Что такое популяционно видовой уровень в биологии
Популяционно-видовой уровень — начальный этап эволюции
Вид — качественный этап эволюционного процесса. Вид состоит из свободно скрещивающихся между собой или способных к скрещиванию популяций. В зависимости от времени вид долгие годы сохраняется и находится в непрерывном изменении. Одни виды исчезают, а из других развиваются новые. Вид имеет в биогеоценозе свое пространство и место. Между популяцией вида и подвидом существуют огромные отличия в генетическом отношении, а между видами есть морфологические, физиологические и биохимические отличия. К. Линней утверждал, что виды постоянны и неизменяемы. Но Ч. Дарвин в своей классической работе «Происхождение видов» в 1859 г, доказал изменяемость видов. Вид — сложная генетическая система. Для особей одного вида характерен общий генофонд, они препятствуют притоку генов извне. К виду относятся различные подвиды и группы популяций. Понятие вид ввел в конце XVII в. англичанин Джон Рей.
Все особи одного вида имеют одинаковый генотип и общность поведения. Вид — это реально существующая, генетически неделимая единица органического мира, это качественный этап процесса эволюции, самая маленькая неделимая генетически устойчивая система.
Критерии вида. Виды отличаются друг от друга многими признаками, называемыми критериями вида. Критерии вида подразделяются на морфологический, генетический, физиологический, биохимический, географический, экологический и этологический.
1. Морфологический критерий показывает сходство внешних и внутренних признаков особей одного вида. Однако в природе встречаются виды-двойники со сходными морфологическими признаками, но с несовместимостью хромосом при скрещивании. Например, найдено 15 видов-двойников, объединяемых ранее под названием «малярийный комар»; описано 2 вида-двойника черных крыс. Крысы с количеством хромосом 38 распространены в Европе, Африке, Америке, Австрии, Новой Зеландии, Азии. Крысы с числом хромосом 42 встречаются в Азии, в восточной части Бирмы. Итак, определения вида по внешнему виду, окраске недостаточно.
2. Генетический критерий — для всех особей вида характерны число, форма, размер хромосом. Поэтому особи одного вида не скрещиваются с особями другого вида. Если скрещивание произошло, то образуются нежизнеспособные гаметы, зиготы, зародыши и потомство. Даже потомство, полученное при межвидовом скрещивании, оказывается бесплодным (гибрид кобылицы с ослом — мул). Основной критерий определения видов — отсутствие обмена генами между видами. Генотип каждого вида — это сложная система, развивающаяся эволюционным путем и показывающая биологическую приспособленность. Однако в природе среди растений (семейства розоцветных) встречаются межвидовые гибриды. У животных межвидового скрещивания практически нет. Итак, только во взаимосвязи всех критериев можно определить каждый вид отдельно и дать полное описание.
3. Физиологический критерий — характеризует обмен веществ, размножение, раздражимость и другие сходства одного вида.
4. Биохимический критерий — многообразие видов, связанное с различным строением и составом белка. Поэтому биохимический критерий определяет в отдельных группах вида синтез высокомолекулярных органических соединений.
5. Географический критерий определяет область распространения вида. Каждый отдельный вид занимает определенное пространство. Ареал распространения вида может быть большим или меньшим, сплошным или прерывистым. Появившиеся в этом ареале виды в процессе эволюции расширяются или изменяются. Например, мамон- тово дерево или вечнозеленая секвойя — древнейшие виды растений, появившиеся еще в меловой период мезозойской эры. Они были широко распространены в триасовом периоде кайнозойской эры в северном полушарии. В настоящее время эти растения сохранились как местный вид на побережье Северной Америки, в Калифорнии. Каждому виду свойственны своя история возникновения (размер, очертания и т. д.) и специфические признаки. Иногда на Земле ареал видов или совпадает, примыкает друг к другу, или смешивается. Географический критерий не определяет с точностью ареал вида.
6. Экологический критерий определяет занимаемое местообитание каждого вида. Например, существуют три вида семейства заячьих:
заяц-русак распространен в степи;
заяц-беляк встречается в лесу;
заяц-песчаник обитает в пустыне, полупустыне.
Отличие особей одного вида от других связано с питанием и местообитанием. Экологические особенности некоторых видов сходны между собой.
У волков, обитающих в тундре и лесостепи, имеются различия в условиях существования, поэтому определения видовой принадлежности только по экологическому критерию недостаточно.
