Підручник з Біології і екології (рівень стандарту). 11 клас. Остапченко - Нова програма

§ 31. ОСОБЛИВОСТІ СТРУКТУРИ ПОПУЛЯЦІЙ: ЕТОЛОГІЧНА, ГЕНЕТИЧНА

Пригадайте, які ви знаєте структури популяцій. Що таке геном, генотип, генофонд? Які процеси належать до мікроеволюційних? Яку мінливість називають комбінативною?

Етологічна структура популяцій тварин - це система взаємовідносин між її особинами, що проявляється в особливостях їхньої поведінки. Пригадаємо: етологія (від грец. етос - характер) - наука про біологічні основи поведінки тварин.

Особинам різних видів притаманний поодинокий або груповий спосіб життя. За поодинокого способу життя особини популяції більш-менш відокремлені просторово і збираються групами лише на період розмноження (тетеруки, качка-крижень тощо). Груповий спосіб життя пов’язаний з утворенням постійних груп: родин, колоній, табунів, зграй тощо. Відносно нечисленні внутрішньопопуляційні угруповання особин, які проживають на обмеженій території, називають демами. На відміну від популяції, деми існують нетривалий час (зазвичай протягом кількох поколінь).

Родинний спосіб життя підсилює зв’язки між батьками та нащадками. Родина - група особин, у якій батьки мешкають разом з дітьми і піклуються про них (наприклад, у тигрів молоді особини тримаються біля матері до 2-3 років; мал. 31.1, 1). Особливим типом родин є прайд - стійка група з 6-12 (зрідка - до 20) особин у популяціях лева. Зазвичай прайд складається з одного великого самця та кількох самок з їхніми нащадками (мал. 31.1, 2). Приклад родин особливого типу - суспільні комахи (терміти, мурашки, медоносна бджола, джмелі, суспільні оси; мал. 35.1, 3). У їхніх гніздах мешкають особини різних поколінь, які відрізняються за будовою та функціями, утворюючи касти.

Колонії тварин - це скупчення особин одного виду, які оселяються разом (берегова ластівка, дикий кріль, бабаки, деякі риючі оси тощо) (мал. 31.2, 1). Колонії можуть бути більш-менш постійними або ж виникати лише на певний час, наприклад на період розмноження. Колонії тварин можуть утворюватися і внаслідок брунькування (губки, поліпи кишковопорожнинних тощо) (мал. 31.2, 2).

Зграї - тимчасові рухомі угруповання тварин, які виникають для спільних міграцій, пошуків їжі тощо (сарана, риби, горобці, вовки та ін.). Існування популяції у вигляді системи зграй полегшує виконання важливих функцій у житті виду: захист від ворогів, пошук їжі, міграції. У зграях часто є вожаки, або лідери, - найбільш досвідчені особини, які мають індивідуальні навички пошуку зручних місць проживання, способів захисту, здійснення міграцій (мал. 31.3).

Мал. 31.1. Груповий спосіб життя у тварин: 1 - родина тигрів: мати та її нащадки; 2 - прайд левів; 3 - родина медоносної бджоли (завдання: пригадайте диференціацію у медоносної бджоли щодо каст і статей)

Мал. 31.2. Колонії тварин: 1 - оселення берегової ластівки; 2 - колонії морських гідроїдних поліпів роду Обелія виникають унаслідок брунькування: нові особини при цьому зберігають зв’язок з іншими особинами колонії

Мал. 31.3. Вожак зграї вовків агресивною поведінкою підтверджує свій статус лідера

Табуни - стійкіші й триваліші об’єднання тварин порівняно зі зграями (наприклад, у диких коней). У табуні можуть бути родини або вікові групи, усередині яких відбуваються тісніші контакти порівняно з представниками інших подібних груп. Зазвичай у табуні є лідер, який своєю поведінкою визначає напрямок переміщень табуна, реакції на небезпеку, пошуки місць живлення та відпочинку тощо.

Генетична структура популяцій. Ви вже знаєте, що всі особини одного виду мають подібний набір генів. Але різні популяції одного виду відрізнятимуться між собою не лише частотою зустрічальності (концентрацією) різних алельних генів та їхніх поєднань (часткою гомо- та гетерозигот), а й їхнім набором.

Жодна популяція не може вмістити в собі усі можливі алелі та їхні комбінації, притаманні певному виду організмів у цілому. Тому різні популяції одного виду завжди відрізнятимуться за цими показниками. Оскільки окрема популяція містить лише частину генофонду виду, її можна вважати не тільки структурно-функціональною, а й генетичною одиницею виду.

Пригадаємо: сукупність усіх генів та їхніх алелів особин певної популяції або виду називають генофондом. Зміни генофонду популяції спричинюють: мутаційний процес, відсутність або обмеженість вільного схрещування (ізоляція), дрейф генів, інтенсивні міграції особин з різними поєднаннями алелів з популяції в популяцію, зміни чисельності (популяційні хвилі) тощо.

Генофонд популяції формується під впливом різних чинників протягом її існування. Різні алелі тих чи інших генів по-різному впливають на життєздатність особин. Якщо стани ознак, які вони визначають, виявляються сприятливими чи нейтральними, то у особин - їхніх носіїв - більше шансів вижити і передати у спадок нащадкам. Це може забезпечувати із часом зростання їхньої концентрації в популяції. Якщо ж алелі виявляються шкідливими (летальні та сублетальні), то відбувається елімінація (від лат. еліміно - видаляю) - загибель їхніх носіїв. У гетерозиготному стані такі рецесивні мутації не проявляються у фенотипі, а отже, не впливають на життєздатність особин.

Унаслідок схрещувань між собою гетерозиготних особин за такими мутаціями вони можуть поступово поширюватися у популяції. Коли зустрічальність певних рецесивних мутацій зростає, збільшується ймовірність схрещування між собою особин, які їх несуть. У таких випадках ці мутантні рецесивні алелі можуть перейти в гомозиготний стан і проявитись у фенотипі.

Пригадаємо: наявність у генофонді популяції мутацій, які знижують загальну пристосованість популяції до умов існування, має назву генетичний тягар. Ще однією з причин зміни генетичної структури популяції є дрейф генів - випадкова і неспрямована зміна концентрацій алелів у популяції (у разі заселення нової популяції). Найбільш чітко це явище виявляється у нечисленних популяціях. І навпаки, що вища чисельність популяції, то менш значна роль дрейфу генів у зміні концентрацій алелів та їхніх поєднань.

Граничний випадок дрейфу генів - це процес виникнення нової популяції з невеликої кількості особин. Такий процес у разі заселення нових територій американський біолог Е. Майр назвав ефектом засновника. Популяції багатьох видів організмів, які мешкають на океанічних островах, хоча й налічують нині сотні й тисячі особин, походять від небагатьох особин, які потрапили туди внаслідок випадкового розселення. Аналогічну ситуацію спостерігають і на прикладі ізольованих озер, лісів тощо. Концентрації окремих алелів та їх поєднань в особин, які заснували нову популяцію, можуть значно відрізнятися від концентрації алелів у популяції, з якої вони походять (мал. 31.4). Отже, генофонд таких острівних популяцій збіднений порівняно з материковими.

На генетичну структуру популяцій можуть впливати різні форми ізоляції. Допоки різні популяції певного виду обмінюються спадковою інформацією, їхні генофонди більш-менш подібні між собою. Щойно в межах ареалу виникають ті чи інші форми ізоляції, генофонди ізольованих популяцій можуть змінюватися незалежно одна від одної. Тож, що більша кількість ізольованих популяцій притаманна певному виду, то багатший його генофонд. Явище, коли унеможливлюється обмін спадковою інформацією між особинами одного виду, називають генетичною ізоляцією.

Ізольовані популяції пристосовуються до умов довкілля незалежно одна від одної. Тому популяціям певного виду може бути притаманний генетичний поліморфізм - співіснування в межах однієї території двох чи більше внутрішньовидових форм, що відрізняються особливостями свого генофонду.

Мал. 31.4. Схема, що ілюструє «ефект засновника»: 1 - материнська популяція; 2 - дочірні популяції (завдання: з допомогою учительки або вчителя поясніть малюнок)

Запам'ятаємо

Кожний біологічний вид має унікальний генофонд. Тому одним з найважливіших завдань, які стоять перед людиною, є охорона генофонду природних популяцій організмів.

Ключові терміни та поняття

деми, прайд, зграї, табуни, генофонд, елімінація, генетична ізоляція, ефект засновника.

Перевірте здобуті знання

1. Чим характеризується етологічна структура популяцій? 2. Що таке деми? Наведіть приклади. 3. Чим характеризуються родини у суспільних комах? 4. Що собою становлять колонії тварин? Наведіть приклади. 5. Схарактеризуйте генетичну структуру популяцій. 6. Які чинники впливають на генофонд популяцій?

Поміркуйте

Які переваги для виживання надає формування внутрішньопопуляційних угруповань - демів?

Творче завдання

Порівняйте прайд левів і родину тигрів. Що спільного і відмінного в організації їхніх внутрішньопопуляційних угруповань?