Első alkalommal határozták meg a fajokra vonatkozó kritériumokat. Biokémiai fajkritérium: meghatározás, példák

Egy faj genetikai (citogenetikai) kritériuma másokkal együtt elemi szisztematikus csoportok megkülönböztetésére és egy faj állapotának elemzésére szolgál. Ebben a cikkben megvizsgáljuk a kritérium jellemzőit, valamint azokat a nehézségeket, amelyekkel az azt használó kutató találkozhat.

A biológiatudomány különböző ágaiban a fajt a maga módján határozzák meg. Evolúciós szempontból azt mondhatjuk, hogy a faj olyan egyedek összessége, amelyek hasonlóságokkal rendelkeznek külső szerkezetés belső szervezet, fiziológiai és biokémiai folyamatok, amelyek korlátlan keresztezésre képesek, termékeny utódokat hagyva és genetikailag izolálva a hasonló csoportoktól.

Egy faj egy vagy több populációval is reprezentálható, és ennek megfelelően teljes vagy szétválasztott elterjedési területtel (élőhely/vízterület) rendelkezhet.

A fajok nómenklatúrája

Minden típusnak saját neve van. A bináris nómenklatúra szabályai szerint két szóból áll: egy főnévből és egy melléknévből. A főnév az általános név, a melléknév pedig a konkrét név. Például a "Dandelion officinalis" névben az "officinalis" faj a "Dandelion" nemzetség növényeinek egyik képviselője.

A nemzetségen belüli rokon fajok egyedeinek megjelenése, fiziológiája és ökológiai preferenciái különböznek egymástól. De ha túlságosan hasonlóak, akkor faji hovatartozásukat a faj genetikai kritériuma határozza meg a kariotípusok elemzése alapján.

Miért van szüksége egy fajnak kritériumokra?

Carl Linnaeus, aki elsőként adott modern elnevezéseket és írt le számos élőlénytípust, változatlannak és nem változónak tartotta azokat. Vagyis minden egyed egyetlen fajképnek felel meg, és az attól való bármilyen eltérés tévedés a fajidea megtestesülésében.

A 19. század első fele óta Charles Darwin és követői a fajról egészen más koncepciót támasztanak alá. Ennek megfelelően a faj változékony, heterogén, átmeneti formákat foglal magában. A faj állandósága relatív, a környezeti feltételek változékonyságától függ. Egy faj létezésének elemi egysége a populáció. Szaporodási szempontból izolált, és megfelel a faj genetikai kritériumainak.

Tekintettel az azonos fajhoz tartozó egyedek heterogenitására, a tudósok számára nehéz lehet meghatározni az élőlények faji hovatartozását, vagy elosztani őket szisztematikus csoportok között.

Egy faj morfológiai és genetikai kritériumai, biokémiai, fiziológiai, földrajzi, ökológiai, viselkedési (etológiai) - mindezek a fajok közötti különbségek komplexumai. Meghatározzák a szisztematikus csoportok elszigeteltségét, szaporodási diszkrétségét. És általuk meg lehet különböztetni az egyik fajt a másiktól, megállapítani kapcsolatuk mértékét és helyzetüket a biológiai rendszerben.

A faj genetikai kritériumának jellemzői

Ennek a tulajdonságnak az a lényege, hogy ugyanannak a fajnak minden egyede azonos kariotípussal rendelkezik.

A kariotípus a szervezet egyfajta kromoszómális "útlevele", amelyet a test érett szomatikus sejtjeiben jelenlévő kromoszómák száma, mérete és szerkezeti jellemzői határoznak meg:

• a kromoszómák karjai hosszának aránya;
• a centromerek helyzete bennük;
• másodlagos szűkületek és műholdak jelenléte.

A különböző fajokhoz tartozó egyedek nem tudnak keresztezni. Még ha lehetséges is utódokat létrehozni, mint a szamár és a ló, a tigris és az oroszlán, akkor a fajok közötti hibridek nem lesznek szaporák. Ennek oka az a tény, hogy a genotípus felei nem egyformák, és a kromoszómák közötti konjugáció nem fordulhat elő, így nem képződnek ivarsejtek.

A képen: az öszvér egy szamár és egy kanca steril hibridje.

A vizsgálat tárgya - kariotípus

Az emberi kariotípust 46 kromoszóma képviseli. A legtöbb vizsgált fajnál a kromoszómákat alkotó magban lévő egyedi DNS-molekulák száma a 12–50 tartományba esik, de vannak kivételek. A Drosophila gyümölcslégy sejtmagjában 8 kromoszóma található, a Lepidoptera család kis képviselőjének pedig a Lysandra diploid kromoszómakészlete 380.

A kondenzált kromoszómák elektronmikroszkópos felvétele, amely lehetővé teszi alakjuk és méretük felmérését, tükrözi a kariotípust. A kariotípus elemzése a genetikai kritérium vizsgálatának részeként, valamint a kariotípusok egymással való összehasonlítása segít az élőlények fajainak meghatározásában.

