Вид как форма существования жизни реферат

Обновлено: 05.07.2024

Вопрос о сущности жизни является одним из давних вопросов в биологии, поскольку интерес к нему восходит еще к античным векам. Дававшиеся в разные времена определения жизни не могли быть исчерпывающими из-за отсутствия достаточных данных. Лишь развитие молекулярной биологии привело к новому пониманию сущности жизни, определению свойств живого и вычленению уровней организации, живого.

Содержание

Введение.
1. Определение сущности жизни.
1.1. Свойства жизни.
2. Промежуточные формы жизни.
2.1. Естественнонаучные представления о жизни и ее эволюции.
3.Гипотеза Лавлока о Гее-Земле.
3.1. Открытия, подтверждающие теорию Геи.
4. Заключение.
5.Список литературы.

Работа содержит 1 файл

Реферат Сущность жизни.docx

Московский Государственный Университет Леса

Преподаватель: Цветкова Л.Е.

Студент: Селезнев Е.Ю.

1. Определение сущности жизни.

1.1. Свойства жизни.

2. Промежуточные формы жизни.

2.1. Естественнонаучные представления о жизни и ее эволюции.

3.Гипотеза Лавлока о Гее-Земле.

3.1. Открытия, подтверждающие теорию Геи.

Всеобщим методологическим подходом к пониманию сущности жизни в настоящее время является понимание жизни в качестве процесса, конечным результатом которого является самообновление, проявляющееся в самовоспроизведении. Все живое происходит только из живого, а всякая организация, присущая живому, возникает только из другой подобной организации. Следовательно, сущность жизни заключается в ее самовоспроизведении, в основе которого лежит координация физических и химических явлений и которое обеспечивается передачей генетической информации от поколений к поколениям. Именно эта информация обеспечивает самовоспроизведение и саморегуляцию живых существ. Поэтому жизнь — это качественно особая форма существования материи, связанная с воспроизведением. Явления жизни представляют собой форму движения материи, высшей по сравнению с физической и химической формами его существования.

Живое построено из тех же химических элементов, что и неживое (кислород, водород, углерод, азот, сера, фосфор, натрий, калий, кальций и другие элементы). В клетках они находятся в виде органических соединений. Однако организация и форма существования живого имеет специфические особенности, отличающие живое от предметов неживой природы.

Обсуждая молекулы, рассматриваемые в качестве субстрата жизни, нельзя не отметить, что они подвергаются непрерывным превращениям во времени и пространстве. Достаточно сказать, что ферменты могут превратить любой субстрат в продукт реакции в исключительно короткое время. Поэтому определение нуклеопротеидов в качестве субстрата жизни означает признание последнего в качестве очень подвижной системы.

Как живое, так и неживое построены из молекул, которые изначально являются неживыми. Тем не менее, живое резко отличается от неживого. Причины этого глубокого различия определяются свойствами живого, а молекулы, содержащиеся в живых системах, называют биомолекулами.

1.1. Свойства жизни.

Упорядоченность структуры. Для живого характерна не только сложность химических соединений, из которого оно построено, но и упорядоченность их на молекулярном уровне, приводящая к образованию молекулярных и надмолекулярных структур. Создание порядка из беспорядочного движения молекул — это важнейшее свойство живого, проявляющееся на молекулярном уровне. Упорядоченность в пространстве сопровождается упорядоченностью во времени. В отличие от неживых объектов упорядоченность структуры живого происходит за счет внешней среды. При этом в среде уровень упорядоченности снижается.

Целостность (непрерывность) и дискретность (прерывность). Жизнь целостна и в то же время дискретна как в плане структуры, так и функции. Например, субстрат жизни целостен, т. к. представлен нуклеопротеидами, но в то же время дискретен, т. к. состоит из нуклеиновой кислоты и белка. Нуклеиновые кислоты и белки являются целостными соединениями, однако тоже дискретны, состоя из нуклеотидов и аминокислот (соответственно). Репликация молекул ДНК является непрерывным процессом, однако она дискретна в пространстве и во времени, т. к. в ней принимают участие различные генетические структуры и ферменты. Процесс передачи наследственной информации тоже является непрерывным, но он дискретен, т. к. состоит из транскрипции и трансляции, которые из-за ряда различий между собой определяют прерывность реализации наследственной информации в пространстве и во времени. Любой организм представляет собой целостную систему, но состоит из дискретных единиц — клеток, тканей, органов, систем органов. Органический мир также целостен, поскольку существование одних организмов зависит от других, но в то же время он дискретен, состоя из отдельных организмов.

Рост и развитие. Рост организмов происходит путем прироста массы организма за счет увеличения размеров и числа клеток. Он сопровождается развитием, проявляющимся в дифференцировке клеток, усложнении структуры и функций. В процессе онтогенеза формируются признаки в результате взаимодействия генотипа и среды. Филогенез сопровождается появлением гигантского разнообразия организмов, органической целесообразностью. Процессы роста и развития подвержены генетическому контролю и нейрогуморальной регуляции.

Обмен веществ и энергии. Благодаря этому свойству обеспечивается постоянство внутренней среды организмов и связь организмов с окружающей средой, что является условием для поддержания жизни организмов. Живые клетки получают (поглощают) энергию из внешней среды в форме энергии света. В дальнейшем химическая энергия преобразуется в клетках для выполнения многих работ. В частности, для осуществления химической работы в процессе синтеза структурных компонентов клетки, осмотической работы, обеспечивающей транспорт разных веществ в клетки и вывод из них ненужных веществ, и механической работы, обеспечивающей сокращение мышц и передвижение организмов. У неживых объектов, например, в машинах химическая энергия превращается в механическую только в случае двигателей внутреннего сгорания. Таким образом, клетка является изотермической системой.

Обмен веществ и энергии в клетках ведет к восстановлению (замене) разрушенных структур, к росту и развитию организмов.

Наследственность и изменчивость. Наследственность обеспечивает материальную преемственность между родителями и потомством, между поколениями организмов, что в свою очередь обеспечивает непрерывность и устойчивость жизни. Основу материальной преемственности в поколениях и непрерывности жизни составляет передача от родителей к потомству генов, в ДНК которых зашифрована генетическая информация о структуре и свойствах белков. Характерной особенностью генетической информации является ее чрезвычайная стабильность.

Изменчивость связана с появлением у организмов признаков, отличных от исходных, и определяется изменениями в генетических структурах. Наследственность и изменчивость создают материал для эволюции организмов.

Раздражимость. Реакция живого на внешние раздражения является проявлением отражения, характерного для живой материи. Факторы, вызывающие реакцию организма или его органа, называют раздражителями. Ими являются свет, температура среды, звук, электрический ток, механические воздействия, пищевые вещества, газы, яды и др.

Движение. Способностью к движению обладают все живые существа. Многие одноклеточные организмы двигаются с помощью особых органоидов. К движению способны и клетки многоклеточных организмов (лейкоциты, блуждающие соединительнотканные клетки и др.), а также некоторые клеточные органеллы. Совершенство двигательной реакции достигается в мышечном движении многоклеточных животных организмов, которое заключается в сокращении мышц.

Внутренняя регуляция. Процессы, протекающие в клетках, подвержены регуляции. На молекулярном уровне регуляторные механизмы существуют в виде обратных химических реакций, основу которых составляют реакции с участием ферментов, обеспечивающие замкнутость процессов регуляции по схеме синтез — распад — ресинтез. Синтез белков, включая ферменты, регулируется с помощью механизмов репрессии, индукции и позитивного контроля. Напротив, регуляция активности самих ферментов происходит по принципу обратной связи, заключающейся в ингибировании конечным продуктом. Известно также регулирование путем химической модификации ферментов. В регуляции активности клеток принимают участие гормоны, обеспечивающие химическую регуляцию.

Любое повреждение молекул ДНК, вызванное физическими или химическими факторами воздействия, может быть восстановлено с помощью одного или нескольких ферментативных механизмов, что представляет собой саморегуляцию. Она обеспечивается за счет действия контролирующих генов и в свою очередь обеспечивает стабильность генетического материала и закодированной в нем генетической информации.

Принадлежность особей к тому или иному виду определяется на основании ряда критериев. Критерии вида – это разнообразные таксономические признаки, которые характерны для одного вида, но отсутствуют у других видов. Различают:

морфологический,
географический,
физиологический,
генетический,
биохимический критерий,
экологический.

По географическому критерию различают:

Виды-космополиты, встречающиеся практически во всех биогеографических областях Земли. Чаще всего это синантропные виды (подорожник большой, пастушья сумка, комнатная муха, серая крыса).
Широкоареальные виды, населяющие территории целых биогеографических царств, областей, провинций. Например, циркумбореальным ареалом характеризуются волки, лисы, медведи.
Узкоареальные виды-эндемики, ограниченные в своем распространении небольшой географической областью.
(например, секвойя в Калифорнии, утконос в Австралии и Тасмании).

По экологическому критерию различают:

Эврибионтные виды с широким экологическим спектром, населяющие различные местообитания (сосна). Характеризуются сплошным ареалом и более или менее равномерным распределением плотности популяций.
Стенобионтные виды с узким экологическим спектром, населяющие строго определенные местообитания; это узкоспециализированные виды, симбионты и паразиты.

Основной критерий вида заключается в его генетическом единстве. Единство вида как динамической системы в эволюции основано на возможности нивелировок различий, возникающих в популяциях путем скрещивания. Как бы ни были изолированы отдельные популяции и подвиды, поток генетической информации между ними всегда существует. Даже единичные миграции отдельных особей из одной популяции в другую, из зоны обитания одного подвида в зону обитания другого, повторяясь на протяжении сотен и тысяч поколений, создают поток генов. Это обеспечивает интеграцию относительно изолированных генофондов отдельных популяций. Конечно, при отсутствии обмена гамет (у агамных, облигатно-партеногенетических и самооплодотворяющихся форм) не возникает такого генетического единства особей, что создает объективные трудности при разграничении видов.

