2.5. Популяционно-видовой (микроэволюционный) уровень

Вид – важнейшая биологическая категория, которая определяется как совокупность особей (организмов), обладающих наследственным сходством по морфологическим, физиологическим, генетическим, эколого-географическим признакам, способных свободно скрещиваться и давать плодовитое потомство. Главным критерием в определении вида считается способность особей скрещиваться и оставлять плодовитое потомство. Искусственно можно скрестить лошадь и осла, но их потомок – мул – бесплоден. Это означает, что лошадь и осел – разные виды.

Со времен Карла Линнея (выдающийся шведский натуралист XVIII века) биологические виды обозначаются двойным наименованием на латинском языке: первое слово обозначает род, второе – вид. Например, Phaseolus vulgaris – фасоль обыкновенная, Passer domesticus – воробей домовый, Homo sapiens – человек разумный.

Каждый вид занимает на Земле определенный ареал – территорию или акваторию. Иногда это небольшой изолированный участок, например Маньчжурская тайга для амурского тигра. Такие виды называют эндемичными, или энде­миками. В других случаях вид распространен по всему земному шару, хотя и неравномерно – это виды-космополиты. Чаще всего ареал вида бывает в большей или меньшей степени разорван, вид существует отдельными группировками – популяциями.

Популяция – относительно изолированная совокупность особей одно­го вида, населяющих определенный ареал и участвующих в свободном скрещивании. Таким образом, в отличие от вида, члены популяции не только потенциально способны к скрещиванию, но и реально осуществляют эту важнейшую биологическую функцию на некоторой ограниченной территории. Кроме ареала популяция имеет и определен­ную экологическую “нишу”. Если ареал – это адрес популяции, то экологическая ниша – ее образ жизни: состав пищи, водный режим, ярус леса, враги и т.п. Но главное качество популяции как единицы воспроизведения и эволюции биологических видов – доступность ее особей к свободному скрещиванию, что обеспечивает свободную комбинаторику роди­тель­ских генов в потомстве.

Расхождение генетических признаков особей разных попу­ляций порождает новые виды. Процесс видообразования представляет собой элементарный акт биологической эволюции и обозначается как микроэволюция. Поскольку этот процесс длительный, иногда бывает трудно провести грань между двумя популяциями, популяцией и видом, двумя близкими видами. Поэтому популяционно-видовые категории и микроэволюционные процессы рассматриваются в рамках одного уровня организации.

2.6. Биогеоценотическо-биосферный (экосистемный) уровень

На этом уровне рассматриваются экологические системы – биогеоценозы и биосфера (см. рис. 2.1), а также их составные части.

Совокупность всех совместно оби­таю­щих на некотором ареале популяций, принадлежащих разным видам, образует живое сообщество – биоценоз. Популяции в биоценозе пространственно организованы на осно­ве пищевых цепей, ярусов леса и при этом тесно взаимодействуют через использование продуктов обме­на, отношений хищник – жертва, паразит – хозяин и т.д.

Живые сообщества и весь биоценоз способны существовать в определенных условиях внешней абиотической (неживой) среды. Для наземных сообществ это – почва определенного типа, состав атмосферного воздуха, температура, влажность, освещенность; для водных – минеральный состав, соленость (концентрация солей) и аэрация воды, те же температура и освещенность, глубина, приливы и отливы, течения и др. Большинство абиотических факторов сами изменяются в результате жизнедеятельности организмов. Под пологом леса изменяются освещенность, влажность, тепловой режим. Почва перестраивается при учас­тии населяющих ее микроорганизмов, растений, грибов и живот­ных. Озерные, речные и морские воды изменяют свой газовый, солевой и органический состав в результате дыхания, питания, выделения живущих здесь организмов. Совокупность абиотических факторов среды, измененных в результате жизнедеятельности обитающих живых сообществ, составляет важную характеристику биотопа – места жизни определенного биоценоза.

Важнейшее обобщение современной экологии состоит в том, что неживая среда и населяющий ее биоценоз обмениваются веществом и энергией, находятся в тесном взаимодействии, поэтому биоценоз и абиотическая среда составляют единую систему – биогеоценоз. Существуют разнообразные естественные (природные) биогеоценозы: лесные, степные, болотные, озерные, речные, морские и другие. Но человек создает и искусственные экосистемы, в частности агроценозы (сельскохозяйственные плантации, птицефабрики, животноводческие фермы и т.п.), аква­риумы и рыборазводные пруды, очистные сооружения со специ­ально подобранными сообществами микробов, водорослей, моллюс­ков-фильтраторов. Наконец, космические станции с уникальным внут­рен­ним климатом и биологическим равновесием – это тоже специфические искусственные биогеоценозы.

Природные биогеоценозы, вплоть до континентальных и океанических, взаимодействуют через водные и воздушные течения. Высшим экосистемным объединением на Земле, включающим все ее биогеоценозы, является биосфера (строго говоря, биогеосфера) – земная оболочка, населенная живыми существами. Ее границы простираются на часть литосферы, всю гидросферу и нижний слой атмосферы. Большой вклад в изучение биосферы внес выдающийся российский натуралист и философ Владимир Иванович Вернадский (1863–1945). Основная мысль созданной им науки – биогеохимии – состо­ит в том, что живая и неживая природа нашей планеты составляет единый мир, организмы и компоненты среды связаны обменом (круговоротом) веществ и энергии (подробнее в главе 8).

* * *

Существуют ли живые системы более высоких уровней организа­ции, чем биосфера Земли? Другими словами, существует ли жизнь вне Земли, в каких-нибудь дальних или ближних космических системах и, если существует, связана ли она с земной жизнью? И совсем тривиально: есть ли жизнь на Марсе? Наука пока не знает от­ве­та на эти вопросы. Некоторые ученые предполагают, что, по крайней мере, на Марсе – ближайшей к нам планете, есть условия если не для жизни, то для переживания простых организмов типа бактерий в состоянии спор. При похожих условиях на Земле, в ледяных толщах Антарктиды, обнаружены микроорганизмы. Но в Антарктиде миллионы лет назад кипела бурная жизнь, так как эти земли в составе общего материка находились на значительном удалении от Южного полюса. Даже несколько тысяч лет назад Антарктида еще была свободна ото льда и по ней текли реки. Так что жизнь сохранилась здесь с давних времен. На Марсе, возможно, тоже когда-то существовала жизнь в неизвестных нам формах. Во всяком случае, структура некоторых марсианских минералов показывает, что они формировались, скорее всего, с участием воды. Последние данные американского марсохода тоже свидетельствуют о возможном наличии ледяных (т.е. водных) полей в марсианской коре. А где вода, там существует вероятность возникновения жизни. Есть ли жизнь на Марсе, должны показать дальнейшие исследования этой планеты с помощью автоматических станций и экспедиций астронавтов.