Určuje fyziologické kritérium druhu. Typ, kritéria typu. Rozsah druhů. Koncept endemitů a kosmopolitů

Soubor vlastností a společné rysy vlastní jednomu druhu se nazývá druhové kritérium. Obvykle se používá šest až deset kritérií pro identifikaci druhů.

Systematizace

Druh je systematická nebo taxonomická jednotka, která má obecné charakteristiky a na jejím základě sjednocující skupinu živých organismů. K rozlišení biologické skupiny na jeden druh je třeba vzít v úvahu řadu rysů spojených nejen s výraznými vnějšími rysy, ale také s životními podmínkami, chováním, distribucí atd.

Pojem "druh" byl použit pro seskupování zvířat, která byla podobná vzhledu, do skupin. Do konce 17. století se nashromáždilo mnoho informací o druhové diverzitě a klasifikační systém vyžadoval revizi.

Carl Linné v 18. století spojil druhy do rodů a rody do řádů a tříd. Navrhl binární nomenklaturu označení, která pomohla výrazně zkrátit názvy druhů. Podle Linného se jména začala skládat ze dvou slov – jména rodu a druhu.

Rýže. 1. Carl Linné.

Linné dokázal systematizovat druhovou diverzitu, sám však mylně rozděloval zvířata do druhů, přičemž se spoléhal především na externí data. Například kachny samce a samice klasifikoval jako různé druhy. Linné však nesmírně přispěl ke studiu druhové rozmanitosti:

TOP 4 článkykteří spolu s tím čtou

• klasifikované rostliny podle pohlaví (dvoudomé, jednodomé, mnohodomé);
• identifikoval šest tříd v živočišné říši;
• klasifikoval lidi jako primáty;
• popsal asi 6000 zvířat;
• Poprvé byly provedeny experimenty s hybridizací rostlin.

Později se objevil biologický koncept druhů, který potvrdil, že klasifikace podle druhů je přirozená, geneticky daná, a nikoli umělá, vytvořená lidmi pro pohodlí systematizace. V podstatě je druh nedělitelnou jednotkou biosféry.

Navzdory schopnostem moderní vědy mnoho druhů stále nebylo popsáno. Od roku 2011 bylo popsáno asi 1,7 milionu druhů. Na světě přitom žije 8,7 milionu druhů rostlin a živočichů.

Kritéria

Pomocí kritérií můžete určit, zda jednotlivci patří ke stejnému nebo jinému druhu. Nejprve se rozlišuje morfologické kritérium druhu, tzn. Zástupci různých druhů se musí lišit vnější a vnitřní stavbou.

Toto kritérium však často nestačí k rozlišení skupiny živých organismů na samostatný druh. Jednotlivci se mohou lišit chováním, životním stylem a genetikou, proto je důležité vzít v úvahu soubor kritérií a nečinit závěry na základě jedné charakteristiky.

Rýže. 2. Morfologická podobnost druhů parmy.

Tabulka „Kritéria druhů“ popisuje nejdůležitější kritéria, jejichž kombinací lze druh rozpoznat.

Žádné z kritérií není absolutní a má výjimky z pravidel:

• druhy, které si nejsou podobné vzhledem, mají stejnou sadu chromozomů (zelí a ředkev – každý po 18), zatímco v rámci druhu lze pozorovat mutace a mohou se vyskytovat populace s odlišnou sadou chromozomů;
• černé krysy (druh dvojčat) jsou morfologicky identické, ale ne geneticky, a proto nemohou produkovat potomky;
• v některých případech se kříží jedinci různých druhů (lvi a tygři);
• areály se často překrývají nebo jsou odděleny (západoevropský a východosibiřský areál strak).

Hybridizace je jednou z pák evoluce. Pro úspěšné křížení a získání plodného potomstva se však musí shodovat mnoho kritérií – genetika, biochemie, fyziologie. Jinak potomek nebude životaschopný.

Rýže. 3. Liger - kříženec lva a tygřice.

co jsme se naučili?

V hodině biologie v 11. ročníku jsme se dozvěděli o pojmu druhu a kritériích pro jeho definici a podívali jsme se na devět hlavních kritérií s příklady. Kritéria by měla být posuzována společně. Pouze pokud je splněno několik kritérií, mohou být podobné organismy seskupeny do druhu.

Test na dané téma

Vyhodnocení zprávy

Průměrné hodnocení: 4.3. Celkem obdržených hodnocení: 236.

Příroda stvořila živý svět tak, že každý druh organismu se od druhého liší způsobem krmení i územím svého bydliště. Vezmeme-li například ptáky, vidíme, že mezi sýkorkami, sýkorkami a modřinky jsou viditelné rozdíly ve výběru hmyzu, který si zajistí potravu, i v procesech získávání potravy. Někdo hledá potravu v kůře stromu, jiný zase v listech rostlin. Navíc všichni patří do rodu sýkor.

Ekologické kritérium samozřejmě není z hlediska vlastností multifunkční, protože věda prokázala, že některá zvířata různých druhů mohou mít podle tohoto kritéria stejné vlastnosti. Všichni například jedí malé korýše a jejich životní styl je také stejný, ačkoli žijí v jiných mořích.

Co je to druh?