7. Этологический критерий — в основном связан с животными. Каждый вид животных имеет свои особенности.
Популяционная структура вида. Особи каждого вида объединяются в группы, которые распространены неоднородно. Их количество и продолжительность жизни могут изменяться. Так, например, в луже воды, образовавшейся после дождя, лягушки начинают метать икру. Однако при высыхании лужи в солнечную погоду икринки погибают. И наоборот, хотя в больших озерах количество особей каждого вида постоянно меняется, продолжительность их жизни остается высокой.
Популяция — это группа особей одного вида, обитающая долгое время в определенном ареале.
Особи, находящиеся в популяции, тесно связаны между собой. В постоянных популяциях особи различаются возрастными особенностями (от новорожденной до взрослой особи). Основная особенность популяций — сходство генотипов особей. Все свойства и признаки особей похожи, поэтому происходит их свободное скрещивание.
Видообразование — Ч. Дарвин определил, что видообразование осуществляется через подвиды (рис. 26).
Рис. 26. Видообразование: 1 — исходный вид; 2 — разветвление на два вида; 3 — два новых вида
1. Каждый вид образуется через подвид.
2. На образование нового вида оказывают влияние приспосабливаемость и другие условия.
3. Новый вид образуется из одного или нескольких смешанных популяций.
4. Вид образуется из первоначального вида внутри ареала распространения. Есть несколько путей такого видообразования:
а) быстрое изменение кариота (полиплоидия);
б) экологическое или сезонное обособление. Докажем на примере, что на образование нового вида оказывают влияние различные факторы: из-за физических преград (море, горы, реки, ледники и т. д.) близкородственные организмы могут быть географически обособлены. Например, в западной части горного массива США встречаются 23 вида зайцев, в долине, на востоке и западе — только 8 видов. Это связано с труднодоступностью горного района. Поэтому там встречаются растения и животные, свойственные только этой местности. В случае нарушения географического обособления возможно скрещивание разделенных видов, если нет генетического обособления. Видообразование — это результат микроэволюции.
Популяционно-видовой уровень. Критерии вида. Видообразования.
1. Вид состоит из скрещивающихся между собой или способных к скрещиванию популяций.
2. Вид — реально существующая, генетически неделимая единица органического мира.
3. Только используя критерии вида во взаимосвязи, можно отделить друг от друга виды и дать их полное описание.
4. Новый вид образуется из одной популяции или группы смежных популяций.
2. Приведите примеры географического критерия вида.
1. Как осуществляется видообразование?
2. Докажите различие биохимического и экологического критериев.
1. Что вы знаете о структуре вида?
2. Дайте характеристику генетического и морфологического критериев.
* Проверь знания!
Вопросы для повторения. Глава 3. Основы эволюционного учения
1. Совокупность особей одного вида, обитающих в определенном пространстве, свободно скрещивающихся между собой и дающих потомство, составляет генетическую систему.
2. Какое определение дал Ч. Дарвин наследственной изменчивости?
3. Современное название индивидуальной изменчивости (неопределенная).
4. Предок собаки по определению Ч. Дарвина.
5. К какому виду искусственного отбора относится бессознательный отбор?
6. Борьба за существование между видами.
7. Борьба за местообитание между птицами одного вида перед размножением.
8. Как называется борьба между особями одного вида за пищу, место, свет, влагу?
9. Орган кактуса, выполняющий фотосинтезирующую функцию.
10. Организм, впадающий в летнюю спячку в результате приспособления к условиям окружающей среды для сохранения своей жизнедеятельности.
11. Что образуется в результате естественного отбора?
12. Возникновение определенных признаков у организмов для существования в условиях окружающей среды.
13. К какой окраске относится приспособленность организмов, которые живут в открытой местности и могут оказаться доступными для врагов?
14. К какому виду приспособленности относится яркая привлекающая окраска организмов?
15. К какому виду приспособленности относится сходство формы морского конька и рыбы-иглы с водорослью?
16. К какому виду приспособленности относятся запасание корма на зиму, забота о потомстве?
17. Критерий, показывающий сходство внешних и внутренних признаков особей одного вида.
18. Критерий, определяющий занимаемое местообитание каждого вида.
19. Критерий вида, показывающий нескрещиваемость между собой особей разных видов.
20. Критерий, определяющий отличие в поведении организмов.
