Адаптация

Животные и растения вынуждены приспосабливаться к множеству факторов непрерывно изменяющихся условий жизни. Динамичность экологических факторов во времени и пространстве зависит от астрономических, гелиоклиматических, геологических процессов, которые выполняют управляющую роль по отношению к живым организмам.

Признаки, способствующие выживанию организма, постепенно усиливаются под действием естественного отбора, пока не будет достигнута максимальная приспособленность к существующим условиям.

Адаптация — приспособление организмов (и видов) к среде — фундаментальное свойство живой природы. Адаптации могут быть морфологическими, физиологическими или поведенческими. Морфологические адаптации включают изменения формы или строения организма. Пример такой адаптации - твердый панцирь черепах, обеспечивающий защиту от хищных животных. Физиологические адаптации связаны с химическими процессами в организме. Так, запах цветка может служить для привлечения насекомых и тем самым способствовать опылению растения. Поведенческая адаптация связана с определенным аспектом жизнедеятельности животного. Типичный пример - зимний сон у медведя. Большинство адаптаций представляет собой сочетание перечисленных типов. Все растения и животные постоянно адаптируются к окружающей среде.

Среда обитания любого живого существа, с одной стороны, медленно и неуклонно изменяется на протяжении жизни многих поколений соответствующего биологического вида, а с другой стороны, она предъявляет организму разнообразные требования, меняющиеся в короткие отрезки индивидуальной жизни. Поэтому различают три уровня процесса адаптации.

Генетический уровень. Данный уровень обеспечивает адаптацию и сохранение жизнеспособности вида в поколениях на основе свойства генетической изменчивости.

Глубокие изменения обмена веществ. Приспособление к сезонным и годичным природным циклам осуществляется с помощью глубоких изменений обмена веществ. У животных центральную роль в этих процессах играют нейрогуморальные механизмы например, подготовка к сезону размножения или к зимней спячке “включается” нервными стимулами, а осуществляется благодаря изменениям в гормональном статусе организма. У растений сезонные и иные долговременные изменения обеспечиваются работой фитогормонов, ростовых факторов.

Быстрые изменения в ответ на кратковременные отклонения факторов среды. У животных они осуществляются разнообразныминервными механизмами, ведущими к переменеповедения и быстрой обратимой трансформации обменавеществ. У растений примером быстрых изменений являютсяреакции на смену освещенности.Адаптивное значение имеют практически все закономерности,характерные для живого. В ходе естественного отборавиды преображаются и все лучше адаптируются к своим местообитаниям.Например, жирафы постепенно приспособилиськ поеданию листьев с вершин деревьев. С увеличением приспособленностиорганизмов к местообитанию скорость их измененияпонижается.В случае отношений «хищник—жертва» естественныйотбор влияет, прежде всего, на гены, позволяющие наиболееэффективно избегать врага, а у хищников — на гены, повышающиеего охотничьи способности. Это справедливо для всехбиотических взаимодействий. Организмы, почему-либо утратившиеспособность к адаптации, обречены на вымирание.Итак, при перемене условий существования (отклонениизначения одного или нескольких экологических факторовза пределы обычных колебаний) одни виды адаптируются и преобразуются, а другие виды вымирают. Это зависит от ряда обстоятельств.

Основное условие адаптации — выживание и размножение хотя бы нескольких особей в новых условиях, которое связано с генетическим разнообразием генофонда и степенью изменения среды. При более разнообразном генофонде даже в случае сильных изменений среды некоторые особи сумеют выжить, тогда как при малом разнообразии генофонда даже незначительные колебания экологических факторов могут привести к вымиранию вида.

Если изменения условий малозаметны или происходят постепенно, то большинство видов может приспособиться и выжить. Чем резче изменение, тем большее разнообразие генофонда необходимо для выживания. В случае катастрофических изменений (например, ядерной войны), возможно, не выживет ни один вид. Важнейший экологический принцип гласит: выживание вида обеспечивается его генетическим разнообразием и слабыми колебаниями экологических факторов.

