Определение вида
Во все времена у разных исследователей были свои взгляды на вид, как таковой. Жан-Батист Ламарк признавал лишь группы особей, живущих в определенных условиях, то есть – популяции. Карл Линей, признавая реальность видов, отрицал факт из эволюции.
Согласно утверждениям Чарльза Дарвина и его последователей, виды реально существуют в виде совокупности особей. Каждый вид более-менее четко отделен от других, имеет определенные свойства и ареал. В результате эволюции виды изменяются. Каждому виду предшествует целая цепочка предковых форм, образуя филогенетический ряд.
Современная биологическая концепция дает такое определение вида:
Определение 1
Вид – это совокупность популяций особей, подобных между собой по строению, функциям, местом в биогеоценозе (экологическая ниша), которые населяют определенную часть биосферы (ареал), свободно скрещиваются, дают плодовитое потомство и не гибридизируются с другими видами.
Но в последнее время тезис о невозможности гибридизации с другими видами пересмотрен. Ученые перестали рассматривать виды как генетически закрытые системы. Некоторые виды могут скрещиваться между собой и давать плодовитое гибридное потомство. Но это лишь исключение из общей закономерности.
Критерии вида
Для того, чтобы четко отличить один вид от другого, учеными-систематиками (классификаторами) был разработан четкий перечень правил и признаков. Эти признаки называются критериями вида. Ознакомимся с ними детальнее.
- В основу морфологического критерия положен анализ наличия или отсутствия сходства по внешним или внутренним признакам особей одного вида (от строения хромосом, до особенностей строения отдельных органов и их частей). Морфологические признаки, уникальные для определенного вида, называют диагностическими.
- Генетический критерий – это характерное для каждого вида количество хромосом, их размер, форма. Этот критерий дает возможность судить о главных, ключевых признваках вида.
- Физиологический критерий базируется на анализе сходства и различиях в процессах жизнедеятельности организмов. К ним принадлежит и способность к парованию и рождения плодовитого потомства.
- Биохимический критерий – это особенности строения и состава макромолекул (в первую очередь – белков) и хода химических реакций, характерных для особей данного вида.
- Географический критерий заключается в том, что особи одного вида занимают какую-то определенную часть биосферы, которая отличается от ареалов близких видов. Но этот критерий не может быть решающим, так как существуют виды. Распространены повсеместно (часто с помощью человека) – например некоторые грызуны или насекомые-вредители.
- Экологический критерий подразумевает совокупность факторов внешней среды, в которой обитает вид. Условия обитания в каждом отдельном месте являются уникальными и неповторимыми. Они влияют на организмы, там проживающие, вызывают в них адаптивные реакции. Каждый вид занимает свою экологическую нишу в биогеоценозе.
Замечание 1
Для четкого и достоверного определения видовой принадлежности особи недостаточно использовать какой-либо один критерий. Только их совокупность, взаимное подтверждение могут дать верную характеристику вида.
Целостность вида
Как мы уже знаем, вид существует в форме популяций. Каждая из этих популяций под воздействием движущих сил эволюции приспособилась к жизни в определенных условиях (адаптировалась). Благодаря этому обстоятельству вид, состоящий из многочисленных популяций. Занимает обширный ареал, несмотря на разнообразие природных условий в его пределах.
Замечание 2
Но, несмотря на это, любой вид, как состоящий из одной популяции, так и слагающийся из их большого количества, составляет единое целое. Эта целостность достигается обособленностью одного вида от остальных.
Целостность вида обусловлена, также, связями между его отдельными особями (в стае, стаде, семье). Вся эта система разнообразных связей обеспечивает существование вида как целостной системы.
У особей каждого вида в процессе эволюции могут вырабатываться взаимные приспособления (забота о потомстве, система коммуникации, защита от врагов). Иногда видовые приспособления могут привести к гибели отдельных особей, но они оказываются полезными виду в целом.
ВНУТРИПОПУЛЯЦИОННАЯ СТРУКТУРА И КРИТЕРИИ ВИДА
Вид как основная систематическая единица
Все многообразие животного мира, в том числе и ихтиофауна, состоит из видов (Species), каждый из которых является основной систематической единицей. Впервые с возможной полнотой генетическое родство отдельных классов, отрядов и семейств рыб было показано академиком Л.С. Бергом в 1916 г.
Согласно Л.С. Бергу, вид - это совокупность (сообщество) особей, занимающих свойственную им географическую область, обладающих определенными морфологическими признаками, которые передаются по наследству и благодаря которым данный вид отличается от близких ему видов.
Виды - это непрерывно сменяющиеся множества особей, обладающие общими свойствами в строении, отправлении (функциях) органов и образе жизни. Самовоспроизводство себе подобных, т. е. особей, обладающих теми же видовыми признаками и свойствами, что и родители, - это основное характерное свойство видов. Самовоспроизводство себе подобных особей может продолжаться так продолжительно, как долго будет существовать среда, к которой приспособлен вид в процессе своего становления. Все особи вида могут скрещиваться и давать потомство. Вид характеризуется относительной морфологической стабильностью, что является результатом приспособления к комплексу внешних условий, под воздействием которых он формируется и живет.
Строение особей вида и их морфологические признаки - это не конгломерат случайных свойств, а взаимосвязанная единая система, что относится и к физиологическим, и к экологическим признакам. Каждый признак связан с определенной функцией, способной меняться в онтогенезе. Если у свободного эмбриона (предличинки многих карповых) плавниковая складка выполняет функцию органа дыхания, то с переходом к личиночному образу жизни непарные плавники превращаются в органы движения.
Изменчивость в пределах вида не выходит за границы морфологической специфики. Вид занимает определенную область (ареал) и относительно стабилен во времени. Раз возникнув, он достаточно устойчиво сохраняет свои видовые свойства и признаки в течение всей истории.
Критерии вида
Морфологический критерий
Морфологический критерий включает характеристики строения органов и тканей вида. Для характеристики видов могут быть успешно использованы признаки, отражающие приспособления к условиям среды обитания. Так, например, наиболее четкие морфологические различия у разных видов сигов в строении и положении рта, числе жаберных тычинок связаны с различиями в характере питания. У многих видов наиболее явственные отличия наблюдаются по признакам, связанным с характером, местами и сроками размножения (например, дальневосточные лососи рода Oncorhynchus).
Характеризуя отдельные виды, необходимо использовать не только признаки, связанные с особенностями питания (строение и положение рта, нижнеглоточных зубов, характера кишечного тракта и др.), но и признаки, связанные с движением (например, число чешуи в боковой линии) и со строением плавников - их формой, числом лучей. Кроме того, большое значение имеют анатомические признаки; строение черепа (сельдевые, тресковые, лососевые), строение тел позвонков (тресковые), число пилорических придатков (кефалевые) и т.д. В число морфологических признаков входит и характер кариотипа: число хромосом, величина хромосом и другие особенности их строения.
В процессе практической человеческой деятельности складывалось понятие о виде. При описании животных это понятие применял уже Аристотель. Однако достаточно продолжительный период не было наделено научным содержанием и применялось в качестве логического термина. Статус единицы классификации рассматриваемое понятие приобрело в процессе развития систематики. Джон Рей (английский натуралист) разработал представление о виде как о компоненте систематики. При этом ученым было выделено три важнейших характеристики этой единицы. Так, вид, по мнению Рея, являет собой множество организмов, для которых характерно общее происхождение. Эта систематическая единица объединяет в себе сходные по морфологическим и физиологическим признакам организмы. Кроме того, она является самостоятельно воспроизводящейся системой.
Происхождение Рей считал главным показателем. Так, к одному виду натуралист относил похожие растения, воспроизводящие из своих семян себе подобных.
Значительное расширение а также его углубление произошло благодаря работам Линнея, показавшего, что вид являет собой реальную элементарную и устойчивую единицу живой природы, обособленную от прочих видов. Это понятие стало применяться в качестве главной и растений. Однако в те времена вид рассматривали как следствие творческого действия.
Ламарк провозгласил в своих трудах положение о том, что в природе неизменных систематических единиц растений и животных. Виды постоянно превращаются, изменяются, переходят в иные виды. В связи с этим, по мнению Ламарка, старую систематическую единицу нельзя отделить от новой. Таким образом, французский натуралист пришел к выводу об отрицании реальности вида, утверждая при этом идею о развитии.
Дарвиновское учение основывалось на другом положении. Это положение было научно обосновано. В соответствии с ним развивающийся реальный вид обусловлен историческим развитием под влиянием В соответствии с дарвиновским учением осуществлялось комплексное исследование систематических единиц. Так, проводилось изучение морфологического критерия вида, а также экспериментальное, генетическое исследование структуры и путей его формирования. Эти мероприятия имели решающее значение при обосновании популяционного аспекта систематической единицы как главной формы развития и существования органического мира в целом.
Сегодня считается, что органическая среда включает в себя многообразие жизненных форм. При этом "вид" является универсальным явлением для всей живой природы. Рассматриваемая систематическая единица формируется по ходу эволюционных преобразований, обусловленных естественным отбором. В результате она представляет собой конкретный этап (звено) развития живых организмов и является главной формой существования на планете жизни.
Один вид отличается от другого по набору общих особенностей - критериев. В комплексе эти признаки формируют реальность систематических единиц.
Морфологические основываются на наличии у всех особей одного вида определенных наследственных признаков. Особи в рамках одной систематической единицы, другими словами, обладают сходным внешним и внутренним строением. Морфологический критерий вида считается достаточно удобным и простым признаком. Более того, данная характеристика применялась систематиками ранее остальных признаков и в течение определенного периода являлась основной. Однако необходимо отметить, что морфологический критерий вида довольно относителен. Этот признак является необходимым, но недостаточным. Морфологический критерий вида не позволяет различать систематические единицы, имеющие существенное сходство в строении, но не скрещивающиеся друг с другом. Например, систематические единицы-двойники. Так, название включает в себя порядка пятнадцати видов, неразличимых внешне, однако ранее считавшихся одним видом. Установлено, что порядка 5% всех систематических единиц являются двойниками. Таким образом, морфологический критерий вида не может являться единственным признаком различия.
Вертьянов С. Ю.
Различить надвидовые таксоны, как правило, довольно легко, но четкое разграничение самих видов встречает определенные трудности. Часть видов занимает географически разделенные области обитания (ареалы) и потому не скрещивается, а в искусственных условиях дает плодовитое потомство. Линнеевское краткое определение вида как группы особей, свободно скрещивающихся между собой и дающих плодовитое потомство, неприменимо к организмам, размножающимся партеногенетически или бесполым путем (бактерии и одноклеточные животные, многие высшие растения), а также к вымершим формам.
Совокупность отличительных признаков вида называют его критерием.
Морфологический критерий основан на сходстве особей одного вида по комплексу признаков внешнего и внутреннего строения. Морфологический критерий - один из основных, но в ряде случаев морфологического сходства оказывается недостаточно. Малярийным комаром ранее называли шесть не скрещивающихся похожих видов, из которых только один разносит малярию. Существуют так называемые виды-двойники. Два вида черных крыс, внешне практически неразличимых, живут раздельно и не скрещиваются. Самцы многих существ, например птиц (снегирей, фазанов), внешне мало похожи на самок. Взрослые самец и самка нитехвостого угря так непохожи, что ученые полвека помещали их в разные роды, а иногда даже в разные семейства и подпорядки.
Физиолого-биохимический критерий
В его основе лежит сходство процессов жизнедеятельности особей одного вида. Часть видов грызунов обладает способностью впадать в спячку, у других она отсутствует. Многие близкие виды растений различаются по способности синтезировать и накапливать определенные вещества. Биохимический анализ позволяет различить виды одноклеточных организмов, не размножающихся половым путем. Бациллы сибирской язвы, например, вырабатывают белки, которые не встречаются у других видов бактерий.
Возможности физиолого-биохимического критерия имеют ограничения. Часть белков обладает не только видовой, но и индивидуальной специфичностью. Существуют биохимические признаки, одинаковые у представителей не только разных видов, но даже отрядов и типов. Сходным образом могут протекать у разных видов и физиологические процессы. Так, интенсивность обмена веществ у некоторых арктических рыб такая же, как у других видов рыб южных морей.
Генетический критерий
Все особи одного вида обладают сходным кариотипом. Особи разных видов имеют разные хромосомные наборы, не могут скрещиваться и живут в естественных условиях отдельно друг от друга. У двух видов-двойников черных крыс разное количество хромосом - 38 и 42. Кариотипы шимпанзе, горилл и орангутанов различаются расположением генов в гомологичных хромосомах. Аналогичны отличия кариотипов зубра и бизона, имеющих в диплоидном наборе по 60 хромосом. Различия в генетическом аппарате некоторых видов могут быть еще более тонкими и состоять, например, в разном характере включения и выключения отдельных генов. Применение только генетического критерия иногда оказывается недостаточным. Один вид долгоносика объединяет диплоидные, триплоидные и тетраплоидные формы, домовая мышь также имеет различные наборы хромосом, а ген ядерного белка-гистона Н1 человека отличается от гомологичного ему гена гороха всего одним нуклеотидом. В геноме растений, животных и человека обнаружены такие изменчивые последовательности ДНК, что по ним у людей можно различать братьев и сестер.
Репродуктивный критерий
(Лат. reproducere воспроизводить) основан на способности особей одного вида давать плодовитое потомство. Важную роль при скрещивании играет поведение особей - брачный ритуал, видоспецифические звуки (пение птиц, стрекотание кузнечиков). По характеру поведения особи узнают брачного партнера своего вида. Особи сходных видов могут не скрещиваться по причине несоответствия поведения при спаривании или несовпадения мест размножения. Так, самки одного вида лягушек мечут икру по берегам рек и озер, а другого - в лужах. Похожие виды могут не скрещиваться из-за различия брачных периодов или сроков спаривания при обитании в разных климатических условиях. Разные сроки цветения у растений препятствуют перекрестному опылению и служат критерием принадлежности к разным видам.
Репродуктивный критерий тесно связан с генетическим и физиологическим критериями. Жизнеспособность гамет зависит от осуществимости конъюгации хромосом в мейозе, а значит, от сходства или различия кариотипов скрещивающихся особей. Резко понижает возможность скрещивания различие в суточной физиологической активности (дневной или ночной образ жизни).
Применение только репродуктивного критерия не всегда позволяет четко разграничить виды. Существуют виды, хорошо различимые по морфологическому критерию, но дающие при скрещивании плодовитое потомство. Из птиц это некоторые виды канареек, зябликов, из растений - разновидности ив и тополей. Представитель отряда парнокопытных бизон обитает в степях и лесостепях Северной Америки и никогда в естественных условиях не встречается с зубром, обитающим в лесах Европы. В условиях зоопарка эти виды дают плодовитое потомство. Так была восстановлена популяция европейских зубров, практически истребленная во время мировых войн. Скрещиваются и дают плодовитое потомство яки и крупный рогатый скот, белые и бурые медведи, волки и собаки, соболи и куницы. В царстве растений межвидовые гибриды встречаются еще чаще, среди растений существуют даже межродовые гибриды.
Эколого-географический критерий
Большинство видов занимает определенную территорию (ареал) и экологическую нишу. Лютик едкий растет на лугах и полях, в более сырых местах распространен другой вид - лютик ползучий, по берегам рек и озер - лютик жгучий. Сходные виды, обитающие в одном ареале, могут различаться экологическими нишами - например, если питаются различной пищей.
Применение эколого-географического критерия ограничено рядом причин. Ареал вида может быть прерывист. Видовой ареал зайца-беляка - острова Исландия и Ирландия, север Великобритании, Альпы и северо-запад Европы. Некоторые виды имеют одинаковый ареал, например два вида черных крыс. Есть организмы, распространенные почти повсеместно, - многие сорные растения, ряд насекомых-вредителей и грызунов.
Проблема определения вида иногда вырастает в сложную научную задачу и решается с привлечением комплекса критериев. Таким образом, вид - совокупность особей, занимающих определенный ареал и обладающих единым генофондом, обеспечивающим наследственное сходство морфологических, физиолого-биохимических и генетических признаков, в природных условиях скрещивающихся и дающих плодовитое потомство.
Изучение состава ДНК - это важная задача. Наличие подобной информации позволяет выявлять характерные признаки всех живых организмов, изучать их.
Определение
Вид представляет собой основную форму организации земной жизни. Именно его считают главной единицей классификации биологических объектов. Те проблемы, которые связаны с данным термином, лучше анализировать в историческом аспекте.
Страницы истории
Термин «вид» с древних времен применялся для характеристики объектов. Карл Линней (шведский натуралист) предложил применять этот термин для характеристики дискретности биологического разнообразия.
При выделении видов учитывались различия между особями по минимальному количеству внешних параметров. Данный метод был назван типологическим подходом. При причислении особи к какому-то виду сравнивали его признаки с описанием тех видов, которые уже были известны.
В тех случаях, когда не удавалось провести сравнение по готовым диагнозам, описывали новый вид. В некоторых случаях возникали казусные ситуации: самки и самцы, принадлежащие к одному виду, описывались как представители разных классов.
К концу XIX века, когда уже было достаточно информации о млекопитающих и птицах, живущих на нашей планете, были выявлены основные проблемы типологического подхода.
В прошлом веке существенное развитие получила генетика, поэтому вид стал рассматриваться в качестве популяции, имеющей уникальный сходный генофонд, имеющий определенную «систему защиты» его целостности.
Именно в XX веке сходство по биохимическим параметрам стало основой концепции вида, автором которой стал Эрнст Майер. Подобная теория детально описывала биохимический критерий вида.
Реальность и вид
В книге Ч. Дарвина «Происхождение видов» идет речь о возможности взаимного превращения видов, постепенному «зарождению» организмов с новыми признаками.
Критерии вида
Под ними подразумевают сумму некоторых признаков, присущих только одному виду. У каждого есть свои характерные параметры, которые необходимо разобрать подробнее.
Физиологический критерий состоит в сходстве процессов жизнедеятельности, к примеру, размножения. Не предполагается скрещивание между представителями разных видов.
Морфологический критерий предполагает аналогию во внешнем и внутреннем строении особей одного вида.
Биохимический критерий вида связан со специфичностью нуклеиновых кислот и белков.
Предполагает какой-то конкретный набор хромосом, отличающихся по структуре, сложности строения.
Этологический критерий связан с ареалом обитания. Для каждого вида характерны свои области нахождения в природной среде.
Главные черты
Вид считают качественной ступенью живой природы. Он может существовать в виде результата различных внутривидовых отношений, обеспечивающих его эволюцию и воспроизводство. Его основной чертой является некая стабильность генофонда, которая поддерживается репродуктивной изоляцией одних особей от иных схожих видов.
Для поддержания единства используется свободное скрещивание между особями, приводящее к постоянному потоку генов внутри родового сообщества.
Каждый вид на протяжении нескольких поколений адаптируется в условиях определенной местности. Биохимический критерий вида предполагает постепенную перестройку его генетической структуры, вызванную эволюционными мутациями, рекомбинациями, естественным отбором. Подобные процессы приводят к неоднородности вида, его распаду на расы, популяции, подвиды.
Для достижения генетической обособленности необходимо разделение родственных групп морями, пустынями, горными хребтами.
Биохимический критерий вида связан также с экологической изоляцией, заключающейся в несовпадении сроков размножения, обитание животных в разных ярусах биоценоза.
Если происходит межвидовое скрещивание либо появляются гибриды с ослабленными характеристиками, то это является показателем качественной обособленности вида, его реальности. К. А. Тимирязев считал, что вид - это строго определенная категория, которая не предполагает модификаций, а потому не существует в реальной природе.
Этологический критерий объясняет процесс эволюции в живых организмах.
Популяция
Биохимический критерий вида, примеры которого можно рассмотреть для разных популяций, имеет особое значение для развития вида. В рамках ареала особи одного вида распространяются неравномерно, поскольку в живой природе нет одинаковых условий для размножения и существования.
К примеру, колонии кротов распространяются только в отдельных луговинах. Происходит естественный распад населения вида на популяции. Но подобные разграничения не убирают возможности скрещивания между особями, располагающимися на пограничных участках.
Физиологический критерий связан и с тем, что подвергается существенным колебаниям в разные сезоны, годы. Популяция представляет собой форму существования в определенных условиях среды, ее по праву считают единицей эволюции.
Они существуют на протяжении длительного временного промежутка на какой-то части ареала, в некоторой степени обособлены от иных популяций. В чем проявляется биохимический критерий вида? При наличии у особей одной популяции существенного количества сходных признаков, допускается внутреннее скрещивание. Несмотря на подобный процесс, популяции характеризуются генетической неоднородностью из-за постоянно появляющейся наследственной изменчивости.
Дарвиновская дивергенция
Как объясняет теория расхождения признаков свойств потомков биохимический критерий вида? Примеры разных популяций доказывают возможность существования при внешней однородности значительного количества отличий в генетических признаках. Именно это дает возможность популяции эволюционировать. Выживать в условиях жесткого естественного отбора.
Типы видов
Разделение осуществляется на основе двух критериев:
- морфологического, который предполагает выявление отличий между видами;
- оценивающей степень генетической индивидуальности.
При описании новых видов часто появляются некоторые сложности, которые связаны с незавершенностью и постепенностью процесса видообразования, а также с неоднозначным соответствием критериев между собой.
Биохимический критерий которого имеет разные трактовки, позволяет выделять такие «типы»:
- монотипический отличается неразорванным обширным ареалом, на котором слабо выражается географическая изменчивость;
- политипический подразумевает включение сразу нескольких подвидов, изолированных географически;
- полиморфный предполагает существование внутри одной популяции нескольких морфо-групп особей, которые существенно различаются по окраске, но могут скрещиваться. Генетическая основа явления полиморфизма достаточно проста: отличия между морфами объясняется воздействием различных аллелей одного гена.
Примеры полиморфизма
Адаптационный полиморфизм можно рассмотреть на примере богомола. Для него характерно существование бурой и зеленой морфы. Первый вариант сложно обнаружить на зеленых растениях, а вторая отлично маскируется в сухой траве, ветках деревьев. При пересаживании богомолов данного вида на иной фон наблюдался адаптационный полиморфизм.
Гибридогенный полиморфизм рассмотрим на примере испанской каменки. Самцы данного вида в черногорлой и белогорлой морфах. В зависимости от особенностей ареала подобное соотношение имеет определенные отличия. В результате лабораторных исследований была выдвинута гипотеза об образовании черногорлой морфы в процессе гибридизации с каменкой-плешанкой.
Виды-двойники
Они могут обитать совместно, но между ними не происходит скрещивания, наблюдаются слабые морфологические отличия. Проблема отличия подобных видов определяется сложностью выделения их диагностических характеристик, так как подобные виды-двойники отлично разбираются в своей «таксономии».
Подобное явление характерно для тех групп животных, которые используют при поиске партнера запах, к примеру, грызуны, насекомые. Лишь в некоторых случаях подобное явление наблюдается у организмов, пользующихся акустической и зрительной сигнализацией.
Клесты сосновик и еловик являются примером видов-двойников среди птиц. Для них характерно совместное обитание на большой территории, которая охватывает Скандинавский полуостров и Северную Европу. Но, несмотря на это, для птиц не характерно скрещивание между собой. Основные морфологические различия между ними состоят в размерах клюва, он существенно толще у сосновика.
Полувиды
Учитывая, что процесс видообразования является длительным и тернистым, могут появляться такие формы, у которых довольно проблематично выделить статус. Они не стали отдельным видом, но их вполне можно назвать полувидом, так как между ними существенные морфологические отличия. Биологи именуют подобные формы «пограничными случаями», «полувидами». В природе они встречаются достаточно часто. Например, в Средней Азии обычный воробей сосуществует вместе с черногрудым воробьем, близким ему по характеристикам, но имеющий иную окраску.
Несмотря на один ареал обитания, не происходит гибридизации между ними. В Италии существует иная форма воробья, которая появилась в результате гибридизации испанского и домового. В Испании они существуют совместно, но гибриды считаются редким явлением.
В заключение
Для того чтобы исследовать многообразие жизни, человек должен был создать определенную систему классификации организмов для подразделения их на отдельные виды. Вид является минимальной структурной единицей, которая сложилась исторически.
Ее характеризуют как совокупность особей, сходных по физиологическим, морфологическим, биохимическим признакам, дающих качественное потомство, приспособленное к конкретным условиям среды. Подобные признаки позволяют биологам вести четкую классификацию живых организмов.