Уровни организации жизни
Все живые организмы в природе состоят из одинаковых уровней организации, это общая для всех живых организмов характерная биологическая закономерность.
Выделяют следующие уровни организации живых организмов — молекулярный, клеточный, тканевый, органный, организменный, популяционно-видовой, биогеоценотический, биосферный.
Рис. 1. Молекулярно-генетический уровень
1. Молекулярно-генетический уровень. Это наиболее элементарный характерный для жизни уровень (рис. 1). Как бы сложно или просто ни было строение любого живого организма, они все состоят из одинаковых молекулярных соединений. Примером этого являются нуклеиновые кислоты, белки, углеводы и другие сложные молекулярные комплексы органических и неорганических веществ. Их называют иногда биологическими макро- молекулярными веществами. На молекулярном уровне происходят различные процессы жизнедеятельности живых организмов: обмен веществ, превращение энергии. С помощью молекулярного уровня осуществляется передача наследственной информации, образуются отдельные органоиды и происходят другие процессы.
2. Клеточныйуровенъ. Клетка является структурной и функциональной единицей всех живых организмов на Земле (рис. 2). Отдельные органоиды в составе клетки имеют характерное строение и выполняют определенную функцию. Функции отдельных органоидов в клетке взаимосвязаны и выполняют единые процессы жизнедеятельности. У одноклеточных организмов (одноклеточные водоросли и простейшие) все жизненные процессы проходят в одной клетке, и одна клетка существует как отдельный организм. Вспомните одноклеточные водоросли, хламидомонады, хлореллу и простейших животных — амебу, инфузорию и др. У многоклеточных организмов одна клетка не может существовать как отдельный организм, но она является элементарной структурной единицей организма.
3. Тканевый уровень. Совокупность сходных по происхождению, строению и функциям клеток и межклеточных веществ образует ткань. Тканевый уровень характерен только для многоклеточных организмов. Также отдельные ткани не являются самостоятельным целостным организмом (рис. 3). Например, тела животных и человека состоят из четырех различных тканей (эпителиальная, соединительная, мышечная, нервная). Растительные ткани называются: образовательная, покровная, опорная, проводящая и выделительная. Вспомните строение и функции отдельных тканей.
4. Органный уровень. У многоклеточных организмов объединение нескольких одинаковых тканей, сходных по строению, происхождению и функциям, образует органный уровень (рис. 4). В составе каждого органа встречается несколько тканей, но среди них одна наиболее значительная. Отдельный орган не может существовать как целостный организм. Несколько органов, сходных по строению и функциям, объединяясь, составляют систему органов, например пищеварения, дыхания, кровообращения и т. д.
5. Организменный уровень. Растения (хламидомонада, хлорелла) и животные (амеба, инфузория и т. д.), тела которых состоят из одной клетки, представляют собой самостоятельный организм (рис. 5). А отдельная особь многоклеточных организмов считается как отдельный организм. В каждом отдельном организме происходят все жизненные процессы, характерные для всех живых организмов, — питание, дыхание, обмен веществ, раздражимость, размножение и т. д. Каждый самостоятельный организм оставляет после себя потомство. У многоклеточных организмов клетки, ткани, органы и системы органов не являются отдельным организмом. Только целостная система органов, специализированно выполняющих различные функции, образует отдельный самостоятельный организм. Развитие организма, начиная с оплодотворения и до конца жизни, занимает определенный промежуток времени. Такое индивидуальное развитие каждого организма называется онтогенезом. Организм может существовать в тесной взаимосвязи с окружающей средой.
6. Популяционно-видовой уровень. Совокупность особей одного вида или группы, которая длительно существует в определенной части ареала относительно обособленно от других совокупностей того же вида, составляет популяцию. На популяционном уровне осуществляются простейшие эволюционные преобразования, что способствует постепенному появлению нового вида (рис. 6).
7. Биогеоценотический уровень. Совокупность организмов разных видов и различной сложности организации, приспособленных к одинаковым условиям природной среды, называется биогеоценозом, или природным сообществом. В состав биогеоценоза входят многочисленные виды живых организмов и условия природной среды. В природных биогеоценозах накапливается энергия и передается от одного организма к другому. Биогеоценоз включает неорганические, органические соединения и живые организмы (рис. 7).