Видообразование – это качественный этап эволюционного процесса. Это означает, что образованием видов завершается микроэволюция и начинается макроэволюция. Микроэволюцию можно рассматривать как эволюцию популяций – открытых генетических систем, способных обмениваться генетическим материалом, а макроэволюцию – как эволюцию совершенных таксонов – закрытых генетических систем, которые не способны обмениваться генами в естественных условиях. Вид занимает промежуточное положение между открытыми и закрытыми генетическими системами, поэтому биологический вид можно рассматривать как устойчивую генетическую систему, эволюционирующую относительно независимо от других подобных систем. В то же время биологический вид представляет собой основную единицу сообщества, поскольку именно виду соответствует собственная экологическая ниша.

Видообразование – это сложный, не изученный до конца процесс. Известно множество механизмов образования новых видов. Но в любом случае новый вид должен отличаться от материнского или сестринского вида хотя бы некоторыми наследуемыми признаками и, следовательно, хоты бы некоторыми аллелями. Таким образом, в ходе видообразования исходный набор аллелей должен быть замещен новым набором аллелей.

Таким образом, для начала видообразования исходная большая популяция (мегапопуляция) должна быть разделена на множество малочисленных изолированных популяций (дробление крупных популяций на множество мелких, или островных популяций называется инсуляризацией). Такая изоляция является первичной и носит случайный характер.

Существует несколько типов первичной изоляции, которым соответствуют разные формы видообразования:

Работами биологов-материалистов теория видообразования значительно усовершенствована и современный творческий дарвинизм позволяет дать наиболее правильную и всеобъемлющую концепцию вида. Вместе с тем необходимо не смешивать позицию в этом вопросе творческого дарвинизма с некоторыми субъективными взглядами Т. Д. Лысенко, высказанными им в 1950 г.

Так, спорными в представлениях Т. Д. Лысенко мы считаем отрицание им дивергенции, игнорирование ареала в определении вида, непризнание наличия переходных форм между видами в ископаемом состоянии, допущение возможности возникновения существующих видов сызнова и их происхождения из разных источников, наконец, отнесение к проблеме видообразования случаев разового перерождения некоторых культурных растений в сорные, которые могут объясняться другими причинами. Однако все эти моменты не имеют столь большого значения, какое им приписывается некоторыми биологами, призывающими полностью отказаться от достижений творческого дарвинизма и вернуться к теории Дарвина в ее первоначальном виде.

Считая эти положения сомнительными, мы в то же время признаем во взглядах Т. Д. Лысенко о виде и видообразовании наличие ряда ценных и плодотворных соображений относительно объективной реальности видов, их качественной обособленности, о разновидностях как формах существования вида, о специфике межвидовых и внутривидовых отношений организмов, о изменении условий жизни как исходной причине видообразования. Однако, к сожалению, некоторые биологи еще не оценили в полной мере значения перечисленных моментов, которые представляют не только элементы теоретической схемы, но и инструмент, которым можно удобно пользоваться в систематике, экологии, биогеографии и других биологических науках.

Исходя из основного закона биологии, следует говорить о соответствии видовой формы условиям жизни. Мы полагаем, что в соответствии с характером изменения условий жизни (но не среды вообще) и видовая форма может измениться, превратиться в другую внезапно или постепенно. Имеющиеся во втором случае переходные формы исчезнут без всякой внутривидовой конкуренции 61 вследствие изменения условий жизни, которым они больше не отвечают.

Следует заметить, что спорность вопроса, можно ли теорию видообразования творческого дарвинизма обосновать малодоказательными в этом отношении фактами перерождения культурных растений, привела в 1952 г. некоторых биологов (Н. В. Турбин, Н. Д. Иванов) к попытке ревизовать самые основы учения И. В. Мичурина. Спорными вновь объявлены вопросы о том, были ли у Дарвина ошибки или он диалектико-материалистически трактовал эволюцию, считал ли он вид реальным или нереальным, вредно ли мальтузианство в биологии, адэкватна ли изменчивость наследственности внешним воздействиям и: т. п.

Совершенно неправильно, как делают некоторые, рассматривать порознь эволюционное и революционное развитие, количественные и качественные изменения. Теория Дарвина представляет собой именно эволюционную концепцию, в отличие от творческого дарвинизма, составляющего теорию развиты я органического мира.

С позиций творческого дарвинизма возможно и необходимо разработать учение о виде.

Вид представляет собой сложное биологическое явление, и потому стремление отразить в одной формулировке вое его стороны приводит к усложнению и громоздкости определения.

К недостаткам известной формулировки вида, данной Т. Д. Лысенко, относится то, что он не подчеркивает в числе признаков вида наличие определенного ареала, главный же упор делает на специфике внутривидовых отношений, характеристика которых исследователю в большинстве случаев недоступна.

