Внутривидовая организация живых существ. 4

Вариант 4. Внутривидовая организация живых существ

Содержание

1. Понятие «вид», критерии  вида

Вид является одной из основных форм организации жизни на Земле (наряду с клеткой, организмом и экосистемой) и основной единицей классификации биологического разнообразия. Но в то же время термин «вид» до сих пор остается одним из наиболее сложных и неоднозначных биологических понятий.

Термин «вид» употреблялся для обозначения имен биологических объектов с древнейших времен. Изначально он не был чисто биологическим: виды уток (кряква, шилохвость, чирок) не имели принципиальных отличий от видов кухонной утвари (сковородка, кастрюля и т.д.).

Биологический смысл термину «вид» придал шведский натуралист Карл Линней. Он употреблял это понятие для обозначения важного свойства биологического разнообразия – его дискретности (прерывистости). К. Линней рассматривал виды как объективно существующие группы живых организмов, достаточно легко отличимые друг от друга. Он считал их неизменными, раз и навсегда созданными богом.

Выделение видов в то время происходило на основе различий между особями по ограниченному числу внешних признаков. Этот метод получил название типологического подхода. Отнесение особи к тому или иному виду осуществлялось на основе сличения ее признаков с описаниями уже известных видов.

Если ее признаки не удавалось соотнести ни с одним из существующих видовых диагнозов, то по данному экземпляру (он получал название типового) описывался новый вид. Иногда это приводило к казусным ситуациям: самцы и самки одного вида описывались как разные виды.

С развитием эволюционных идей в биологии возникла дилемма: либо виды без эволюции, либо эволюция без видов. Авторы эволюционных теорий – Жан-Батист Ламарк и Чарльз Дарвин отрицали реальность видов. Ч.Дарвин, автор «Происхождения видов путем естественного отбора ...», считал их «искусственными понятиями, придуманными ради удобства» [5, с. 204].

К концу XIX века, когда разнообразие птиц и млекопитающих было достаточно полно изучено на значительной территории Земли, стали очевидны недостатки типологического подхода: выяснилось, что животные из разных мест порой хоть и незначительно, но достаточно надежно отличаются друг от друга. В соответствии с установленными правилами им надо было присваивать статус самостоятельных видов. Число новых видов росло лавинообразно.

В XX веке с развитием генетики и синтетической теории вид стали рассматривать как группу популяций с общим уникальным генофондом, обладающую собственной «системой защиты» целостности своего генофонда. Таким образом, типологический подход к выделению видов сменился эволюционным: виды определяются не различием, а обособленностью.

Популяциям вида, морфологически отличным друг от друга, но способных свободно скрещиваться друг с другом, придается статус подвидов. Эта система взглядов легла в основу биологической концепции вида, получившей мировое признание благодаря заслуге Эрнста Майра.

Смена концепций вида «примирила» представления о морфологической обособленности и эволюционной изменяемости видов и позволила с большей объективностью подойти к задаче описания биологического разнообразия.

Ч. Дарвин в своей книге «Происхождение видов» и в других работах исходил из факта изменяемости видов, превращения одного вида в другой. Отсюда его трактовка вида как устойчивого и одновременно изменяющегося с течением времени, приводящего сначала к появлению разновидностей, которые он назвал «зарождающимися видами».

Вид – совокупность географически и экологически близких популяций, способных в природных условиях скрещиваться между собой, обладающих общими морфофизиологическими признаками, биологически изолированных от популяций других видов.

Критерии вида – совокупность определенных признаков, свойственных только одному какому-либо виду [1, с. 165].

Существенно и то, что вид представляет собой универсальную дискретную (дробимую) единицу организации жизни.

Вид – это качественная ступень живой природы, он существует как результат внутривидовых взаимоотношений, которые обеспечивают его жизнь, воспроизведение и эволюцию.

Главная черта вида – относительная стабильность его генофонда, поддерживаемая репродуктивной изоляцией особей от других таких же видов.

