Популяционно видовой. Популяционно-видовой уровень

Объединение особей в популяции, а последних – в виды по степени генетического и экологического единства приводит к появлению новых свойств и особенностей в живой природе. Популяция – система особей одного вида, длительно занимающих определенное пространство и воспроизводящих себя в течение большого числа поколений. Вид –система популяций особей, обладающих рядом общих морфо-физиологических признаков, способных к скрещиванию с образованием плодовитого потомства. Популяция - элементарная структура на популяционно-видовом уровне, а элементарное явление на этом уровне - изменение генотипического состава популяции; элементарный материал на этом уровне - мутации. Особую роль играют отношения между особями внутри популяции и вида. При этом популяции выступают как основные эволюционные единицы, представляющие собой генетически открытые системы (особи из разных популяций иногда скрещиваются, - таким образом, происходит обмен генетической информацией). Популяции и виды способны к существованию в течение длительного времени и к самостоятельному эволюционному развитию. Жизнь отдельной особи при этом находится в зависимости от популяционных процессов. Популяционно-видовая целостность связана с взаимодействием особей внутри популяций и поддерживается обменом" генетического материала в процессе полового размножения.

6. Биогеоценотический (экосистемный) уровень. Принципы устойчивости биогеоценоза .

Популяции разных видов образуют сложные сообщества - биоценозы. Биоценозы - совокупность растений, животных, грибов и прокариот, населяющих участки суши или водоема и находящихся в определенных отношениях между собой. Вместе с конкретными участками земной поверхности, занимаемыми биоценозами, и прилежащей атмосферой они формирую экосистему (биогеоценоз). Экосистема - взаимообусловленный комплекс живых и неживых (косных) компонентов, связанных между собой обменом веществ и энергии. Название «биогеоценоз» используется только по отношению к природным системам. В целом жизнь биогеоценоза регулируется в основном силами, действующими внутри самой системы, т.е. можно говорить о саморегуляции биогеоценоза. Биогеоценоз представляет собой открытую систему, имеющую энергетические «входы» и «выходы», связывающие соседние биогеоценозы, обмен веществ между которыми может осуществляться как в газообразной, так и в жидкой и твердой фазах, а также в форме живого вещества (например, миграции животных). Нынешнее состояние экосистем – результат длительной эволюции и адаптации организмов друг к другу и к условиям существования. Все группы экосистемы - продукт совместного исторического развития различающихся и приспосабливающихся друг к другу видов. Первичной основой для функционирования экосистемы служат растения и прокариоты - автотрофы, синтезирующие из неорганических веществ (воды, двуокиси углерода, соединений азота) необходимые для жизни органические вещества. Автотрофы используют энергию фотосинтеза (зеленые растения) или хемосинтеза (бактерии). Они являются продуцентами, создающими жизненную среду для гетеротрофов, потребляющих готовые органические вещества и неспособные к их синтезу из неорганических. Гетеротрофами являются животные и грибы. Эти потребители в свою очередь подразделяются на консументы -(растительноядные животные и хищники) и редуценты (грибы, микроорганизмы, разлагающие органическое вещество.) Популяции разных видов в экосистемах воздействуют друг на друга по принципу прямой и обратной связи. В экосистемах выделяют пищевые (трофические) цепи – через них происходит трансформация вещества и энергии. При переходе энергии от одного звена к другому до 80-90% ее теряется в виде теплоты, поэтому цепи обычно включают не более 4-5 звеньев, и продукция каждого последующего звена меньше предыдущего. Совокупность всех организмов, объединенных единым типом питания образуют трофический уровень. В экосистеме реализуется правило пирамиды: продукция каждого последующего трофического уровня меньше предыдущего приблизительно в 10 раз. В состав пищи каждого вида могут входить другие разные виды, и каждый вид может служить пищей другим разным видам, т.е. трофические цепи переплетаются, образуя трофические сети. В экосистеме реализуются принципы устойчивости и равновесия:

принцип устойчивости : чем больше трофических уровней в экосистеме и чем они разнообразнее, тем более устойчива экосистема;

принцип равновесия : между видами в экосистеме существует равновесие, и отклонение от него в ту или другую сторону может привести к катастрофе.

Хозяйственная деятельность человека привела к резким изменениям всех компонентов биоценозов. На смену естественным биоценозам проходят искусственные – агробиоценозы, городские биоценозы. Агробиоценоз (и городской биоценоз) – вторичный биогеоценоз, который может существовать только при постоянном возобновлении человеком.

6. Биогеоценотический (экосистемный) уровень. Принципы устойчивости биогеоценоза .

Биосферный уровень

Биосфера – единство всех биогеоценозов, система, охватывающая все явления жизни на Земле. Этот термин ввел в 1875 г. геолог Э. Зюсс (), но широкое распространение он получил в 20-е годы ХХ века, когда было развито учение В.И. Вернадского о биосфере. Согласно Вернадскому, биосфера – те части земных оболочек (лито-, гидро- и атмосферы), которые на протяжении геологической истории подвергались влиянию живых организмов и несут следы их жизнедеятельности. Биосфера возникла в процессе формирования земной коры и в настоящее время занимает пространство приблизительно от 10 км под Землей до 33 км над ней. Следует отметить очень узкий диапазон физических условий существования жизни, и в определенном смысле уникальность среды, в которой возможна жизнь. Вместе с тем, Жизнь постепенно, медленно приспосабливаясь, захватила существенную часть Земли, и этот захват продолжается.

Биогеохимический подход Вернадского позволяет всю совокупность живых организмов рассматривать как определенный тип - живое вещество. Кроме него в составе биосферы есть неживое или косное вещество, а также сложное по своей природе биокосное вещество, включающее как живые организмы, так и видоизмененное ими неживое вещество (почвы, илы, природные воды). Важнейшей чертой биосферы является наличие биотических круговоротов вещества. В результате способности к преобразованиям энергии и обмену веществ, а также к размножению и расселению живые организмы вызывают биогенную миграцию атомов. При этом, как указывал Вернадский, биогенная миграция химических элементов в биосфере стремится к максимальному своему проявлению. Жизнедеятельность организмов – один из важнейших геологических факторов. Своеобразие этого фактора связана в первую очередь с эволюцией. «Благодаря эволюции видов, непрерывно идущей и никогда не прекращающейся, резко меняется отражение живого вещества на окружающей среде... Эволюция видов переходит в эволюцию биосферы» (В.И. Вернадский).

Современное естествознание в ходе изучения взаимодействия биоценозов в биосфере вводит новое понятие – «коэволюция», означающее взаимное приспособление видов. Коэволюция является перспективной концепцией естественных и социальных наук, в которой решающую роль в существовании играет не борьба, а согласованность, сотрудничество различных видов, не связанных между собой генетически. В настоящее время интенсивно разрабатываются энергетическая, информационная и социальная концепции биосферы.

Популяционно-видовой уровень жизни Работу выполнила ученица 10 класса Давидович Анастасия Учитель биологии: Яндышев Г.И.

Вид Вид – это совокупность особей, сходных по критериям вида до такой степени, что они могут в естественных условиях скрещиваться и давать плодовитое потомство.

Морфологический критерий Морфологический критерий предполагает описание внешних признаков особей, входящих в состав определенного вида. По внешнему виду, размерам и окраске оперения можно, например, легко отличить большого пестрого дятла от зеленого.

Физиологический критерий Физиологический критерий заключается в сходстве жизненных процессов, в первую очередь в возможности скрещивания между особями одного вида с образованием плодовитого потомства. Между разными видами существует физиологическая изоляция.

Географический критерий Географический критерий основан на том, что каждый вид занимает определенную территорию или акваторию. Иными словами, каждый вид характеризуется определенным географическим ареалом.

Экологический критерий Экологический критерий основан на том, что каждый вид может существовать только в определенных условиях, выполняя соответствующую функцию в определенном биогеоценозе. Иными словами, каждый вид занимает определенную экологическую нишу.

Генетический критерий Генетический критерий основан на различии видов по кариотипам, т. е. по числу, форме и размерам хромосом. Для подавляющего большинства видов характерен строго определенный кариотип.