Мы полагаем, что правильное представление о виде может дать следующее наше определение.

Вид —реально существующая в природе совокупность организмов характерного строения и внешнего облика, исторически развившаяся от общих предков; соответствующая условиям жизни в пределах свойственного ей ареала и поддерживаемая в своих признаках определенным типом обмена веществ; дающая в ряде поколений сходное потомство, в котором, в меру разнообразия условий жизни, одновременно проявляется консерватизм наследственности и внутривидовая изменчивость; качественно обособленная от других видов отсутствием переходов среди живых представителей, при их возможном сохранении в ископаемом состоянии; превращающаяся в другой вид, в зависимости от характера изменения условий жизни, медленно и постепенно или быстро и резко.

Следует сказать, что как последователи креационизма, так и сторонники эволюционизма в равной мере допускают существование внутри вида разновидностей. Однако понимают вид, разновидность и соотношение между ними те и другие совершенно по-разному.

Для креационистов вид постоянен и изменяться не может. В то же время под влиянием внешних условий особи вида в какой-то мере могут между собой различаться. Изменения особей в общем незначительны, временны и преходящи, они прекращаются вместе с исчезновением породивших их условий. С этой точки зрения виды, реально существующие в природе, качественно различны, разновидности же отличаются от вида лишь количественно.

Таксономически такое соотношение вида и разновидности выражается так, что вид обозначается по латыни биноминально, а разновидность — триноминально. Например, моллюск ушковый прудовик Radix auricularia (L. ) имеет ряд разновидностей, в том числе var. ampla Наrtm., var. fluviatilis Sсhad. и др. Выходит, что вид существует как бы вне своих разновидностей, а последние — независимо от него.

Ч. Дарвин писал: «. я считаю индивидуальные различия, хотя они мало интересны для систематика, крайне важными для нас, так как они представляют собой первые шаги к образованию разновидностей, настолько незначительных, что о них, как обыкновенно полагают, не стоит даже упоминать в естественно-исторических сочинениях. Разновидности, которые в некоторой степени более различаются между собой и в некоторой степени постоянны, я рассматриваю как ступени к более резко выраженным и постоянным разновидностям, а эти последние—как ступени к подвидам, а затем к видам. Переход с одной ступени различия на другую во многих случаях мог представлять собой простой результат особенностей самого организма и различных физических условий, которым он долго подвергался но по отношению к важнейшим приспособительным признакам переход с одной ступени на другую можно с уверенностью приписать накопляющему действию естественного отбора, . а равно действию увеличивающегося упражнения или неупражнения органов. Ясно выраженная разновидность может быть вследствие этого названа зарождающимся видом.

Такова была точка зрения Дарвина. Условность различий между видом и разновидностью, разницу между которыми он считал чисто количественной, а переход от одного вида к другому — исключительно постепенным, приводила к порочному представлению о нереальности вида как явления природы.

Жорданисты чрезвычайно осложняют систематику организмов, так как вид сводят не только до разновидности, но и индивидуальной изменчивости. Всякое, самое незначительное отличие, являющееся наследственным, считается ими достаточным для установления нового вида.

Как указывает Л. С. Берг, на основании этого определения любую наследственную форму, как бы она ни была близка к соседней, можно описывать как особый вид. Так ботаники и делают, беспрерывно описывая все новые и новые виды. Этому процессу — бесконечному увеличению ботанической номенклатуры, никогда не будет конца, ибо следует твердо помнить, что в каждом новом местонахождении обитает своя, особая форма растения (и животного). Если пока данное положение не доказано для всех видов, это есть следствие нашей плохой способности к различению. Но так как познавательные способности человека с течением времени совершенствуются, то постепенно умение различать особенности возрастает.

По-иному подходит к вопросу большинство зоологов, которые сумели быстро разоблачить попытки антиисторической трактовки вида некоторыми учеными и стоят на принципиально правильном пути.

Видом (species), или линнеоном, называется совокупность особей, занимающих определенную географическую область и обладающих рядом определенных признаков, передаваемых по наследству и всегда отличающих данный вид от близких видов. Подвидом (subspecies) называется совокупность особей, связанная с близким к ней видом или расой наличностью переходных форм, но имеющая определенную географическую область обитания. Племя (natio) представляет как бы подвид второго порядка.

В отличие от рассмотренных географических понятий, негеографические подразделения вида (экотип, биотип, морфа, аберрация) не связаны с какой-либо определенной областью обитания, а возникают под влиянием тех или иных внешних условий. Экотип (infraspecies), или раса, элементарный вид, жорданон представляет стойкую форму, связанную с видом переходными признаками, но отличимую по комбинации признаков (расы домашних животных и культурных растений). Биотип — более мелкая категория. Морфа (morpha) —уклонения от основной формы, вызванные изменением внешних условий. Аберрация — индивидуальные наследственные изменения (меланизм и пр. ).

