БІОЛОГІЯ ЗНО 2018 - КОМПЛЕКСНЕ ВИДАННЯ
ПОПУЛЯЦІЙНО-ВИДОВИЙ РІВЕНЬ ОРГАНІЗАЦІЇ ЖИТТЯ
ПОПУЛЯЦІЙНО-ВИДОВИЙ РІВЕНЬ ОРГАНІЗАЦІЇ ЖИТТЯ
ПОПУЛЯЦІЙНО-ВИДОВИЙ РІВЕНЬ ОРГАНІЗАЦІЇ ЖИТТЯ
Вид. Критерії виду. Структура виду
Вид — це основна систематична одиниця, що реально існує в природі, займає певний ареал і є сукупністю споріднених за походженням організмів, які схрещуються між собою з утворенням плодючих організмів, не схрещуються з іншими видами і якісно відмінні від них. Уся сукупність представників будь-якого виду складається з популяцій.
Критерії виду:
• морфологічний — сукупність подібностей особин виду за будовою. До нього відносять усі матеріальні структури: від хромосом до особливостей будови органів та їхніх систем;
• фізіологічний — подібність або відмінність у процесах життєдіяльності особин одного чи різних видів;
• біохімічний — особливості хімічного складу та перебігу певних біохімічних реакцій, характерні для особин певного виду;
• географічний — полягає в тому, що популяції кожного виду заселяють певну частину біосфери (ареал), яка відрізняється від ареалів близьких видів, і площа та контури ареалів є видовою ознакою;
• екологічний — охоплює всі критерії, оскільки популяції кожного виду мають свою екологічну нішу в біогеоценозі;
• генетичний — полягає у схожості ДНК окремих представників або груп особин.
Види, які не розрізняються за загальноприйнятими в діагностиці певної систематичної групи макроморфологічними критеріями, проте відрізняються за всіма іншими критеріями, відносять до видів-двійників.
На території, яку займає вид, окремі особини зібрані в більш-менш відмежовані одна від одної групи — популяції. Існування виду у формі популяцій пов’язане з нерівномірністю розподілу сприятливих умов існування по його ареалу. Наприклад, білка звичайна поширена в Євразії, але трапляється лише в лісах певних типів, які розділені іншими рослинними угрупованнями, річками, горами. Тому кожен з таких лісів має одну або кілька популяцій білки. Отже, що різноманітніші умови існування на території поширення виду, то більшою буде кількість популяцій, з яких він складається.
Ступінь відокремленості популяцій може бути різним. За значних географічних перешкод популяції одного виду можуть бути повністю відокремлені одна від одної (наприклад, популяції риб з різних озер). Якщо ж умови існування на території поширення виду відносно однорідні, то окремі популяції можуть бути відокремлені нечітко (популяції гризунів, які живуть у степах і пустелях).
Генетична структура популяцій зазнає безперервних змін: одні генотипи замінюються іншими, у результаті чого в процесі еволюції і селекції змінюється спадковість видів, порід тварин і сортів рослин. Цей процес здійснюється через зміну генетичних структур популяцій під впливом мутацій, природного і штучного доборів, генетико-автоматичних процесів і міграцій.
Члени однієї популяції впливають один на одного не менше, ніж фізичні чинники середовища чи інші організми, які існують поряд.
Під час статевого розмноження між особинами популяції відбувається вільне схрещування й обмін генами, що перетворює популяцію у відносно цілісну генетичну систему. Якщо немає статевого запліднення, коли переважає вегетативне і партеногенетичне, генетичні зв’язки слабші й популяція складається із системи клонів чи чистих ліній, які спільно використовують середовище.
До основних показників характеристики популяцій належать:
• чисельність — загальна кількість особин на певній території;
• густота — середня кількість особин популяції на одиницю площі чи об’єму, який займає популяція в просторі;
• біомаса — маса особин популяції, що припадає на одиницю площі або об’єму, характеризує густоту популяції;
• народжуваність — число нових особин, які з’являються за одиницю часу внаслідок розмноження;
• смертність — показник, який відображає кількість померлих особин у популяції за одиницю часу;
• приріст — різниця між народжуваністю і смертністю; приріст популяції може бути як позитивним, так і негативним;
• темп росту — середній приріст за одиницю часу.
Статева структура популяції — це співвідношення особин за статтю, особливо частки здатних до розмноження самок. Співвідношення статевозрілих особин у популяціях різне і залежить від тривалості життя, часу настання статевої зрілості, інтенсивності розмноження.
У більшості видів стать майбутньої особини визначається в момент запліднення в результаті перекомбінації статевих хромосом. Теоретично співвідношення жіночих і чоловічих особин повинно бути рівним (1 : 1), але зчеплені зі статтю ознаки часто визначають значні відмінності. Наприклад, в ондатр у багатьох районах ареалу серед новонароджених у 1,5 разу більше самок, ніж самців.
На статеву структуру популяції значно впливають умови середовища — у популяціях деяких кажанів частка самок після зимової сплячки знижується інколи до 20 %; у фазанів, качки крижня, великої синиці, навпаки, вища смертність самців. Особливо умови середовища впливають на статеву структуру популяцій у видів із чергуванням статевих і партеногенетичних поколінь — попелиць, дафній.
Вікова структура популяції — це розподіл особин за віковими групами. Вона формується на основі біологічних властивостей виду, але завжди відображає силу взаємодії чинників навколишнього середовища і має пристосувальний характер.
Нерідко вікові екологічні відмінності в межах виду виражені значно більшою мірою, ніж розбіжності між видами (трав’яна жаба і пуголовок; метелики і гусінь).
Аналіз вікової структури популяції допомагає прогнозувати її чисельність протягом життя низки найближчих поколінь— різке скорочення частки нестатевозрілих особин свідчить про зниження чисельності популяції в майбутньому.
Просторова структура популяції — це просторове розташування організмів у популяції.
Розрізняють три основні типи просторового розміщення, які мають різну біологічну суть:
• випадкове — різні фактори однаково впливають на особини, а популяція перебуває в оптимальних умовах;
• регулярне — результат елімінації особин при гомогенних умовах;
• групове — найпоширеніше, пов’язане з особливостями дисемінації (висипання важкого насіння, поширення плодів і насіння), вегетативним розмноженням, скупченням у найпридатніших і найвдаліших місцях.
Для виявлення типу розміщення найбільш доступним та ефективним є картування особин на облікових площинах.
Розміщення рослин у просторі через їх нерухомість має важливий біологічний зміст. У рослинних угрупованнях просторова структура популяцій виявляється через характерне розміщення особин даного виду; вони можуть виступати поодинці, парами, групами або ж скупченнями, їх розміщення залежить від біологічних особливостей виду, стадії розвитку популяції, умов місцезростання. Відносно ж тварин, то тут важливим фактором є пора року (лялечка зимує в лісовій підстилці, гусениця живе в кроні дерева).
Популяційні хвилі
Розміри популяції (просторові та за кількістю особин) завжди змінюються. Періодичні коливання чисельності популяції отримали назву хвилі життя, або популяційні хвилі. Поняття про популяційні хвилі розробив російський біолог С. С. Четвериков.
Чисельність популяції будь-якого виду тварин або рослин залежить, у першу чергу, від балансу народжуваності та смертності. Але в природі постійно є причини, які викликають хвилі життя: вороги, патогенні мікроорганізми, наявність їжі, конкуренти, волога, світло, температура, стихійні лиха тощо. Члени однієї популяції впливають один на одного не менше, ніж фізичні чинники середовища чи інші види організмів, які існують поряд.
Популяційні хвилі можуть бути: сезонними — пов’язаними зі щільністю популяції, спричинюються особливостями життєвих циклів або сезонною зміною кліматичних факторів (розмноження організмів у найбільш сприятливу пору року і підвищена смертність у несприятливий період); несезонними — зумовлюються змінами абіотичних (зміною клімату впродовж значного історичного періоду), біотичних (інтенсивний вплив хижаків або паразитів), антропогенних (господарська діяльність людини) чинників.
Популяція може зростати як унаслідок збільшення народжуваності, так і через зменшення кількості загиблих. Різниця між народжуваністю і смертністю визначає приріст популяції. Позитивний приріст — народжуваність перевищує смертність, негативний — навпаки. Тривалий негативний приріст популяції може спричинити її вимирання.
Низька густота популяції тварин сприяє підвищенню народжуваності, надмірна — виснаженню ресурсів існування. Популяція приречена на загибель, якщо густота падає нижче певного рівня, здатного забезпечити зустріч особин різної статі для розмноження.
Густота популяції залежить від ємності середовища існування, змін інтенсивності кліматичних умов, тривалості життя, взаємозв’язків з популяціями інших видів, поведінки особин у популяції, територіальності, стресовості поведінки, розселення, впливу людини тощо.
Популяції живих організмів прагнуть зберегти відносну динамічну збалансованість (постійність), тому її відновлення у випадку порушення можливе за допомогою власних регуляторних механізмів.
Гомеостаз популяції. Генофонд популяції
Унаслідок пристосування до умов середовища життя, у різних видів виробились різноманітні механізми, які дають змогу уникнути необмеженого зростання чисельності популяцій і відповідно — перенаселення та виснаження ресурсів довкілля. Ці механізми сприяють підтриманню густоти популяцій на відносно сталому рівні, особливо у видів із тривалими періодами індивідуального розвитку. Підтримання чисельності популяції на певному, оптимальному для даного середовища життя, рівні отримало назву гомеостаз популяції. На гомеостаз популяції впливають абіотичні фактори, а також міжвидові та внутрішньовидові взаємозв’язки.
Генофонд популяції — це сукупність усіх генних варіацій (алелей) певної популяції. Популяція володіє всіма своїми алелями для оптимального пристосування до умов навколишнього середовища. Якщо певного гена в усій популяції існує лише одна алель, то популяція у відношенні до цього гена є мономорфною. При наявності декількох різних версій гену в популяції, вона є поліморфною. При сильному інбрідінгу часто виникають мономорфні популяції лише з однією версією гена.
Одним з показників обсягу генофонду є ефективна величина популяції. У популяції з диплоїдним набором хромосом може бути максимально удвічі більше алелей одного гена, ніж індивідів. При цьому не враховуються статеві хромосоми. Алелі всієї популяції в ідеальному випадку розподілені за законом Харді — Вайнберга.
Великий генофонд з безліччю різних варіантів окремих генів веде до кращого пристосування потомства до мінливого навколишнього середовища. Різноманітність алелей дає змогу пристосуватись до змін значно швидше, якщо відповідні алелі вже є, ніж якщо вони повинні з’явитись внаслідок мутацій. Однак, у незмінному навколишньому середовищі менше число алелей може бути більш вигідним, оскільки при значній кількості шіелей можуть виникати їх несприятливі комбінації.
Коментарі
Дописати коментар