Биохимический критерий Биохимический критерий позволяет различить виды по биохимическим параметрам (состав и структура определенных белков, нуклеиновых кислот и других веществ). Известно, что синтез определенных высокомолекулярных веществ присущ лишь отдельным группам видов.

Популяция как структурная единица вида Совокупность особей одного вида, обитающих на одной территории и свободно скрещивающихся между собой, называется популяцией. Популяция - это элементарная структурная единица вида. Особи одного вида, в пределах ареала рассеяны не равномерно, а сгущениями - популяциями, между которыми имеются перерывы. Таким образом, вид существует как совокупность популяций. Особи одной популяции более сходны между собой, в сравнении с представителями других популяций.

Популяция как единица эволюции Популяция - самая мелкая из групп особей, способная к эволюционному развитию, поэтому ее называют элементарной единицей эволюции. Отдельно взятый организм не может являться единицей эволюции. Эволюция происходит только в группе особей.

Видообразование Видообразование – сложнейший процесс в развитии живой материи. Возникновение нового вида всегда сопровождается разрывом связей с родительским видом и превращением в новую, обособленную совокупность популяций и организмов. Новый вид может образоваться из одной популяции или группы смежных популяций.

Сохранение биоразнообразия Принять эффективные экономические, социальные и другие надлежащие меры стимулирования в целях поощрения охраны биологического разнообразия и устойчивого использования биологических ресурсов. Способствовать восстановлению нарушенных экосистем и восстановлению видов, находящихся в опасности или под угрозой исчезновения. Разработать новые или укрепить имеющиеся стратегии, планы или программы действий по охране биологического разнообразия и устойчивому использованию биологических ресурсов. Содействовать экологически безопасному и устойчивому развитию в районах, прилегающих к охраняемым территориям.

В современной биологии живую материю принято рассматривать как иерархическую структуру. Каждый уровень представляет собой систему взаимосвязанных элементов. При этом отдельная структурная единица одновременно является и совокупностью «деталей» более низкого порядка. Популяционно-видовой уровень организации жизни — одна из таких ступеней в иерархической лестнице организмов. Именно на нем начинают в полной мере проявляться все эволюционные изменения.

Иерархическая модель

Живые системы принято объединять в четыре группы:

Молекулярно-генетический уровень. На нем размещаются такие составляющие живых организмов, как липиды, углеводы, белки и нуклеиновые кислоты. Этот уровень еще нельзя назвать живым, но макромолекулы, его составляющие, создают основу для следующей ступени развития.

Онтогенетический уровень. Здесь размещаются клетки, органы, ткани и от гидры до человека. Именно на этом уровне впервые возникает жизнь.

Популяционно-видовой уровень. Изложению его особенностей посвящена данная статья.

Биогеоценотический уровень. Включает сообщества организмов, биоценозы и биосферу. Это уровень, на котором организация живой материи достигает наибольшей сложности.

Некоторые особенности

Структуры, размещающиеся на каждом из уровней, являются системными. Им свойственно состоять из некоторого числа элементов, постоянно взаимодействовать с окружающей средой, управлять внутренними процессами с помощью саморегуляции. Они обладают границей, определяющей, где заканчивается система и начинается внешний мир. Популяционно-видовой уровень — это структура с аналогичными свойствами. Границей, отделяющей его от окружающей среды, является не некая физическая структура, но сложные взаимоотношения отдельных особей и генетические факторы.

Популяционно-видовой уровень организации жизни является важнейшим для понимания эволюционных процессов. Именно на этом этапе хорошо заметны все основные механизмы отбора. Главные элементы уровня — вид и популяция.

Критерии выделения

Видов живых существ на нашей планете существует огромное множество. Различия между ними определяются по целому набору характеристик. Все они представляют собой разные варианты сходства особей одного вида:

Отсутствие главного

Любой из этих признаков, взятый в отдельности и обнаруженный у группы особей, не гарантирует, что перед нами описываемый элемент, составляющий популяционно-видовой уровень жизни. Только все параметры, взятые вместе, позволяют утверждать, что рассматриваемая группа организмов составляет единое целое. По морфологическому признаку могут быть схожи так называемые виды-двойники. Примером их являются аскариды, в целом одинаковые по строению, но отличающиеся средой обитания. Бывает и так, что особи одного вида различаются внешне. Распространенный пример — несовпадение по окрасу и размерам самок и самцов некоторых птиц или насекомых.