Существенная ошибка системы Л. С. Берга заключается в том, что в ней вид не существует в форме разновидностей, но сам представляет, наряду с подвидом и племенем, лишь одну из географических таксономических единиц. На практике при классификации пресноводных рыб СССР это вело к тому, что Л. С. Берг называл плотвой Rutilus rutilus (L. ) не весь этот вид, обнимающий 8 подвидов, а лишь европейский подвид, ельцом Leuciscus leuciscus (L. ) не весь вид, включающий европейский и сибирский подвиды, а лишь первый и т. д.

Неравноценность видов разных групп организмов и разная степень их изученности будет иметь своим следствием разную детальность разработки системы внутривидовых подразделений, но принципы выделения вида (в смысле объема этого понятия) должны быть общими. Сейчас этого еще нет.

Рис. 1. Схема, иллюстрирующая прежнее и современное представление о соотношении вида и разновидностей (в смысле таксономическом и ареалогическом). Прежнее представление: А—вид, Б и В — подвиды. Современное представление: А, Б, В — формы существования вида.

Неправильное применение в орнитологии географического критерия привело к представлению о круге форм. Клейншмидт заменил, линнеевский вид понятием круга форм (Formenkreis). Признавая обычную ограниченную эволюцию в пределах каждого круга форм, этот автор в 1930 г. защищал представление о возникновении каждого круга форм путем особого творческого акта.

Л. С. Берг (1950), разбирая недостатки ботанической номенклатуры и понятия вида у ботаников, вполне резонно подчеркивает значение гиатуса. Между двумя видами обязательно должен существовать диагностический перерыв. Поэтому определение вида недостаточно строить лишь на подчеркивании наследственности признаков, но нужно также указать ряд определенных признаков, всегда отличающих данный вид от близких видов. Если это условие не осуществляется, если по диагностическим признакам одна географическая наследственная форма постепенно переходит в другую, то мы имеем дело не с двумя видами, а с двумя подвидами одного вида. Как указывалось выше, при определении сущности явления имеет значение не столько связь его с другими явлениями, сколько отличие от них.

Стремление к измельчению видов свойственно не только ботаникам, но и части зоологов. Особенно усердствуют в этом отношении американские зоологи. Бурый медведь (Ursus arctos L. ), распространенный в Европе, Северной Африке, Северной Азии и в Северной Америке, образует множество местных форм. Н. А. Бобринский, Б. А. Кузнецов и А. П. Кузякиш (1944) отмечают в составе фауны России шесть подвидов бурого медведя: обыкновенного (Ur. аr. arctos L. ), берингийского (Ur. ar. beringianus Midd. ), манчжурского (Ur. ar. mandchuricus He tide), кавказского (Ur. ar. caucasicusi Smir. ), сирийского (Ur. ar. syriacus H. et. Ehr. ) и белокоготного (Ur. ar. leuconyx Sev. ).

В то же время из Северной Америки описано 95 форм бурого медведя, в том числе целый ряд особых видов. У ботаников в аналогичном случае получилось бы более 100 отдельных видов.

Взгляды Т. Д. Лысенко о соотношении вида и разновидностей дают систематикам возможность дальше плодотворно разрабатывать данную трудную область науки. Разновидности — это формы существования данного вида, а не ступеньки его превращения в другой вид. Появление разновидности — не начало конца вида, как следовало по Дарвину, но, наоборот, его упрочение. Чем больше разновидностей имеет тот или другой вид, чем разнообразнее внутривидовые популяции, тем больше обеспечиваются, хотя бы, например, перекрестным оплодотворением, возможности процветания вида и всех его разновидностей.

Учитывая необходимость характеризовать вид через формы его существования, следует заменить бинарную номенклатуру тринарной, как это уже и сделано в ряде отраслей зоологии.

Вопрос о характере внутривидовых подразделений приобретает с позиций творческого дарвинизма не просто номенклатурный, но особый биологический интерес. С этой точки зрения необходимо изучение разных групп организмов. Сейчас можно с уверенностью сказать о необходимости различать среди разновидностей по крайней мере подвиды ( географические формы) и морфы (негеографические формы).

Трудности практического использования всех возможных критериев определения вида, с проведением всеобъемлющего действительно биологического анализа, ведут к тому, что систематики зоологи и ботаники часто ограничиваются изучением лишь двух сторон —морфологии и распространения.

Экологи внесут большой вклад в дальнейшую разработку учения о виде, если глубоко и всесторонне изучат экологический аспект проблемы, рассматривая материал под углом зрения наличия в природе разных путей видообразования.

Используемая литература: Основы Экологии: Учеб. лит-ра./Б. Г. Иоганзен
Под. ред.: А. В. Коваленок,-
Т.: Типография № 1,-58 г.

Вид — совокупность популяций особей, обладающий наследственным сходством морфофизиологических признаков, свободно скрещивающихся и дающих плодовитое потомство, приспособленных к сходным условиям жизни и занимающих определенный ареал. Виды биологически изолированы друг от друга. Структурной единицей вида является популяция.

