Экология_1 / 2015-Лекции по экологии — Кияшова / Тема 3. Вид и популяция / ( 1). Вид и его критерии
Вид — это исторически сложившаяся совокупность особей, обладающих наследственным сходством морфологических, физиологических и биохимических особенностей; способных свободно скрещиваться между собой и давать плодовитое потомство; приспособленных к определнным условиям среды и занимающих определенный ареал.
Каждый вид организмов можно описать совокупностью характерных черт и свойств, которые называются признаками вида. Признаки вида, с помощью которых один вид можно отличить от другого, называются критериями вида.
Наиболее часто используют следующие общие критерии вида: морфологический, физиологический, генетический, биохимический, географический и экологический.
Морфологический критерий — основывается на внешнем и внутреннем сходстве особей одного вида.
Морфологический критерий является самым удобным и поэтому широко используется в систематике видов.
Однако морфологический критерий является недостаточным для определения различия видов-двойников, имеющих значительное морфологическое сходство.
Виды-двойники практически не различаются по внешнему виду, однако особи таких видов не скрещиваются между собой.
Виды-двойники довольно часто встречаются в природе. Около 5% всех видов насекомых, птиц, рыб и др. имеют виды-двойники:
— у черных крыс имеется два вида-двойника;
— у малярийного комара — шесть видов-двойников.
Использование морфологического критерия затруднительно также в тех случаях, когда особи одного и того же вида резко различаются между собой по внешнему виду, так называемые полиморфные виды.
Простейшим примером полиморфизма является половой диморфизм, когда наблюдаются морфологические различия между мужскими и женскими особями одного и того же вида.
Затруднительно использование морфологического критерия при диагностике домашних видов животных. Породы, выведенные человеком, могут значительно отличаться друг от друга, оставаясь в пределах одного вида (породы кошек, собак, голубей).
Таким образом, морфологический критерий является недостаточным для определения видовой принадлежности особей.
Физиологический критерий характеризует сходство процессов жизнедеятельности у особей одного вида, прежде всего сходство размножения.
Между особями разных видов существует физиологическая изоляция, которая проявляется в том, что особи разных видов почти никогда не скрещиваются между собой. Это объясняется различиями в строении полового аппарата, сроках и местах размножения, в ритуалах поведения при спаривании и т.д.
Если межвидовое скрещивание все же происходит, то в результате получаются межвидовые гибриды, которые отличаются пониженной жизнеспособностью или оказываются бесплодными и не дают потомства:
Например, известен гибрид лошади и осла — мул, который является вполне жизнеспособным, но бесплодным.
Однако в природе есть такие виды, которые могут скрещиваться между собой и давать плодовитое потомство (например, некоторые виды канареек, зябликов, тополей, ив и др.).
Следовательно, и физиологический критерий является недостаточным для характеристики вида.
Генетический критерий — это характерный для каждого вида набор хромосом, строго определенное их число, размеры и форма.
Особи разных видов не могут скрещиваться между собой, так как имеют разные наборы хромосом, различаются по числу, размерам и формам:
— так, например, два близких вида черных крыс различаются по числу хромосом (у одного вида 38 хромосом, а другого — 48) и поэтому не скрещиваются между собой.
Однако и этот критерий не является универсальным:
— во-первых, у многих разных видов число хромосом может быть одинаковым (например, многие виды из семейства бобовых имеют по 22 хромосомы);
— во-вторых, в пределах одного и того же вида могут встречаться особи с разным числом хромосом, что является результатом мутаций (например, у серебристого карася встречаются популяции с набором хромосом 100, 150, 200, тогда как нормальное их число равно 50).
Таким образом, на основании генетического критерия нельзя также достоверно определить принадлежность особей к конкретному виду.
Биохимический критерий позволяет различать виды по биохимическим параметрам (составу и структуре определенных белков, нуклеиновых кислот и других веществ).
Известно, что синтез определенных высокомолекулярных веществ свойственен лишь отдельным видам (так, например, по способности образовывать и накапливать определенные алколоиды различаются многие виды растений).
Однако существует значительная внутривидовая изменчивость практически всех биохимических показателей, вплоть до последовательности соединения аминокислот в молекулах белков и нуклеиновых кислот.
Поэтому биохимический критерий также не является универсальным. Кроме того он не находит широкого применения, так как является очень трудоемким.
Географический критерий основан на том, что каждый вид занимает определенную территорию или акваторию.
Иными словами, каждый вид характеризуется определенным географическим ареалом.
Многие виды занимают разные ареалы, но большинство видов имеют совпадающие ареалы.
Существуют виды, не имеющие определенного географического ареала, т.е. обитающие на огромных пространствах суши или океана, так называемые виды-космополиты:
— некоторые обитатели внутренних водоемов — рек и пресноводных озер (многие виды рыб, тростник);
— к космополитам относятся также одуванчик лекарственный, пастушья сумка и др.;
— космополиты встречаются среди синантропных животных — видов, обитающих рядом с человеком или его жилищем (вши, клопы, тараканы, мухи, крысы, мыши и т.д.);
— к космополитам относятся также комнатные и культурные растения, сорняки, домашние животные, которые находятся под опекой человека.
Кроме того, существуют виды, не имеющие четких границ распространения или имеющие разорванный географический ареал.
В силу этих обстоятельств географический критерий, как и другие, не является абсолютным.
Экологический критерий основан на том, что каждый вид может существовать только в определенных условиях, выполняя свою функциональную роль в конкретном биогеоценозе.