Podívejme se podrobně na to, co znamená sam.Ve vědeckém světě se jedná o soubor živých bytostí a rostlin, které mají schopnost se navzájem křížit a mají také potomky.

Tento druh spadá pod definici, protože dnes je to přesně skupina příbuzných organických formací, které mají stejnou základní příčinu výskytu, ale v současné době jsou obdařeny určitými vlastnostmi morfologické, fyziologické a biochemické povahy, oddělenými přírodními nebo umělými výběr z jiných skupin druhů a přizpůsobený pro konkrétní stanoviště.

Tvorba nových druhů

Jak se vytvářejí pohledy? - hlavní motory tvorby nových typů. V prvním případě je implikován vznik kvalitativně nových rodinných skupin a řádů, které se objevily v důsledku dlouhodobých mikroevolučních změn. Ve druhém nastává složitý proces mutací, které postupně oddělují celé čeledi a řády a tvoří nové druhy. A v tomto případě se stávají samostatným komplexem organismů.

To znamená, že díky mikroevoluci, která je také definována jako „supraspecifická“, se druhy ještě více oddělují ve svých vlastnostech a přeměňují se ve skupiny se stejným souborem vlastností. To lze pochopit na příkladu ekologického kritéria druhu: existuje také odrůda tvrdá, což v obecném smyslu znamená, že se jedná o rod pšenice, jsou zde zrna žita, pšenice a ječmene a všechny z nich jsou zástupci čeledi obilnin. Z toho můžeme usoudit, že všechny vzorky jakýchkoli rodin pocházely z nějakého společného předka, a to díky mikroevolučním procesům, které se udály v populaci tohoto předka samotné.

Z čeho se skládá ekologické kritérium druhu?

Definice je komplexní účinky vlastností prostředí na druh v jeho areálu rozšíření. Tyto vlastnosti se dělí do skupin: biotické faktory (kdy se živé organismy navzájem ovlivňují např. opylováním rostlin včelami), abiotické faktory (vliv teploty, vlhkosti, světla, reliéfu, půdy, slanosti vody, větru atd.). o vývoji živých organismů ) And antropogenní faktory(vliv člověka na okolní flóru a faunu).

Všechny druhy živočišného a rostlinného světa si během evoluce vyvinou konstruktivní známky adaptace na prostředí a povaha biotopu je pro celý druh stejná. Jaké příklady ekologického kritéria pro druh lze uvést, pokud jej zvážíme z tohoto hlediska? Jednota druhu je spojena s volným křížením jedinců. Historický vývoj navíc ukazuje, že časem si druh může vyvinout zcela novou adaptaci, například si navzájem vysílat určité signály, když nastane nějaká situace, nebo vzniknout skupinová obrana proti nepřátelům.

Příkladem ekologického kritéria pro druh by byla izolace. To znamená, že když má stejný druh různé ekologické podmínky, rozdíly v jejich chování a morfologické struktuře budou významné. Dobrým příkladem jsou městské a venkovské rorýse. Pokud budou umístěni do jedné klece, pak nebudou žádné potomky, protože během svého života v různých podmínkách prostředí si jedinci tohoto druhu vyvinuli různé morfologické, fyziologické a další vlastnosti. Nadále však zůstávají pod „střechou“ stejného druhu, a to je příklad ekologického kritéria živočišného druhu.

Flóra v ekologických kritériích

Příklady ekologických kritérií druhu u rostlin jsou ty, které mohou tvořit několik ekotypů, z nichž některé budou žít v rovinách a jiné v horách. Patří mezi ně například třezalka tečkovaná, jejíž některé druhy se díky mikroevoluci rychle přizpůsobily novým podmínkám pěstování.

Vliv vnějšího prostředí na vývoj druhu

Slavný badatel Lamarck tomu věřil největší vliv na živý organismus má anorganické prostředí, to znamená jeho fyzické a chemické složení(teplota, klimatické podmínky, vodní zdroje složení půdy atd.). Vše, co se dostalo pod jejich vliv, mohlo změnit typy živých organismů a dát jim vlastnosti, které jsou vlastní dané ekologické výklenku. V důsledku nucené adaptace se zvíře (rostlina) začalo měnit, čímž se formovalo nový druh nebo poddruh To lze nazvat příkladem ekologického kritéria pro druh.

Teplotní podmínky v rámci environmentálních kritérií

Příkladem druhu podle ekologických kritérií může být živý organismus přizpůsobený různým teplotní podmínky. Během adaptace dochází k biochemické změně vnitřní orgány a tkaniny. Vzhledem k tomu, že zvířata mohou žít v nízkých, vysokých nebo kolísavých teplotách, dělí se do skupin: chladnokrevná, teplokrevná a heterotermní.

Vzhledem k tomu, že zdroje tepla jsou vnějšími i vnitřními faktory, pak, vezmeme-li v úvahu první skupinu na příkladu ještěrek, můžeme si všimnout, že se raději vyhřívají na slunci, než aby se schovávali ve stínu. To znamená, že jejich vnitřní schopnost termoregulace je velmi nízká. Tím, že jsou pod tepelným tokem, zvyšují svou tělesnou teplotu poměrně rychle. Odpařováním nahromaděné vlhkosti ji však ještěrka dokáže snížit na příjemnou úroveň. Takové druhy jsou organismy nižšího vývoje. Ale navzdory tomu existovat s nízké teploty Bez vnějšího tepla to nezvládnou.

