популяциям всем, поток генов приводит к тому, все что популяции данного вида приобретают генофонд общий, т.е. различия между популяциями уменьшаются.

образом Таким, изменение частоты генов, вызванные или теми иными факторами внешней среды, основой служат возникновения различий между популяциями и в обуславливают дальнейшем преобразование их в новые виды. Поэтому популяций изменения в ходе естественного отбора называют ЛИТЕРАТУРА.

микроэволюцией

Генофонд вида (от английского слова - Gene - ген и французского Fond - основание, фонд). Термин предложил отечественный ученый А.С. Серебровский (1928).

Генофонд вида - совокупность всех генов одной популяции или вида организмов, в пределах которых они характеризуются определенной частотой. Популяции или виды, размножающиеся половым путем, имеют относительно постоянный генофонд вида. Богатство генофонда животных и растений напрямую зависит от аллельного разнообразия, то есть в популяции, где аллельные многообразия по конкретным геном отсутствует, все существа имеют идентичный генотип, например, АА. Гены, в которых в популяции есть два или более аллельных варианта, называют полиморфными; очевидно, что при двух аллелей существует три генотипа (АА, Аа, аа), при трех аллелях - шесть генотипов, а дальше их количество быстро увеличивается. Богатство генофонда вида определяется не только аллельным многообразием, но и многообразием комбинаций аллелей.

Общий генофонд животных и человека является решающей основой процесса образования рас и видов. Быстрое уменьшение численности вида естественно приводит к сокращению аллельного разнообразия и количества комбинаций.

Поэтому так актуально сохранять общий генофонд видов диких и культурных растений и животных, не допускать их резкого обеднения. Для сохранения генофонда животных редких и исчезающих видов во многих ведущих странах мира создаются так называемые генетические банки (genetic bank), осуществляются мероприятия и эксперименты по выяснению оптимальных условий хранения генофонда животных того или иного редкого или исчезающего вида. Например, голландский ботаник Ф. Вент в 1947 году начал опыт по сохранению генофонда растений, который будет продолжаться более 300 лет.

Семена 120 видов дикорастущих растений было химически увлажненной и заложено на хранение с периодической проверкой показателей его жизнеспособности с целью установления возможных сроков хранения. Эти данные очень важны для поддержания генетического разнообразия растительных ресурсов и, прежде всего, лекарственных и других хозяйственно-ценных культур.

В Украине (г. Харьков) создан Национальный банк генетических ресурсов растений страны, где сохраняется примерно 126,6 тыс. Сортов и форм 320 видов культурных растений. Кроме того, здесь находится 345 видов лекарственных и 687 полезных диких видов растений. Семян сохраняется в герметичной таре при регулируемых условиях. Для растений, размножающихся вегетативно, существуют так называемые полевые генетические банки.

  • во-первых, набор генов определенного организма или банка генов, полученных в составе рекомбинантных ДНК;
  • во-вторых, коллекция клеточных культур, замороженной спермы, яйцеклеток и т.д., которые в наибольшей степени представляют генотипы определенного вида и хранятся с этой целью.

От уровня генетического разнообразия в значительной степени зависит интенсивность процессов, идущих в популяциях. Общий генофонд животных, растений и человека всех таксонов биоценоза называют геноценозом, а совокупность генетических систем всех биоценозов, которые образуют биосферу, называют геносферою.

Генофонд популяции подлежит процессам мутации и репарации, миграции, рекомбинации генов; он испытывает дестабилизирующим отбора дрейфа генов и, наоборот, стабилизирующие отбора и генетического гомеостаза. На общий генофонд влияют периодические локальные изменения климата, антропогенные факторы, абиологичний образ жизни и тому подобное. Психическое, физическое и интеллектуальное здоровье народа определяется его генофонда.

Генофонд человека состоит из генофонда соматических клеток (соматогенофонд) и гамет (гаметогенофонд). Повреждение соматогенофонду вызывает болезни и преждевременное старение поколения, живущего сейчас, а повреждения гаметогенофонду - болезни и быстрое старение последующих поколений. В здоровье генофонд вида залог здоровья, долголетия и бессмертия человечества. Здоровый генофонд означает вечное процветание рода человеческого, пока мутагенное катастрофа не испортит его.

Литература

  1. Глазко В.И., Глазко В. Русско-англо-украинский толковый словарь по прикладной генетике, ДНК-технологии и биоинформатики. - М., 2001;
  2. Жегунов Г.Ф., Жегунов Г.П. Цитогенетические основы жизни. - Х., 2004;
  3. Стрельчук С.И., Демидов С.В., Бердышев Т.Д. и др. Генетика с основами селекции. - К., 2000.

Полезно знать

© VetConsult+, 2015. Все права защищены. Использование любых материалов, размещённых на сайте, разрешается при условии ссылки на ресурс. При копировании либо частичном использовании материалов со страниц сайта обязательно размещать прямую открытую для поисковых систем гиперссылку, расположенную в подзаголовке или в первом абзаце статьи.

Каждый биологический вид неповторим и содержит информацию о развитии живого организма (растительного, животного и др.), которая имеет огромное научное и прикладное значение.

Генетическое разнообразие – это разнообразие геномов живых организмов, т.е. генетических вариаций. Разнообразие живых организмов на этом уровне определяется свойствами биологических макромолекул, особенно нуклеиновых кислот ДНК и РНК. Каждый вид обладает определенным количеством генетической информации: ДНК бактерий составляет 1000 генов; высших растений – 400000; животных – 100000. Поэтому каждая форма жизни уникальна и вымирание одного дикого вида означает потерю от тысячи до сотен тысяч видов генов с неизвестными потенциальными свойствами.

Одной из причин сокращение видового разнообразия является нерациональное использование биологических ресурсов, при котором нарушаются внутренние естественные механизмы воспроизводства животных и растений в последовательных поколениях, поддерживающие равновесие с окружающей средой. Поэтому сохранение генетического разнообразия популяций живых организмов, а также сельскохозяйственных животных и сортов растений является одной из актуальных проблем биологии.

Популяции животных и растений – это основной объект хозяйственной деятельности человека, поэтому если мы хотим рационально использовать биологические ресурсы суши и моря, то должны понимать процессы, протекающие в популяциях и прогнозировать, к каким последствиям может привести вмешательство человека в существование этих популяций.

Биологические особенности популяций живых организмов являются производными их наследственных способностей, т.е. их генофондов. Генофонд – это совокупная наследственная информация, которая передается от родителей к потомкам.

В популяциях видов живых организмов, которые размножаются половым путем, генофонд слагается из всего разнообразия генов и аллелей, имеющихся в популяции. В каждой данной популяции состав генофонда из поколения в поколения может постоянно изменяться. Новые сочетания генов образуют уникальные генотипы, которые приводят к генетическому разнообразию популяций. Основой для генетического разнообразия является генотипической изменчивость (гетерозиготность, полиморфизм и др.), которая способствует адаптации организмов к условиям окружающей среды и выживанию видов. Популяции, генофонд которых непрерывно изменяется из поколения в поколение, претерпевают эволюционные изменения и приводят к образованию новых видов и увеличению биоразнообразия живых организмов. Значение генетических вариаций заключается в том, что они являются основой для эволюционных изменений.

Статичный генофонд отражает отсутствие генетической изменчивости среди особей данного вида и отсутствие эволюционных изменений.

Появление новых генетических вариаций у живых организмов связано с тем, что нуклеиновые кислоты обладают способностью к спонтанным изменениям структуры при воздействии различных факторов среды. Это приводит к трансформации геномов живых организмов – наследственной изменчивости. На этом уровне разнообразие создается в результате действия трех независимых процессов:

- спонтанно возникающих генетических вариаций – мутаций.