Amikor két fajta egy

A nézetkritériumok közös jellemzője, hogy nem abszolútak. Ez azt jelenti, hogy ezek közül csak az egyik használata nem elegendő a pontos meghatározáshoz. Az egymástól külsőleg megkülönböztethetetlen élőlények különböző fajok képviselői lehetnek. Itt a morfológiai kritérium a genetikai kritérium segítségére van. Iker példák:

1. A mai napig két fekete patkányfaj ismeretes, amelyeket korábban külső azonosságuk miatt egyként határoztak meg.
2. Legalább 15 olyan maláriás szúnyogfaj létezik, amelyek csak citogenetikai elemzéssel különböztethetők meg.
3. Észak-Amerikában 17 tücskökfajt találtak, amelyek genetikai különbségekkel rendelkeznek, de fenotípusos rokonságban állnak egyetlen fajjal.
4. Úgy gondolják, hogy az összes madárfaj között 5% ikrek vannak, amelyek azonosításához genetikai kritériumot kell alkalmazni.
5. A kariológiai elemzésnek köszönhetően megszűnt a havasi szarvasfélék taxonómiájának zavara. Háromféle kariotípust azonosítottak (2n = 54 muflonban, 56 argaliban és argaliban és 58 kromoszómát az urialokban).

A fekete patkányok egyik fajának 42 kromoszómája van, a másik kariotípusát 38 DNS-molekula képviseli.

Amikor egy nézet olyan, mint kettő

A nagy elterjedési területtel és egyedszámmal rendelkező fajcsoportok esetében, amikor földrajzi elszigeteltség működik bennük, vagy az egyedek ökológiai vegyértéke széles, jellemző a különböző kariotípusú egyedek jelenléte. Egy ilyen jelenség a kivételek másik változata egy faj genetikai kritériumában.

A kromoszómális és genomiális polimorfizmus példái gyakoriak a halakban:

• szivárványos pisztrángban a kromoszómák száma 58 és 64 között változik;
• két, 52 és 54 kromoszómával rendelkező kariomorfot találtak a fehér-tengeri heringben;
• 50 kromoszómából álló diploid készlettel az ezüstponty különböző populációinak képviselői 100 (tetraploid), 150 (hexaploid), 200 (oktaploid) kromoszómával rendelkeznek.

A poliploid formák mind a növényekben (kecskefűz), mind a rovarokban (zsizsik) megtalálhatók. A házi egereknek és futóegéreknek eltérő számú kromoszómája lehet, ami nem többszöröse a diploid halmaznak.

Ikrek kariotípus szerint

A különböző osztályok és típusok képviselői azonos számú kromoszómával rendelkezhetnek kariotípusokkal. Sokkal több ilyen egybeesés van ugyanazon családok és nemzetségek képviselői között:

1. A gorillák, orangutánok és csimpánzok 48 kromoszómás kariotípussal rendelkeznek. Megjelenésben a különbségek nem meghatározottak, itt össze kell hasonlítani a nukleotidok sorrendjét.
2. Az észak-amerikai bölény és az európai bölény kariotípusa között jelentéktelen különbségek vannak. Mindkettőnek 60 kromoszómája van egy diploid halmazban. Ugyanahhoz a fajhoz rendelik őket, ha az elemzést csak genetikai kritériumok alapján végzik.
3. Példák genetikai ikrekre a növények között is megtalálhatók, különösen a családokon belül. A fűzfák közül még interspecifikus hibrideket is lehet szerezni.

Az ilyen fajok genetikai anyagában mutatkozó finom különbségek azonosításához meg kell határozni a gének szekvenciáit és azok sorrendjét.

A mutációk hatása a kritérium elemzésére

A kariotípus kromoszómák száma a genomiális mutációk – aneuploidia vagy euploidia – következtében változhat.

Aneuploidiával egy vagy több további kromoszóma jelenik meg a kariotípusban, és kisebb kromoszómaszám is előfordulhat, mint egy teljes értékű egyedben. Ennek a jogsértésnek az az oka, hogy a kromoszómák nem válnak szét az ivarsejtek kialakulásának szakaszában.

Az ábra egy példát mutat be az aneuploidiára emberekben (Down-szindróma).

A csökkent kromoszómaszámú zigóták általában nem hasadnak tovább. És a poliszómás organizmusok ("extra" kromoszómákkal) életképesek lehetnek. Triszómia (2n+1) vagy pentaszómia (2n+3) esetén a páratlan számú kromoszóma anomáliát jelez. A tetraszómia (2n + 2) tényleges hibához vezethet a faj genetikai kritériumok alapján történő meghatározásában.

A kariotípus szaporodása – poliploidia – szintén félrevezetheti a kutatót, ha a mutáns kariotípus több diploid kromoszómakészlet összege.

A kritérium összetettsége: megfoghatatlan DNS

A felcsavarodott DNS-szál átmérője 2 nm. A genetikai kritérium határozza meg a kariotípust a sejtosztódást megelőző időszakban, amikor a vékony DNS-molekulák ismételten spiralizálódnak (kondenzálódnak), és sűrű rúd alakú struktúrákat - kromoszómákat - képviselnek. A kromoszóma vastagsága átlagosan 700 nm.