Каждый вид занимает определенную экологическую нишу в сложной системе экологических взаимоотношений с другими организмами и факторами неживой природы.
Экологическая ниша — это совокупность всех факторов и условий среды, в пределах которых возможно существование вида в природе.
Она включает весь комплекс абиотических и биотических факторов среды, необходимых организму для жизни, и определяется его морфологической приспособленностью, физиологическими реакциями и поведением.
Классическое определение экологической ниши дал американский эколог Дж. Хатчинсон (1957 г.).
Согласно сформулированной им концепции экологическая ниша представляет собой часть воображаемого многомерного пространства (гиперобъема), отдельные измерения которого соответствуют факторам, необходимыми для нормального существования вида (рис.1).
двухмерная ниша трехмерная ниша
Рис. 1. Модель экологической ниши по Хатчинсону
(F1, F2, F3 – интенсивность различных факторов).
— для существования наземного растения достаточно определенного сочетания температуры и важности (двухмерная ниша);
— для морского животного необходимы – температура, соленость, концентрация кислорода (трехмерная ниша).
Важно подчеркнуть, что экологическая ниша не просто физическое пространство, занимаемое видом, но и его место в сообществе, определяемое его экологическими функциями и его положение относительно абиотических условий существования.
По образному выражению Ю. Одума, “экологическая ниша” — это “профессия” вида, его образ жизни, а “местообитание” — это его “адрес”
Например, смешанный лес – это местообитание для сотен видов растений и животных, но у каждого из них своя и только одна «профессия» — экологическая ниша. Лось и белка имеют одно местообитание, но экологические ниши их совершенно разные.
Следовательно, экологическая ниша — это не пространственная, а функциональная категория.
При этом важно сознавать, что экологическая ниша не есть нечто такое, что можно увидеть. Экологическая ниша — это отвлеченное абстрактное понятие.
Экологическая ниша, определяемая только физиологическими особенностями организмов, называется фундаментальной, а та, в пределах которой вид реально встречается в природе – реализованной.
Однако, и экологический критерий является недостаточным для характеристики вида.
Некоторые разные виды в различных местообитаниях могут занимать одинаковые экологические ниши:
— антилопы в саваннах Африки, бизоны в прериях Америки, кенгуру в саваннах Австралии, куница в европейской и соболь в азиатской тайге ведут одинаковый образ жизни, обладают сходным типом питания, т.е. в различных биогеоценозах они выполняют одинаковые функции и занимают сходные экологические ниши.
Нередко бывает и наоборот — одному и тому же виду в разных местообитаниях свойственны различные экологические ниши. Чаще всего это связано с доступностью пищи и наличием конкурентов:
Кроме того, один и тот же вид в разные периоды своего развития может занимать различные экологические ниши:
— так, головастик питается растительной пищей, а взрослая лягушка — типичное плотоядное животное, поэтому им свойственны различные экологические ниши;
— перелетные птицы в связи с миграциями характеризуются также разными экологическими нишами зимой и летом;
— среди водорослей имеются виды, которые функционируют то как автотрофы, то как гетеротрофы. В результате в определенные периоды жизни они занимают те или иные экологические ниши.
Таким образом, ни по одному из указанных критериев нельзя определить принадлежность особи к конкретному виду. Охарактеризовать вид можно только по совокупности всех или большинства критериев.
Источник
2. Критерии вида
Основные критерии: морфологический, физиологический, генетический, биохимический, экологический, географический и исторический.
Морфологический критерий характеризует особенности внешнего и внутреннего строения особей данного вида. Так, разные виды подорожника различаются по форме, размерам и расположению листьев, по строению стебля.
Физиологический критерий характеризует особенности процессов жизнедеятельности (размножения, обмена веществ, раздражимости и т. д.). Наиболее важным признаком является способность свободно скрещиваться и давать плодовитое потомство. Особи разных видов обычно не могут скрещиваться и давать потомство из-за разного строения органов размножения, отличий в брачном поведении, несовместимости половых клеток.
Генетический критерий — это определённый набор хромосом, имеющих характерное строение и состав. Это наиболее важный критерий, так как он определяет репродуктивную изоляцию вида.
\(1\) — скерды (Crepis capillaris), \(2\) — кузнечика (Tettygonia cantans), \(3\) — плодовой мушки (Drosophila melanogaster), \(4\) — бабочки (Dasychira pudibunda), \(5\) — курицы (Gallus domesticus).
Биохимический критерий отражает сходство химического состава (белков, нуклеиновых кислот и др.) и особенности обмена веществ у особей данного вида.
Экологический критерий — это особенности факторов среды, необходимые для жизнедеятельности особей. Каждый вид может обитать только в той среде, где климат, особенности почвы, рельеф и источники пищи соответствуют его пределам выносливости.
Обитающие на одной территории близкие виды занимают разные экологические ниши . Так, большой пёстрый дятел зимой питается семенами сосны и лиственницы. Чёрный дятел желна добывает из-под коры елей личинки усачей, а малый пёстрый дятел добывает насекомых из древесины ольхи или стеблей травянистых растений.
Географический критерий характеризует территорию ( ареал ), на которой обитают и проходят полный цикл своего развития особи данного вида.
Исторический критерий характеризует происхождение данного вида. Основан на изучении истории группы близких видов. Этот критерий носит комплексный характер, поскольку включает сравнительный анализ современных ареалов видов (географический критерий), сравнительный анализ геномов (генетический критерий) и др.
Источник