Популяция — относительно изолированная группа особей одного вида, имеющая общую генетическую основу. Виды состоят из множества популяций, каждая из которых занимает определенную территорию, часть ареала вида.

1. Морфологический — сходство внешнего и внутреннего строения организмов одного вида. Критерий не абсолютен, так как существуют виды-двойники, половой диморфизм особей одного вида, породы и сорта, значительно отличающиеся друг от друга.

2. Генетический — характеризует число и структуру хромосом вида, его кариотип. Каждый вид имеет строго определенный набор хромосом. Виды-двойники отличаются по числу хромосом. Критерий не абсолютен, так как в пределах одного вида число хромосом может меняться в результате мутаций.

3. Физиологический — определяет сходство процессов жизнедеятельности и возможность скрещивания. Особи разных видов, как правило, не скрещиваются, однако есть исключения.

4. Биохимический — позволяет различать виды по биохимическим параметрам (строению белков и нуклеиновых кислот). Однако наличие мутационной изменчивости приводит к многовариантным белкам, поэтому критерий не абсолютен.

5. Географический — определяет область распространения вида. Однако существуют виды с разорванным ареалом и виды с очень большим ареалом. Разные виды могут занимать один ареал.

6. Экологический — определяет условия существования вида, его экологическую нишу, положение в биоценозе. Но в одной экологической нише могут существовать разные виды. Часто виды-двойники занимают разную экологическую нишу.

Нет ни одного абсолютного критерия, поэтому для описания вида используют совокупность нескольких критериев.

2. Борьба за существование

Термин "борьба за существование" введен Ч. Дарвином и подразумевает взаимоотношения организмов с абиотическими и биотическими факторами среды. Она возникает в результате ограниченности природных ресурсов, с одной стороны, и существующей тенденцией организмов к неограниченному размножению, с другой.

Борьба за существование является предпосылкой естественного отбора, который определяется как процесс избирательного выживания и размножения организмов. Выживание одних особей происходит за счет гибели других. Борьба за существование регулирует численность популяции особей и поддерживает ее на определенном уровне.

Выделяют несколько форм борьбы за существование.

Внутривидовая борьба, или состязание, возникает между особями одного вида в популяции или между популяциями. Представители одного вида имеют сходные жизненные потребности, поэтому между ними возникает конкуренция за территорию, пищевые ресурсы, самку. Эта форма борьбы самая напряженная. Она приводит к выживанию наиболее приспособленных, а следовательно, сохранению их генотипа в популяции. Наиболее жестко она идет среди растений одного вида, населяющих одну территорию. Более сильные особи затеняют слабые, их корни глубже проникают в почву, лучше используют влагу и питательные вещества. Среди животных может наблюдаться истребление молодняка при избыточной численности, борьба за главенство в стае.

Однако существует и взаимопомощь, которая благоприятствует выживанию отдельных особей, например у пингвинов. Но в этом случае отмечается пассивная конкуренция и острее становятся другие формы борьбы.

Межвидовая борьба идет между особями разных видов. Например, один вид использует другой в качестве источника пищи (хищник — жертва, паразит — хозяин). Острая конкуренция идет между видами, занимающими одну экологическую нишу. Это может иногда приводить к вытеснению одного вида другим с данной территории. Например, конкуренция разных хищников в одном лесу, угнетение сорными растениями культурных, борьба за пищу между двумя видами крыс — серой и черной.

Борьба с неблагоприятными условиями среды — давление, которое испытывает организм со стороны неживой природы (засуха, высокая или низкая температура, наводнение и т. д.). В создавшихся условиях выживают более приспособленные особи, а также те, которые лучше и быстрее адаптируются к изменяющимся условиям. Спячка, анабиоз, листопад, смена окраски и густоты шерсти, образование колючек вместо листьев — все эти приспособления направлены на выживание особи и вида в целом. Борьба с абиотическими факторами обостряет межвидовую и внутривидовую борьбу.

3. Естественный отбор — движущая сила эволюции

Естественный отбор — это процесс, направленный на предпочтительное выживание более приспособленных и уничтожение менее приспособленных организмов. Более приспособленные особи имеют возможность оставить потомство. Материалом для отбора служат индивидуальные наследственные изменения. Вредные изменения снижают плодовитость и выживаемость особей, полезные — накапливаются в популяции. Отбор всегда имеет направленный характер: он сохраняет те изменения, которые наиболее соответствуют условиям окружающей среды, повышают плодовитость особей.

Отбор может быть индивидуальным, направленным на сохранение единичных особей с признаками, обеспечивающими успех в борьбе за существование в пределах популяции. Он может быть и групповым, закрепляющим благоприятные для группы признаки.

И. И. Шмальгаузен определил формы естественного отбора.

1. Стабилизирующий — направлен на поддержание средней нормы реакции признака против особей с крайними, отклоняющимися признаками. Отбор действует в постоянных условиях среды, консервативен, направлен на сохранение основных признаков вида в неизменности.