К генетическому разнообразию и изменению среды можно добавить еще один фактор — географическое распространение. Чем шире распространен вид (чем больше ареал вида), тем он генетически более разнообразен и наоборот. Кроме того, при обширном географическом распространении некоторые участки ареала могут быть удалены или изолированы от районов, где нарушались условия существования. На этих участках вид сохраняется, даже если он исчезнет из других мест. Если часть особей выжила в новых условиях, то дальнейшая адаптация и восстановление численности зависят от скорости воспроизведения, так как изменение признаков происходит только путем отбора в каждом поколении. Например, пара насекомых имеет сотни потомков, проходящих жизненный цикл развития за несколько недель. Следовательно, скорость воспроизведения у них в тысячу раз выше, чем у птиц, выкармливающих только 2—6 птенцов в год, а значит, одинаковый уровень приспособленности к новым условиям разовьется во столько же раз быстрее. Именно поэтому насекомые быстро адаптируются и приобретают устойчивость к всевозможным средствам защиты растений, тогда как другие дикие виды от этих обработок погибают. Важно отметить, что сами по себе ядохимикаты не вызывают полезных мутаций. Изменения возникают случайно. Адаптивные признаки развиваются благодаря наследственному разнообразию, уже существующему в генофонде вида. Имеют значение и размеры организма. Мухи могут существовать даже в мусорном ведре, а крупным животным необходимы для выживания обширные территории.

Адаптация имеет следующие особенности: приспособленность к одному фактору среды, например, повышенной влажности, не дает организму такой же приспособленности к другим условиям среды (температуре и т. п.).

Эта закономерность называется законом относительной независимости адаптации: высокая адаптированность к одному из экологических факторов не дает такой же степени приспособления к другим условиям жизни.

Каждый вид организмов в вечно меняющейся среде жизни по-своему адаптирован. Это выражается сформулированным Л. Г. Раменским в 1924 г. правилом экологической индивидуальности: каждый вид специфичен по экологическим возможностям адаптации; двух идентичных видов не существует.

Правило соответствия условий среды, обитания генетической предопределенности организма гласит: вид организмов может существовать до тех пор и постольку, поскольку окружающая его среда соответствует генетическим возможностям приспособления к ее колебаниям и изменениям.

Отбор — это процесс изменения генофонда уже существующего вида. Ни человек, ни современная природа не могут создать новый генофонд или новый вид из ничего, на пустом месте. Меняется лишь то, что уже есть.

То, что может служить примером приспособленности, часто является и примером идиоадаптаций. Между этими понятиями нет принципиальной разницы. Только термин адаптация используется при рассмотрении микроэволюционных процессов, а термин идиоадаптация в макроэволюции, как одно из направлений для достижения биологического прогресса. Примерами идиоадаптаций могут служить как формирование покровительственных окрасок, так и приспособление растений к опылению и распространению семян.

Идиоадаптацию можно проследить при рассмотрении видоизменений отдельных органов у растений. Например, видоизменение листьев: ловчие у насекомоядной росянки, иглы у кактусов или верблюжьей колючки, коричневые плотные чешуйки у почек, сочные, с запасом питательных веществ у лука или капусты, в виде усиков у гороха и т. д. Аналогичным примером у животных может служить изменение форм клювов и лап у птиц в связи с пищевой специализацией или обитанием в разных условиях.

Несмотря на то, что идиоадаптация не ведет к серьезным изменениям, она является прогрессивным направлением.

Дегенерация морфофизиологический регресс упрощение организации. Это утрата отдельных органов или систем (редукция) в связи с переходом организмов к сидячему образу жизни или паразитизму. Тем не менее, дегенерация это тоже путь к достижению биологического прогресса. Зачастую паразиты даже процветают, особенно если они паразитируют на высокоорганизованном хозяине. Так, растение повилика утратило не только органы (корень и лист), но даже и сам хлорофилл, а вместе с ним и способность к фотосинтезу. Как все паразиты, она питается соками своего хозяина. Но повилика паразитирует на хорошо приспособленных цветковых растениях, которые господствуют. Вместе с ними биологический прогресс переживает на планете и повилика.

Паразитические ленточные черви утратили нервную, мышечную и даже пищеварительную системы. Питательные вещества поступают в их организм через покровы. Они обитают в кишечнике других животных, и их тело буквально погружено в готовую к всасыванию переваренную пищу. Зато у этих паразитов очень сильно развита способность к размножению. Сидячие, прикрепленные формы тоже, в основном, испытывают редукцию (недоразвитие или полное исчезновение) нервной и опорнодвигательной систем. Степень редукции может быть разной, но причины всегда одни. Это отсутствие надобности в этих органах при пассивном образе жизни. Например, двустворчатые моллюски, перешедшие к пассивной фильтрации, утратили не только мозг, но и голову как таковую. А их активно плавающие сородичи осьминоги за высокое развитие головного мозга и глаз названы «приматами мира беспозвоночных».

Ароморфозы случаются гораздо реже, чем идиоадаптации. Вызвав однажды общий подъем уровня организации, приведший к заселению новой среды, ароморфоз уступает место огромному количеству всевозможных идиоадаптаций. Они способствуют более полному заселению этих новых сред. Дегенерация встречается реже, чем идиоадаптация.