- действия естественного отбора в смешанных популяциях.

- географической и репродуктивной изоляции.

В природе новые генетические вариации возникают у особей через генные и хромосомные мутации, а у организмов, которым свойственно половое размножение, новые генетические вариации возникают через рекомбинацию генов.

Новые генетические вариации могут также создаваться посредством селекции живых организмов при использовании методов генной инженерии.

По оценкам ученых к 2015 году биосфера может утратить 10-15% составляющих ее видов. Поэтому генофонд нашей планеты подлежит строгой охране. Для этого необходимо:

1. Сохранение генетического разнообразия существующих популяций живых организмов в процессе их хозяйственного использования (неистощительное природопользование).

2. Восстановление тех популяций живых организмов, чья структура была нарушена.

3. Создание новых систем популяций в тех регионах, где существуют необходимые естественные и экономические условия.


При генетическом разнообразии гены живых организмов внутри популяции изменяются. Аллели определяют различные черты, которые могут передаваться от родителей к потомству. Изменение генов важно для процесса естественного отбора.

Генетическое разнообразие, возникающее в популяции, является случайным и при этом процесс естественного отбора не происходит. Естественный отбор является результатом взаимодействия между генетическим разнообразием в популяции и окружающей средой.

Окружающая среда определяет, какие варианты более благоприятны. Таким образом, более благоприятные черты передаются потомству в дальнейшем.

Причины генетического разнообразия

Генетическое разнообразие происходит главным образом из-за мутации ДНК, потока генов (перемещение генов из одной популяции в другую) и полового размножения. Из-за того, что среда нестабильна, популяции, генетически изменчивые, смогут адаптироваться к изменяющимся ситуациям лучше, чем те, которые не содержат генетического разнообразия.

  • Мутация ДНК: это изменение последовательности ДНК. Эти разновидности последовательностей генов иногда могут быть полезными для организмов. Большинство мутаций, приводящие к генетическим изменениям, вызывают признаки, которые не приносят ни преимуществ, ни вреда.
  • Поток генов: также называемый миграцией генов, поток генов вводит новые гены в популяцию, так как организмы мигрируют в другую среду. Новые комбинации генов становятся возможными благодаря наличию новых аллелей в генофонде.
  • Половое размножение: способствует генетическому изменению, производя различные комбинации генов. Мейоз – это процесс, посредством которого создаются половые клетки или гаметы. Генетическая вариация возникает, когда аллели в гаметах разделяются и беспорядочно объединяются при оплодотворении. Генетическая рекомбинация генов также происходит при скрещивании или разрыве генных сегментов гомологичных хромосом во время мейоза.

Примеры генетического разнообразия

Цвет кожи человека, цвет волос, разноцветные глаза, ямочки и веснушки – все это примеры генетических вариаций, которые могут возникать в популяции. Примерами генетических изменений в растениях являются модифицированные листья плотоядных растений и развитие цветков, которые напоминают насекомых, чтобы заманить опылителей.

Изменение генов в растениях часто происходит в результате потока генов. Пыльца рассеивается из одной области в другую ветром или опылителями на большие расстояния. Примеры генетической изменчивости животных включают полосатых гепардов, змей, которые летают, животных имитирующих листья и т.д. Эти особенности позволяют животным лучше адаптироваться к условиям окружающей среды.

Главная задача охраны природы — охрана генофонда — совокупности генов, которые имеются у всех особей популяций. Изменение генофонда происходит за счет мутаций, вызванных естественными факторами и факторами антропогенного происхождения. Уничтожение, истребление отдельных видов популяции обедняет генофонд планеты, который в настоящее время насчитывает около 1,3 млн видов только животных. Из 300 тыс. видов высших растений мировой флоры лишь около 2,5 тыс. постоянно применяют в сельском хозяйстве, а 20 тыс. — по мере необходимости.


Разнообразие природных форм организмов необходимо для проведения селекции. Селекция — наука о методах создания сортов, гибридов растений и пород животных, штаммов микроорганизмов с нужными человеку признаками. Под руководством академика Н. И. Вавилова были выполнены работы по изучению многообразия и географического распространения культурных растений. Им было выделено семь центров происхождения культурных растений, в которых сосредоточено наибольшее разнообразие наследственных форм этих видов. Их охрана — гарантия практических успехов селекции.

Однако снижение численности — в той же мере непо­средственная причина вымирания вида, в какой останов­ка сердца — непосредственная причина гибели отдельно­го животного. Истинная причина вымирания — это те условия, которые приводят численность вида на критиче­ский уровень и продолжают действовать в течение жизни нескольких поколений. Из всего разнообразия внешних условий для каждого вида живых существ можно вы­делить отдельные факторы, которые принято разделять на биотические, связанные с другими видами (объекты питания, хищники, паразиты, конкуренты и т. п.), и абио­тические, факторы неживой природы (температура, влаж­ность, свет, соленость и т. п.).

Как правило, только один из факторов оказывается главным ограничителем численности интересующего нас вида. Такой фактор называется лимитирующим. Напри­мер, для большинства лососевых лимитирующим факто­ром оказывается содержание кислорода в воде, в которой развивается их крупная икра. Это определяет характер нерестовых рек лососевых — низкая температура и бы­строе течение, насыщающие воду кислородом, низкое со­держание органических веществ, окисление которых снижает содержание в воде кислорода, низкая минера­лизация воды. Загрязнение нерестовых рек быстро ведет к снижению численности лососевых. Для белки в зоне тайги лимитирующий фактор — урожай семян ели, для водяной крысы в поймах рек — уровень весеннего поло­водья. Надо иметь в виду, что выделить из множества биотических и абиотических факторов единственный лимитирующий не всегда просто, а иногда лимитирую­щим оказывается взаимодействие двух или более фак­торов. Например, для многих водных беспозвоночных температурный оптимум оказывается разным при раз­личной солености, и их численность лимитируется вза­имодействием этих факторов.

В природе происходят периодические изменения ус­ловий, в частности климатических, связанные с циклами солнечной активности, периодическими измененияии основных направлений переноса влаги ветрами и с дру­гими причинами, часто взаимодействующими слишком сложным образом, чтобы можно было всегда уверенно указать основные причины подъема или снижения чис­ленности того или иного вида. Кроме того, многие виды зависят от численности друг друга, как, например, в слу­чае взаимодействия хищников и жертв. Чис­ленность многих видов соответственно имеет многолетние, связанные с солнечными, и другие циклы, в которых бывают минимумы, когда вид становится наиболее уяз­вимым. Это явление особенно характерно для относитель­но простых экосистем, где обычно небольшое число видов представлено большим числом особей. Для выживания в таких экосистемах с суровыми и часто переменчивыми условиями жизни оказалась, очевидно, выгодной и закре­пилась эволюцией изменчивость численности в широких пределах как форма существования видов. Простейший пример такого вида с большой амплитудой колебаний чис­ленности представляет обыкновенная домашняя муха, численность которой в конце лета и ранней весной может отличаться в сотни тысяч раз.

На фоне идущих с переменной скоростью процессов геологической эволюции земной коры и географической среды работают механизмы биологической эволюции, которые, по-видимому, достаточно универсальны, но в зависимости от условий, в которых они протекают, могут давать различные результаты. В основе изменчивости лежит мутационный процесс. Мутации — это изменения в структуре молекул вещества — носителя генетической информации, ДНК. На молекулярном уровне они вызываются воздействия­ми, энергия которых сравнима с энергией ковалентных связей, удерживающих тот или иной мономер — нуклеотид на своем месте в полимерной молекуле ДНК. К числу таких воздействий относятся различные мутагенные факторы — радиация, рентгеновское и жесткое ультра­фиолетовое излучения, космические лучи, тепловой шум, некоторые химические вещества. Мутации имеют принципиально случайный характер.