Единство вида поддерживается свободным скрещиванием между особями, в результате которого осуществляется постоянный поток генов во внутривидовом сообществе.

Поэтому каждый вид на протяжении многих поколений устойчиво существует на той или иной местности, в этом проявляется его реальность. В то же время генетическая структура вида постоянно перестраивается под влиянием эволюционных факторов (мутации, рекомбинации, отбор), и поэтому вид оказывается неоднородным. Он распадается на популяции, расы, подвиды.

Генетическая обособленность видов достигается географической (родственные группы разделены морем, пустыней, горным хребтом) и экологической изоляцией (несовпадение сроков и мест размножения, обитание животных в различных ярусах биоценоза). В тех случаях, когда межвидовое скрещивание все же происходит, гибриды либо ослаблены, либо стерильны (например, гибрид осла и лошади – мул), что указывает на качественную обособленность вида и его реальность.

По определению К.А. Тимирязева, «вида как категории строго определенной, всегда себе равной и неизменной, в природе не существует. Но вместе с этим мы должны признать, что виды, в наблюдаемый нами момент, имеют реальное существование».

Процедура описания новых видов зачастую сопряжена с определенными сложностями, связанных как с неоднозначным соответствием критериев вида друг другу, так и с постепенностью и незавершенностью процесса видообразования.

В зависимости от того, какого рода сложности возникали при выделении видов и каким образом они были решены, выделяют так называемые «типы видов».

• Монотипический вид.
• Политипический вид.
• Полиморфный вид.
• Виды-двойники

Виды-двойники – виды, обитающие совместно и не скрещивающиеся друг с другом, но очень слабо отличающиеся морфологически.

Сложность различения таких видов связана со сложностью выделения или неудобстве использования их диагностических признаков. Чаще виды-двойники встречаются среди групп животных, использующих для поиска полового партнера запах (насекомые, грызуны) и реже – у тех, которые пользуются зрительной и акустической сигнализацией (птицы).

• «Полувиды».

Видообразование – длительный процесс, и поэтому можно столкнуться с такими формами, статус которых нельзя оценить объективно. Они еще не являются самостоятельными видами, поскольку гибридизируют в природе, но это уже и не подвиды, так как морфологические различия между ними весьма существенны.

Такие формы называются «пограничными случаями», «проблемными видами» или «полувидами».

2. Экологическая ниша.

Функциональное место биологического вида в экологической системе называют экологической нишей.

Экологическая ниша не может быть занята двумя и более видами (принцип конкурентного исключения). Вид занимает экологическую нишу, чтобы выполнять уникальную функцию только ему присущим способом, осваивать таким образом среду обитания и в тоже время ее сформировать.

Природа очень экономна: даже всего лишь два вида, занимающих одну и ту же экологическую нишу, не могут устойчиво сосуществовать, поскольку в результате конкуренции один из них будет вытеснен другим. Эту закономерность называют еще законом Г.Ф. Гаузе по имени нашего соотечественника, сформулировавшего его в 1934 году.

Любой вид выполняет единственную в своем роде роль. Даже очень близкие виды чем-то различаются: бодрствуют в разное время, имеют хотя бы чуть-чуть различные размеры и т.д.

Экологическая ниша, как функциональное место вида в системе жизни, не может системно долго пустовать, об этом говорит правило обязательности заполнения экологических ниш. Так и в природе восстанавливается дополнительность и соответствие видов в экосистеме: в противном случае экосистема постепенно разрушится.

Исчезновение кедровки, что разносит орешки кедровой сосны, привело бы к тому, что либо какой-то другой вид стал бы распространять более интенсивно семена, например, сойка, в дубовых лесах переносящая желуди и также живущая в кедровниках, либо возобновление кедра резко бы ухудшилось и кедрачи постепенно исчезли. Это повлекло бы за собой непредсказуемые последствия для среды их обитания и ее обитателей.

