Пример рассуждения. Задача 1. Для многих животных ха­рактерны гаремы — устойчивые группы, в которых на одного половозрелого самца приходится от двух-трех до нескольких десятков

Задача 1. Для многих животных ха­рактерны гаремы — устойчивые группы, в которых на одного половозрелого самца приходится от двух-трех до нескольких десятков половозрелых самок. Каковы пре­имущества и недостатки подобного образа жизни?

Ответ. Сначала о преимуществах созда­ния гаремов. Благодаря тому, что владель­цами гаремов становятся обычно наиболее сильные, приспособленные самцы, потомст­ву передаются самые лучшие наборы генов. Для самцов, конкурирующих из-за самок, существенна не столько сама возможность спариться с самкой, сколько изоляция самки от других самцов. Один из способов до­стичь этого — постоянная охрана самки. Поскольку гарем представляет собой доста­точно стабильную группу, самец — владе­лец гарема — имеет возможность на протя­жении всего брачного периода защищать самок от посягательства других самцов.

В ходе конкуренции между самцами слабые самцы оттесняются на худшие участ­ки, обычно находящиеся на периферии территории, занимаемой стаей (стадом, ко­лонией), а самцы-производители, самки и детеныши оказываются на участках с хоро­шей кормовой базой. Кроме того, находясь на периферии, слабые самцы первыми под­вергаются нападению хищников, что может служить сигналом для остальных членов стаи или стада. Таким образом, в наилуч­ших условиях оказывается та часть популя­ции, процветание которой для популяции наиболее существенно.

Поскольку при подобном образе жизни самцов нужно меньше, чем самок, появ­ляется возможность «экономии» самцов. В наиболее совершенном виде такая «эко­номия» наблюдается у рыбок-губанов, у ко­торых на одного самца приходится гарем из нескольких самок, а в случае смерти самца у наиболее доминантной самки про­исходит инверсия пола (она превращается в самца). Помимо «экономии» самцов здесь существенно и то, что инверсия по­ла происходит у доминантной, а значит, наиболее приспособленной самки, которая передает свои гены потомству. «Экономия» самцов выгодна для тех видов, у которых самец не принимает участия в воспитании потомства.

В гареме нередко организуется своего рода «общественный детский сад», в кото­ром воспитанием и охраной детенышей самки занимаются совместно. И здесь пре­имущество налицо: сообща охранять дете­нышей легче, к тому же «руководят» воспитанием детенышей обычно более опытные самки.

Недостатком гаремов является то, что при таком образе жизни самец принимает меньшее участие в выращивании потомства, чем при моногамии. Кроме того, при кон­куренции самцов за обладание гаремом особенно большую роль начинает играть половой отбор. В результате могут уси­ленно развиваться признаки, влияющие на выбор самца самками, но являющиеся бесполезными, а иногда и вредными для выживания (например, очень большие рога или яркое оперение). Самцам — владель­цам гарема приходится вступать в стычки с другими самцами не только в начале сезона размножения, как это происходит при образовании моногамных пар, но и в те­чение всего времени существования гаре­ма. То, что часть самцов отстраняется от размножения, приводит к уменьшению генотипического разнообразия, что снижает способность популяции приспосабливаться к изменяющимся условиям. Наконец, в пре­делах гарема легко могут распространяться болезни.

 

Задача 2. Могут ли в популяции со временем распространяться изменения, ко­торые произошли в организме, но не за­тронули гаметы, или в его отдельных клет­ках, не являющихся гаметами? Если нет, то почему, если да, то каким образом?

Ответ. Можно привести множество при­меров таких изменений. Прежде всего — это изменения клеток, участвующих в бес­полом и вегетативном размножении. Впол­не допустимо отнести сюда и изменения, произошедшие в клетках — предшествен­никах гамет (в условии задания исключают­ся лишь изменения самих гамет).

Вторая группа примеров касается распро­странения в популяции изменений, проис­ходящих в организмах в связи с наличием в них симбионтов или болезнетворных мик­роорганизмов. Перенос симбионтов, оче­видно, может происходить непосредствен­но от особи к особи. Например, молодой' или перелинявший термит должен слизать капельку выделений другого термита, для того чтобы «заразиться» жгутиковыми сим­бионтами, делающими возможным для не­го усвоение целлюлозы. Распространение в популяции болезней можно рассмотреть на примере оспы, вызывающей два типа изменений в организме—хорошо замет­ные внешние изменения (оспинки на лице) и образование стойкого иммунитета. Из­вестно также много болезней, которые мо­гут передаваться у млекопитающих через плаценту во время внутриутробного раз­вития (например, сифилис у человека). Очень интересный пример — заражение вирусами. Нуклеиновая кислота вируса мо­жет встраиваться в ДНК клеток хозяина и транскрибироваться там. В случае жи­вотных — это прежде всего РНК-содержащие вирусы (ретровирусы), многие из ко­торых вызывают рак.

Следующая группа примеров касается изменений организмов, связанных с обуче­нием. Во-первых, это поведенческое обуче­ние. Во-вторых, это обучение на уровне иммунной системы, например выработка во время эмбрионального развития невос­приимчивости к определенным веществам или, наоборот, привыкания. Так, у мате­ри-алкоголички дети особенно легко ста­новятся алкоголиками. Это связано с тем, что если в эмбриональный период плод подвергается воздействию алкоголя, то привыкание к нему позже происходит зна­чительно легче («биохимическое обуче­ние»).

Рассмотрим еще один вариант измене­ний, которые могут распространяться в по­пуляции. Известен факт, что растения, вы­ращенные в условиях стресса (например, засухи), имеют меньшие размеры (а так­же другие характерные фенотипические от­личия), чем растения, выросшие в нормаль­ных условиях. Интересно, что сеянцы из семян, полученных от этих «худосочных» растений, даже выращенные в нормальных условиях, имеют фенотип, сходный с фе­нотипом родителей. Это можно объяснить, во-первых, меньшим количеством питатель­ных веществ в семенах растений, перенес­ших стресс, во-вторых, повышенным содер­жанием в семенах ряда гормонов, сооб­щающих устойчивость к действию стрес­са и уменьшающих.

 

Задача №1. Исчезновение любого вида растений, животных, микро­организмов необратимо обедняет генофонд Земли. Назовите основные причины происходящего в настоящее время исчез­
новения многих видов живых организмов.

Для информации: с 1600 г. человеком уничтожено 162 вида птиц (381 вид на грани исчезновения) и около 100 видов млекопитающих (255 видов на грани исчезновения). Гибель 75% видов млеко­
питающих и 86% видов птиц из числа исчезнувших обусловлена влиянием антропогенных факторов.

Задача №2. Пищевой рацион шотландской куропатки, в зависимос­ти от сезона, на 50—100% состоит из обыкновенного вереска. Несмотря на избыток вереска, численность куропатки не воз­
растает. Эксперименты показали, что птицы кормятся ве­реском избирательно. Они выбирают растения, богатые каль­цием, фосфором и азотом, и не трогают те, в которых содержится недостаточное количество этих элементов, поскольку они необходимы самкам перед началом размножения. На ос­нове приведенных фактов укажите фактор, ограничивающий численность шотландской куропатки.

Задача №3. Установлено, что в тропических лесах никогда не наблю­даются вспышки численности отдельных видов, а для тундры характерны массовые размножения леммингов, падения и
взлеты численности песцов и других животных. Почему в тро­пических лесах не бывает резких колебаний численности от­дельных видов, а в тундре подобные явления закономерны?

Для информации: тундровый биоценоз, например на Таймыре, насчитывает всего 139 видов высших растений, около 1000 видов живот­ных и 2500 видов микроорганизмов.

Задача №4. «Фактор урбанизации» включает следующие компоненты, которые ведут к росту рака легких человека:

- более высокая распространенность курения в городах,

- загрязнение атмосферного воздуха в городах,

- вредные воздействия профессионального характера,

- миграция населения из перенаселенных и загрязненных районов,

- высокая плотность жилых застроек и населения.

Дать характеристику популяции человека в городе по основным признакам (см. Контрольные вопросы данного занятия, вопрос №6.) на данный период времени и спрогнозировать будущее ее развития.

Задача №5. Во многих странах для определения старости используется 65-летний рубеж. Увеличение размеров стареющей популяции будет заметно в Азии. С другой стороны, в европейских странах, где старение населения началось раньше, предвидится абсолютное увеличение стареющего населения. Укажите причины настоящего большого процента старых людей в демографической структуре.

Задача №6. Увеличение средней ожидаемой продолжительности жизни людей в Китае будет замедлено из-за высокого уровня смертности от сердечно-сосудистых заболеваний. Зная основные признаки популяций, объясните двукратный рост продолжительности жизни китайцев за 50-летний интервал развития страны.

Продолжительность жизни в Китае при рождении до 1949 года была равна 35 годам (будучи одной из самых низких в мире в то время). К 1957г. – увеличилась до 57 лет. В 1973-75 гг. составила 63,6 для мужчин и 66,3 года для женщин, в 1981 – 68 лет.

Задача №7. Почему рост перечисленных популяций не становится максимальным и постоянным? Потомки одного одуванчика за 10 лет могли бы заселить весь зем­ной шар. Потомство одной тли за 2 года при условии полного выживания могло бы покрыть Землю толщиной в 1 м, а 1 мухи за 5 лет при тех же условиях — в 1,5 м и более.