Az iskolai és egyetemi laboratóriumok általában kis (8-tól 100-ig terjedő) nagyítású mikroszkópokkal vannak felszerelve, ezekben nem lehet látni a kariotípus részleteit. A fénymikroszkóp felbontóképessége ráadásul lehetővé teszi a legrövidebb fényhullám hosszának legalább felénél bármilyen, még a legnagyobb nagyítás melletti objektumok megtekintését is. A hullámok a legrövidebb hosszúságúak lila(400 nm). Ez azt jelenti, hogy a fénymikroszkópban látható legkisebb tárgy 200 nm-es lesz.

Kiderült, hogy a festett dekondenzált kromatin felhős területeknek fog kinézni, és a kromoszómák részletek nélkül láthatóak lesznek. A 0,5 nm-es felbontású elektronmikroszkóp lehetővé teszi a különböző kariotípusok világos megtekintését és összehasonlítását. Figyelembe véve a fonalas DNS vastagságát (2 nm), egyértelműen megkülönböztethető lesz egy ilyen eszköz alatt.

Citogenetikai kritérium az iskolában

A fent leírt okok miatt a faj genetikai kritériumának megfelelő mikropreparátumok laboratóriumi munkában történő alkalmazása nem megfelelő. A feladatokban felhasználhatja a kromoszómákról elektronmikroszkóp alatt készített fényképeket. A fényképen való munka megkönnyítése érdekében az egyes kromoszómákat homológ párokba egyesítik, és sorrendben helyezik el. Az ilyen sémát kariogramnak nevezik.

Mintafeladat laboratóriumi munkához

Gyakorlat. Tekintse meg a kariotípusokról készült fényképeket, hasonlítsa össze őket, és állapítsa meg, hogy az egyedek egy vagy két fajhoz tartoznak.

Fényképek a kariotípusokról a laboratóriumi munka során történő összehasonlításhoz.

Dolgozik egy feladaton. Számolja meg a kromoszómák teljes számát az egyes kariotípusú fényképeken. Ha egyeznek, hasonlítsa össze őket megjelenés. Ha nincs kariogram, keresse meg mindkét képen a közepes hosszúságú kromoszómák közül a legrövidebbet és a leghosszabbat, és hasonlítsa össze őket a centromerák mérete és elhelyezkedése szerint. Következtetés a kariotípusok különbségéről/hasonlóságáról!

Válaszok a feladatra:

1. Ha a kromoszómák száma, mérete és alakja megegyezik, akkor az a két egyed, amelynek genetikai anyagát vizsgálatra bemutatják, ugyanahhoz a fajhoz tartozik.
2. Ha a kromoszómák száma kétszeresen eltér, és mindkét fényképen azonos méretű és alakú kromoszómák találhatók, akkor az egyedek nagy valószínűséggel ugyanannak a fajnak a képviselői. Ezek diploid és tetraploid kariotípusok lesznek.
3. Ha a kromoszómák száma nem azonos (egy-kettővel eltér), de általában mindkét kariotípus kromoszómáinak alakja és mérete azonos, beszélgetünk ugyanazon faj normál és mutáns formáiról (az aneuploidia jelensége).
4. Eltérő számú kromoszóma, valamint a méret és az alak jellemzőinek eltérése miatt a kritérium két különböző fajba sorolja a bemutatott egyedeket.

A konklúzióban jelezni kell, hogy a genetikai kritérium (és csak az) alapján megállapítható-e az egyedek faji hovatartozása.

Válasz: lehetetlen, hiszen minden fajkritérium, beleértve a genetikait is, vannak kivételek, és téves eredményt adhat a meghatározásnak. A pontosság csak egy meghatározott típuskritérium használatával garantálható.

Kilátás. Feltételek megtekintése

Vertyanov S. Yu.

A szupraspecifikus taxonok megkülönböztetése általában meglehetősen egyszerű, de a fajok egyértelmű megkülönböztetése bizonyos nehézségekbe ütközik. Egyes fajok földrajzilag elkülönült élőhely-területeket (elterjedési területeket) foglalnak el, ezért nem keresztezik egymást, hanem mesterséges körülmények között termékeny utódokat adnak. Linnean rövid meghatározása, amely szerint a faj szabadon keresztező és termékeny utódokat hozó egyedek csoportja nem vonatkozik a partenogenetikusan vagy ivartalanul szaporodó szervezetekre (baktériumok és egysejtűek, sok magasabb rendű növény), valamint a kihalt formákra.

Egy faj megkülönböztető jegyeinek halmazát nevezzük kritériumának.

A morfológiai kritérium az azonos faj egyedeinek hasonlóságán alapul egy sor külső ill. belső szerkezet. A morfológiai ismérvek az egyik fő kritérium, de bizonyos esetekben a morfológiai hasonlóság nem elegendő. A maláriás szúnyogot korábban hat, nem keresztező hasonló fajként emlegették, amelyek közül csak egy maláriát hordoz. Vannak úgynevezett ikerfajok. Két külsőleg szinte megkülönböztethetetlen fekete patkányfaj külön él, és nem keresztezik egymást. Számos lény hímjei, például madarak (süvöltök, fácánok), külsőleg alig hasonlítanak a nőstényekre. A kifejlett hím és nőstény fonalfarkú angolnák annyira különböznek egymástól, hogy a tudósok fél évszázadon keresztül különböző nemzetségekbe, sőt néha különböző családokba és alrendekbe sorolták őket.