Долгое время считалось, что где-то существуют «свободные» экологические ниши. На этом основании строилась теория акклиматизации пришелся на 20 – 40-е годы нашего столетия. Однако потом было замечено, что либо опыты акклиматизации видов были безуспешны, что еще хуже, принесли весьма негативные плоды: перенесенные в другие ниши виды делались вредителями, распространяли опасные заболевания [5, с. 301].

Иначе и не может быть: помещенные в чужую экосистему с фактически занятой экологической нишей они вытесняли тех, кто уже выполнял аналогичную работу.

Новые виды не соответствовали нуждам экосистемы, иногда не имели врагов и поэтому могли бурно размножаться (что радовало инициаторов акклиматизации). Но затем вступали в права ограничивающие факторы, популяционные и биоценотические. Численность вида резко падала или он, наоборот, интенсивно размножался, как кролик в Австралии, и становился вредителем.

В Европе к такому же печальному результату привел завоз ондатры из Америки. В Западной Европе ондатра сильно вредит, в том числе строя норы в земляных дамбах, а у нас после долгого периода обилия она стала относительно редкой, потеряла первостепенное промысловое значение. Борьба с воробьями в Китае в 50-е годы и их истребление привело к вспышке вредителей – насекомых, поедаемых этим видом. Истребление волков, санитаров леса, было «вовремя» осознано человеком как вредная деятельность.

Ярким примером катастрофического нарушения экологической ниши является занесение колорадского жука из Америки в Европу, где он при отсутствии естественного врага, стал настоящим бичом картофелеводства, а последствия использования против него ядохимикатов непредсказуемы для человека.

Нарушение экологической ниши вызывает функциональные нарушения во всей экосистеме.

Осознание этой проблемы, которое только начинается, диктует человеку жизненно необходимый и для него, как для биологического вида, принцип бережного сохранения всего разнообразия живого вещества планеты Земли.

3. Популяция, ее структура.

В пределах ареала какого-либо вида его особи распространены неравномерно, так как в природе нет идентичных условий для существования и размножения. Например, колонии кротов встречаются лишь в отдельных луговинах, заросли крапивы – по оврагам и канавам, лягушки одного озера бывают отделены от другого соседнего озера и т.д.

Население вида распадается на естественные группировки – популяции. Однако эти разграничения не устраняют возможности скрещивания между особями, занимающими пограничные участки. Плотность населения популяции подвержена значительным колебаниям в разные годы и различные сезоны года.

Популяция – это форма существования вида в конкретных условиях среды и единица его эволюции.

Популяция представляет собой совокупность свободно скрещивающихся особей одного вида, длительно существующих на определенной части ареала внутри вида и относительно обособленных от других популяций.

Особи одной популяции обладают наибольшим, сходством по всем признакам, присущим виду, вследствие того, что возможность скрещивания внутри популяции выше, чем между особями соседних популяций и они испытывают одинаковое давление отбора. Несмотря на это популяции генетически неоднородны вследствие непрерывно возникающей наследственной изменчивости.

Дарвиновская дивергенция (расхождение признаков и свойств потомков по отношению к исходным формам) может происходить только путем дивергенции популяций. Впервые это положение в 1926 г. обосновал С.С. Четвериков, показав, что за кажущейся внешней однородностью любой вид обладает огромным скрытым запасом генетической изменчивости в форме множества разнообразных рецессивных генов. Этот генетический резерв неодинаков в разных популяциях. Именно поэтому популяция является элементарной единицей вида и элементарной эволюционной единицей.

Под демографической структурой популяции понимают прежде всего ее половой и возрастной состав. Кроме того, принято говорить о пространственной структуре популяции – то есть об особенностях размещения особей популяции в пространстве.