Z příkladů biologie: ekologické kritérium pro druh teplokrevné skupiny zahrnuje téměř všechny savce a ptáky. Termoregulace v jejich tělech probíhá na fyzické (dýchání, vypařování atd.) a chemické (metabolická intenzita) úrovni. Teplokrevné organismy se navíc mohou třást, čímž se zvyšuje jejich tělesná teplota, u zvířat s peřím a podsadou dochází při jejich vychování k tepelné izolaci. Tváří v tvář studenému větru nebo horkému slunci musí takové organismy hledat alternativu: stín chladu nebo dobrý úkryt před omrzlinami.

Třetí skupina je mezistupněm mezi prvními dvěma. To obvykle zahrnuje druhy primitivních zvířat a ptáků, stejně jako ty živé organismy, které mají své vlastní období hibernace, to znamená, že samy mohou kontrolovat tělesnou teplotu, snižovat ji nebo zvyšovat. Jako příklad si můžeme vzít sviště, který v zimě při zimním spánku sníží tělesnou teplotu na šest stupňů a v aktivním období života se zvýší na lidskou.

Vliv půdy na vývoj druhu

Kromě klimatických podmínek je pro druh velmi důležité půdní prostředí areálu. V tomto případě mohou být zástupci podzemních obyvatel považováni za příklad ekologického kritéria pro druh. Malí „rýpači“ mají jedinou funkci pro přežití – vykopat svůj domov co nejlépe a nejhlouběji, aby se k nim nedostal žádný predátor.

Používají své končetiny, které jsou přizpůsobeny určitému typu půdy, to znamená, že se změnou místa pobytu v podobě půdy se končetiny musí časem adaptovat. Všechny živé organismy jako krtek mají podobnou stavbu tlapky a život pod zemí adaptoval zvíře na nedostatek kyslíku a dušení, a to je nevyhnutelná situace.

Význam srážek na příkladu environmentálního kritéria typu

Tvorové, kteří se přizpůsobili sněhové pokrývce, častým srážkám, kroupám, vysoké vlhkosti atd., mají zvláštní rozdíly ve stavbě těla. V biologii environmentální kritérium druh bude změnou zvířecího krytu, aby odpovídal barvě sněhu. To se děje například u ptáků, zajíců, bílá koroptev ve skutečnosti zbělá a mění peří.

Zimní „oblečení“ je mnohem teplejší a neustálé vystavení sněhu zvyšuje přenos tepla. Jak? Ukazuje se, že pod hustým sněhem je teplota vzduchu mnohem vyšší než mimo něj. Zimní zimu proto dobře přečkají zimní medvědi, kteří nocují v zasněžených doupatech. Aby se organismy pohybovaly sněhem, vyvíjejí na svých končetinách zvláštní přizpůsobení, ať už to jsou ostré drápy pro chůzi po ledu nebo chodidla s plovacími pásy pro pohyb v tropických zatopených lesích.

Protože se ekologie na planetě neustále mění, pokračují procesy mikroevoluce, během kterých se živé bytosti přizpůsobují novým životním podmínkám.

Genetické (cytogenetické) kritérium druhu spolu s dalšími se používá k rozlišení elementárních systematických skupin a analýze stavu druhu. V tomto článku se budeme zabývat charakteristikami kritéria a také obtížemi, se kterými se může výzkumník při jeho aplikaci setkat.

V různých odvětvích biologických věd jsou druhy definovány svým vlastním způsobem. Z evolučního hlediska můžeme říci, že druh je soubor jedinců, kteří mají podobnosti vnější struktura A vnitřní organizace fyziologické a biochemické procesy, schopné neomezeného křížení, zanechávající plodné potomstvo a geneticky izolované od podobných skupin.

Druh může být reprezentován jednou nebo několika populacemi, a podle toho může mít ucelený nebo členitý areál (území/stanoviště)

Typová nomenklatura

Každý druh má své jméno. Podle pravidel binární nomenklatury se skládá ze dvou slov: podstatného jména a přídavného jména. Podstatné jméno je rodové jméno a přídavné jméno je specifické jméno. Například v názvu „Dandelion officinalis“ je druh „léčivý“ jedním ze zástupců rostlin rodu „Pampeliška“.

Jedinci příbuzných druhů v rámci rodu mají určité rozdíly ve vzhledu, fyziologii a environmentálních preferencích. Ale pokud jsou si příliš podobné, pak je jejich druhová identita určena genetickým kritériem druhu na základě analýzy karyotypů.

Proč druh potřebuje kritéria?

Carl Linné, který jako první dal moderní jména a popsal mnoho druhů živých organismů, je považoval za nezměněné a neproměnné. To znamená, že všichni jedinci odpovídají jednomu druhovému obrazu a jakékoli odchylky od něj jsou chybou při realizaci druhového nápadu.

Od první poloviny 19. století Charles Darwin a jeho následovníci zastávali zcela odlišné pojetí druhů. V souladu s ní je druh variabilní, heterogenní a zahrnuje přechodné formy. Stálost druhu je relativní, závisí na proměnlivosti podmínek životní prostředí. Základní jednotkou existence druhu je populace. Je reprodukčně izolovaný a splňuje genetické kritérium daného druhu.