Единая территория обитания в отрыве от остальных показателей также может привести к ошибочному отнесению особей к одному виду. Ареал часто бывает разрозненным в силу некоторых характеристик ландшафта. И наоборот, на одной территории нередко совместно проживают особи совершенно разных видов.

Определение

Подобные примеры можно обнаружить для любого из перечисленных параметров. Элементы, составляющие популяционно-видовой уровень организации жизни, можно различить, только используя весь набор признаков. Наиболее же существенное значение имеет свободное скрещивание особей и плодовитое потомство. На основе этих признаков можно вывести определение понятия. Вид — это совокупность особей, схожих по внутреннему и внешнему строению, а также протеканию процессов жизнедеятельности, занимающих один ареал и способных свободно скрещиваться друг с другом, оставляя способное к размножению потомство.

Подразделения

Популяционно-видовой уровень, примеры которого встречаются на любой территории, является той ступенью иерархии жизни, где в полной мере разворачиваются все механизмы естественного отбора. Именно здесь располагается так называемая единица эволюции. представляющая собой одновременно и структурный элемент вида. Последний является, скорее, систематической единицей. В природе нельзя обнаружить вид, не поделенный на популяции.

У этого элемента, входящего в популяционно-видовой уровень, есть несколько характеристик:

все особи принадлежат одному виду;
они населяют относительно обособленный ареал на территории данного вида;
особи свободно скрещиваются и оставляют плодовитое потомство.

Показатели

Разделение вида на популяции чаще всего происходит в результате географической или биологической изоляции одной группы особей от других. В первом случае их разделяют горы, озера, реки или иные природные преграды. Во втором — в результате несколько различающихся потребностей в условиях окружающей среды, отличий в поведении или наличия мутаций исчезает возможность скрещивания особей разных групп.

Популяции обладают набором таких показателей, как численность, рождаемость, смертность и прирост. Первый представляет собой совокупность всех особей. Популяцию отличает способность к саморегуляции своей численности. Сдерживающим фактором является сопротивление среды: в результате увеличения количества особей снижается кормовая база на данной территории, ухудшаются другие условия. Ответом на это будет снижение численности — ее восстановление до некоего среднего уровня.

Важными показателями этого элемента, входящего в популяционно-видовой являются рождаемость и смертность. Они представляют собой число появившихся и умерших особей за определенный период соответственно. Разница между ними называется приростом. Он бывает отрицательным и положительным. В первом случае численность популяции снижается, а во втором — увеличивается.

Структура

Особи рассматриваемого элемента, входящего в популяционно-видовой уровень организации жизни, различаются по полу и возрасту. Эти показатели легли в основу выделения соответствующих структур. Соотношение мужских и женских особей, как правило, один к одному, однако вследствие воздействия внешних факторов может возникать дисгармония по этому параметру. Одновременное присутствие в популяции особей разного возраста способствует большей ее приспособляемости. При этом увеличение числа «молодняка» позволяет прогнозировать повышение в будущем численности популяции.

Выделяют также поведенческую структуру, характерную исключительно для животных. Особи в популяции могут быть одиночками или же образовывать стаи, семьи и стада. Первые рано или поздно ищут общества себе подобных, поскольку иначе невозможно размножение. Стая характеризуется наличием большого числа подражательных реакций, четкого внутреннего порядка, разработанной системой сигнализации. В период размножения, как правило, она распадается на пары. В семье более крепкими становятся взаимоотношения потомства и родителей. Хорошим примером этого типа поведенческой структуры является львиный прайд, состоящий из одного самца, нескольких самок и их детенышей.

Стадо — наиболее постоянное объединение животных. Оно характеризуется наличием строгой иерархии во главе с вожаком.