Знание структуры популяции позволяет исследователю сделать выводы о ее благополучии или неблагополучии. Например, если в популяции отсутствуют генеративные (то есть способные дать потомство) особи и при этом много старовозрастных (сенильных) особей, то можно сделать неблагоприятный прогноз. У такой популяции может не быть будущего. Структуру популяции желательно изучать в динамике: зная ее изменение в течение нескольких лет, можно намного более уверенно говорить о тех или иных тенденциях.

Пространственная структура популяции отражает характер размещение особей в пространстве.

Выделяют три основных типа распределения особей в пространстве:

1. единообразное (особи размещены в пространстве равномерно, на одинаковых расстояниях друг от друга), тип также носит название равномерного распределения;
2. конгрегационное, или мозаичное (то есть "пятнистое", особи размещаются в обособленных скоплениях);
3. случайное, или диффузное (особи распределены в пространстве случайным образом).

Равномерное распределение встречается в природе редко и чаще всего вызвано острой внутривидовой конкуренцией (как, например, у хищных рыб).

Случайное распределение можно наблюдать только в однородной среде и только у видов, которые не обнаруживают никакого стремление к объединению в группы. Как хрестоматийный пример равномерного распределения, обычно приводят распределение жука Tribolium в муке.

Распределение группами встречается намного чаще. Оно связано с особенностями микросреды или с особенностями поведения животных.

Пространственная структура имеет важное экологическое значение. Прежде всего, определенный тип использования территории позволяет популяции эффективно использовать ресурсы среды и снизить внутривидовую конкуренцию. Эффективность использования среды и снижение конкуренции между представителями популяции позволяют ей укрепить свои позиции по отношению к другим видам, населяющим данную экосистему.

Другое важное значение пространственной структуры популяции состоит в том, что она обеспечивает взаимодействие особей внутри популяции. Без определенного уровня внутрипопуляционных контактов популяция не сможет выполнять как свои видовые функции (размножение, расселение), так и функции, связанные с участием в экосистеме (участие в круговоротах веществ, создание биологической продукции и так далее).

4. Ресурсные, редкие и  исчезающие виды.

Численность некоторых братьев меньших с каждым годом сокращается. Узкий круг специалистов пытается обратить на это внимание общественности. Ученые предупредили, что наша планета вступила в шестой по счету период массового вымирания. И, в отличие от предыдущего периода, в котором причинами исчезновения животных стали природные катаклизмы, нынешняя катастрофа вызвана антропогенной деятельностью.

Мы уже лишись 33 видов земных обитателей и практически потеряли желтого морского конька и «горную курицу», предстающую в облике лягушки. А новые данные рисуют еще более страшную картину. Зоологи разных стран объединились и создали карту, на которой отметили районы обитания исчезающей живности и список потенциальных жертв, в который вошли почти 800 видов животных и растений.

Их, возможно, было бы еще больше, но не все обитатели Земли еще учтены человеком. Так, совсем недавно было обнаружено животное, которое ранее никогда не встречалось зоологам. Так что в список вошли лишь птицы, млекопитающие, амфибии, некоторые рептилии и хвойные растения.

Большинство из них сохранилось только в одном из 595 выделенных «красных» уголков планеты, в основном в тропиках и преимущественно в развивающихся странах, где плотность людского населения довольно высока. Так что беззащитное меньшинство очень просто может пасть жертвой такого беспокойного и опасного соседа как человек.

Пятнадцать процентов видов позвоночных животных, обитающих в России и четыре процента произрастающих в ней видов высших растений считаются редкими или находятся под угрозой исчезновения. Наиболее опасна для них утрата мест обитания. Среди других угроз – нелегальная торговля, загрязнение среды, изменение климата, нерациональное использование природных ресурсов.

WWF уделяет большое внимание охране видов, оказавшихся под угрозой исчезновения. Прежде всего, это виды, за сохранение которых Россия несет ответственность в мировом масштабе: амурский тигр, дальневосточный леопард, стерх, ирбис, , русская выхухоль, зубр и др.

