Адаптации как результат действия естественного отбора

Что такое приспособленность?

Понятие «адаптация». Проблема приспособленности организмов к условиям среды всегда была в центре внимания эволюционистов.

В эволюционном смысле понятие «адаптация» относится не столько к отдельной особи, сколько к популяции, виду, биогеоценозу.

Возникновение приспособленности к среде – основной результат эволюции. Адаптации (от лат. adaptatio – прилаживание, приспособление) рассматривают как совокупность специальных свойств, которые способны обеспечить выживание и размножение организмов в конкретных условиях среды.

Общая приспособленность живых организмов к условиям среды обитания складывается из множества отдельных адаптаций самого разного масштаба.

Для возникновения адаптаций, помимо мутационного процесса, необходимы другие движущие силы эволюции, прежде всего – естественный отбор.

Приспособления не возникают в готовом виде, а складываются в процессе отбора «удачных вариантов» из множества изменившихся особей популяции.

Конкретные формы проявления адаптаций чрезвычайно многообразны. Так, растения засушливых районов имеют различные приспособления для добывания или сохранения влаги. Это либо мощная система корней, проникающих иногда на глубину десятков метров, либо развитие опущения, уменьшение числа устьиц на листьях, образование толстого воскового налета, сокращение площади листовых пластинок, либо видоизменение листьев, например колючки у кактусов.

Рассмотрим некоторые примеры адаптаций – средства пассивной защиты и сложные адаптации.

Средства пассивной защиты. К средствам пассивной защиты относятся такие свойства, которые определяют значительную вероятность сохранения жизни особи в борьбе за существование.

У животных часто развиваются твердые покровы, например хитиновый покров у членистоногих животных или панцирь у черепах, прочные раковины у моллюсков. У многих растений и животных имеются защитные образования в виде игл и колючек (рис. 84). У растений (кактусов, шиповника, боярышника и др.) такие образования служат защитой от поедания травоядными животными.

Примеры пассивной защиты у растений и животных
Рис. 84. Примеры пассивной защиты у растений и животных

Покровительственная окраска – важное средство защиты организмов. Покровительственная окраска соответствует по цвету окружающему фону среды. Она особенно важна для защиты организма на ранних этапах онтогенеза – индивидуального развития организма: яиц, личинок, птенцов и др. Так, яйца у птиц, открыто гнездящихся в траве или на земле, всегда имеют пигментированную скорлупу, соответствующую по цвету окружающему фону. Велика роль покровительственной окраски в сезонно меняющихся условиях. Например, некоторые животные (песец, заяц, горностай, белая куропатка) зимой имеют белую окраску, а летом – соответствующую фону окружающей среды (рис. 85).
Покровительственная окраска и ее относительный характер
Рис. 85. Покровительственная окраска и ее относительный характер

На первый взгляд полосатая окраска зебр очень яркая я заметна на любом фоне. На открытых пространствах при малейшей опасности зебры обращаются в бегство. Во время бега их силуэты стираются, размываются, черно-белые полосы сливаются в серебристо-серый цвет, и бегущий табун как бы растворяется в дрожащем мареве жаркого тропического дня.

Предостерегающая окраска – это обычно яркая (красная, желтая, черная) окраска, характерная для хорошо защищенных, ядовитых, жалящих форм. Такую окраску имеют божьи коровки, осы, пчелы, шмели и др.

Мимикрия (от англ. mimicry – подражательность) – сходство беззащитного и съедобного вида с представителями неродственных хорошо защищенных видов. Например, пестрые ярко окрашенные бабочки семейства геликонид имеют неприятный запах, и поэтому они несъедобны для птиц. Мухи-журчалки, внешне очень похожие на ос (или пчел), часто сидят на цветках зонтичных и сложноцветных растений (рис. 86). Хотя они совершенно безобидны, птицы не решаются их трогать, принимая за вооруженных жалом насекомых.

Мимикрия у насекомых
Рис. 86. Мимикрия у насекомых
Сложные адаптации. К сложным адаптациям относятся: способность растений к насекомоядности, развитие глаза как органа зрения, возникновение взаимных приспособлений у насекомоопыляемых растений и насекомых-опылителей.

Насекомоядностью обладают такие растения, как венерина мухоловка, росянка (рис. 87). Росянка имеет ряд совершенных и аффективных приспособлений для ловли и переваривания насекомых. Листья у нее покрыты чувствительными волосками, у основания которых расположены клетки, выделяющие липкую и ароматную жидкость. Стоит насекомому сесть на лист, как оно прилипает. Раздражение от движений насекомого вызывает свертывание листовой пластинки. Затем волоски листа выделяют жидкость, богатую ферментом пепсином. Под действием пепсина насекомое переваривается, а растворенные вещества всасываются через листовую пластинку.

Сложные адаптации - результат длительной эволюции
Рис. 87. Сложные адаптации - результат длительной эволюции
Адаптация на примере зрительного аппарата. Эволюция глаза проходила как непрерывный ряд постепенных усовершенствований. У некоторых одноклеточных организмов восприятие света отсутствует, у других – имеется светочувствительное пятно с пигментом. У многоклеточных животных эволюция аппарата восприятия света связана с его усложнением. Так, у планарий (свободноживущие плоские черви) имеются примитивные «глазки» – углубления, заполненные пигментом. У членистоногих появляются глаза фасеточного типа. Фасеточные глаза в целом дают мозаичное изображение предметов по их мельчайшим движениям, без конкретизации деталей.
У других животных (кальмаров, каракатиц, осьминогов) эволюция органа зрения заключалась в образовании глазного пузыря с жидкостью, линзы – хрусталика, группы светочувствительных клеток – сетчатки.

Дальнейшая эволюции органа зрения привела к увеличению кривизны хрусталика, развитию зрачка, глазных мышц, светочувствительных клеток типа колбочек и палочек.
Приспособление возникает не сразу в готовом виде, а длительно формируется в процессе эволюции посредством отбора особей, обладающих признаками в наиболее выраженной форме.

Все адаптации имеют относительный характер: адаптация к одному комплексу факторов среды необязательно останется приспособлением в других условиях. Защитные приспособления организмов от одних хищников не спасают их от других: в частности, ядовитых змей, опасных для большинства животных, поедают мангусты, ежи и свиньи.

Вопросы и задания

  1. Дайте определение понятия «адаптация».
  2. Под влиянием каких движущих сил эволюции возникают адаптации?
  3. Чем характеризуются такие адаптации, как средства пассивной защиты? Приведите примеры пассивной защиты у живых организмов.
  4. Что такое покровительственная окраска? Приведите примеры покровительственной окраски у животных.
  5. Почему адаптации имеют относительный характер? Приведите примеры относительности адаптации.
  6. Дайте характеристику типу адаптации, заключающейся в том, что дятловый древесный вьюрок выковыривает насекомых из отверстий в коре дерева с помощью кактусовой иглы.