Vzhledem k heterogenitě jedinců stejného druhu může být pro vědce obtížné určit druhovou identitu organismů nebo je distribuovat mezi systematické skupiny.

Morfologická a genetická kritéria druhu, biochemická, fyziologická, geografická, ekologická, behaviorální (etologická) - to vše jsou komplexy rozdílů mezi druhy. Určují izolovanost systematických skupin, jejich reprodukční diskrétnost. A z nich lze rozlišit jeden druh od druhého, stanovit stupeň jejich vztahu a postavení v biologickém systému.

Charakteristika genetického kritéria druhu

Podstatou tohoto znaku je, že všichni jedinci stejného druhu mají stejný karyotyp.

Karyotyp je druh chromozomálního „pasu“ organismu; je určen počtem chromozomů přítomných ve zralých somatických buňkách těla, jejich velikostí a strukturními rysy:

• poměr délky ramene chromozomu;
• poloha centromer v nich;
• přítomnost sekundárních zúžení a satelitů.

Jedinci patřící k různým druhům se nebudou moci křížit. I když je možné získat potomstvo, jako u osla a koně, tygra a lva, pak mezidruhoví kříženci nebudou plodní. To se vysvětluje tím, že poloviny genotypu nejsou stejné a nemůže dojít ke konjugaci mezi chromozomy, takže se netvoří gamety.

Na fotografii: mezek je sterilní kříženec osla a klisny.

Předmět studia - karyotyp

Lidský karyotyp je reprezentován 46 chromozomy. U většiny studovaných druhů spadá počet jednotlivých molekul DNA v jádře, které tvoří chromozomy, do rozmezí 12 - 50. Existují však výjimky. Ovocná muška Drosophila má ve svých buněčných jádrech 8 chromozomů a malý zástupce čeledi Lepidoptera Lysandra má diploidní sadu chromozomů 380.

Elektronový mikrofotografie kondenzovaných chromozomů, který umožňuje vyhodnotit jejich tvar a velikost, odráží karyotyp. Analýza karyotypu jako součást studia genetických kritérií, stejně jako vzájemné srovnání karyotypů, pomáhá určit druhovou identitu organismů.

Když jsou dva druhy jako jeden

Společným rysem typových kritérií je, že nejsou absolutní. To znamená, že použití pouze jednoho z nich nemusí být dostatečné pro přesné určení. Organismy, které jsou od sebe navenek nerozeznatelné, se mohou ukázat jako zástupci různých druhů. Zde genetické kritérium přichází na pomoc morfologickému. Příklady dvojek:

1. Dnes jsou známy dva druhy černých krys, které byly dříve identifikovány jako jeden kvůli vnější identitě.
2. Existuje nejméně 15 druhů malarických komárů, které lze odlišit pouze cytogenetickou analýzou.
3. V Severní Amerika Bylo nalezeno 17 druhů cvrčků, kteří mají genetické rozdíly, ale jsou fenotypově klasifikováni jako jeden druh.
4. Předpokládá se, že mezi všemi druhy ptáků existuje 5 % duplikátů, pro jejichž identifikaci je třeba použít genetické kritérium.
5. Zmatek v taxonomii horských bovidů byl objasněn díky karyologické analýze. Byly identifikovány tři typy karyotypů (mufloni mají 2n=54, argali a argali mají 56, urialové mají každý 58 chromozomů).

Jeden druh černé krysy má 42 chromozomů, karyotyp druhého představuje 38 molekul DNA.

Když jeden pohled je jako dva

Pro skupiny druhů s velkým rozsahem a počtem jedinců, kdy v nich existuje geografická izolace nebo jedinci mají širokou ekologickou valenci, je typická přítomnost jedinců s různými karyotypy. Tento jev je další variantou výjimek v genetických kritériích druhu.

Příklady chromozomálního a genomového polymorfismu jsou běžné u ryb:

• u pstruha duhového se počet chromozomů pohybuje od 58 do 64;
• dva karyomorfové s 52 a 54 chromozomy byli nalezeni u sledě v Bílém moři;
• s diploidní sadou 50 chromozomů mají zástupci různých populací karasa stříbrného 100 (tetraploidní), 150 (hexaploidní), 200 (oktaploidní) chromozomy.

Polyploidní formy se vyskytují jak u rostlin (kozí vrba), tak u hmyzu (nosatec). Domácí myši a pískomilové mohou mít různý počet chromozomů, které nejsou násobkem diploidní sady.

Dvojice podle karyotypu

Zástupci různých tříd a typů mohou mít karyotypy se stejným počtem chromozomů. Mezi zástupci stejných rodin a rodů existuje mnohem více takových náhod:

1. Gorily, orangutani a šimpanzi mají karyotyp sestávající z 48 chromozomů. Rozdíly nelze určit podle vzhledu, zde je potřeba porovnat pořadí nukleotidů.
2. Existují drobné rozdíly v karyotypech severoamerického bizona a evropského bizona. Oba mají 60 chromozomů v diploidní sadě. Budou klasifikovány jako jeden druh, pokud budou analyzovány pouze podle genetických kritérií.
3. Příklady genetických dvojčat lze nalézt také mezi rostlinami, zejména v rodinách. Mezi vrbami je dokonce možné získat mezidruhové křížence.

