Половая структура популяций

Половая структура – это состояние мужских и женских особей в разных возрастных группах. Данная структура в первую очередь выделятся у организмов, размножающихся половым путем, а также в популяциях, представители которых размножаются как половым, так и бесполым путем. Половой процесс позволяет генам перемешиваться и образовывать новые сочетания. Чем выше степень генетической разнородности популяций, тем быстрее и полнее организмы приспосабливаются к изменению условий окружающей среды. Половая структура определяется первичным, вторичным и третичным соотношением полов. Первичное соотношение полов определяется при образовании зигот, оно обусловлено сочетанием половых хромосом в процессе мейоза, обычно оно составляет 1:1. У животных известно 10 основных путей хромосомного определения пола. В 5 из них гетерогаметным оказываются мужские особи, а в 5 других – женские. У дрозофилы было выявлено 11 типов половых особей. Крайним случаем первично определения пола определяется один женский пол партеногенетической формы, т.е. популяции у таких организмов представлены только самками, например, у некоторых видов палочников рода Timema.

Особый интерес возникает к видам представленных партеногенетическими, так и двухполыми формами, например, сюда относятся некоторые популяции бабочек-мешочниц, цикадок, кузнечиков, долгоносиков. У планарий, у некоторых живородящих пресноводных фрыбок встречаются особи у которых имеется диплоидный, триплоидный и тетраплоидный набор хромосом. Например, у рыб-щепоток из рода Cobitis, складывается из двух диплоидных с набором хромосом 48 и 50, одной триплоидной с 74, с двумя тетраплоидными с 48 и 99.

Известные триплоидные партеногенетические популяции серебристого карася. Практические все особи в таких популяциях представлены самками. Однако, в таких случаях могут возникать диплоидные особи, которые будут самцами. Например, в Чехии изучали по популяции серебристого карася 20 лет. Было выявлено только наличие самок. А в 1995 г. были обнаружены диплоидные формы – самцы, их численность составляла не более 10% от численности популяции. Аналогично ди-, три-, тетраплоидные комплексы были обнаружены у амбистомы, у лягушки (Rana esculenta C.), у некоторых видов гекконов, ящериц. Все эти виды эволюционно происходили путем гибридизации и их популяции представлены преимущественно самками. При вегетативном размножении возможна появление популяции, состоящей только из мужских особей. В Англии практически повсеместно встречается растение белокопытник. Только в центральной и южной частях ареала популяции состоят из представителей обоих полов. На остальной территории популяции представлены только растениями с мужскими цветками. У некоторых насекомых при факультативом партеногенезе из не оплодотворенных яиц выводятся только самцы. Нередко это явление носит сезонный характер и проявляется при благоприятных природных условиях.

Вторичное соотношение полов определяется при появлении организмов на свет. Чаще всего, оно устанавливается на уровне 1:1, однако на него могут оказывать влияние различные экологические факторы. У растения аризема японская формирование женского или мужского типа цветка будет зависеть от размера клубней, из них развиваются растения с женскими цветками.

Проявление пола зависит от среды, или субстрата на котором находится организм, например, банелия виридис может быть либо самкой или самцом. Если личинка после периода жизни оседает на дно, то из нее выходит самка, а если прикрепляется к другой самке, то из нее образуется самец, который паразитирует в половых путях самки. Иногда у гермафродитных видов появляются самцы, у некоторых двустворчатых моллюсков эмбрионы инкубируются в мантийной полости, некоторые прикрепляются к створкам самки и превращаются в карликовых самцов. Иногда регулирующим фактором является температура, у морских черепах при температуре 29,3°С и продолжительность инкубации 52,6 дня выводится из яиц одинаковое количество самцов и самок. Иногда может влиять масса тела самки, так у водяной полевки наиболее упитанные самки обладают средней плодовитостью.

В ряде случаев в популяции возможно увеличение доли самцов, например, при уменьшении запасов питательных веществ, понижение температуры. В ряде случаев проявляется гормональная регуляция соотношения полов. У расписной черепахи в зависимости от температуры меняется уровень прогестерона и тестостерона. При размножении крупного рогатого скота имеют место случаи появления бесплодных телочек интерсексов или фригмартинов. Они возникают при развитии разнополых близнецов в результате подавления мужскими гормонами механизмов развития женских половых органов.

Третичное соотношение полов определяется среди половозрастных размножающихся особей. Например, у большинства животных (и человека) соотношение составляет примерно 1:1 (редко с небольшим доминированием самок). В некоторых случаях возникают затруднения в выявлении третичного соотношения полов. Например, в природе встречаются случаи неотении – когда к размножению способны незрелые особи. Такое явление наблюдается у мексиканской амбистомы, у комаров-галлиц, у горностая. Кроме того, на результат исследования половой структуры могут оказать влияние селективность учета и способы изучения. Например, в Англии проводились исследования влияния размеров тела, географического распространения и сезона года на половое созревание морского языка. Пробы брали у коммерческих уловов в центральной и юго-западной части Северного моря. Было выяснено, что пойманные рыбы в возрасте 3 лет были половозрелыми. Таким образом, промысел этих рыб вносит коррективы на состояние полов и возрастную структуру рыб. В разных частях местообитания в популяции могут преобладать либо самки, либо самцы. Например, в США изучали пути миграций морский угрей. Оказалось, что в пробах взятых в разных частях реки количество самцов варьировало от 49 до 98%. Выяснилось, что среди рыб мигрирующих из рек, преобладали самцы, а среди угрей, мигрирующих из озер – самки.

Существуют и другие явления, которые существенно изменяют третичное соотношение полов. Цикломорфоз – это явление хорошо изучено на примере тлей. Из зимующего яйца выходит самка-основательница, дающая начало многими парам партеногенетического поколения. Тли этих поколений обычно бескрылы. Одна при повышенной плотности на одном растении и при плохом питании появляются отдельные крылатые особи, осваивающие новые растения. В конце лета под влиянием уменьшения длины светого дня, появляются партеногенетические самки-полоноски, которые производят самок и самцов. Каждая оплодотворенная самка откладывает зимующее яйцо и на следующий год все повторяется заново. Тли-полоноски тоже крылаты. Подобного рода явления встречаются у орехотворок, у веслоногих рачков, у некоторых насекомых.

Также затруднительно определять третичное соотношение полов у гермафродитных видов. Обычно гермафродитная особь выступает как самец, а затем как самка. Причем смена пола может происходить неодинаково в разных популяциях. В некоторых популяциях как гермафродитные, так и раздельнополые особи. Например в популяции морского карася были обнаружены раздельнополые особи, функциональные гермафродиты и нефункциональные гермафродиты. Видно, что под половой структурой понимают не простое численное соотношение мужских и женских особей, а долю особей осуществляющих бесполое размножение, а также особей с разными наборами половых хромосом. Вариации в соотношении полов имеют большое экологическое значение, так в популяциях, находящихся в состоянии депрессии, целесообразно выживание особей мужского пола, несущих ту же часть генофонда, что и самки, но нуждающихся для своего развития в меньшем количестве питательных веществ. Кроме того, самцы обычно больше способны к миграциям и они больше имеют возможность найти благоприятное место для проживания.

Поиск по сайту: