Вид и популяция

Вид является основной структурной единицей живой природы. Он возникает, развивается, а при изменении условий существования может исчезнуть или преобразоваться в другие виды.

Видом называют совокупность особей, сходных по морфофизиологическим свойствам, имеющих общее происхождение, занимающих определенный ареал, могущих свободно скрещиваться и давать плодовитое потомство. Одни виды отличаются от других рядом признаков, которые являются критериями вида.

Морфологический критерий — это особенности внешнего и внутреннего строения особей одного- вида. Особи одного вида морфологически сходны. Морфологические различия между видами могут быть четкими или едва уловимыми.

Генетический критерий основан на характерном для каждого вида наборе хромосом, строго определенном их числе, размерах, форме (сходство кариотипов у особей одного вида).

Физиологический критерий предполагает сходство всех процессов жизнедеятельности (обмен веществ, раздражимость, размножение и др.) у особей одного вида и объясняет степень половой изоляции групп организмов.

Биохимический критерий подразумевает сходство химического состава и биохимических реакций у особей одного вида.

Географический критерий связывает вид с ареалом, занимаемым им в природе. Он может быть большим или меньшим, прерывистым или сплошным.

Экологический критерий учитывает совокупность факторов внешней среды, необходимых для существования данного вида, и его взаимоотношения с другими видами.

Все критерии в отдельности имеют относительный характер. Например, морфологическое сходство могут иметь разные виды (виды-двойники), но они не скрещиваются между собой (например, шесть видов-двойников у малярийного комара). Биохимические критерии (например, соотношение пуриновых и пиримидиновых оснований в молекуле ДНК) могут быть различны у видов одного рода, однако виды разных родов могут обладать сходными биохимическими характеристиками. Поэтому для установления видовой принадлежности недостаточно использовать какой-либо один критерий; только совокупное их изучение может дать правильную характеристику вида.

Основным критерием вида является способность его особей к скрещиванию. Существует много разных препятствий, не позволяющих скрещиваться особям различных видов. Например, отличия в наборе хромосом (генетический критерий); несовпадение сроков размножения или размножение при разных температурах (экологический критерий); различия в строении половых органов (морфологический критерий) и брачном поведении (физиологический критерий). Таким образом, вид представляет собой генетически изолированную систему. Главная черта вида — относительная стабильность его генофонда, которая поддерживается репродуктивной изоляцией особей от других видов. Единство вида обеспечивается свободным скрещиванием между особями, в результате которого происходит постоянный обмен генами, способствующий устойчивому существованию вида на протяжении многих поколении. В то же время генетическая структура вида постоянно изменяется под действием эволюционных факторов (мутации, отбор), поэтому вид оказывается неоднородным.

В пределах ареала какого-либо вида его особи распространены неравномерно, так как условия существования на разных его участках различны. Например, лягушки и рыбы одного озера могут быть изолированы от своих собратьев из другого, соседнего; заросли крапивы встречаются лишь по оврагам и канавам. Такая изоляция препятствует свободному скрещиванию между группами особей одного вида, хотя в некоторых случаях они могут обмениваться генами с соседними группами. Такие относительно изолированные группы особей одного вида называются популяциями. Популяция — это совокупность особей одного вида, длительно существующих на определенной территории, свободно скрещивающихся и относительно изолированных от других особей того же вида. Каждая популяция характеризуется плотностью (числом особей, приходящихся на единицу площади), численностью (общим количеством особей) и возрастным составом (соотношением молодых, зрелых и старых особей). Популяция — это форма существования вида в конкретных условиях среды и единица эволюции.

Особи одной популяции характеризуются максимальным сходством признаков вследствие высокой возможности скрещивания внутри популяции и одинаковым давлением отбора. Вместе с тем популяции генетически неоднородны вследствие непрерывно возникающей наследственной изменчивости. Популяции одного вида отличаются друг от друга частотой встречаемости тех или иных признаков (и соответствующих аллелей), так как в разных условиях существования естественному отбору подвергаются разные признаки (разные блоки генов). В популяциях идет борьба за существование и, следовательно, действует естественный отбор, благодаря которому выживают и оставляют потомство лишь особи с полезными в данных условиях изменениями. В зонах ареала, где граничат разные популяции одного вида, происходит обмен генами между ними, обеспечивающий генетическое единство вида. Такая взаимосвязь между популяциями способствует большей изменчивости вида и лучшей приспособленности его к условиям обитания.

Вследствие относительной генетической изоляции каждая популяция эволюционирует независимо от других популяций того же вида. Это наименьшая часть вида, представляющая собой элементарную единицу эволюции. Отдельная особь не может быть единицей эволюции, так как ее генотип определяется в момент оплодотворения и она смертна. Вклад организма в эволюцию обусловливается передачей генов своим потомкам. Популяция же потенциально бессмертна.

Породы домашних животных и сорта культурных растений представляют собой искусственные популяции, созданные человеком.


Видообразование

Наследственная изменчивость (мутации и комбинативная изменчивость) создает гено- и фенотипическое разнообразие внутри вида, представляющее собой элементарный эволюционный материал. Под видообразованием понимают историческую смену видов во времени, массовый процесс адаптации, осуществляемый в популяции или группе популяций под контролем естественного отбора. Изменения отдельных особей не могут приводить к эволюционным перестройкам, так как продолжительность жизни особи ограниченна. Только в достаточно многочисленных и длительно существующих популяциях отдельные изменения особей в процессе скрещивания приводят к генетической разнородности и изменению генетического состава популяции. Далее вступает в действие естественный отбор, который поддерживает удачные комбинации генов (частота их возрастает) и одновременно элиминирует из популяции неудачные варианты (частота их снижается). Такая длительная направленная перестройка генофонда популяции и является элементарным эволюционным процессом, который приводит к образованию разновидностей, подвидов и новых видов. Эволюционному процессу способствуют изоляция и популяционные волны.

Совокупность эволюционных процессов, протекающих внутри вида, изменяющих генетический состав популяций и приводящих к образованию новых видов, называется микроэволюцией.

При изменении условий существования внутри вида начинается процесс расхождения признаков — дивергенция, которая приводит к образованию новых группировок. От исходного вида берет начало много разнообразных форм, но не все они получают дальнейшее развитие. Наиболее расходящиеся по признакам формы обладают, как правило, большими возможностями оставлять потомство и выживать вследствие меньшей конкуренции между собой. Промежуточные формы чаще всего вымирают под действием естественного отбора. Такое расхождение признаков в большом ряду поколений под влиянием специфических условий среды и достаточной изоляции может приводить к приобретению новых признаков и образованию внутри вида самостоятельных групп. Пока особи разных популяций вида могут скрещиваться между собой и давать плодовитое потомство, вид остается единым. При дальнейшей изоляции внутривидовые группы могут перестать скрещиваться, вследствие чего из одного вида может образоваться один или несколько новых видов.

Видообразование — это процесс возникновения новых видов на базе наследственной изменчивости под действием естественного отбора. В процессе видообразования происходит превращение генетически открытых внутривидовых систем (популяций, подвидов, разновидностей) в генетически закрытые системы (новые виды). Различают два основных способа видообразования — географический и экологический в зависимости от того, какой способ изоляции послужил исходным для расхождения популяций.

Макроэволюция — это процесс эволюционных преобразований надвидового масштаба, который приводит к возникновению высших систематических групп: из видов — новых родов, из родов — новых семейств и т. д. Макроэволюция совершается на основе микроэволюционных процессов, происходящих на больших пространствах в течение длительного времени. В основе макро- и микроэволюции лежат одни и те же эволюционные процессы.