В природе виды растений и животных образуют определенные, сравнительно постоянные комплексы – природные сообщества. Такие комплексы взаимосвязанных популяций разных видов, обитающих на определенной территории с более или менее однородными условиями существования, образуют биогеоценоз.

Биогеоценоз неразрывно связан с факторами неживой природы (почвой, влажностью, температурой и др.), образуя вместе с ними устойчивую систему, между компонентами которой протекает круговорот веществ. Саморегуляция проявляется в том, что численность особей каждого вида поддерживается на определенном, относительно постоянном уровне. В биогеоценозе в результате жизнедеятельности организмов непрерывно осуществляется поток атомов из неживой природы в живую и обратно, замыкаясь в круговорот. Источником энергии служит Солнце.

Круговорот веществ в биогеоценозе – необходимое условие существования жизни. Он возник в процессе становления жизни и усложнялся в ходе эволюции живой природы. С другой стороны, чтобы в биогеоценозе был возможен круговорот веществ, необходимо наличие в экосистеме организмов, создающих органические вещества из неорганических и преобразующие энергию излучения Солнца, а также организмов, которые используют эти органические вещества и снова превращают их в неорганические соединения.

Основу подавляющего большинства биогеоценозов составляют зеленые растения – производители органического вещества (продуценты). В биогеоценозе обязательно присутствуют растительноядные и плотоядные животные – потребители живого органического вещества (консументы) и, наконец, разрушители органических остатков – преимущественно микроорганизмы, которые доводят распад органических веществ до простых минеральных соединений (редуценты). В биогеоценозе каждая из этих трех главных групп образована многими видами.

Процесс саморегуляции проявляется в том, что все население существует совместно, не уничтожая полностью друг друга, а лишь ограничивая численность особей каждого вида определенным уровнем. Например в дубраве листьями дуба питается несколько сотен видов насекомых, но в нормальных условиях каждый вид представлен столь малым количеством особей, что их общая деятельность не наносит существенного вреда дереву и лесу. Между тем, все насекомые обладают большой плодовитостью. Многие виды способны давать 2–3 поколения за лето. Следовательно, при отсутствии ограничивающих факторов численность любого вида насекомых возросла бы очень быстро и привела бы к разрушению экологической системы.

Наблюдения показывают, что некоторая часть потомства погибает под влиянием различных неблагоприятных условий погоды. Но основную массу уничтожают другие члены биогеоценоза: хищные и паразитические насекомые, птицы, болезнетворные микроорганизмы.

Животные остатки очень быстро уничтожаются жуками-мертвоедами, кожеедами, личинками падальных мух и другими насекомыми, а также гнилостными бактериями. Труднее разлагается клетчатка и другие прочные вещества, составляющие значительную часть растительного опада. Но и они служат пищей для ряда организмов, например, грибков и бактерий, имеющих специальные ферменты, которые расщепляют клетчатку и другие вещества до легкоусвояемых сахаров.

Вопрос 3. Рассмотреть в аквариуме рыб, найти разные виды и объяснить, почему особи разных видов не скрещиваются между собой

Чаще всего в аквариумах встречаются наиболее неприхотливые виды рыб: живородящие – гуппи, меченосцы, пецилии; лабиринтовые – трихогастры, макроподы, бойцовые рыбки; карповые – данио, барбусы; цихловые – скалярии, цихлазомы, а также донные виды рыб – локарии и др.

Несмотря на ограниченность жизненного пространства, особи разных видов рыб не скрещиваются между собой из-за действия различных механизмов биологической, или репродуктивной, изоляции.

Во-первых, экологические механизмы, связанные со снижением вероятности встречи партнеров в период размножения из-за различий в образе жизни и сроках спаривания, которые во многом зависят от температуры окружающей водной среды.

Во-вторых, этологические (поведенческие) механизмы. Половой диморфизм самок и самцов рыб разных видов наиболее проявляется в брачный период. Каждому виду рыб характерна своя окраска, форма плавников и другие ориентиры, по которым партнеры отыскивают особей своего вида.

Кроме того, разным видам рыб свойственно свое инстинктивное поведение в период нереста, «ритуал ухаживания» за самкой, особенно у живородящих видов.

В-третьих, морфофизиологические механизмы, связанные с различиями в строении полового аппарата и процессов размножения.

В-четвертых, генетические механизмы, обусловленные различным хромосомным набором. При скрещивании форм с различными хромосомными наборами появляются гибриды либо стерильные (бесплодные), либо с пониженной жизнеспособностью.

Вопрос 1. Роль генотипа и среды в повышении продуктивности сельскохозяйственных растений и животных

Успех селекционной работы в определенной степени зависит от генетического разнообразия исходной группы организмов. В основе селекции лежит закон гомологических рядов Н. И. Вавилова, согласно которому близкие по эволюционному происхождению роды и виды имеют сходные ряды наследственной изменчивости. Так, черная окраска семян встречается у многих злаковых; у животных также наблюдаются сходные мутации: у млекопитающих – альбинизм, отсутствие волосяного покрова, гемофилия и т. п. Это позволяет при знании ряда вариантов признаков в пределах одного вида предвидеть наличие аналогичных вариантов у представителей родственных видов и родов.