2. Движущий — приводит к закреплению уклоняющихся признаков. Отбор действует в изменяющихся условиях среды, приводит к изменению средней нормы реакции, эволюции вида.

3. Дизруптивный, разрывающий, — направлен на поддержание особей с крайними признаками и уничтожение особей со средними признаками. Действует в изменяющихся условиях, приводит к расколу единой популяции и образованию двух новых популяций с противоположными признаками. Отбор может привести к появлению новых популяций и видов. Например, популяции бескрылых и крылатых форм насекомых.

Любая форма отбора происходит не случайно, действует через сохранение и накопление полезных признаков. Отбор идет тем успешнее для вида, чем больше спектр изменчивости и больше разнообразие генотипов.

4. Приспособленность организмов и ее относительный характер

Приспособленность — относительная целесообразность строения и функций организма, являющаяся результатом естественного отбора, устраняющего неприспособленных особей. Признаки возникают в результате мутаций. Если они повышают жизнеспособность организма, его плодовитость, позволяют расширить ареал, то такие признаки "подхватываются" отбором, закрепляются в потомстве и становятся приспособлениями.

Форма тела животных позволяет им легко передвигаться в соответствующей среде, делает организмы малозаметными среди предметов. Например, обтекаемая форма тела рыб, наличие длинных конечностей у кузнечика.

Маскировка — приобретение сходства организма с каким-либо предметом окружающей среды, например, сходство с сухим листом или корой деревьев крыльев бабочки. Форма тела палочника делает его незаметным среди сучьев растений. Рыба-игла не видна среди водорослей. У растений форма цветка: положение на побеге способствует опылению.

Покровительственная окраска скрывает организм в окружающей среде, делает его незаметным. Например, белая окраска у зайца, зеленая — у кузнечика. Расчленяющая окраска — чередование светлых и темных полос на теле создает иллюзию светотени, размывает контуры животного (зебры, тигры).

Предостерегающая окраска указывает на наличие ядовитых веществ или специальных органов защиты, на опасность организма для хищника (осы, змеи, божьи коровки).

Мимикрия — подражание менее защищенного организма одного вида более защищенному организму другого вида (или предметам среды), что оберегает его от истребления (осовидные мухи, неядовитые змеи).

Приспособительное поведение у животных — это угрожающая поза, предупреждающая и отпугивающая врага, замирание, забота о потомстве, запасание корма, постройка гнезда, норы. Поведение животных направлено на защиту и сохранение от врагов и вредных воздействий факторов среды.

У растений также выработались приспособления: колючки предохраняют от поедания; яркая окраска цветков привлекает насекомых-опылителей; разное время созревания пыльцы и семязачатков препятствует самоопылению; разнообразие плодов способствует распространению семян.

Все приспособления имеют относительный характер, так как действуют в определенных условиях, к которым адаптирован организм. При изменении условий приспособления могут не защитить организм от гибели, а следовательно, признаки перестают быть приспособительными. Узкая специализация может стать причиной гибели в изменившихся условиях.

Причина возникновения приспособлений заключается в том, что организмы, не соответствующие данным условиям, погибают и не оставляют потомства. Организмы, выжившие в борьбе за существование, имеют возможность передать свой генотип и закрепить его в поколениях.

Микроэволюция — эволюционный процесс, протекающий внутри вида, ведущий к его изменению и возникновению нового вида. Процесс видообразования начинается в популяциях, поэтому популяция является элементарной эволюционной структурой.

В идеальных популяциях действует закон Харди—Вайнберга — закон генетического равновесия, по которому соотношение частот встречаемости доминантного и рецессивного генов остается неизменным из поколения в поколение. Идеальная популяция отвечает следующим требованиям:

а) неограниченно большая величина популяции;

б) свободное скрещивание особей — панмиксия;

в) отсутствие мутационного процесса и отбора; г) отсутствие миграции особей — изоляция популяции.

В популяциях частоты встречаемости генов А и а отвечают формуле

р + 2 (АА) + 2ря(Аа) + а 2 (аа) = 1.

Однако в реальных популяциях условия идеальной популяции не выполняются. С. С. Четвериков установил, что мутационный процесс в популяциях идет постоянно, но мутации в основном рецессивны и скрыты в гетерозиготах. При внешней фенотипической однородности наблюдается генотипическая неоднородность популяции. С. С. Четвериков сделал вывод о насыщенности мутациями природных популяций, что является скрытым резервом наследственной изменчивости и приводит к нарушению генетического равновесия. Случайное ненаправленное изменение частот аллелей в популяции получило название дрейфа генов.

В природных условиях наблюдается периодическое колебание численности особей, что связано с сезонными явлениями, климатическими изменениями, стихийными бедствиями и т. д. Колебание численности особей в популяции называется популяционными волнами. Их впервые обнаружил С. С. Четвериков. Популяционные волны — одна из причин дрейфа генов, который вызывает следующие явления: возрастание генетической однородности (гомозиготности) популяции; концентрацию редких аллелей; сохранение аллелей, снижающих жизнеспособность особей; изменение генофонда в разных популяциях. Все эти явления ведут к эволюционным преобразованиям генетической структуры популяции, а в дальнейшем и к изменению вида.