Благодаря WWF с браконьерами борются такие группы и инспекции, как «Леопард», «Тигр», «Ирбис». Усилиями WWF были созданы десятки особо охраняемых природных территорий там, где расположены местообитания редких видов.

Благодаря WWF в европейской части России впервые появилась вольная популяция зубров.

Основу территориальной охраны природы в России составляет система особо охраняемых природных территорий (ООПТ). Статус ООПТ в настоящее время определяется Федеральным Законом «Об особо охраняемых природных территориях», принятым Государственной Думой 15 февраля 1995 г.

Согласно Закону «Особо охраняемые природные территории – участки земли, водной поверхности и воздушного пространства над ними, где располагаются природные комплексы и объекты, которые имеют свое природоохранное, научное, культурное, эстетическое, рекреационное и оздоровительное значение, которые изъяты решениями органов государственной власти полностью или частично из хозяйственного использования и для которых установлен режим специальной охраны».

Россия унаследовала от СССР довольно сложную систему категорий ООПТ, которая формировалась эволюционно. В Законе выделяются следующие категории:

• государственные природные заповедники, в том числе биосферные;
• национальные парки;
• природные парки;
• государственные природные заказники;
• памятники природы;
• дендрологические парки и ботанические сады;
• лечебно-оздоровительные местности и курорты.

Среди этих территорий лишь заповедники, национальные парки и заказники федерального значения имеют федеральный статус (заказники могут быть и местными), остальные формы охраны территории обычно имеют местный статус. Кроме того, Закон постулирует возможность создания и других категории ООПТ, что уже реализуется. Традиционно высшей формой охраны природных территорий в нашей стране являются заповедники.

Заповедники организуются постановлением Федерального правительства и находятся под совместным управлением Федерации и ее Субъекта, на территории которого они располагаются – чисто федеральной собственности на природные объекты действующее законодательство страны не предполагает.

Территории заповедников полностью изымаются из хозяйственного использования и не могут отчуждаться, кроме того, заповедники имеют научный отдел, осуществляющий постоянное изучение их природных комплексов.

Задачи заповедников ограничиваются охраной и исследованием природных комплексов, просвещением, участием в экологической экспертизе, подготовке соответствующих кадров. Обычно на территории заповедника выделяется зона, полностью закрытая для всякого воздействия. Нередко вдоль границ заповедников располагаются их охранные зоны, выполняющие буферную функцию за счет ограничений на определенные виды хозяйственной деятельности.

В статусе заповедников реализуется наиболее действенный для охраны территорий режим. На 1 января 1998 г. в России действовало 98 заповедников общей площадью 32.9 млн. га. Территория этих высших форм охраны составила 2,1% от общей площади страны [4].

На равнинных плотно заселенных людьми участках с продуктивными почвами создание заповедников затруднено. В таких районах создание ООПТ высокого ранга встречает ожесточенное сопротивление природопользователей, поэтому если ООПТ и создаются, то имеют здесь небольшие, порой, точечные размеры.

Особенно сложной является ситуация с охраной природных экосистем, расположенных в пределах степной зоны, где эти экосистемы наиболее интенсивно трансформированы. Именно здесь немногие имеющиеся заповедники крайне малы по площади, а в сибирской части этой зоны их и вообще нет. В то же время наиболее крупные заповедники расположены либо в малотрансформированных Арктике и сибирской тайге, либо в горнолесных районах [4].

Старейший из существующих заповедников России – Баргузинский – был создан в 1916 г. Первый бум создания заповедников пришелся на 30-е гг.

Таким образом, за последние 5 лет было создано более одной пятой существующих в стране заповедников общей площадью в 10,3 млн. га, т.е. почти треть заповедной территории страны.

В столь высокой интенсивности создания новых заповедников проявилось ряд обстоятельств переломной эпохи. Во-первых, это перераспределение власти от центра к местным органам – экологическая общественность легко добивалась успеха на местных уровнях, апеллируя к региональному престижу местных властных элит в регионах, где до последнего времени заповедники отсутствовали. Во-вторых, сказался резкий рост активности «зеленых» движений в конце 80-х - начале 90-х гг. И, наконец, в-третьих, положительный эффект возымела неясность в вопросах собственности на землю. Позже такого же благоприятного периода не будет при любом сценарии развития России.

Национальные парки в отличие от заповедников наряду с задачами по охране и изучению природных комплексов должны обеспечивать туризм и рекреацию граждан. На 1 января 1998 г. в России действовало 32 природных национальных парка общей площадью в 6,7 млн. га. Территория этих высших форм охраны составила 0,2% от общей площади страны.

Национальные природные парки – новая для России форма охраны территорий. Первые два (Лосиный остров и Сочинский) были созданы лишь в 1983 г., 12 из 32 – в последние пять лет.

Пока эту форму нельзя считать эффективным методом территориальной охраны живой природы, однако внимание общественности и тенденции, известные по другим странам, дают достаточно надежд на постепенную реализацию потенциала этой формы охраны природных комплексов.

Природные заказники отличаются от предыдущих категорий тем, что их земли могут как отчуждаться, так и не отчуждаться у собственников и пользователей, они могут быть как федерального, так и местного подчинения. Среди заказников федерального значения наибольшую роль играют зоологические, другие формы – ландшафтные, ботанические, лесные, гидрологические, геологические – распространены в меньшей степени.

На 1 сентября 1994 г. в стране существовало 59 охотничьих и комплексных заказников федерального значения общей площадью в 62,0 млн. га. Основной их функцией является охрана охотничьей фауны. Охота запрещена всегда, но нередко бывают введены и весьма существенные ограничения на лесоэксплуатацию, строительство и некоторые другие виды хозяйственной деятельности. Охрана этих резерватов обычно довольно неплохо налажена [6].

Среди не оговоренных в Законе можно указать на такую категорию ООПТ, как водно-болотные угодья, имеющие международное значение – главным образом в качестве местообитаний водоплавающих птиц, которые создаются в плане выполнения страной ее обязательств, вытекающих из членства в Конвенции о водно-болотных угодьях (Рамсарская).

Постановлением Правительства Российской Федерации № 1050 от 13 сентября 1994 г. в стране определено 35 таких объектов, площадь которых составляет около 10 млн. га. В состав этих угодий входят не только водно-болотные экосистемы, но и связанные с ними сухопутные комплексы. Наличие международного статуса и специального правительственного постановления позволяет рассматривать эту форму как существенный фактор охраны экосистем России, прежде всего озерных и болотных.

В целом можно отметить, что система малонарушенных природных территорий в России представляется довольно развитой и сравнительно гибкой. Причем, густота сети этих территорий и гибкость системы охраны в последние годы растет. Хотя эта система (как и вся страна в целом) переживает сейчас существенные экономические трудности, прогноз ее развития в общем благоприятен.

Основным недостатком сети ООПТ России является ее неравномерность и, особенно, малая густота в наиболее подверженной антропогенной трансформации степной зоне. В европейской степи есть заповедники, но они (по масштабам России) микроскопические, в западносибирской же степи нет ни заповедников, ни национальных природных парков.

Список литературы

1. Козлова Т.А. Биология в таблицах. – М., 2000.
2. Макаренко В.К., Быков А.П., Дьяченко Г.И. Основы экологии и защитных технологий: Учеб. пособие. – Часть 1 – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2000. – 72 с.
3. Макаренко В.К., Быков А.П., Дьяченко Г.И. Основы экологии и защитных технологий: Учеб. пособие. – Часть 2 – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2001. – 60 с.
4. Национальный доклад о состоянии биологического разнообразия. – М, 1998.
5. Одум Ю. Основы экологии. – М., 1975.
6. Состояние биологических ресурсов и биоразнообразия России и ближнего зарубежья (1988 – 1993 гг.). – М., 1994.