Биология для поступающих в вузы. Заяц Р.Г.

Адаптации как результат эволюции

Изменения, возникающие у организмов в результате действия факторов внешней среды, могут накапливаться и усиливаться в ряде последующих поколений. Естественный отбор поддерживает только целесообразные приспособления (адаптации), которые помогают организмам выживать и оставлять потомство. Для приспособленных организмов характерны жизнеспособность, конкурентоспособность и фертильность. Жизнеспособным является организм, который нормально развивается в типичной для него среде. Конкурентоспособный организм выдерживает конкуренцию с другими организмами (побеждает в борьбе за существование). Фертильные организмы способны к нормальному размножению. Следовательно, эволюционная теория Дарвина впервые с материалистических позиций объяснила и явление приспособленности организмов к среде обитания.

Адаптации подразделяют на организменные и видовые. Организменные адаптации присущи каждому организму данного вида; они обеспечивают выживание организма в определенных условиях среды. Организ- менные адаптации подразделяют на морфологические, физиологические, биохимические и поведенческие.

Морфологические адаптации связаны с особенностями строения тела, например твердые защитные покровы у животных (хитинизированная кутикула у членистоногих, панцирь у черепах), иглы и колючки (еж, дикобраз, кактус, шиповник) и др.

У видов, доступных для врагов, развивается покровительственная окраска, которая делает организмы менее заметными на фоне окружающей местности (белый цвет зайца-беляка и горностаев зимой, темная окраска бабочек березовых пядениц в окрестностях больших городов и др.).

Приспособления, при которых форма тела и окраска сливаются с окружающей средой, называются маскировкой. Например, гусеницы некоторых бабочек по форме тела и окраске напоминают сучки; насекомые, живущие на коре деревьев, похожи на лишайники и т. п.

Под мимикрией понимают уподобление менее защищенного организма одного вида более защищенному организму другого вида. Например, один из видов тараканов очень похож на божью коровку (она несъедобна); многие виды неядовитых змей и насекомых похожи на ядовитых.

Предупреждающая окраска характерна для некоторых относительно защищенных организмов. Например, птицы на всю жизнь запоминают яркую окраску несъедобной божьей коровки и окраску ужалившей их осы.

К числу целесообразных морфологических приспособлений относятся и органы передвижения позвоночных животных: плавники у рыб, крылья у птиц, роющие конечности у крота и др.

Существуют также физиологические адаптации. Например, постоянная температура тела теплокровных животных обеспечивает возможность жизни в различных климатических условиях; жабры позволяют рыбам использовать для дыхания растворенный в воде кислород, а легкие наземным животным - кислород воздуха.

Биохимические адаптации обеспечивают упорядоченный обмен веществ (фотосинтез, биосинтез белков) и синтез веществ, облегчающих защиту от врагов или нападение на другие организмы (яды змей и скорпионов, антибиотики грибов и бактерий).

К поведенческим (этологическим) адаптациям относятся добывание и запасание пищи, брачное поведение, забота о потомстве и т. п.

Видовые адаптации - это морфофизиологические и поведенческие признаки особей и особенности организации вида, способствующие существованию его как целостной системы. К ним относятся: соответствие в строении половых органов самцов и самок, поведение в брачный период (скопление особей на нерестилищах, токах, лежбищах), объединение хищников в стаи для добывания пищи, животных - в стада при неблагоприятных условиях (пингвины в холодную зиму) и др.

Появляющиеся в ходе эволюции приспособления не абсолютны; их целесообразность относительна, так как они полезны только в определенных условиях. Белая окраска некоторых животных спасает их от хищников только на снегу, а если снег не выпал, они очень хорошо видны. Жабры рыб обеспечивают дыхание только в водной среде и совершенно непригодны для газообмена на суше.

Результатом эволюции являются:

+ приспособленность организмов к различным условиям обитания;

+ многообразие видов;

+ постепенное усложнение и повышение уровня организации живых существ.

Примеры приспособленности организмов к среде обитания приведены выше. Следует особо отметить относительный характер приспособлений. Приспособленность у организмов возникает к тем условиям, с которыми представители данного вида встречаются многократно. В результате действия естественного отбора формируются конкретные приспособления. Если организмы попадают в новые условия, ранее не встречавшиеся в эволюции вида, приспособления их становятся нецелесообразными.

В настоящее время описано около 3 млн видов животных и 0,5 млн видов растений, заполнивших все экологические ниши на Земле. Все они развились на нашей планете в результате эволюции и приспособились к конкретным условиям существования. Типичный пример многообразия видов приводит Ч. Дарвин, изучавший вьюрков на Галапагосских островах. Он установил, что вьюрки отличаются преимущественно строением клюва, которое зависит от особенностей пищи и способа питания. Все виды дарвиновских вьюрков не скрещиваются между собой. Некоторые виды образуют подвиды. Все они произошли от одного исходного вида.

В процессе эволюции органический мир поднимался на все более высокую ступень развития, однако наряду с высокоорганизованными продолжают существовать организмы с более низкой степенью организации. Это объясняется их приспособленностью к постоянным условиям среды обитания (например, современные кистеперые рыбы).

Закономерности эволюции органического мира нашли широкое применение в сельскохозяйственной практике и в деле охраны природы. В частности, учение об искусственном отборе и его творческой роли непосредственно используется в селекционной работе (см. раздел «Селекция»).

При получении новых сортов растений и пород животных селекционеры должны обязательно учитывать влияние на них естественного отбора, т. е. проводить районирование. В сельском хозяйстве необходимо учитывать сложные взаимоотношения между живыми организмами, а также организмами и неживой природой, распространение вредителей, болезней, сорняков и т. п.

Взаимоотношения организмов следует принимать во внимание и при решении вопросов охраны природы. Поголовное истребление хищников может приводить к интенсивному размножению травоядных, вспышкам эпидемий среди них и значительному сокращению их численности. Завезенные в Австралию кролики при отсутствии конкуренции и паразитов размножились настолько интенсивно, что нанесли значительный ущерб овцеводству (конкуренция из-за пищи). Для сохранения сложившихся биогеоценозов необходимо вырубать деревья, собирать лекарственные и другие растения в разумных пределах, а также создавать заповедники, заказники, охотничьи хозяйства, национальные парки и т. п.