4.Системная организация живой природы. Уровни организации живой материи.

БИОСФЕРНЫЙ Биосфера — оболочка Земли, развивающаяся под воздействием живых организмов ЭКОСИСТЕМНЫЙ Экосистема — совокупность живых организмов и среды обитания, связанных между собой обменом веществ, энергии и информации ПОПУЛЯЦИОННО- видовой Популяция — совокупность особей одного вида, обла-дающих общим генофондом и занимающих определенную территорию. Виды существуют в форме популяций ОРГАНИЗМЕННЫЙ Организм — отдельное живое существо, относительно самостоятельно взаимодей-ствующее со средой обитания КЛЕТОЧНЫЙ Клетка — основная структурная и функциональная единица живых организмов, элементарная живая система МОЛЕКУЛЯРНЫЙ Органические и неорганические молекулы, входящие в состав живых систем, а также их разнообразные комплексы Молекула стероидного токсина зеленой жабы Рис. 2. Уровни организации живой материи Уровни организации живой материи: молекулярный, клеточный, организменный, популяционно-видовой, экосистемный, биосферный.

5. Вид, его критерии и структура

Видом называется совокупность особей, сходных по строению, имеющих общее происхождение, свободно скрещивающихся между собой и дающих плодовитое потомство. Все особи одного вида имеют одинаковый кариотип, сходное поведение и занимают определенный ареал (распространение).    Одна из важных характеристик вида — его репродуктивная изоляция, т. е. существование механизмов, препятствующих притоку генов извне. Защищенность генофонда данного вида от притока генов других, в том числе близкородственных, видов достигается разными путями.

Каждый вид занимает более или менее обширный ареал. Иногда он сравнительно невелик: для видов, обитающих в Байкале, он ограничивается этим озером. В других случаях ареал вида охватывает огромные территории. Так, черная ворона почти повсеместно распространена в Западной Европе. Восточная Европа и Западная Сибирь населены другим видом — серой вороной. Существование определенных границ распространения вида не означает, что все особи свободно перемещаются внутри ареала. Степень подвижности особей выражается расстоянием, на которое может перемещаться животное, т. е. радиусом индивидуальной активности. У растений этот радиус определяется расстоянием, на которое распространяются пыльца, семена или вегетативные части, способные дать начало новому растению.    Для виноградной улитки радиус активности составляет несколько десятков метров, для северного оленя — более ста километров, для ондатры — несколько сот метров. Вследствие ограниченности радиусов активности лесные полевки, обитающие в одном лесу, имеют немного шансов встретиться в период размножения с лесными полевками, населяющими соседний лес. Травяные лягушки, мечущие икру в одном озере, изолированы от лягушек другого озера, расположенного в нескольких километрах от первого. В обоих случаях изоляция неполная, поскольку отдельные полевки и лягушки могут мигрировать из одного местообитания в другое.    Особи любого вида распределены внутри видового ареала неравномерно. Участки территории с относительно высокой плотностью населения чередуются с участками, где численность вида низкая или особи данного вида совсем отсутствуют. Поэтому вид рассматривается как совокупность отдельных групп организмов — популяций.

6. Популяция как единица существования вида, как единица эволюции и адаптации. Структура популяции.

Одной из особенностей СТЭ является популяционный подход к изучению эволюционных процессов. Именно популяция является элементарной единицей эволюции. Почему?

Единица эволюционного процесса должна отвечать следующим требованиям:

• реально существовать в природе;

• обладать численностью, достаточной для продолжения рода в конк ретных условиях;

• быть далее неделимой и выступать как единое целое во времени и пространстве;

• быть относительно обособленной и иметь определенную самостоя тельность в пространстве.

Ни особь, ни семья не соответствуют этим требованиям, так как изменения отдельных особей ни к каким эволюционным событиям не приводят. Отдельный организм смертен и представляет только одно биологическое поколение. И даже индивидуальные наследственные признаки каждой конкретной особи могут не проявиться в последующих поколениях (в силу взаимодействия генов). Отсюда следует, что особь — только объект действия естественного отбора. А единицу эволюции на протяжении поколений составляет некая группа особей.

Вид не может быть такой группой. Особи практически любого вида в пространстве распределены не равномерно, а в форме сгущений либо островков. Эти сгущения и островки представлены популяциями. Значит, вид дискретен (прерывист) и делим. Индивидуально возникшее изменение может стать групповым, эволюционным только при условии, что измененные особи должны находиться в сообществе особей того же вида, которое достаточно многочисленно и длительно существует. Таким сообществом и является популяция. Именно популяция является самой мелкой из групп, способных к самостоятельной эволюции.

Каждая популяция характеризуется отличительными признаками: однородным по географическим и климатическим условиям ареалом, возрастным и половым составом и, главное, своим уникальным генофондом. В разных популяциях генофонды отличаются набором и количественным соотношением аллелей в силу неодинакового направления естественного отбора. Стойкие, происходящие на протяжении нескольких поколений изменения генофонда популяции в одном и том же направлении называются элементарным эволюционным явлением. Факторы, способствующие изменению генофонда популяции, называются элементарными эволюционными факторами, или предпосылками эволюции.

Предпосылки (элементарные факторы) эволюции. Для выживания вида необходимо, чтобы организмы могли приспосабливаться к обычным изменениям окружающей среды. Это достигается фенотипической изменчивостью на основе нормы реакции генотипов отдельных особей. Однако норма реакции имеет пределы своих приспособительных возможностей. Для выживания вида при более значительных изменениях среды необходима перестройка нормы реакции. Она возможна благодаря изменениям генотипа — мутациям.

Мутации. Мутационный процесс — постоянно действующий источник наследственной изменчивости в популяции. Генные мутации, затрагивающие доминантные гены, а также хромосомные и геномные мутации чаще снижают приспособленность и не так важны для эволюции. Хотя известно, что в природе полиплоидные формы растений имеют преимущество перед диплоидными. Особого внимания заслуживают генные рецессивные мутации. Они весьма редки. Подсчитано, что в популяции, в состав которой входит от 100 тыс. до 1 млн особей (гамет), в среднем одна гамета несет мутацию в определенном локусе. А поскольку мутируют одновременно многие гены (а у некоторых форм их десятки тысяч), то 10—25% особей (гамет) несут те или иные мутантные аллели. В связи с этим популяция насыщена самыми разнообразными мутациями. Возможны следующие исходы проявления мутаций:

• мутации, обусловливающие нежизнеспособность особей, исчезнут из популяции вместе с их носителями;

• мутации, вызывающие нескрещиваемость особей, не могут иметь зна чения, так как их носители бесплодны;

• мутации, не оказывающие отрицательного воздействия на особь, вклю чаются в генофонд популяций в скрытом рецессивном состоянии.

Популяция, как губка, накапливает мутации, при этом ее приспособленность не нарушается. Следовательно, рецессивные мутации представляют собой «скрытый резерв наследственной изменчивости», что важно для эволюционного процесса.

Популяции на протяжении многих поколений стабильны и относительно однородны. Это объясняется действием естественного отбора. При распространении мутаций в гетерозиготах (Аа^ возрастает вероятность гомозиготных форм по рецессивному гену (а^), и мутация проявится феноти-пически. А поскольку отбор идет по фенотипу, то возможность сохранения мутанта будет определяться степенью нарушения приспособленности этой особи. Сильно уклонившиеся формы устраняются отбором. Таким образом поддерживается внешняя стабильность популяции.