Единица эволюции

Как уже отмечалось, популяционно-видовой уровень организации — та ступень в иерархии живых систем, на которой в полной мере можно проследить эволюционный процесс. Изменения начинаются с популяции. Особи, ее составляющие, обладают генофондом, то есть совокупностью наследственного материала всех организмов. Он характеризуется способностью к направленному изменению. Популяцию называют единицей эволюции, поскольку отдельный организм в течение жизни не может изменяться в силу фиксированности набора его генов.

Эволюционный материал

Изменение генофонда происходит в результате появления и накопления мутаций. Они появляются довольно редко и могут затронуть любой признак. Выделяют доминантные и рецессивные мутации. Первые, появившись, сразу же проявляются. Особи с новым признаком затем подвергаются естественному отбору. Если мутация полезна, то она закрепляется. Постепенно в популяции увеличивается число особей с этим признаком.

Рецессивные мутации, встречающиеся в природе гораздо чаще доминантных, сначала неактивны. Они накапливаются в генофонде в течение часто довольно длительного периода. При достижении определенного уровня концентрации таких мутаций они могут проявиться в виде нового признака, и процесс пойдет аналогично описанному выше.

Также появление различных характеристик особей возможно на основе перемешивания (комбинации) имеющегося в генофонде материала в результате свободного скрещивания. При этом количество возможных вариаций будет тем больше, чем внушительнее численность популяции.

Направленное изменение

В относительно спокойных, то есть постоянных, условиях в популяции сосуществуют особи с разным набором признаков. При этом поддерживается некий средний состав генов. В случае, когда особи подвержены постоянному влиянию агрессивных выживать будут лишь наиболее приспособленные организмы. Так работает зорко «контролирующий» популяционно-видовой уровень. Примеры его воздействия составляют всю эволюцию животного мира. Подобные изменения генофонда являются необходимой предпосылкой для всех более крупных преобразований.

В природной иерархии нельзя выделить самые важные и нужные структуры. Каждый более высокий уровень развития невозможен без «наработок» предыдущих. Однако новая ступень всегда качественно отличается от простой суммы особенностей нижележащих. Так, популяционно-видовой становится «полем деятельности» естественного отбора, основного эволюционного процесса.

Популяция – это совокупность особей одного вида, обладающая всеми необходимыми условиями для поддержания собственной численности необозримо длительное время в постоянно изменяющихся условиях окружающей среды.

Популяция - основная элементарная структура на популяционно-видовом уровне, а элементарное явление на этом уровне - изменение генотипического состава популяции; элементарный материал этом уровне - мутации.

В синтетической теории эволюции выделены элементарные факторы, действующие на этом уровне: мутационный процесс, внешние условия (популяционные волны, изоляция) и естественный отбор. Каждый из этих факторов может оказать определенное воздействие на популяцию и вызвать изменения в генотипическом составе популяции.

На популяционно-видовом уровне особую роль играет свободное скрещивание между особями внутри популяции и вида. Виды являются наименьшими генетически закрытыми системами, поскольку скрещивание особей разных видов в природе в подавляющем большинстве случаев не ведет к появлению плодовитого потомства.

Популяции целостны, хотя состоят из множества особей. Их целостность обеспечивается взаимодействием особей в популяциях и воссоздается через обмен генетическим материалом в процессе полового размножения.

Характеристики популяции:

1. численность – общее количество особей на данной территории или в данном объеме. Численность популяции зависит от соотношения интенсивности размножения и смертности.

2. плотность – это количество особей (или биомасса) на единицу площади (или объема).

3. пространственное распределение особей в популяции, которое бывает равномерным, случайным и групповым. Знание пространственного распределения особей имеет большое значение при оценке плотности популяции и выделении видов-доминантов.

4. рождаемость – количество новых особей, появившихся в популяции за определенный промежуток времени. Различают максимальную и реализованную рождаемость.

5. смертность – количество погибших особей в популяции за определенный промежуток времени.

6. возрастная структура популяции – соотношение возрастных групп, выделяемых по способности особей к размножению.

Биогеоценотический уровень. Включает биоценозы, биогеоценозы и биосферу.