8. Биосферный уровень. Совокупность всех живых организмов на нашей планете и общей природной среды их обитания составляет биосферный уровень (рис. 8). На биосферном уровне современная биология решает глобальные проблемы, например определение интенсивности образования свободного кислорода растительным покровом Земли или изменения концентрации углекислого газа в атмосфере, связанные с деятельностью человека. Главную роль в биосферном уровне выполняют «живые вещества», т. е. совокупность живых организмов, населяющих Землю. Также в биосферном уровне имеют значение «биокосные вещества», образовавшиеся в результате жизнедеятельности живых организмов и «косных» веществ (т. е. условий окружающей среды). На биосферном уровне происходит круговорот веществ и энергии на Земле с участием всех живых организмов биосферы.
Уровни организации жизни. Популяция. Биогеоценоз. Биосфера.
Заполните таблицу, показывающую структурные особенности каждого уровня организации:
Урок Бесплатно Уровни организации живых систем
Введение
Также ученые стремятся рассмотреть отдельные составляющие организма, проследить взаимодействие этих составляющих друг на друга и их влияние на отдельный субъект. Изучая внутренние органы животных, исследователи пытаются понять, как один орган влияет на другой (например, как головной мозг регулирует деятельность остальных органов).
То есть биология пытается развить представление о целостности живой природы на основе анализа и синтеза, поэтому учеными были выделены уровни организации живых организмов для понимания устройства и взаимодействия всего живого и неживого.
Существование жизни на всех уровнях подготавливается и определяется структурой низшего уровня, то есть характер клеточного уровня организации определяется молекулярным, характер организменного- клеточным уровнем.
Например, сердце формируется благодаря особому строению и функциям мышечных клеток, которое было определено их молекулярным строением.
Деление живого на уровни весьма условно, оно просто отражает системный подход в изучении природы.
Каждый отдельный уровень изучает соответствующий отдел науки о живом: молекулярной биологии, цитологии, генетики, анатомии, физиологии, экологии и других наук.
Выделяют три большие группы уровней организации:
Суборганизменный уровень включает, в свою очередь, пять уровней: атомарный, молекулярный, субклеточный, клеточный, тканевый, органный.
Организменный (или онтогенетический) уровень- это сам организм.
Надорганизменный уровень включает в себя три подуровня: популяционно- видовой, биогеоценотический, биосферный.
Мы с вами изучим основные уровни организации живых систем:
Суборганизменные уровни организации
1. Молекулярный уровень организации жизни
Молекулярный уровень можно назвать первым и наименьшим, но именно он является определяющим в строении и функции последующих уровней организации, то есть это как бы основа всех дальнейших уровней.
Формируют этот уровень молекулы белков, жиров, углеводов, нуклеиновых кислот, которые сами по себе вне клеточных структур не являются живыми, но именно они создают надмолекулярные клеточные структуры, в которых проявляются отдельные, но очень важные признаки жизни.
Благодаря изучению молекулярного уровня можно понять, как протекали процессы зарождения и эволюции жизни на нашей планете, каковы молекулярные основы наследственности, основы последовательных биохимических реакций в организме.
Компоненты молекулярного уровня: молекулы неорганических и органических соединений, молекулярные комплексы химических соединений (клеточная мембрана или мембраны ядра).
Основные процессы молекулярного уровня:
Науки, ведущие исследования на этом уровне:
У меня есть дополнительная информация к этой части урока!
Атомный (элементарный) уровень: на нем рассматривается роль отдельных химических элементов в живом организме (Fe, F, I, Se, Na).
Субклеточный уровень образован органеллами клетки (митохондриями, хлоропластами, рибосомами, лизосомами), ядром, хромосомами и другими субклеточными структурами.
На уровне субклеточных (надмолекулярных) структур ученые изучают строение и функции органелл, а также других включений клетки
2. Клеточный уровень организации жизни
Единицей этого уровня является клетка (клетки бактерий, цианобактерий, одноклеточных животных и водорослей, одноклеточных грибов (мукор, дрожжи), клеток многоклеточных организмов)).
Клетка- это структурная и функциональная единица всего живого.
Более подробную информацию о клетке вы можете узнать из урока «Клетка- основа жизни».
Именно на этом уровне прослеживаются все признаки живого (размножение, рост, обмен веществ, раздражение и другие признаки).
Клетка также является минимальной единицей живого, способной к самостоятельному существованию либо в виде одноклеточных организмов, либо в тканях многоклеточного организма.
Если говорить об организмах одноклеточных, то к таковым мы можем отнести бактерии и простейшие (амеб, эвглен, инфузорий), среди грибов к одноклеточным относятся дрожжи и мукор.
Если рассматривать многоклеточных организмов, то количество клеток в их организме может быть очень велико, и эти клетки могут сильно отличаться по строению, хоть и находятся в одном организме. Например, посмотрим на нервную и мышечную клетки человека:
Вне клетки жизни нет. Такие организмы, как вирусы, подтверждают это правило, потому что они могут проявлять признаки живого и реализовывать свою наследственную информацию только тогда, когда попали в живую клетку.
У меня есть дополнительная информация к этой части урока!
Стволовыми клетками называются незрелые клетки особого типа, способные развиваться во все виды клеток, составляющих различные ткани организма.
Стволовые клетки в организме находятся как бы в спящем состоянии, у них замедлен обмен веществ.
Они являются резервом организма в случае возникновения различных стрессовых ситуаций (травмы, ранения, болезни).
После «активации» они служат «материалом» для восстановления (регенерации) пораженных органов или тканей.
Также стволовые клетки необходимы для непрерывно происходящей в организме физиологической регенерации (замена старых клеток на новые).
Ученые полагают, что из стволовых клеток в отдаленной перспективе можно будет выращивать практически любую ткань, что может помочь лечению многих заболеваний.
Компоненты клеточного уровня: комплексы молекул химических соединений и органеллы клетки.
Основные процессы клеточного уровня:
Науки, ведущие исследования на клеточном уровне:
3. Тканевый уровень организации жизни
Единицей этого уровня является ткань.
Ткань— это совокупность клеток и межклеточного вещества, объединенных общностью происхождения, строения и выполняемых функций.
Ткани возникли в ходе эволюционного развития вместе с многоклеточностью организмов.
В ходе онтогенеза ткани образуются на ранних стадиях эмбрионального развития благодаря дифференциации клеток.
Дифференциация клеток- процесс, в результате которого клетка становится специализированной, то есть приобретает химические, морфологические и функциональные особенности, свойственные только для нее.
У животных различают несколько типов тканей: эпителиальная, соединительная, мышечная, нервная.
У растений выделяют следующие виды тканей: образовательная, основная (фотосинтезирующая), проводящая (флоэма, ксилема), покровная, механическая.
На этом уровне происходит специализация клеток.
Более подробно вы можете узнать о тканях из наших уроков: «Ткани растений» и «Ткани животных».
Компоненты тканевого уровня: клетки и межклеточная жидкость.
Основные процессы тканевого уровня: процессы, характерные для того или иного вида тканей (гомеостаз, регенерация).
Наука, ведущая исследования на тканевом уровне:
4. Органный уровень организации жизни
Составляют этот уровень органы многоклеточных организмов.
Орган- это обособленная часть организма, имеющая определенную форму, строение, расположение и выполняющая конкретную функцию.
Орган чаще всего образован несколькими видами тканей, среди которых одна (две) преобладает.
У меня есть дополнительная информация к этой части урока!
У простейших организмов, конечно же, нет тканей и органов, так как они состоят всего из одной клетки, но функции пищеварения, дыхания, циркуляция веществ, выделение, передвижение и размножение осуществляются за счет различных органелл в их клетках.
Организменный уровень организации жизни
Все живое на Земле существует в виде обособленных субъектов- особей, которые формируют организменный уровень.
При изучении одноклеточных организмов ученые отмечают то, что особью является каждая отдельная клетка, например, бактерия, простейшие (амеба, инфузория, эвглена), то есть это организмы, которые одновременно могут представлены и клеточным и организменным уровнем организации.
Компоненты органного уровня: клетки одноклеточных; клетки и ткани, из которых образованы органы многоклеточных организмов.
Основные процессы органного уровня:
Науки, ведущие исследования на органном уровне:
У меня есть дополнительная информация к этой части урока!
Биометрия- система распознавания людей по одной или более физическим или поведенческим чертам (трёхмерная фотография лица или тела, образец голоса, отпечатки пальцев, рисунок вен руки, группа крови, специальное фото роговицы глаза и так далее).
К примеру, в Китае активно используется технология распознавания лиц в различных областях, начиная от оплаты покупок до общественной безопасности.
Пройти тест и получить оценку можно после входа или регистрации