Pro identifikaci jemných rozdílů v genetickém materiálu u takových druhů je nutné určit genové sekvence a pořadí, ve kterém jsou vloženy.

Vliv mutací na kriteriální analýzu

Počet chromozomů v karyotypu se může změnit v důsledku genomových mutací - aneuploidie nebo euploidie.

Při aneuploidii se v karyotypu objeví jeden nebo více dalších chromozomů a také může být o několik chromozomů menší než u plnohodnotného jedince. Důvodem této poruchy je nondisjunkce chromozomů ve fázi tvorby gamet.

Obrázek ukazuje příklad aneuploidie u lidí (Downův syndrom).

Zygoty se sníženým počtem chromozomů se zpravidla nezačnou fragmentovat. A polysomické organismy (s „nadbytečnými“ chromozomy) se mohou ukázat jako životaschopné. V případě trizomie (2n+1) nebo pentasomie (2n+3) bude lichý počet chromozomů indikovat anomálii. Tetrasomie (2n+2) může vést ke skutečné chybě při určování druhu na základě genetických kritérií.

Znásobení karyotypu - polyploidie - může také uvést výzkumníka v omyl, když karyotyp mutanta představuje součet několika diploidních sad chromozomů.

Obtížnost kritéria: Nepolapitelná DNA

Průměr řetězce DNA v nezkrouceném stavu je 2 nm. Genetické kritérium určuje karyotyp v období předcházejícím buněčnému dělení, kdy jsou tenké molekuly DNA opakovaně helikalizovány (kondenzovány) a tvoří husté tyčinkovité struktury - chromozomy. Tloušťka chromozomu je v průměru 700 nm.

Školní a univerzitní laboratoře jsou většinou vybaveny mikroskopy s malým zvětšením (od 8 do 100), nelze v nich zkoumat detaily karyotypu. Rozlišení světelného mikroskopu navíc umožňuje vidět objekty, které nejsou menší než polovina délky nejkratší světelné vlny při jakémkoliv, i největším zvětšení. Nejkratší délka je pro fialové vlny (400 nm). To znamená, že nejmenší objekt viditelný ve světelném mikroskopu bude od 200 nm.

Ukazuje se, že barevný dekondenzovaný chromatin se bude jevit jako zakalené oblasti a chromozomy budou viditelné bez detailů. Elektronový mikroskop s rozlišením 0,5 nm umožňuje jasně vidět a porovnávat různé karyotypy. Vzhledem k tloušťce vláknité DNA (2 nm) bude pod takovým zařízením dobře viditelná.

Cytogenetické kritérium ve škole

Z výše popsaných důvodů je použití mikropreparátů v laboratorní práci na základě genetického kritéria druhu nevhodné. V úkolech můžete použít fotografie chromozomů získané pod elektronovým mikroskopem. Pro usnadnění jsou na fotografii jednotlivé chromozomy spojeny do homologních párů a uspořádány v pořadí. Tento diagram se nazývá karyogram.

Ukázka zadání pro laboratorní práci

Cvičení. Podívejte se na uvedené fotografie karyotypů, porovnejte je a udělejte si závěr, zda jedinci patří k jednomu nebo dvěma druhům.

Fotografie karyotypů pro srovnání v laboratorní práci.

Práce na úkolu. Spočítejte celkový počet chromozomů na každé fotografii karyotypu. Pokud se shodují, porovnejte je podle vzhled. Pokud se nejedná o karyogram, mezi chromozomy průměrné délky najděte na obou snímcích nejkratší a nejdelší, porovnejte je podle velikosti a umístění centromer. Udělejte závěr o rozdílech/podobnostech karyotypů.

Odpovědi na úkol:

1. Pokud se počet, velikost a tvar chromozomů shodují, pak dva jedinci, jejichž genetický materiál je předložen ke studiu, patří ke stejnému druhu.
2. Pokud se počet chromozomů liší o faktor dva a na obou fotografiích jsou nalezeny chromozomy stejné velikosti a tvaru, pak jsou jedinci s největší pravděpodobností zástupci stejného druhu. Půjde o karyotypy diploidních a tetraploidních forem.
3. Pokud počet chromozomů není stejný (liší se o jeden nebo dva), ale obecně je tvar a velikost chromozomů obou karyotypů stejná, hovoříme o normálních a mutantních formách téhož druhu (fenomén tzv. aneuploidie).
4. Pokud je počet chromozomů odlišný, stejně jako nesoulad mezi charakteristikami velikosti a tvaru, kritérium klasifikuje prezentované jedince jako dva různé druhy.

Závěr musí naznačit, zda je možné určit druhovou identitu jedinců na základě genetického kritéria (a pouze jeho).

Odpověď: je to nemožné, protože jakékoli druhové kritérium, včetně genetického, má výjimky a může vést k chybnému určení. Přesnost lze zaručit pouze uplatněním souboru typových kritérií.

Druh je jednou z hlavních forem organizace života na Zemi (společně s buňkou, organismem a ekosystémem) a základní jednotkou klasifikace biologické rozmanitosti. Zároveň však pojem „druh“ stále zůstává jedním z nejsložitějších a nejnejednoznačnějších biologických pojmů.

Problémy spojené s konceptem biologických druhů jsou snáze pochopitelné při pohledu z historické perspektivy.

Pozadí

Termín "druh" se používá k označení názvů biologických objektů od starověku. Zpočátku to nebylo čistě biologické: druhy kachen (kachna divoká, pintail, čírka) se zásadně nelišily od typů kuchyňského náčiní (pánev, rendlík atd.).

Biologický význam termínu „druh“ dal švédský přírodovědec Carl Linné. Tímto pojmem označil důležitou vlastnost biologické rozmanitosti – její diskrétnost (nespojitost; z latinského discretio – dělit). K. Linné považoval druhy za objektivně existující skupiny živých organismů, celkem snadno od sebe odlišitelné. Považoval je za neměnné, stvořené jednou provždy Bohem.

Druhy byly v té době identifikovány na základě rozdílů mezi jedinci v omezený počet vnější znaky. Tato metoda se nazývá typologický přístup. Přiřazení jedince ke konkrétnímu druhu bylo provedeno na základě porovnání jeho vlastností s již popisy známé druhy. Pokud se jeho vlastnosti nedaly korelovat s žádnou z existujících druhových diagnóz, pak byl z tohoto exempláře popsán nový druh (říkalo se mu typový exemplář). Někdy to vedlo k nahodilým situacím: samci a samice stejného druhu byli popsáni jako různé druhy.

S rozvojem evolučních představ v biologii vyvstalo dilema: buď druh bez evoluce, nebo evoluce bez druhů. Autoři evolučních teorií – Jean-Baptiste Lamarck a Charles Darwin popírali realitu druhů. Charles Darwin, autor knihy „Původ druhů prostřednictvím přirozeného výběru...“, je považoval za „umělé koncepty vynalezené pro pohodlí“.

NA konce 19. století století, kdy byla rozmanitost ptáků a savců zcela studována na velké ploše Země, se nedostatky typologického přístupu staly zřejmými: ukázalo se, že zvířata z různých míst se někdy, i když mírně, ale spolehlivě, liší od každého jiný. V souladu se stanovenými pravidly jim musel být udělen status samostatného druhu. Počet nových druhů rostl jako lavina. Spolu s tím zesílily pochybnosti: měl by být různým populacím blízce příbuzných zvířat přidělen status druhu pouze na základě toho, že se od sebe mírně liší?

Ve 20. století, s rozvojem genetiky a syntetické teorie, se na druh začalo pohlížet jako na skupinu populací se společným jedinečným genofondem, který má svůj vlastní „systém ochrany“ integrity svého genofondu. Typologický přístup k identifikaci druhů byl tedy nahrazen evolučním: druhy nejsou určeny odlišností, ale izolací. Populace druhů, které jsou od sebe morfologicky odlišné, ale jsou schopny se navzájem volně křížit, mají status poddruhu. Tento systém názorů tvořil základ biologického pojetí druhu, který získal celosvětové uznání díky zásluhám Ernsta Mayra. Změna druhové koncepce „smířila“ představy o morfologické izolaci a evoluční variabilitě druhů a umožnila přistupovat k úkolu popisovat biologickou diverzitu s větší objektivitou.

Pohled a jeho realita. Charles Darwin ve své knize „The Origin of Species“ a v dalších dílech vycházel z faktu proměnlivosti druhů, přeměny jednoho druhu v jiný. Odtud jeho interpretace druhu jako stabilního a zároveň proměnlivého v čase, což vedlo nejprve ke vzniku odrůd, které nazval „emergentní druhy“.

Pohled– soubor geograficky a ekologicky blízkých populací schopných přírodní podmínky se navzájem kříží, mají společné morfofyziologické vlastnosti, biologicky izolované z populací jiných druhů.

Typová kritéria– soubor určitých vlastností charakteristických pouze pro jeden druh (T.A. Kozlova, V.S. Kuchmenko. Biologie v tabulkách. M., 2000)

Je také důležité, že druh je univerzální diskrétní (fragmentovatelnou) jednotkou organizace života. Druh je kvalitativní stádium živé přírody, existuje jako výsledek vnitrodruhových vztahů, které zajišťují jeho život, rozmnožování a vývoj.

Hlavním rysem druhu je relativní stabilita jeho genofondu podpořená reprodukční izolací jedinců od jiných podobných druhů. Jednota druhu je udržována volným křížením mezi jedinci, což má za následek neustálý tok genů ve vnitrodruhovém společenství. Každý druh proto existuje stabilně v té či oné oblasti po mnoho generací a právě zde se projevuje jeho realita. Genetická struktura druhu je přitom neustále přestavována pod vlivem evolučních faktorů (mutace, rekombinace, selekce), a proto se druh ukazuje jako heterogenní. Rozkládá se na populace, rasy, poddruhy.

Genetické izolace druhů je dosaženo geografickou (příbuzné skupiny jsou odděleny mořem, pouští, pohořím) a ekologickou izolací (rozpor v načasování a místech rozmnožování, stanoviště zvířat v různých úrovních biocenózy). V případech, kdy k mezidruhovému křížení skutečně dojde, jsou kříženci buď oslabení nebo sterilní (např. kříženec osla a koně - mezek), což svědčí o kvalitativní izolaci druhu a jeho reálnosti. Podle definice K. A. Timiryazeva „druh jako přísně definovaná kategorie, vždy rovnocenná a neměnná, v přírodě neexistuje. Ale zároveň musíme připustit, že druhy v okamžiku, kdy je pozorujeme, skutečně existují.“

Populace. V rámci jakéhokoli druhu jsou jeho jedinci rozmístěni nerovnoměrně, protože v přírodě neexistují stejné podmínky pro existenci a reprodukci. Například krtčí kolonie se nacházejí pouze na samostatných loukách, kopřivové houštiny se nacházejí v roklích a příkopech, žáby jednoho jezera jsou odděleny od druhého sousedního jezera atd. Populace druhu se dělí na přirozené skupiny - populace. Tyto rozdíly však nevylučují možnost křížení mezi jedinci okupujícími pohraniční oblasti. Hustota obyvatelstva podléhá značným výkyvům v různých letech a různých ročních obdobích. Populace je forma existence druhu ve specifických podmínkách prostředí a jednotka jeho evoluce.

Populace je soubor volně se křížících jedinců stejného druhu, existujících po dlouhou dobu v určité části areálu v rámci druhu a relativně izolovaných od ostatních populací. Jedinci jedné populace mají největší podobnost ve všech vlastnostech, které jsou tomuto druhu vlastní, a to z toho důvodu, že možnost křížení v rámci populace je vyšší než mezi jedinci sousedních populací a trpí stejným selekčním tlakem. Navzdory tomu jsou populace geneticky heterogenní kvůli neustále se objevující dědičné variabilitě.

Darwinovská divergence (odlišnost znaků a vlastností potomků ve vztahu k původním formám) může nastat pouze prostřednictvím divergence populací. Tento postoj poprvé doložil v roce 1926 S.S. Chetverikov, který ukázal, že za zdánlivou vnější homogenitou se u každého druhu skrývá obrovská skrytá rezerva genetické variability v podobě mnoha různých recesivních genů. Tato genetická rezerva není v různých populacích stejná. Proto je populace elementární jednotkou druhu a elementární evoluční jednotkou.

Druhy druhů

Druhy jsou identifikovány na základě dvou principů (kritérií). Jedná se o kritérium morfologické (odhalující rozdíly mezi druhy) a kritérium reprodukční izolace (posuzující stupeň jejich genetické izolace). Postup popisu nových druhů je často spojen s určitými obtížemi spojenými jak s nejednoznačnou shodou druhových kritérií, tak s postupným a neúplným procesem speciace. Podle toho, jaké obtíže při určování druhů vznikly a jak byly vyřešeny, se rozlišují tzv. „typy druhů“.

Monotypické druhy. Při popisu nových druhů často nevznikají žádné potíže. Takové druhy mají obvykle velký, nepřerušovaný areál, v němž je geografická variabilita slabá.

Polytypické druhy.Často se pomocí morfologických kritérií rozlišuje celá skupina blízce příbuzných forem, které obvykle žijí ve vysoce členitých oblastech (v horách nebo na ostrovech). Každá z těchto forem má svůj vlastní, obvykle spíše omezený, rozsah. Pokud mezi srovnávanými formami existuje geografický kontakt, pak je možné použít kritérium reprodukční izolace: pokud hybridy nevznikají nebo jsou relativně vzácné, je těmto formám přidělen status samostatných druhů; jinak popisují různé poddruhy téhož druhu. Druh, který zahrnuje několik poddruhů, se nazývá polytypický. Pokud jsou analyzované formy geograficky izolované, je hodnocení jejich stavu dosti subjektivní a probíhá pouze na základě morfologického kritéria: pokud jsou rozdíly mezi nimi „významné“, pak máme různé druhy, pokud ne, poddruhy. Ne vždy je možné jednoznačně určit status každého formuláře ve skupině úzce souvisejících formulářů. Někdy se skupina populací uzavře do prstence, který uzavírá pohoří resp Země. V tomto případě se může ukázat, že „dobré“ (společně žijící a nehybridizující) druhy jsou navzájem spojeny řetězcem poddruhů.

Polymorfní vzhled. Někdy se v rámci jedné populace určitého druhu vyskytují dva nebo více morfů – skupin jedinců, kteří se výrazně liší barvou, ale jsou schopni se navzájem volně křížit. Genetický základ polymorfismu je zpravidla jednoduchý: rozdíly mezi morfami jsou způsobeny působením různých alel stejného genu. Způsoby, jakými se tento jev vyskytuje, mohou být velmi odlišné.

Dvojčata- druhy, které žijí společně a vzájemně se nekříží, ale morfologicky se liší velmi málo. Potíže s rozlišením takových druhů jsou spojeny s obtížností izolovat nebo nepohodlí při použití jejich diagnostických znaků - koneckonců i samotné druhy dvojčat se dobře vyznají ve své vlastní „taxonomii“. Častěji se dvojčata vyskytují mezi skupinami zvířat, které používají čich k nalezení sexuálního partnera (hmyz, hlodavci) a méně často mezi těmi, kteří používají vizuální a akustickou signalizaci (ptáci).