Важным фактором эволюции является изоляция, которая приводит к расхождению признаков в пределах одного вида и предотвращает скрещивание особей. Изоляция может быть географической и экологической, отсюда выделяют два способа видообразования.

Географическое видообразование — новые формы организмов возникают за счет разрыва ареала и пространственной изоляции. В каждой изолированной популяции вследствие дрейфа генов и отбора изменяется генофонд. Далее наступает репродуктивная изоляция, что ведет к образованию новых видов.

Причинами разрыва ареала могут быть горообразование, ледники, образование рек и другие геологические процессы. Например, различные виды лиственниц, сосен, австралийских попугаев образовались в результате разрыва ареала.

Экологическое видообразование — способ видообразования, при котором новые формы занимают разные экологические ниши в пределах одного ареала. Изоляция происходит за счет несовпадения времени и места скрещивания, поведения животных, приспособления к разным опылителям у растений, использования разной пищи и т. д. Например, виды севанской форели имеют разные места нереста, виды лютиков приспособлены к жизни в разных условиях.

Географическое и экологическое видообразование идет по схеме:

обособление популяции -" накопление мутаций -" изоляция -" дивергенция признаков -" образование подвида —" репродуктивная изоляция —"образование вида.

Это процессы очень длительные. Движущей силой видообразования является движущий и дизруптивный естественный отбор.

Макроэволюция — надвидовая эволюция, в результате которой формируются более крупные таксоны (семейства, отряды, классы, типы). Она не имеет специфических механизмов и осуществляется аналогично механизмам микроэволюции. Макроэволюция происходит в исторически огромные промежутки времени и недоступна для непосредственного изучения и наблюдения. А. Н. Северцов и И. И. Шмальгаузен установили два главных направления эволюционного процесса: биологический прогресс и биологический регресс.

Биологический прогресс характеризуется расширением ареала; увеличением численности вида; образованием новых популяций и систематических единиц; преобладанием рождаемости над смертностью. Например, ареал зайца-русака расширился и образовалось 20 новых подвидов. Высока численность круглых червей, особенно паразитических форм.

Биологический регресс характеризуется сужением ареала; уменьшением численности вида; сокращением числа популяций и уменьшением систематических единиц; преобладанием смертности над рождаемостью.

Это приводит к сокращению числа видов в роде, числа родов в семействе (иногда до одного), семейств в отряде (одно) и т. д. Часть видов, родов, семейств вымирают полностью. Например, снижение численности хвощей и плаунов. На грани вымирания находится уссурийский тигр.

Пути достижения биологического прогресса.

Установлены А. Н. Северцовым и связаны со всевозможными преобразованиями в строении организмов.

Ароморфоз — арогенез, или морфофизиологи-ческий прогресс, сопровождающийся крупными изменениями в строении организмов, повышением уровня их организации. Ароморфозы носят общий характер и не являются приспособительными к специальным условиям. Они дают возможность освоить новые места обитания, расширить ареал. В результате ароморфозов возникли такие крупные таксоны, как типы и классы.

Идиоадаптация — аллогенез, сопровождающийся приобретением организмом частных приспособлений к условиям среды, месту обитания без изменения уровня организации. Идет освоение новых сред жизни. Возникающие изменения носят приспособительный характер, иногда узкую специализацию к конкретному условию. В результате происходит дивергенция признаков внутри одной систематической группы и образуются более мелкие таксоны: отряды, семейства, роды. У особей разных таксономических групп может наблюдаться конвергенция — схождение признаков в результате приспособления различных организмов к одним и тем же условиям обитания (бабочки и птицы, киты и рыбы). Так возникают аналогичные органы.

Иногда имеет место независимое развитие сходных признаков у близкородственных групп организмов — параллелизм. Например, развитие ласт у ластоногих (моржей и тюленей).

Общая дегенерация — морфофизиологический регресс, сопровождающийся упрощением организации, исчезновением некоторых органов или систем органов. Дегенерация связана с переходом к паразитическому или сидячему образу жизни. Например, утрате корней и листьев у растения-паразита повилики, органов пищеварения у ленточных червей, редукция хорды у асцидии. В результате узкой специализации появляются частные приспособления — присоски, крючки и т. д.

1. Эволюция необратима. Любая систематическая группа не может вернуться к исходному предку. Иногда возникают атавизмы, но они единичны. Земноводные не могут снова дать начало рыбам, от которых они произошли в процессе эволюции.

2. Эволюция прогрессивна и направлена на развитие приспособлений к каким-либо условиям существования.

3. Каждое повышение уровня организации — ароморфоз — сопровождается частными приспособлениями — идиоадаптацией, в особых случаях — дегенерацией.

Читайте также: