Критерии вида кратко. Вид и его критерии
Ответ оставил Гость
Ритерии вида. Признаки, по которым один вид можно отличить от другого, называют критериями вида.
В основе морфологического критерия лежит сходство внешнего и внутреннего строения между особями одного вида. Этот критерий - самый удобный и поэтому широко используется в систематике.
Однако особи в пределах вида иногда так сильно различаются, что только по морфологическому критерию не всегда удается определить, к какому виду они относятся. Вместе с тем существуют виды морфологически сходные, но особи этих видов не скрещиваются между собой. Это - виды-двойники, которые исследователи открывают во многих систематических группах. Так, под названием «крыса черная» различают два вида-двойника, имеющих в кариотипах по 38 и 42 хромосомы. Установлено также, что под названием «малярийный комар» существует до 15 внешне неразличимых видов, ранее считавшихся одним видом. Около 5% всех видов насекомых, птиц, рыб, земноводных, червей составляют виды-двойники.
В основу физиологического критерия положено сходство всех процессов жизнедеятельности у особей одного вида, прежде всего сходство размножения. Особи разных видов, как правило, не скрещиваются, или потомство их бесплодно. Например, у многих видов мухи дрозофилы сперма особей чужого вида вызывает иммунную реакцию, что приводит к гибели сперматозоидов в половых путях самки. В то же время в природе есть виды, особи которых скрещиваются и дают плодовитое потомство (некоторые виды канареек, зябликов, тополей, ив) .
Географический критерий основан на том, что каждый вид занимает определенную территорию или акваторию, называемую ареалом. Он может быть большим или меньшим, прерывистым или сплошным (рис. 1.2). Однако огромное число видов имеет накладывающиеся или перекрывающиеся ареалы. Кроме того, существуют виды, не имеющие четких границ распространения, а также виды-космополиты, обитающие на огромных пространствах суши всех континентов или океана (например, растения - пастушья сумка, одуванчик лекарственный, виды рдестов, ряски, тростника, животные-синантропы - постельный клоп, рыжий таракан, комнатная муха) . Поэтому географический критерий, как и другие, не является абсолютным.
Экологический критерий основан на том, что каждый вид может существовать только в определенных условиях, выполняя свойственные ему
функции в определенном биогеоценозе. Так, например, лютик едкий произрастает на пойменных лугах, лютик ползучий - по берегам рек и канав, лютик жгучий - на заболоченных местах. Существуют, однако, виды, которые не имеют строгой экологической приуроченности. К ним относятся многие сорные растения, а также виды, находящиеся под опекой человека: комнатные и культурные растения, домашние животные.
Генетический (цитоморфологический) критерий основан на различии видов по кариотипам, т. е. числу, форме и размерам хромосом. Для подавляющего большинства видов характерен строго определенный кариотип. Однако и этот критерий не является универсальным. Во-первых, у многих видов число хромосом одинаково и форма их сходна. Например, некоторые виды семейства бобовых имеют 22 хромосомы (2п = 22). Во-вторых, в пределах одного и того же вида могут встречаться особи с разным числом хромосом, что является результатом геномных мутаций (поли- или анеу-плоидия) . Например, ива козья может иметь диплоидное (38) или тетра-плоидное (76) число хромосом.
Биохимический критерий позволяет различать виды по составу и структуре определенных белков, нуклеиновых кислот и др. Особи одного вида имеют сходную структуру ДНК, что обусловливает синтез одинаковых белков, отличающихся от белков другого вида. Вместе с тем у некоторых бактерий, грибов, высших растений состав ДНК оказался очень близким. Следовательно, есть виды-двойники и по биохимическим признакам.
Таким образом, только учет всех или большинства критериев позволяет отличить особей одного вида от другого.
1. Морфологический критерий – это характерные признаки и свойства,по которым одни виды отличаются от других. Пример: Дарвиновские вьюрки. По морфологическому критерию отличают разновидности вьюрков - строение клюва. У земляного вьюрка - удлиненный клювик и расщепленный язык.У большого земляного - толстый мощный клюв.
2. Физиологические критерии - в основе лежит сходство всех процессов жизнедеятельности, прежде всего сходство размножения, что определена возможность потомства при скрещивании. Например, у многих видов мухи дрозофилы сперма особей чужого вида вызывает иммунную реакцию, что приводит к гибели сперматозоидов в половых путях самки. В то же время в природе есть виды, особи которых скрещиваются и дают плодовитое потомство.
3. Цитологический критерий - характерный для каждого вида набор хромосом, их размеры, форма, состав ДНК. Например, некоторые виды семейства бобовых имеют 22 хромосомы.
4. Экологический критерий-место вида в природных сообщества организмов, его специализация, наборы факторов внешней среды, необходимых для существования вида. Пример: Например, лютик едкий произрастает на пойменных лугах, лютик ползучий - по берегам рек и канав, лютик жгучий - на заболоченных местах. Существуют, однако, виды, которые не имеют строгой экологической приуроченности. Во-первых, это синантропные виды. Во-вторых, это виды, которые находятся под опекой человека: комнатные и культурные растения, домашние животные.
5. Географический критерий – область распространения вида в природе. Пример: Космополитами являются некоторые обитатели внутренних водоемов - рек и пресноводных озер (виды рдестов, ряски, тростник). Обширный набор космополитов имеется среди сорных и мусорных растений, синантропных животных.
6. Исторический критерий – общность предков, единая история возникновения и развития вида. Различные критерии связаны между собой и только в совокупности определяют целостность и единство вида. Например, Волк произошел от плотоядных хищников. Они проживали на земле около 100 миллионов лет назад. Значительно позже, а именно около 20 миллионов лет назад, от волка произошли собаки. Собаки и волки произошли от миацидов, которые жили на земле 50 млн лет назад.
Как вид волк сложился около 1 миллиона лет назад. К концу периода плейстоцена он стал самым распространенным хищником.
7. Этологический критерий - В поведении особей большинства видов существуют определенные видовые признаки, так же характеризующие вид, как и морфологические, экологические и другие признаки. Различия в поведении между близкими видами прежде всего наблюдаются в период спаривания. В поведении особей большинства видов существуют определенные видовые признаки, так же характеризующие вид, как и морфологические, экологические и другие признаки. Различия в поведении между близкими видами прежде всего наблюдаются в период спаривания. Например, достаточно самцу одного из видов дальневосточных куличков-зуйков, обитающих вместе с другим близким видом, дернуть хвостом не три, а два раза (что характерно для другого вида), как самка уже не подпустит к себе этого самца
1. Что такое вид?
Ответ. Вид (лат. species) - таксономическая, систематическая единица, группа особей с общими морфофизиологическими, биохимическими и поведенческими признаками, способная к взаимному скрещиванию, дающему в ряду поколений плодовитое потомство, закономерно распространённая в пределах определённого ареала и сходно изменяющаяся под влиянием факторов внешней среды. Вид - реально существующая генетически неделимая единица живого мира, основная структурная единица в системе организмов.
2. Какие виды растений и животных вам известны?
Ответ. Виды растений: купальница европейская, ветреница алтайская, любка двулистая, гвоздика иглолистая, венерин башмачок и т.д
Виды животных: бурый медведь, сибирская косуля, обыкновенная рысь, лесная куница, черный хорек, европейская норка. полосатый бурундук, белка-летяга, серая куропатка, тетерев-косач и другие.
Вопросы после § 53
1. Дайте определение биологического вида.
Ответ. Биологический вид – это совокупность особей, обладающих способностью к скрещиванию с образованием плодовитого потомства; населяющих определённый ареал; обладающих рядом общих морфологических и физиологических признаков и сходством во взаимоотношениях с биотической и абиотической средой.
Биологический вид – не только систематическая категория. Это целостный и обособленный от других видов элемент живой природы. Целостность вида проявляется в том, что его особи могут жить и размножаться, лишь взаимодействуя друг с другом благодаря выработанным в процессе эволюции взаимным приспособлениям организмов: особенностям скоординированности строения материнского организма и эмбриона, системам сигнализации и восприятия у животных, общности территории, сходству жизненных привычек и реакций на сезонные изменения климата и др. Видовые приспособления обеспечивают сохранение вида, хотя иногда они могут повредить отдельным особям. Речной окунь, например, питается собственной молодью, за счёт чего вид выживает при недостатке корма, даже несмотря на утрату части приплода. Каждый вид существует в природе как исторически возникшее целостное образование.
2. Какие критерии вида вам известны?
Ответ. Характерные признаки и свойства, по которым одни виды отличаются от других, называют критериями вида.
Морфологический критерий – это сходство внешнего и внутреннего строения организмов. Карл Линней, например, определял виды как целостные группы организмов, отличные от других жизненных форм по признакам строения. Иными словами, наличие черт строения, которые делают некоторую группу организмов похожими друг на друга и одновременно отличными от всех других групп, и есть критерий для причисления их к данному виду.
Особи в пределах вида иногда настолько изменчивы, что только по морфологическому критерию не всегда удаётся определить вид. Существуют виды морфологически сходные. Это – виды-двойники, которые открыты во всех систематических группах. Например, у чёрных крыс известно два вида-двойника – с 38 и 49 хромосомами; у малярийного комара – 6 видов-двойников, у небольшой рыбки щиповки, широко распространённой в пресных водоёмах, – 3 таких вида. Виды-двойники встречаются среди самых различных организмов: рыб, насекомых, млекопитающих, растений, однако особи таких видов-двойников не скрещиваются между собой.
Генетический критерий – это характерный для каждого вида набор хромосом; строго определённое их число, размеры и формы, состав ДНК. Хромосомный набор – главный видовой признак. Особи разных видов имеют разные наборы хромосом, поэтому они не могут скрещиваться и репродуктивно ограничены друг от друга в естественных условиях.
Физиологический критерий – сходство реакций организма на внешние воздействия, ритмов развития и размножения. В основе этого критерия лежит сходство всех процессов жизнедеятельности, и прежде всего размножения. Представители разных видов, как правило, не скрещиваются или их потомство бесплодно. Однако встречаются исключения. Например, собаки могут давать потомство, спариваясь с волками. Плодовитыми могут быть гибриды некоторых видов птиц (канарейки, зяблики), а также растений (тополя, ивы). Следовательно, физиологический критерий также недостаточен для определения видовой принадлежности особей.
Экологический критерий – это характерное для вида положение в природных сообществах, его связи с другими видами, наборы факторов внешней среды, необходимые для существования.
Географический критерий – область распространения, определённый ареал, занимаемый видом в природе.
Исторический критерий – общность предков, единая история возникновения и развития вида.
3. Что такое целостность вида, как она проявляется?
Ответ. Вид - целостная система. Вид представляет собой единую целостную систему. Целостность вида обеспечивается его обособленностью от других видов благодаря специфическому хромосомному набору (репродуктивная изоляция).
Целостность вида также обусловлена связями, которые образуют его особи в популяциях и подвидах. Связи между самцами и самками, родителями и их потомством, особями разных возрастов в стае, стаде и колонии позволяют успешно размножаться, заботиться о потомстве, обеспечивать защиту от врагов и т. п. Вся совокупность связей обеспечивает существование вида как целостной системы.
4. Почему важно сохранять виды в природе?
Ответ. Биологическое разнообразие на планете – это присутствие на ней большого количества видов всех царств: животных, растений, грибов. Задача сохранить их – одна из главных в экологии. Планета Земля действительно богата, поэтому беречь это богатство человек обязан хотя бы для того, чтобы оно досталось и следующим поколениям людей. Чтобы внуки и правнуки могли видеть замечательных животных, красивые уголки природы, могли использовать лекарственные растения. Любое растение, животное (даже мельчайшее) является частью биогеоценоза, и вообще, включено во всю экосистему Земли. Организм участвует в круговороте веществ, являясь звеном пищевой цепочки. Растения, являющиеся продуцентами, синтезируют питательные вещества, используя солнечную энергию. Консументы потребляют аккумулированную растениями и другими животными энергию, деритофаги «утилизируют» погибших животных, редуценты окончательно разлагают питательные остатки. Таким образом, каждый организм занимает определенное место в природе и выполняет определенную роль. Исчезновение одного звена может вызвать исчезновение еще нескольких, изменив всю цепь. Произойдет не только оскудение пищевой цепи, но и нарушение баланса видов в экосистеме. Некоторые виды могут несоразмерно увеличиться в количестве и вызвать экологическую катастрофу. Как, например, небывалое размножение саранчи может лишить урожая целые районы. Сохраняя богатство видов на планете, мы, таким образом, поддерживаем стабильность экосистем, обеспечиваем сохранность жизни всех видов, в том числе жизнь человека. Кроме того, ученые хотят сохранить и генетическую информацию каждого вида, с расчетом на технологии будущего, которые позволят воссоздать животный мир прошлого, например, в изолированных рекреациях (парках), воссоздать вымершие и вымирающие на настоящий момент виды животных и растений.
Цели: сформировать понятия «вид» и «критерии вида»; показать механизмы репродуктивной изоляции в природе; продолжить формирование умений давать морфологическое описание растений, работать с текстами, составлять таблицы, анализировать, формулировать выводы.
Оборудование: картины по зоологии: «Заяц- беляк», «Заяц-русак», «Медведь бурый», «Медведь белый»; разда- точный материал «Заяц-беляк и заяц-русак», «Ворон и ворона».
Ход урока
I . Организационный момент
Учитель объявляет тему и задачи урока.
11. Актуализация знаний
1. Выполнение заданий (устно).
Задание № 1
Назовите знакомые вам виды растений и животных, обитающих рядом с вашим домом или школой.
Задание № 2
Учитель демонстрирует картину «Бурый медведь» и задает вопросы:
Название этого вида животного - Медведь бурый. Какое из этих двух слов относится к родовому названию, какое - к видовому?
Назовите другой вид животного из этого же рода. (Это Медведь белый).
Учитель вывешивает картину, иллюстрирующую белого медведя, рядом с картиной «Медведь бурый».
Сравните два вида одного рода. Покажите черты сходства и отличия.
Задание № 3 ,
В указанном списке животных подсчитайте количество особей, видов и родов.
1. Еж обыкновенный.
2. Лисица обыкновенная.
3. Медведь гималайский или белогрудый.
4. Хомячок джунгарский.
5. Заяц-беляк.
6. Медведь бурый.
7. Хомячок сирийский или золотистый.
8. Заяц-русак.
9. Еж ушастый.
10. Лисица обыкновенная.
(Ответ: количество особей - 10; видов - 9; родов - 5 (Еж, Лиси- ца, Медведь, Хомячок, Заяц).)
При выполнении последнего задания у ряда учащихся возникает проблема: отнести зайца-беляка и зайца-русака к одному виду или к двум разным видам. Правдиво или ошибочно мнение, что заяц- беляк - это заяц-русак зимой?
Доклад «Заяц русак и заяц беляк».
- Какой вывод можно сделать по результатам выполнения всех заданий по актуализации знаний?
Вывод:
1. Для обозначения вида используется двойная (бинарная) но менклатура, согласно которой сначала указывают род, к которому относится вид (существительное), а затем видовое название (прила гательное).
2. Особи разных видов отличаются друг от друга по местам оби тания, внешним признакам и др.
3. Сходные виды объединяются в один род.
4. Вид - это основная категория биологической классификации.
III . Изучение нового материала
1. Рассказ учителя.
- Что же такое вид и каковы его критерии?
Вопрос о виде и критериях вида занимает центральное место в теории эволюции и служит предметом многочисленных иссле дований в области систематики, зоологии, ботаники и других наук. И это вполне объяснимо: четкое понимание сущности вида необходимо для выяснения механизмов эволюционного процесса.
Строгое общепринятое определение вида до сих пор не разра ботано. В биологическом энциклопедическом словаре мы на ходим следующее определение вида:
«Вид - совокупность популяций особей, способных к скрещива нию с образованием плодовитого потомства, населяющих определ енный ареал, обладающих рядом общих морфофизиологических признакови отдаленных от других таких же групп особей практи чески полным отсутствием гибридных форм».
Сравните это определение с тем, что дается в вашем учебнике (учебник А.А. Каменского, § 4.1, с. 134 ).
Поясним понятия, которые встречаются. в определении вида:
Ареал - область распространения данного вида или популяции в природе.
Популяция (от лат. «рор uius » - народ, население) - совокуп ность особей одного вида, обладающих общим генофондом и зани мающих определенную территорию - ареал.
Генофонд - совокупность генов, которые имеются у особей данной популяции.
Рассмотрим историю развития взглядов на вид в биологии.
Понятие вида впервые ввел в науку английский ботаник Джон Рей в XVII веке . Основополагающая работа по проблеме вида была написана шведским натуралистом и естествоиспытателем Карлом Линнеем в XVIII веке , в которой он предложил первое научное определение вида, уточнил его критерии.
Комментарии учителя. К. Линней считал, что вид - универ сальная, реально существующая единица живой материи, морфо логически однородная и неизменная . Все особи вида, по мнению ученого, имеют типичный морфологический облик, а вариации представляют собой случайные отклонения , результат несовершенного воплощения идеи вида (своего рода уродства ). Ученый считал, что виды неизменны, неизменна природа. Идея неизмен ной природы покоилась на концепции креационизма, согласно которой все сущее было сотворено Богом. Применительно к биологии эту концепцию Линней выразил в своей знаменитой фор муле «Видов столько, сколько разных форм вначале произвело Бесконечное существо».
Другая концепция принадлежит Тому Батисту Ламарку - вели кому французскому натуралисту. По его концепции виды реально не существуют , это чисто умозрительное понятие, изобретенное для того, чтобы легче было рассматривать совокупно большее количество особей, поскольку по словам Ламарка, «в природе нет ни чего кроме особей». Индивидуальная изменчивость непрерывна, поэтому границу между видами можно провести и здесь, и там - где удобнее.
Третья концепция подготавливалась в первой четверти XIX века. Она была обоснована Чарльзом Дарвином и последующими биолога ми. По этой концепции виды имеют независимую реальность. Вид неоднороден, представляет собой систему соподчиненных единиц. С реди них основная элементарная единица - популяция. Виды, по Дарвину, изменяются, они относительно постоянны и являются рез ультатом эволюционного развития .
Таким образом, понятие «вид» имеет длительную историю становления в биологической науке.
Порой самые опытные биологи становятся в тупик, определяя, принадлежат ли данные особи к одному виду или нет . Почему так происходит, существуют ли точные и строгие критерии, которые по могли бы разрешить все сомнения?
Критерии вида - это признаки, по которым один вид отлича ется от другого. Они же являются изолирующими механизмами, препятствующими скрещиванию, независимости, самостоятельно сти видов.
Нам известно, что одной из главных особенностей биологической материи на нашей планете является дискретность. Это выражается в том, что она представлена отдельными видами, не скрещивающимися друг с другом, изолированными один от дру гого.
Существование вида обеспечивается его генетическим единством (особи вида способны скрещиваться и давать жизнеспособное плодовитое потомство) и его генетической самостоятельностью (невоз можность скрещивания с особями другого вида, нежизнеспособно сть или стерильность гибридов).
Генетическая самостоятельность вида обусловливается совокуп ностью его характерных признаков: морфологических, физиологических, биохимических, генетических, особенностей образа жизни, поведения, географического распространения и т.д. Это и есть крит ериивида.
Познакомимся с ними.
2. Работа в группах
Каждая группа получает текст, иллюстрирующий один из критериев вида. Через 5 минут необходимо рассказать о сути данного критерияи о том,в чем недостаток данного критерия. По мере выступления групп классом заполняется таблица «Критерии вида».
Таблица № 1
Критерии вида.
|
Название критерия |
Признаки особей по критерию |
Исключение |
|
1. Морфологический |
Сходство внешнего и внутреннего строения организмов. |
Виды-двойники, половой диморфизм, полиморфизм. |
|
2. Физиологический |
Сходство всех процессов жизнедеятельности и возможность получения плодовитого потомства при скрещивании. |
У разных видов сходство процессов жизнедеятельности. Наличие межвидовых гибридов. |
|
3. Экологический |
Сходство по способам питания, местам обитания, наборам факторов внешней среды, необходимых для существования. |
Экологические ниши разных видов перекрываются. |
|
4. Географический |
Занимают определённый ареал. |
Космополиты. Совпадение ареалов разных видов. |
|
5. Биохимический |
Сходство по биохимическим параметрам – состав и структура белков, нуклеиновых кислот. |
Есть очень близкие по биохимическому составу виды. |
|
6. Этологический |
Сходство в поведении. Особенно в брачный период (ритуалы ухаживания, брачные песни и т. д.). |
Существуют виды с близким поведением. |
|
7. Цито-генетический а)Цитологический |
Особи одного вида скрещиваются между собой и дают плодовитое потомство (основан на сходстве числа хромосом, их формы и строения). |
Хромосомный полиморфизм в пределах вида; у многих разных видов число хромосом одинаково. |
|
б) Генетический |
Генетическая изоляция видов. Наличие постпопуляционных механизмов изоляции. Важнейшие из них - это гибель мужских гамет (генетическая несовместимость), гибель зигот, нежизнеспособность гибридов, их стерильность, наконец, невозможность найти полового партнера и дать жизнеспособное плодовитое потомство |
Собака и волк, тополь и ива, канарейка и зяблик дают плодовитое потомство. (Наличие межвидовых гибридов) |
|
8. Исторический |
Общность предков, единая история возникновения и развития вида. |
Итак, видовые критерии, по которым мы отличаем один вид другого, в совокупности обусловливают генетическую изоляцию ви дов, обеспечивая самостоятельность каждого вида и разнообразие в природе. По сути, в выработке этих изолирующих видовых призна ков и заключается процесс формирования видов. Именно поэтому изучение видовых критериев имеет определяющее значение для по нимания механизмов процесса эволюции, происходящего на нашей планете.
3. Формулирование выводов.
После заполнения таблицы формулируются выводы:
1) Видовые критерии, по которым отличается один вид от друг го, в совокупности обусловливают генетическую изоляцию видов, обеспечивая самостоятельность каждого вида и разнообразие их в природе.
2) Нет ни одного видового критерия, который можно было признать абсолютным и универсальным.
3) К способам изоляции, препятствующим скрещиванию разных видов относятся:
а) различия ареалов, мест обитания => невозможность встречи;
б) разные сроки размножения;
в) различия в строении половых органов;
г) нежизнеспособность или стерильность гибридов;
д) разные ритуалы «ухаживания» в период размножения.
4) Вид представляет собой генетически относительно изолиро ванную систему, что доказывает реальность существования видов в природе.
Вспомните, о чем говорилось в тексте «Заяц-беляк и заяц- русак». Какие критерии вида использованы при описании зай цев?
Ответить на вопрос:
- Какие критерии вида использованы при описанииживотных?
1). Лебедь-шипун часто изгибает шею в виде буквы S , а клюв и голову держит наклонно к воде. При раз дражении издает характерный шипящий звук, по которому и получил свое название. Распространен лебедь-шипун на изолированных участках в средней и южной полосе Европы и Азии от южной Швеции, Дании и Польши на западе до Монголии, Приморского края и Китая на Востоке. Всюду на этой территории редок, часто пара от пары гнездится на гро мадном расстоянии, а во многих районах вовсе отсутствует. Населяет заросшие водной растительностью лиманы, озера, иногда даже болота, предпочитая глухие, мало посещаемые человеком.
Малый, или тундровый лебедь распространен по тундре Азии от Кольского полуострова на западе до дельты Колымы на Востоке, заходя в область лесотундры и западные острова Северного Ледовитого. Для гнездования выбирает заболоченные и низкие травянистые участки разбросанными по ним озерами, а также речные долины, изобилующие старицами и протоками.
Брачные игры своеобразны и проходят на суше. При этомсамец ходит перед самкой, вытягивает шею, временами приподнимает крылья, издавая ими особый хлопающий звук и звонко кричит.
2). Городская ласточка. Верх го ловы, спина, крылья и хвост сине-черные, надхвостье и весь низ тела белые. Хвост с резкой треугольной вырезкой на конце. Обитатель горных и культурного ландшафтов. Гнездится на стенах скал и зданий. П ерелетная птица. Держится стаями в воздухе или сидя на проводах , чаще других ласточек садится на з емлю. Гнездится колониями . Гнездо лепит из комочков глины в форме полушара с боковым входом . Кладка из 4-6 белых яиц в мае – июне. Гол ос – звонкое «тиррч-тиррч»
Береговая ласточка. Верх головы, шеи, спина, крылья, хвост и полоса поперёк груди серовато-бурые, горло, грудь и брюшко белые. Хвост с неглубокой вырезкой.
Населяет долины рек, где гнездится по обрывистым глиняным или песчаным берегам. Обычная или многочисленная перелетная птица. Держится стаями, гнездится колониями. Гнезда устраивает в норах по обрывистым берегам рек. Кладка из 4-6 белых яиц в мае-июле. Голос - негромкое «чирр- чирр
Домашнее задание
По учебнику А.А. Каменского, § 4.1, вопросы после параграфа, термины.
Индивидуально:
1) Сообщение «Правда ли, что ворон - это муж вороны?»
2 ) Используя литературные источники, приведите конкретные пр имеры географического, экологического и этологического критериев.
Дополнительный материал для работы в группах.
Критерии вида
Морфологический критерий
Это был первый и долгое время единственный критерий, используемый для описания видов.
Морфологический критерий самый удобный и заметный, поэтому и сейчас широко используется в систематике растений и животных.
Мы можем легко отличить по размерам и окраске оперения большого пестрого дятла от зеленого дятла, малого пестрого дятла и желны (черного дятла), большую синицу от хохлатой, длиннохвостой, голубой и гаички, клевер луговой от ползучего и люпиновидного и т. д.
Несмотря на удобство, этот критерий не всегда «работает». Им не воспользуешься для разграничения видов-двойников, практически не отличающихся морфологически. Таких видов много среди малярийных комаров, дрозофил, сиговых рыб. Даже у птиц 5% видов-двойников, а одном ряду североамериканских сверчков их 17.
Использование одного только морфологического критерия может привести к ошибочным выводам. Так, К. Линней по особенности внешнего строения отнес самца и самку утки кряквы к разным видам. Сибирские охотники по окраске меха лисиц выделили пять вариаций: сиводушки, огневки, крестовки, черно-бурые и черные. В Англии у 70 видов бабочек, наряду с особями со светлой окраской, имеются и тем ные морфы, численность которых в популяциях стала увеличиваться в связи с загрязнением лесов. Полиморфизм - широко распространенное явление. Он встречается у всех видов. Затрагивает он и те признаки, по которым различаются виды. У жуков дровосеков, например у усача цве точного, встречающегося поздней весной на купальнице, помимо ти пичной формы в популяциях встречается до 100 аберраций окраски. Во времена Линнея морфологический критерий был главным, так как счи тали, что существует одна типичная для вида форма.
Сейчас, когда установлено, что у вида может быть много форм, типо логическая концепция вида отброшена и морфологический критерий не всегда удовлетворяет ученых. Все же следует признать, что этот критерий очень удобен для систематизации видов и в большинстве определителей животных и растений он играет главную роль.
Физиологический критерий
Физиологические особенности различных видов растений и живот ных часто являются фактором, обеспечивающим их генетическую само стоятельность. Например, у многих дрозофил сперма особей чужого ви да вызывает иммунологическую реакцию в половых путях самки, что приводит к гибели сперматозоидов. Гибридизация различных видов и подвидов козлов часто приводит к нарушению периодичности плодо ношения - приплод появляется зимой, что ведет к его гибели. Скрещи вание разных подвидов косуль, например сибирской и европейской, подчас приводит к гибели самок и потомства из-за крупных размеров плода.
Биохимический критерий
Интерес к этому критерию появился в последние десятилетия в связи с развитием биохимических исследований. Он не находит широкого применения , так как не существует каких-либо специфических веществ, характерных только для одного вида и, кроме того, он весьма трудоемкий и далеко не универсальный. Однако им можно воспользоваться в тех случаях, когда другие критерии «не работают». Например, для двух видов-двойников бабочек из рода амата (А. р h е g еа и А. г ugazzii ) диагностическим и признаками являются два фермента - фосфоглюкомутаза и эстераза-5, позволяющие даже определять гибридов этих двух видов. В последнее время широкое применение получило сравнительное изучение состава ДН К в практической таксономии микробов. Изучение состава ДНК позволило произвести ревизию филогенетической системы различных групп микроорганизмов. Разработанные методы дают возможность сравнивать состав ДНК у законсервированных в толщах земли бактерий и ныне живущих форм. Было проведено, например, сравнение состава ДНК у пролежавшей около 200 млн. лет в толще солей палеозойской бактерии псевдо монады солелюбивой и у ныне живущих псевдомонад. Состав их ДНК оказалдся идентичным, а биохимические свойства - сходными.
Цитологический критерий
Развитие цитологических методов позволило ученым исследовать фо рму и число хромосом у многих видов животных и растений. Появилось новое направление - кариосистематика, которое внесло некоторые поправки и уточнения в построенную на основе морфологических критериев филогенетическую систему. В ряде случаев число хромосом служит характерной особенностью вида. Кариологический анализ позволил , например, упорядочить систематику диких горных баранов, у кото рых разными исследователями выделялось от 1 до 17 видов. Анализ показал наличие трех кариотипов: 54-хромосомный - у муфлонов, 56-х ромосомный - у архаров и аргали и 58-хромосомный - у обитателей гор Средней Азии - уриалов.
Однако и этот критерий не является универсальным. Во-первых, у многих разных видов число хромосом одинаково и форма их сходна. Во-вторых, в пределах одного и того же вида могут встречаться особи с разным числом хромосом. Это так называемые хромосомный и геномный полиморфизм. Например, козья ива имеет диплоидное - 38 и тетраплоидное число хромосом - 76. У серебряного карася встречаются популяции с набо ром хромосом 100, 150, 200, тогда как нормальное число их равно 50. У радужной форели число хромосом варьирует от 58 до 64, у беломорской сель ди встречаются особи с 52 и 54 хромосомами. В Таджикистане на участке протяженностью всего 150 км, зоологами была обнаружена популяция слепушонки обыкновенной с набором хромосом от 31 до 54. У песчанок из разных мест обитания число хромосом различное: 40 - у песчанок алжир ских популяций, 52 - у израильских и 66 - у египетских. К настоящему времени внутривидовой хромосомный полиморфизм обнаружен у 5 % ц ито-генетически изученных видов млекопитающих.
Иногда этот критерий неверно трактуется как генетический. Безусловно , число и форма хромосом важный признак, препятствующий скрещи ванию особей разных видов. Однако это скорее цитоморфологичес кий критерий, так как речь идет о внутриклеточной морфологии: числе и форме хромосом, а не о наборе и структуре генов.
Э тологический критерий
Для некоторых видов животных механизмом, препятствующим с крещиванию и нивелированию различий между ними, являются осо бенности их поведения, особенно в брачный период. Узнавание партнера своего вида и отвергание попыток ухаживания самцов другого вида основаны на специфических раздражителях - зрительных, звуковых химических, тактильных, механических и др.
В широко распространенном роде пеночки разные виды очень похо жи друг на друга морфологически, в природе их не различить ни по окраске, ни по размерам. Зато все они очень хорошо различаются по песне и по повадкам. Песня пеночки веснички сложная, похожа на песнь зяблика , только без его завершающего колена, а песня теньковки - про стенькие монотонные посвисты. Многочисленные виды-двойники аме риканских светлячков из рода Р hotinus были впервые опознаны лишь по различиям в их световых сигналах. Самцы светлячков в полёте производят вспышки света, частота, продолжительность и чередуемость которых специфичны для каждого вида . Хорошо известно, что ряд видов прямокрылых и равнокрылых, обитающих в пределах, одного биотопа и размножающихся синхронно, различаются лишь характеру их призывных сигналов. Такие виды-двойники с акустической репродуктивной изоляцией обнаружены, например, у сверчков, кобылок-коньков, цикад и других насекомых. Два близких вида американских жабне скрещиваются также из-за различий в зове самцов.
Решающую роль в репродуктивной изоляции часто играют различия в демонстративном поведении. Например, близкие виды мух дрозофил от личаются спецификой ритуала ухаживания (по характерувибрации крыльев, дрожания лапок, кружения, тактильных контактов). Два близких вида - серебристая чайка и клуша имеют различия в степени выраженно сти демонстративных поз, а семь видов ящериц рода S се1ороги s различаются степенью поднятия головы при ухаживании половых партнеров.
Экологический критерий
Особенности поведения подчас тесно связаны с экологической спецификой вида, например, с особенностями устройства гнезда. Три вида наших обычных синиц гнездятся в дуплах лиственных деревьев, преимущественно берез. Большая синица на Урале выбирает обычно глубокое дупло в нижней части ствола березы или ольхи, образовавшееся в ре зультате выгнивания сучка и смежной с ним древесины. Это дупло недоступно ни дятлам, ни воронам, ни хищным млекопитающим. Синица московка заселяет морозобойные трещины в стволах березы и ольхи. Га ичка же предпочитает строить дупло сама, выщипывая полости в трухля вых или старых стволах березы и ольхи, и без этой трудоемкой процедуры она не отложит яиц.
Особенности образа жизни, присущие каждому виду, определяют его положение, его роль в биогеоценозе, то есть его экологическую нишу. Даже самые близкие виды, как правило, занимают разные экониши, то есть различаются хотя бы по одному-двум экологическим признакам.
Так, экониши всех наших видов дятлов различаются по характеру питания. Большой пестрый дятел зимой питается семенами лиственницы и сосны, раздалбливая шишки в своих «кузницах». Черный дятел желна добывает личинок усачей и златок из-под коры и из древесины елей, а малый пестрый дятел долбит мягкую древесину ольхи либо добывает насекомых из стеблей травянистых растений.
Каждый из 14 видов дарвиновых вьюрков (названных так в честь Ч. Дарвина, впервые обратившего на них внимание), обитающих на Галапагосских островах, имеет свою специфическую эконишу, отличающуюся от других прежде всего характером корма и путями его добывания.
Ни экологический, ни рассмотренный выше этологический крите рии не являются универсальными. Очень часто особи одного вида, но раз ных популяций отличаются целым рядом особенностей образа жизни и поведения. И напротив, разные виды, даже очень далекие, в системат ическом отношении, могут иметь сходные этологические признаки или играть одинаковую роль в сообществе (например, роли травоядных млекопитающих и насекомых, скажем, таких, как саранча, вполне сопоставимы).
Географический критерий
Этот критерий наряду с экологическим в большинстве определителей занимает второе (после морфологического) место. При определении многих видов растений, насекомых, птиц, млекопитающих и других групп организмов, распространение которых хорошо изучено, зна ние ареала играет существенную роль. У подвидов ареалы, как правило не совпадают, что обеспечивает их репродуктивную изоляцию и, по сути , их существование в качестве самостоятельных подвидов. Многие виды занимают разные ареалы (такие виды называют аллопатрическими). Но огромное число видов имеют совпадающие или перекрываю щиеся ареалы (симпатрические виды). Кроме того, существуют виды, не имеющие четких границ распространения, а также виды-кос мополиты, обитающие на огромных пространствах суши или океана. В силу этих обстоятельств географический критерий не может быть у ниверсальным.
Генетический критерий
Генетическое единство вида и, соответственно, генетическая изоляция его от других видов - главный критерий вида, основной видовой признак, обусловленный комплексом особенностей строения и жизне деятельности организмов данного вида.Генетическая совмести мость, сходство морфологических, физиологических, цитологических и других признаков, одинаковое поведение, совместное обитание - все эт о создает необходимые условия для успешного размножения и вос производства вида. В то же время все эти признаки обеспечивают генетическую изоляцию вида от других сходных с ним видов. Например, раз личия в песне дроздов, пеночек, славок, зябликов и вьюрка, глухой и обыкновенной кукушек препятствуют образованию смешанных пар, несмотря на сходство их окраски и экологии (у птиц, обладающих специфической песней, почти не встречаются гибриды). Даже в тех случа ях, когда, несмотря на изоляционные барьеры, произошло скрещива ние особей разных видов, гибридная популяция, как правило, не возникает, так как начинает действовать целый ряд постпопуляционных механизмов изоляции. Важнейшие из них - это гибель мужских гамет (генет ическая несовместимость), гибель зигот, нежизнеспособность гиб ридов, их стерильность, наконец, невозможность найти полового партнера и дать жизнеспособное плодовитое потомство. Мы знаем, что для каждого вида характерен свой набор специфических признаков. Межвидовой гибрид будет иметь признаки, промежуточные между признаками двух исходных родительских форм. Его песня, к примеру не будет понята ни зябликом, ни вьюрком, если это гибрид этих видов, и он не найдет полового партнера. У такого гибрида при обра зовании гамет содержащиеся в его клетках хромосомы зяблика «не уз нают» хромосомы вьюрка и, не найдя гомологичного партнера, не конъюгируют. В результате образуются гаметы с нарушенным набором хромосом, которые, как правило, нежизнеспособны. И вследствие го этого гибрид окажется стерильным.
Ворон и ворона
Скажу сразу: Ворон - это не «муж» вороны, а самостоятельный вид.
Ворон - один из наиболее крупных представителей семейства вороновые , весит от 0,8 до 1,5 кг. Окраска оперения, клюва и ног у него однотонного черного цвета.
Распространен ворон почти по всему северному полушарию: встречается почти по всей Европе, Азии, исключая Юго-Восточную, в Северной Африке и Северной Америке. Повсеместно он ведет оседлый образ жизни. Населяет леса, пустыни и горы. В безлесных местностях держится у скал, береговых обрывов речных долин. Спаривание и брачные игры на юге страны отмечаются в первой половине февраля, на севере - в марте. Пары постоянны. Гнезда обычно помещаются на вершинах высоких деревьев. В кладке от 3 до 7, чаще 4-6, яиц голубовато-зеленой окрас ки с темными отметинами.
Ворон - всеядная птица. Основной его корм - падаль, которую он чаще всего находит на свалках и у скотобоен. Поедая падаль, он выступает как санитарная птица. Кормится он также грызунами, яйцами, и птенцами, рыбой, различными беспозвоночными животными, а места ми и зёрнами хлебных злаков.
Ворона по общему телосложению напоминает ворона, но значительно мельче его: весит от 460 до 690 г.
Описываемый вид интересен тем, что по окраске оперения распадается на две группы: серую и черную. Серая ворона имеет хорошо извест ную двуцветную окраску: голова, горло, крылья, хвост, клюв и ноги черные, остальное оперение серое. Черная ворона вся черная, с металлическим синим и пурпуровым блеском.
Каждая из этих групп имеет локальное распространение. Серая ворона широко распространена в Европе, Западной Азии, черная – в Центральной и Западной Европе, с одной стороны, в Средней, Восточной Азии и Северной Америке – с другой.
Населяет ворона опушки и окраины лесов, сады, рощи, заросли речных долин, реже скалы и склоны береговых обрывов. Это частично осёдлая, частично перелётная птица.
В начале марта в южных частях страны и в апреле-мае в северных и восточных начинается откладывание яиц. В кладке обычно 4-5 яиц бледно-зелёной, голубовато-зелёной или частично зелёной окраски с тёмными пятнышками и крапинками. Ворона – всеядная птица. Из животных она поедает различных беспозвоночных – жуков, муравьев, моллюсков, а также грызунов, ящериц, лягушек и рыб. Из растений клюёт зёрна культурных злаков, семена ели, вьюнка полевого, птичьей гречишки и др. Зимой питается в основном отбросами.
Заяц-беляк и заяц-русак
Род собственно зайцев, к которому относятся русак и беляк, а также еще 28 видов, довольно многочислен. Наиболее известные в России зайцы - беляк и русак . Беляка можно встретить на территории от побережья Северного Ледовитого океана до южной границы лесной зоны, в Сибири - до границ с Казахста ном, Китаем и Монголией, а на Дальнем Востоке - от Чукотки до и Северной Кореи. Распространен беляк и в лесах Европы, а также на востоке Северной Америки. Русак обитает на территории Европейской России от Карелии юга Архангельской области до южных границ страны, на Украине и в Закав казье. А вот в Сибири этот заяц обитает только на юге и к западу от Байкала.
Беляк получил свое название благодаря белоснежному зимнему меху. Только кончики ушей остаются у него черными весь год. Русак же в некоторых северных местностях тоже сильно светлеет к зиме, но снежно-белым он не бывает никогда. А на юге он вовсе не меняет окраски.
Русак больше приспособлен к жизни в открытых ландшафтах, поскольку он крупнее беляка, да и бегает лучше. На коротких дистанциях этот заяц может развивать скорость до 50 км/час. У беляка лапы широкие, с густым опушением чтобы меньше проваливаться в рыхлые лесные сугробы. А у русака лапы уже, ведь на открытых местах снег, как правило, твердый, слежавшийся, «утоптанный ветром».
Длина тела беляка - 45-75 см, масса - 2,5-5,5 кг. Уши короче, чем у русака. Длина тела русака - 50-70 см, масса до 5 (иногда 7) кг.
Размножаются зайцы обычно два, а на юге три или даже четыре раза в год. У зай цев-беляков в выводе может быть по два, три пять, семь зайчат, а у русаков - обычно всего один или два зайчонка. Русаки начинают пробовать траву через две недели после рождения, а беляки и того быстрее - через неделю.
Оборудование:
- В\фрагмент из учебного фильма "Критерии вида"
- Раздаточный материал :
- шаблон таблицы для заполнения,
- Признаки видов-двойников малярийного комара (Приложение 2)
- "Форма клюва и способы добывания пищи дарвиновскими вьюрками" (Приложение 3)
- Число хромосом у разных видов (Приложение 1)
Цели и задачи урока: сформировать понятия "вид", "критерии вида", "популяция"; продолжить формирование умений работы с текстами, таблицами; умения анализировать, делать выводы.
Ход урока
1. Оргмомент
Формулирование темы урока. Постановка целей и задач урока
2. Повторение пройденного материала (установление взаимосвязей ранее изученного материала и материалом новой темы)
а) Понятие вида К. Линнеем, Ж.Б.Ламарком и Ч. Дарвином (проверка правильности ответов по слайдам 2-4)
б) Кто предложил бинарную номенклатуру вида?
в) Что включает в себя двойное название? Привести примеры
Найти в учебнике современное определение вида (для проверки сл.5)
Как вы думаете, почему современное определение вида такое сложное?
(не допустить ошибки при определении принадлежности особей к одному виду)
Дополнение учителя: Линней допустил ошибку, отнеся самца и самку утки кряквы к разным видам учитывая только внешние признаки (сл.6)
3.Изучение нового материала
а) Рассказ учителя о том, что такое вид и каковы критерии вида с использованием презентации, дается понятие репродуктивной изоляции, её причинах и значении для существования вида (сл.7-22)
Задание классу:
По ходу объяснения и просмотра в/ф заполнить полученную таблицу
б) Просмотр видеофрагмента из учебного фильма "Критерии вида", где приводятся конкретные примеры критериев вида и их относительности.
в) Самостоятельная работа учащихся по внесению дополнений в таблицу после просмотра видеофрагмента
г) Проверка основных понятий, внесенных в таблицу
| Название критерия | Суть понятия | Примеры | Относительность критерия |
| Морфологический | По внешнему и внутреннему строению | Виды синиц (лазоревка, московка, Большая); виды пищух (рыжая, степная) |
Половой диморфизм (самец и самка утки кряквы), виды-двойники (малярийный комар); альбиносы |
| Физиологический | Физиологические особенности растений и животных часто обеспечивают им генетическую самостоятельность | Сперма особей другого вида вызываем
иммунологическую реакцию в половых путях самки,
что приводит к гибели сперматозоидов. Гибридизация разных видов козлов приводит к нарушению периодичности плодоношения - приплод появляется зимой и погибает. У разных видов косуль потомство оказывается слишком крупным, чтобы появиться на свет, это приводит к гибели плода и самки. |
Иногда межвидовые гибриды все же появляются и остаются жизнеспособны и плодовиты (зяблики, канарейки, тополь, ива) |
| Биохимический | Отличие в биохимических реакциях, состав и структура определенных белков, НК и др. | Для двух видов - двойников из рода
Амата диагностическими признаками являются два
фермента (фосфоглюкомутаза и эстераза-5),
позволяющие даже определять гибриды данного
вида. Инсулин млекопитающих отличается незначительно: Бык Цис-Ала-Сер-Вал Свинья Цис-Тре-Сер-Илей Лошадь Цис-Тре-Гли-Илей |
Ответные реакции организма другого вида не приводят к смертельному исходу т.к. очень близки по биохимическому составу |
| Этологический | Поведение особей в брачный период. Узнавание партнера по зрительным, звуковым, химическим, тактильным и др.признакам |
Красивый хвост самца павлина, пение самцов певчих птиц, щелканье клюва аиста, строительство самцом яркого гнезда, |
Лев - пришелец, победивший хозяина, убивает всех котят |
| Экологический | Экологическая спецификация вида, особенности образа жизни, экологическая ниша | разные виды синиц: большая синица, лазоревка, московка, гаичка - питаются разными насекомыми и добывают пищу на своей территории (на коре или в трещинах коры, в пазухах листьев или на кончиках веток). | Волки, обитающие в тундре, имеют иные особенности образа жизни, чем волки, обитающие в лесостепной зоне, хотя и те и другие относятся к одному виду. |
| Географический | Ареал распространения вида | Радиус индивидуальной активности -
степень подвижности особей выраженная
расстоянием, на которое может перемещаться
животное У растений радиус определяется расстоянием, на которое распространяется пыльца семена или вегетативные органы, способные дать начало новому организму. |
Разрыв ареала прерывает взаимосвязи,
поэтому критерий не универсален. Есть виды космополиты (рыжий таракан, постельный клоп, комнатная муха. Совпадение ареалов разных видов. |
| Генетический | Генетическое единство вида. Генетическая совместимость. |
Каждый организм имеет свой геном и кариотип | Рожь и ячмень имеют одинаковое число
хромосом -14. В пределах одного вида могут встречаться особи с разным количеством хромосом (серебристый карась 100, 150, 200- хромосомный полиморфизм Волк, шакал и койот. Они все имеют одинаковый набор хромосом - 78, при спаривании дают плодовитое потомство |
д) Формулирование выводов (сл.23, 25)
4. Закрепление (сл.24-26)
5. Понятие "Популяция" (сл.28-31)
6. Подведение итогов урока, выставление оценок.
7. Домашнее задание: пар 1.4.1, вопросы 1-5, таблица,
Дополнительные вопросы к домашнему заданию.
1. Два культурных растения ячмень и рожь имеют одинаковый набор хромосом (14), но не скрещиваются, отличаются по внешнему виду и химическому составу. Определите: а) К одному или разным видам следует отнести ячмень и рожь. б) Какими критериями, указанными в тексте, следует руководствоваться?
2. Две породы кроликов имеют одинаковое число хромосом (44), но не скрещиваются. отличаются по внешнему виду и времени полового созревания. а) К одному или разным видам следует отнести эти породы кроликов? б) Какими критериями, указанными в тексте, следует руководствоваться?
Использованная литература.
- Учебник "Биология" В.Б.Захаров, С.Г. Мамонтов, В.И. Сивоглазов 11 кл.
- Г.М.Муртазин "Задачи и упражнения по общей биологии"
- Н.А.Лемез, Л.В.Камнюк, Н.Д.Лисов " Пособие по биологии для поступающих в ВУЗы"
- Журнал "Курьер юнеско" июнь 1982г
- Фотографии Интернета