Křižáky smrkové(Loxia curvirostra) a borovice(Loxia pytyopsittacus). Tyto dva druhy zkřížených jsou jedním z mála příkladů sourozeneckých druhů mezi ptáky. Tyto druhy, které žijí společně na velkém území pokrývajícím severní Evropu a Skandinávský poloostrov, se navzájem nekříží. Morfologické rozdíly mezi nimi, nevýznamné a velmi nespolehlivé, jsou vyjádřeny ve velikosti zobáku: u borovice je poněkud tlustší než u smrku.

"Půldruh". Speciace je dlouhodobý proces, a proto se lze setkat s formami, jejichž stav nelze objektivně posoudit. Nejsou to ještě nezávislé druhy, protože se v přírodě hybridizují, ale už to nejsou poddruhy, protože morfologické rozdíly mezi nimi jsou velmi významné. Takové formy se nazývají „hraniční případy“, „problémové druhy“ nebo „polodruhové“. Formálně jsou jim přiřazeny binární latinské názvy jako „normální“ druhy a jsou umístěny vedle sebe v taxonomických seznamech. „Polodruhy“ nejsou tak vzácné a my sami často nemáme podezření, že druhy kolem nás jsou typickými příklady „hraničních případů“. V Střední Asie Vrabec domácí žije společně s dalším blízce příbuzným druhem - vrabcem černoprsým, od kterého se dobře liší zbarvením. V této oblasti mezi nimi nedochází k žádné hybridizaci. O jejich systematickém postavení jako nezávislých druhů by nebylo pochyb, kdyby v Evropě neexistovala druhá kontaktní zóna. Itálie obydlena speciální tvar vrabců, které vznikly v důsledku hybridizace brownie a španělského. Navíc ve Španělsku, kde spolu žijí i vrabci domácí a vrabci španělští, jsou kříženci vzácní.

Zařízení:

• B\fragment z naučného filmu "Kritéria druhu"
• Leták:
• šablona tabulky k vyplnění,
  • Známky sourozeneckých druhů komára malárie (Příloha 2)
  • „Tvar zobáku a způsoby získávání potravy u Darwinových pěnkav“ (Příloha 3)
  • Počet chromozomů u různých druhů (Příloha 1)

Cíle a cíle lekce: vytvořit pojmy „druh“, „druhová kritéria“, „populace“; nadále rozvíjet dovednosti v práci s texty a tabulkami; schopnost analyzovat a vyvozovat závěry.

Během vyučování

1. Organizační moment

Formulování tématu lekce. Stanovení cílů a cílů lekce

2. Opakování probrané látky (navázání spojení mezi dříve probranou látkou a látkou nového tématu)

a) Pojem druhů K. Linné, J. B. Lamarck a C. Darwin (kontrola správnosti odpovědí na snímcích 2-4)

b) Kdo navrhl binární nomenklaturu pro druhy?

c) Co zahrnuje dvojitý titul? Dát příklad

Najděte moderní definici druhu v učebnici (pro kontrolu kroku 5)

Proč je podle vás moderní definice druhu tak obtížná?

(vyvarujte se chyb při určování, zda jedinci patří ke stejnému druhu)

Učitelův dodatek: Linné udělal chybu, když zařadil samce a samici kachny divoké jako různé druhy, přičemž vzal v úvahu pouze vnější znaky(sl. 6)

3.Učení nového materiálu

a) Učitelův příběh o tom, co je druh a jaká jsou kritéria pro daný druh pomocí prezentace, je uveden pojem reprodukční izolace, její příčiny a význam pro existenci druhu (sl. 7-22)

Zadání třídy:

Při vysvětlování a prohlížení videa vyplňte výslednou tabulku

b) Shlédnutí videoúryvku z výukového filmu „Typová kritéria“, který uvádí konkrétní příklady typových kritérií a jejich relativitu.

c) Samostatná práce žáků na doplnění tabulky po zhlédnutí videoklipu

d) Kontrola základních pojmů obsažených v tabulce

e) Formulace závěrů (sl. 23, 25)

4. Zapínání (sl. 24-26)

5. Pojem „populace“ (sl. 28-31)

6. Shrnutí lekce, klasifikace.

7. Domácí práce: odst. 1.4.1, otázky 1-5, tabulka,

Doplňující otázky k domácímu úkolu.

1. Dvě kulturní rostliny, ječmen a žito, mají stejnou sadu chromozomů (14), ale nekříží se a liší se vzhledem a chemickým složením. Určete: a) Ječmen a žito je třeba klasifikovat jako stejné nebo různé druhy. b) Jaká kritéria uvedená v textu by měla být dodržována?

2. Dvě plemena králíků mají stejný počet chromozomů (44), ale nekříží se. se liší vzhledem a načasováním puberty. a) Měla by být tato plemena králíků klasifikována jako stejný nebo odlišný druh? b) Jaká kritéria uvedená v textu by měla být dodržována?

Reference.

1. Učebnice "Biologie" V.B. Zakharov, S.G. Mamontov, V.I. Sivoglazov 11. třída.
2. G.M. Murtazin „Úkoly a cvičení z obecné biologie“
3. N.A. Lemez, L.V. Kamnyuk, N.D. Lisov „Příručka o biologii pro uchazeče o studium na univerzitách“
4. Časopis "Courier Unesco" červen 1982
5. Fotografie z internetu