Fiziológiai és biokémiai kritérium

Az azonos fajhoz tartozó egyedek életfolyamatainak hasonlóságán alapul. Egyes rágcsálófajok képesek hibernálni, míg mások nem. Sok rokon növényfaj különbözik bizonyos anyagok szintézisére és felhalmozódására való képességükben. A biokémiai elemzés lehetővé teszi a nemi úton szaporodó egysejtű szervezetek közötti különbségtételt. Az antraxbacillusok például olyan fehérjéket termelnek, amelyek más típusú baktériumokban nem találhatók meg.

A fiziológiai-biokémiai kritérium lehetőségei korlátozottak. Egyes fehérjéknek nemcsak faji, hanem egyéni specifitása is van. Vannak olyan biokémiai jelek, amelyek nem csak a különböző fajok, hanem a rendek és típusok képviselőiben is megegyeznek. A fiziológiai folyamatok a különböző fajokban hasonló módon zajlanak le. Így egyes sarkvidéki halakban az anyagcsere intenzitása megegyezik a déli tengerek más halfajaival.

Genetikai kritérium

Ugyanazon faj minden egyede hasonló kariotípussal rendelkezik. A különböző fajok egyedei eltérő kromoszómakészlettel rendelkeznek, nem kereszteződhetnek és természetes körülmények között élnek egymástól elkülönítve. A fekete patkányok két ikerfajának kromoszómái eltérőek – 38 és 42. A csimpánzok, gorillák és orangutánok kariotípusai különböznek a homológ kromoszómákban lévő gének elrendezésében. A diploid halmazban 60 kromoszómával rendelkező bölény és bölény kariotípusa között hasonlóak a különbségek. Egyes fajok genetikai apparátusában mutatkozó különbségek még finomabbak lehetnek, és pl. eltérő karakter az egyes gének be- és kikapcsolása. Csak egy genetikai kritérium alkalmazása néha nem elegendő. Az egyik zsizsikfaj diploid, triploid és tetraploid formákat egyesít, a háziegérnek is különböző kromoszómakészletei vannak, az emberi sejtmag hiszton H1 fehérje génje pedig csak egy nukleotidban tér el a homológ borsógéntől. Olyan változó DNS-szekvenciákat találtak a növények, állatok és emberek genomjában, amelyek alapján az emberek megkülönböztethetik a testvéreket.

Szaporodási kritérium

(latin reproducere reproduce) alapja az azonos fajhoz tartozó egyedek termékeny utódnemzési képessége. A keresztezésben fontos szerepet játszik az egyedek viselkedése - a párzási rituálé, a fajspecifikus hangok (madárdal, szöcskék csiripelése). A viselkedés természetéből adódóan az egyének felismerik fajuk házassági partnerét. Előfordulhat, hogy a hasonló fajok egyedei nem kereszteződnek a párzási viselkedés vagy a szaporodási helyek következetlenségei miatt. Tehát az egyik békafaj nőstényei a folyók és tavak partjain ívnak, a másik pedig tócsákban. A hasonló fajok a különbségek miatt nem kereszteződnek párzási időszakok vagy a párzás feltételei, ha különböző éghajlati viszonyok. A növények különböző virágzási időszakai megakadályozzák a keresztbeporzást, és a különböző fajokhoz való tartozás kritériumaként szolgálnak.

A szaporodási kritérium szorosan összefügg a genetikai és fiziológiai kritériumokkal. Az ivarsejtek életképessége a kromoszómák konjugációjának megvalósíthatóságától függ a meiózisban, és így a keresztező egyedek kariotípusainak hasonlóságától vagy különbségétől. A napi élettani aktivitás különbsége (nappali vagy éjszakai életmód) élesen csökkenti a keresztezés lehetőségét.

Csak a szaporodási kritérium alkalmazása nem mindig teszi lehetővé a fajok egyértelmű megkülönböztetését. Vannak olyan fajok, amelyek morfológiai szempontok alapján egyértelműen megkülönböztethetők, de keresztezve termékeny utódokat adnak. A madarak közül néhány kanári, pintyfaj, növényekből - fűz- és nyárfajták. Az artiodaktilus bölények rendjének képviselője a sztyeppéken és az erdőssztyeppeken él Észak Amerikaés soha természetes körülmények között nem található az európai erdőkben élő bölénynél. Állatkerti körülmények között ezek a fajok termékeny utódokat hoznak létre. Így helyreállt a világháború alatt gyakorlatilag kiirtott európai bölényállomány. A jakok és a szarvasmarhák, a jeges- és barnamedvék, a farkasok és a kutyák, a sableok és a nyest keresztezik egymást, és termékeny utódokat adnak. A növényvilágban még gyakoribbak az interspecifikus hibridek, a növények között még az intergenerikus hibridek is.

Ökológiai és földrajzi kritérium

A legtöbb faj egy bizonyos területet (tartományt) foglal el és ökológiai tároló. A boglárka maró réteken és szántóföldeken nő, nedvesebb helyeken gyakori egy másik faj - a kúszó boglárka, a folyók és tavak partjain - az égő boglárka. Az azonos elterjedési területen élő hasonló fajok ökológiai réseiben eltérhetnek – például ha különböző ételeket esznek.

Az ökológiai-földrajzi kritérium alkalmazását számos ok korlátozza. A faj elterjedési területe megszakadhat. A fehér nyúl faji elterjedési területe Izland és Írország szigetei, Nagy-Britannia északi része, az Alpok és Északnyugat-Európa. Néhány faj azonos elterjedési területtel rendelkezik, például két fekete patkányfaj. Vannak élőlények, amelyek szinte mindenhol elterjedtek - sok gyomnövény, számos rovarkártevő és rágcsáló.

A fajmeghatározás problémája időnként összetett tudományos problémává nő, és egy kritériumrendszer segítségével oldódik meg. A faj tehát egy meghatározott területen elfoglalt, egyetlen génkészlettel rendelkező egyedek összessége, amelyek morfológiai, fiziológiai, biokémiai és genetikai tulajdonságok örökletes hasonlóságát biztosítják, természetes körülmények között keresztezik egymást, és termékeny utódokat hoznak létre.

Bibliográfia

A munka elkészítéséhez a http://www.portal-slovo.ru webhelyről származó anyagokat használtuk fel.

A faj meghatározása

A különböző kutatóknak mindenkor saját nézetük volt a fajról, mint olyanról. Jean-Baptiste Lamarck csak bizonyos körülmények között élő egyedcsoportokat, azaz populációkat ismerte el. Carl Liney, bár felismerte a fajok valóságát, tagadta az evolúció tényét.

Charles Darwin és követői szerint a fajok valóban egyedek gyűjteményeként léteznek. Mindegyik faj többé-kevésbé egyértelműen elkülönül a többitől, bizonyos tulajdonságokkal és terjedelmével rendelkezik. Az evolúció eredményeként a fajok megváltoznak. Minden fajt az ősi formák egész láncolata előz meg, amelyek egy filogenetikai sorozatot alkotnak.

A modern biológiai koncepció a következő definíciót adja a fajnak:

1. definíció

A faj szerkezetében, funkciójában, a biogeocenózisban (ökológiai résben) elfoglalt helyükhöz hasonló egyedek populációinak összessége, amelyek a bioszféra (elterjedési terület) egy bizonyos részét belakják, szabadon keresztezik egymást, termékeny utódokat adnak és nem hibridizálnak más fajokkal.

De mostanában a tézis a más fajokkal való hibridizáció lehetetlenségéről átdolgozásra került. A tudósok már nem tekintik a fajokat genetikailag zárt rendszernek. Egyes fajok kereszteződnek és termékeny hibrid utódokat hoznak létre. De ez csak egy kivétel az általános szabály alól.

Feltételek megtekintése

Az egyik faj egyértelmű megkülönböztetése érdekében a taxonómusok (osztályozók) világos szabályokat és jellemzőket dolgoztak ki. Ezeket az attribútumokat fajkritériumoknak nevezzük. Ismerkedjünk meg velük részletesebben.

• A morfológiai kritérium az azonos fajhoz tartozó egyedek külső vagy belső jellemzőiben (a kromoszómák szerkezetétől az egyes szervek és részeik szerkezeti jellemzőiig) hasonlóság meglétének vagy hiányának elemzésén alapul. Az egy adott fajra jellemző egyedi morfológiai karaktereket diagnosztikusnak nevezzük.
• A genetikai kritérium az egyes fajokra jellemző kromoszómák száma, mérete, alakja. Ez a kritérium lehetővé teszi a faj főbb, kulcsfontosságú tulajdonságainak megítélését.
• A fiziológiai kritérium az élőlények életfolyamataiban mutatkozó hasonlóságok és különbségek elemzésén alapul. Ezek közé tartozik az a képesség, hogy parlagon tudjunk ugrani és termékeny utódokat szülni.
• A biokémiai kritérium a makromolekulák (elsősorban fehérjék) szerkezetének és összetételének sajátosságai és lefolyása. kémiai reakciók jellemző e faj egyedeire.
• A földrajzi kritérium az, hogy egy faj egyedei a bioszféra egy bizonyos részét foglalják el, amely eltér a közeli rokon fajok elterjedési területétől. De ez a kritérium nem lehet döntő, hiszen vannak fajok. Mindenütt jelen vannak (gyakran emberi segítséggel) – például egyes rágcsálók vagy rovarkártevők.
• A környezeti kritérium több tényező kombinációját foglalja magában külső környezet amelyben a faj él. Az életkörülmények minden egyes helyen egyediek és utánozhatatlanok. Hatnak az ott élő szervezetekre, alkalmazkodó reakciókat váltanak ki bennük. Minden faj saját ökológiai rést foglal el a biogeocenózisban.

Megjegyzés 1

Az egyed fajhoz való tartozásának egyértelmű és megbízható meghatározásához nem elegendő egyetlen kritérium alkalmazása. Csak ezek összessége, kölcsönös megerősítése adhat valódi jellemzést a fajról.

Fajintegritás

Mint már tudjuk, egy faj populációk formájában létezik. Ezen populációk mindegyike az evolúció hajtóerõinek hatására alkalmazkodott bizonyos körülmények között az élethez (adaptált). Ennek a körülménynek köszönhetően számos populációból álló faj. Hatalmas területet foglal el, annak ellenére, hogy sokféle természeti adottság van benne.

2. megjegyzés

De ennek ellenére minden faj, amely egy populációból áll, és azokból áll egy nagy szám, egy egészet alkot. Ezt az integritást úgy érik el, hogy egy fajt elszigetelnek a többitől.

A faj integritását az egyes egyedei (nyájban, csordában, családban) közötti kapcsolatok is meghatározzák. A különféle kapcsolatoknak ez az egész rendszere biztosítja a fajok egységes rendszerként való létét.

Az egyes fajok egyedei az evolúció folyamatában kölcsönös alkalmazkodást alakíthatnak ki (utódgondozás, kommunikációs rendszer, védelem az ellenségekkel szemben). Néha a fajok alkalmazkodása egyes egyedek halálához vezethet, de kiderül, hogy az hasznos elmeáltalában.

Az egyedek egy adott fajhoz való tartozását számos kritérium alapján határozzák meg.

Feltételek megtekintése- ezek különböző taxonómiai (diagnosztikai) karakterek, amelyek az egyik fajra jellemzőek, de más fajoknál hiányoznak. A tulajdonságok összességét, amelyek alapján egy faj megbízhatóan megkülönböztethető a többi fajtól, fajgyöknek (N. I. Vavilov) nevezzük.

A típuskritériumok alapvetőre (melyek szinte minden típusra használatosak) és kiegészítőkre (melyek minden típusnál nehezen használhatók) vannak osztva.

Alapvető nézeti feltételek

1. A faj morfológiai kritériumai. A létezés alapján morfológiai jellemzők az egyik fajra jellemző, de más fajoknál hiányzik.

Például: egy közönséges viperánál az orrlyuk az orrpajzs közepén helyezkedik el, és az összes többi viperánál (orrú, kisázsiai, sztyeppei, kaukázusi, vipera) az orrlyuk az orrpajzs széle felé tolódik el.

Faj-ikrek. Így a közeli rokon fajok finom karaktereikben különbözhetnek. Vannak olyan ikerfajok, amelyek annyira hasonlóak, hogy nagyon nehéz megkülönböztetni őket morfológiai kritériumokkal. Például a maláriás szúnyogfajt valójában kilenc nagyon képviseli hasonló fajok. Ezek a fajok morfológiailag csak a szaporodási struktúrák felépítésében különböznek (például a tojások színe egyes fajoknál sima szürke, másokban - foltokkal vagy csíkokkal), a lárvák végtagjain lévő szőrszálak számában és elágazódásában. , a szárnypikkely méretében és alakjában.

Az állatokban ikerfajok találhatók rágcsálók, madarak, számos alsóbbrendű gerinces (halak, kétéltűek, hüllők), számos ízeltlábú (rákfélék, kullancsok, lepkék, kétszárnyúak, orthoptera, hártyafélék), puhatestűek, férgek, coelenterates, szivacsok stb.

Megjegyzések a testvérfajokhoz (Mayr, 1968).

1. Nincs egyértelmű különbség a között gyakori fajok("morfofajok") és ikerfajok: csak az ikerfajoknál a morfológiai különbségek kifejeződnek minimális végzettség. Nyilvánvaló, hogy a testvérfajok kialakulása ugyanazokat a mintákat követi, mint az egész fajképződés, és a testvérfajok csoportjaiban az evolúciós változások ugyanolyan ütemben mennek végbe, mint a morfofajokban.

2. A faj-ikrek alapos vizsgálatakor általában számos apró morfológiai karakterben mutatnak eltérést (például a különböző fajokhoz tartozó hím rovarok a párzási szervek felépítésében egyértelműen eltérnek egymástól).

3. A genotípus (pontosabban a génállomány) átszervezése, amely kölcsönös reproduktív izolációhoz vezet, nem feltétlenül jár együtt látható morfológiai változásokkal.

4. Állatoknál gyakoribbak az ikerfajok, ha a morfológiai különbségek kevésbé befolyásolják a párosodási párok kialakulását (például ha a felismeréshez a szaglást vagy a hallást használjuk); ha az állatok jobban támaszkodnak a látásra (a legtöbb madár), akkor az ikerfajok ritkábban fordulnak elő.

5. Az ikerfajok morfológiai hasonlóságának stabilitása a morfogenetikai homeosztázis bizonyos mechanizmusainak meglétének köszönhető.

Ugyanakkor a fajon belül jelentős egyéni morfológiai különbségek vannak. Például a közönséges viperát sokféle színforma képviseli (fekete, szürke, kékes, zöldes, vöröses és egyéb árnyalatok). Ezek a tulajdonságok nem használhatók a fajok megkülönböztetésére.

2. Földrajzi kritérium. Ez azon a tényen alapul, hogy minden faj egy bizonyos területet (vagy vízterületet) foglal el - egy földrajzi területet. Például Európában a maláriás szúnyogfajok (Anopheles nemzetség) egyes fajai a Földközi-tengeren élnek, mások - Európa, Észak-Európa, Dél-Európa hegyei.

A földrajzi kritérium azonban nem mindig alkalmazható. A különböző fajok elterjedési területei átfedhetik egymást, majd az egyik faj simán átmegy a másikba. Ebben az esetben a helyettes fajok (superfajok, vagy sorozatok) láncolata alakul ki, amelyek közötti határok gyakran csak speciális vizsgálatokkal állapíthatók meg (például heringsirály, feketehátú sirály, nyugati sirály, kaliforniai sirály sirály).

3. Ökológiai kritérium. Azon alapul, hogy két faj nem foglalhatja el ugyanazt az ökológiai rést. Ezért minden fajra jellemző a környezettel való kapcsolata.

Az állatok esetében az „ökológiai rés” fogalma helyett gyakran az „adaptív zóna” fogalmát használják. A növények esetében gyakran használják az "edafo-fitocenotikus terület" fogalmát.

adaptív zóna- ez egy bizonyos típusú élőhely, amely meghatározott környezeti feltételek jellemző halmazával rendelkezik, beleértve az élőhely típusát (vízi, szárazföldi-levegő, talaj, élőlény) és sajátos jellemzőit (pl. föld-levegő környezetélőhelyek - a napsugárzás teljes mennyisége, csapadék, domborzat, légköri keringés, ezen tényezők évszakonkénti megoszlása ​​stb.). Biogeográfiai szempontból az adaptív zónák a bioszféra legnagyobb alegységeinek - a biomoknak - felelnek meg, amelyek élő szervezetek gyűjteményét alkotják, élőhelyük bizonyos feltételeivel kombinálva hatalmas tájföldrajzi zónákban. azonban különféle csoportok az élőlények különböző módon használják fel a környezet erőforrásait, eltérő módon alkalmazkodnak hozzájuk. Ezért a tűlevelű-lombos erdőzóna biomán belül mérsékelt öv meg lehet különböztetni az alkalmazkodó zónákat az őrző nagyragadozók (hiúz), nagyfogó ragadozók (farkas), fára mászó kisragadozók (nyest), kis földi ragadozók (menyét) stb. Így az adaptív zóna egy ökológiai fogalom, amely az élőhely és az ökológiai rés között köztes helyet foglal el.

Edafo-fitocenotikus terület- bioinert tényezők összessége (elsősorban talajtényezők, amelyek a talaj mechanikai összetételének, a domborzatnak, a nedvesség jellegének, a növényzet hatásának és a mikroorganizmusok aktivitásának szerves függvényei) és biotikus tényezők(elsősorban a növényfajok összessége), amelyek a számunkra érdekes faj közvetlen környezetét alkotják.

Ugyanazon fajon belül azonban különböző egyedek különböző ökológiai fülkéket foglalhatnak el. Az ilyen egyedek csoportjait ökotípusoknak nevezzük. Például az erdeifenyő egyik ökotípusa mocsarakban (mocsári fenyő) él, a másik - homokdűnék, a harmadik - erdőteraszok egyengetett területei.

Az ökotípusok azon halmazát, amelyek egyetlen genetikai rendszert alkotnak (például képesek egymással keresztezni, hogy teljes értékű utódokat hozzanak létre), gyakran nevezik ökofajoknak.

További megtekintési feltételek

4. Fiziológiai és biokémiai kritérium. Ez azon a tényen alapul, hogy a különböző fajok eltérőek lehetnek a fehérjék aminosav-összetételében. E kritérium alapján megkülönböztetik például bizonyos típusú sirályokat (ezüst, klusha, nyugati, kaliforniai).

Ugyanakkor egy fajon belül számos enzim szerkezete változékony (fehérje polimorfizmus), és a különböző fajok hasonló fehérjékkel rendelkezhetnek.

5. Citogenetikai (kariotipikus) kritérium. Ez azon a tényen alapul, hogy minden fajt egy bizonyos kariotípus jellemez - a metafázisos kromoszómák száma és alakja. Például minden kemény búzának 28 kromoszómája van a diploid készletben, és 42 kromoszómája az összes lágy búzában.

A különböző fajoknak azonban nagyon hasonló kariotípusai lehetnek: például a macskacsalád legtöbb fajának 2n=38. Ugyanakkor ugyanazon a fajon belül kromoszómális polimorfizmus is megfigyelhető. Például az eurázsiai jávorszarvasok alfajánál 2n=68, az észak-amerikai fajok jávorszarvasainál például 2n=70 (az észak-amerikai jávorszarvasok kariotípusában 2-vel kevesebb a metacentrikus és 4-gyel több akrocentrikus). Egyes fajoknak kromoszómafajai vannak, például egy fekete patkányban - 42 kromoszóma (Ázsia, Mauritius), 40 kromoszóma (Ceylon) és 38 kromoszóma (Óceánia).

6. Fiziológiai és szaporodási kritérium. Alapja, hogy az azonos fajhoz tartozó egyedek egymással kereszteződhetnek a szüleikhez hasonló termékeny utódképzéssel, és a különböző fajok együtt élő egyedei nem keresztezik egymást, vagy utódaik sterilek.

Ismeretes azonban, hogy az interspecifikus hibridizáció gyakran gyakori a természetben: sok növényben (például fűzben), számos halfajban, kétéltűekben, madarakban és emlősökben (például farkasban és kutyában). Ugyanakkor ugyanazon a fajon belül létezhetnek egymástól szaporodási szempontból izolált csoportosulások.

A csendes-óceáni lazac (rózsaszín lazac, chum lazac stb.) két évig él, és közvetlenül a halála előtt ívik. Következésképpen az 1990-ben ívott egyedek leszármazottai csak 1992-ben, 1994-ben, 1996-ban szaporodnak (a „páros” faj), az 1991-ben ívott egyedek leszármazottai pedig csak 1993-ban, 1995-ben, 1997-ben. ). Egy "páros" faj nem keveredhet egy "páratlan" fajjal.

7. Etológiai kritérium. Az állatok fajok közötti viselkedésbeli különbségeivel kapcsolatos. Madaraknál az énekelemzést széles körben használják a fajok felismerésére. A kiadott hangok természetétől függően a rovarok különböző típusai különböznek egymástól. Különböző típusok Az észak-amerikai szentjánosbogarak a fényvillanások gyakoriságában és színében különböznek egymástól.

8. Történelmi kritérium. Egy faj vagy fajcsoport történetének tanulmányozása alapján. Ez a kritérium összetett természetű, mivel magában foglalja összehasonlító elemzés modern fajtartományok, elemzés

A biológiában a faj az egyedek bizonyos halmaza, amelyek fiziológiai, biológiai és morfológiai jellemzőikben örökletes hasonlóságot mutatnak, képesek szabadon keresztezni és életképes utódokat létrehozni. A fajok stabil genetikai rendszerek, mert a természetben valamilyen korlát választja el őket egymástól. A tudósok számos alapvető jellemző alapján megkülönböztetik őket. Általában a következő fajkritériumokat különböztetik meg: morfológiai, földrajzi, ökológiai, genetikai, fizikai-biokémiai.

Morfológiai kritérium

Az ilyen jelek a főbbek ebben a rendszerben. Egy faj morfológiai kritériumai az egyes állat- vagy növénycsoportok közötti külső különbségeken alapulnak. Ez az állapot faji szervezetekre bomlik, amelyek belső vagy külső morfológiai jellemzőiben egyértelműen különböznek egymástól.

A faj földrajzi kritériumai

Ezek azon a tényen alapulnak, hogy az egyes stabil genetikai rendszerek képviselői korlátozott térben élnek. Az ilyen területeket területeknek nevezzük. A földrajzi kritériumnak azonban vannak hiányosságai. A következő okok miatt nem elég univerzális. Először is, van néhány kozmopolita faj, amely az egész bolygón elterjedt (például az orca bálna). Másodszor, sok biológiai aggregátumban a tartományok földrajzilag egybeesnek. Harmadszor, néhány túl gyorsan szétszóródó populáció esetében az elterjedési terület nagyon változó (például veréb vagy házi légy).

A faj ökológiai kritériuma

Feltételezzük, hogy minden fajt bizonyos jellemzők jellemeznek, mint például a táplálék típusa, a szaporodás időzítése, az élőhely, és minden, ami meghatározza az általa elfoglalt ökológiai rést. Ez a kritérium azon a feltételezésen alapul, hogy egyes állatok viselkedése eltér másokétól.

A faj genetikai kritériuma

Ez figyelembe veszi bármely faj fő tulajdonságát - másoktól való genetikai izolációját. A különböző stabil genetikai rendszerű növények és állatok szinte soha nem keresztezik egymást. Természetesen egy faj nem izolálható teljesen a rokon fajokból származó gének beáramlásától. Ugyanakkor általában nagyon hosszú ideig megőrzi genetikai összetételének állandóságát. A genetikai komponensben rejlik a legvilágosabb különbségek a különböző biológiai populációk képviselői között.

A fajok fizikai-biokémiai kritériumai

Az ilyen kritériumok alapvető biokémiai folyamatok miatt sem szolgálhatnak abszolút megbízható módszerként a fajok megkülönböztetésére
hasonló csoportokban ugyanúgy előfordulnak. És mindenki között külön faj bizonyos életkörülményekhez bizonyos számú alkalmazkodás történik, ami befolyásolja a biokémiai folyamatok változását.

következtetéseket

Így egyetlen kritérium szerint nagyon nehéz megkülönböztetni a fajokat. Az egyed egy adott fajhoz való tartozását csak átfogó összehasonlítás útján szabad meghatározni számos kritérium szerint – az összes vagy legalább a többség. Azok az egyedek, amelyek egy bizonyos területet elfoglalnak, és képesek egymással szabadon keresztezni, fajpopulációt alkotnak.