Биоценоз - совокупность растений, животных, грибов и микроорганизмов, населяющих участок среды с более или менее однородными условиями существования и характеризующихся определенными взаимосвязями между собой.

Биоценоз образуют виды, способные к совместному существованию. Приспособленность членов биоценоза к совместной жизни выражается в определенном сходстве требований к абиотическим условиям среды и отношениях друг с другом.

Характеристики биоценоза.

1. видовая структура – разнообразие видов в биоценозе и соотношение их численности или массы. Видовой состав биоценозов зависит от длительности и истории существования сообществ.

2. пространственная структура. Выделяют горизонтальную и вертикальную структуру биоценоза. Вертикальная структура биоценоза выражена в ярусности и позволяет снизить конкуренцию за световые ресурсы между растениями. Горизонтальная структура выражена в мозаичности сообществ и отражает его сложную структуру, связанную с микроразличиями среды обитания сообщества.

3. отношения организмов в биоценозе – тот клей, который не позволяет распадаться сообществу на отдельные части, это все взаимодействия, в которые вступают организмы биоценоза. Определяющими отношениями в сообществах живых существ являются пищевые (трофические), которые наблюдаются тогда, когда один вид питается другим либо его останками, либо продуктами жизнедеятельности. Пищевые отношения определяют экологические ниши живых организмов, входящих в сообщество. Правило Гаузе: два разных вида не могут занимать одну экологическую нишу. Еще одним важным видом отношений являются отношения места – это любые изменения условий обитания одного вида в результате жизнедеятельности другого. Кроме перечисленных выделяют и другие типы отношений в биоценозе.

Биоценозы входят в качестве составных частей в еще более сложные системы (сообщества) - биогеоценозы.

Биогеоценоз (экосистема, экологическая система ) ~ взаимообусловленный комплекс живых и абиотических компонентов, связанных между собой обменом веществ и энергий.

Биогеоценоз - одна из наиболее сложных природных систем. Биогеоценозы состоят из абиотических компонентов (биотоп) и биотических компонентов (биоценоз). Абиотическими компонентами биогеоценозов являются атмосфера, солнечная энергия, почва, вода. Компонентами биоценоза являются растения, животные, микроорганизмы и грибы. С точки зрения трофической структуры биотические компоненты биогеоценоза делятся на автотрофы и гетеротрофы. Автотрофы - зеленые растения и микроорганизмы, хемосинтетики, производящие органическое вещество. Автотрофные растения и микроорганизмы представляют жизненную среду для гетеротрофов - потребителей готового органического вещества (животных, грибов, большинства бактерий, вирусов).

Характеристики биогеоценоза.

1. целостность. Биогеоценоз - это целостная система. Выпадание одного или нескольких компонентов биогеоценоза может привести к необратимому нарушению равновесия и гибели биогеоценоза как системы.

2. Самоорганизация и саморегуляция. Жизнь биогеоценоза регулируется силами, действующими внутри самой системы.

3. структура биогеоценоза, выраженная во внутренних связях и взаимодействии с окружающей средой. Виды в биогеоценозе действуют друг на друга не только по принципу прямой, но и обратной связи (в том числе посредством изменения ими абиотических условий). В то же время биогеоценоз представляет собой достаточно обособленную систему, имеющую каналы вывода вещества и энергии, связывающие соседние биогеоценозы.

4. устойчивость. Биогеоценоз - уравновешенная, взаимосвязанная и стойкая во времени система, которая является результатом длительной и глубокой адаптации составных компонентов. Устойчивость его пропорциональна многообразию его компонентов: чем многообразнее биогеоценоз, тем он, как правило, устойчивее во времени и пространстве. Например, биогеоценозы, представленные тропическими лесами, гораздо устойчивее биогеоценозов в зоне умеренного или арктического поясов, так как тропические биогеоценозы состоят из гораздо большего множества видов растений и животных, чем умеренные и тем более арктические биогеоценозы.

Вся совокупность связанных между собой круговоротом веществ и энергии биогеоценозов на поверхности нашей планеты образует биосферу Земли.

Портал для школьника. Самоподготовка