Самой распространенной из всех гипотез, связанных с абиотическими факторами, считается та, которая связывает видовое богатство с устойчивостью климата, то есть с его незначительными колебаниями по сезонам. Именно таким является климат тропиков, особенно экваториальная зона. Среда с устойчивым климатом благоприятствует специализированным видам, занимающим узкие экологические ниши.

Важное значение имеет и сложность структуры местообитаний. Это видно хотя бы из того, что в лесу (многоярусная структура) живет больше видов птиц, чем на лугу. Для морских животных, обитающих в приливной зоне, где дно состоит из частиц различных размеров, больше видов беспозвоночных животных, чем на том же мелководье с однообразным илистым дном.

Причины гибели видов, связанные с человеческой деятельностью

Сокращение численности видов животных под влиянием хозяй­ственной деятельности людей началось очень давно, но особенно усилилось в эпоху научно-технической революции. При этом ско­рость вымирания видов животных неуклонно возрастала, причем с особой стремительностью в последние полтора - два века.

Легко представить себе основные причины сверхкритического снижения численности видов, которое приво­дило к их вымиранию при смене условий. Это, прежде всего, сокращение местообитаний, обеспечивающих весь комплекс факторов внешней среды, которые определяют возможность существования вида. Лимитирующим фактором, в зависимости от биологических свойств вида, могло быть прямое воздействие изменения климатических условий и физико-хи­мических характеристик среды обитания. Им мог быть любой биотический фактор, например резкое сокращение численности основных кормовых растений или, для хищ­ника, обычных объектов охоты. Важным фактором могло стать появление вида-конкурента, лучше приспособлен­ного к выживанию в ухудшившихся условиях.

Помимо сокращения видового разнообразия широко известно исчезновение их популяций в отдельных регионах.. В результате фа­уны многих стран лишились ценных в прикладном и научном отно­шении видов.

Гибель видов в результате прямого и косвенного воздействия человека в особенно крупных масштабах известна в Австралии, Африке и Северной Америке. Сильно пострадала фауна океаниче­ских островов. Катастрофическое сокращение числа видов птиц на океаниче­ских островах связано с коренным изменением естественных при­родных ландшафтов и конкуренцией с завезенными туда домашни­ми и дикими животными. Вымирание птиц на острове Лусон (Га­вайский архипелаг) произошло через 40 лет после заселения его людьми и через 25 лет после завоза туда кошек. Существуя дли­тельное время в условиях изоляции и без конкуренции со стороны других видов, островные птицы стали узко специализированными к определенным условиям. Изменение этих условий под влиянием хозяйственной деятельности, конкуренция со стороны завезенных человеком животных отрицательно сказались на их выживании.

Обитатели материков экологически более пластичны, легче переносят изменение среды обитания. На материках исчезновение видов происходит не так стремительно, как на островах, и связано с чрезмерной охотой, прямым преследованием и изменением условий обитания одновременно. Об этом свидетельствует история исчезновения многих видов.

Вымершие виды животных навсегда потеряны для биосферы и для человека. Анализ причин их вымирания важен для предупре­ждения этого печального явления в будущем.

Очевидно, что для про­гноза судьбы любого вида, численность которого пада­ет, нужно знать как природные, так и антропогенные факторы, влияющие на его состояние. Только в этом случае можно надеяться на уменьшение их воздействия на вид за счет организации специальных мер.

Здоровая окружающая среда составляет огромную ценность. Поддержание здоровья окружающей среды означает сохранение в хорошем состоянии всех ее составляющих: экосистем, сообществ, видов и генетического разнообразия. Первоначальные небольшие нарушения в каждом из этих компонентов могут в конечном итоге привести к его полному разрушению. Об этом должен знать каждый человек.

Читайте также: