Популяционно-видовой уровень организации жизни. Описание и примеры

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

Иерархическая модель

Живые системы принято объединять в четыре группы:

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

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

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

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

Некоторые особенности

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

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

Критерии выделения

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

1. Морфологический признак. Иначе говоря, это сходство внешнего строения.

2. Единообразие физиологических и биохимических процессов. У особей одного вида сходным образом протекает обмен веществ, совпадает молекулярный состав тканей и органов.

3. Географический признак. Все особи данного вида размещаются в пределах одного ареала.

4. Экологический признак. Организмы, принадлежащие к одному виду, схожим образом реагируют на изменения условий обитания. Для нормального функционирования им требуется определенный уровень температуры, влажности, освещения и других параметров.

5. Генетический признак. Для особей одного вида характерна одинаковая нуклеотидная последовательность ДНК. У них совпадает число хромосом.

Отсутствие главного

Любой из этих признаков, взятый в отдельности и обнаруженный у группы особей, не гарантирует, что перед нами описываемый элемент, составляющий популяционно-видовой уровень жизни. Только все параметры, взятые вместе, позволяют утверждать, что рассматриваемая группа организмов составляет единое целое. По морфологическому признаку могут быть схожи так называемые виды-двойники. Примером их являются аскариды, в целом одинаковые по строению, но отличающиеся средой обитания. Бывает и так, что особи одного вида различаются внешне. Распространенный пример — несовпадение по окрасу и размерам самок и самцов некоторых птиц или насекомых. Единая территория обитания в отрыве от остальных показателей также может привести к ошибочному отнесению особей к одному виду. Ареал часто бывает разрозненным в силу некоторых характеристик ландшафта. И наоборот, на одной территории нередко совместно проживают особи совершенно разных видов.

Определение

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

Подразделения

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

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

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

Показатели

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

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

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

Структура

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

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

Единица эволюции

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

Эволюционный материал

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

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

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

Направленное изменение

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

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