Биология

Результаты эволюции: многообразие видов и приспособленность организмов к среде обитания

Сегодня человек активно меняет мир вокруг себя: создает каналы и тоннели, строит оазисы и творит пустыни. Возможно, именно «опустыниванию» – распространению саванн – человек обязан тем, что ходит на двух ногах. Исчезновение сомкнутого древесного яруса способствовало появлению бесчисленных стад копытных животных на пространствах Восточной Африки. Существует теория, что именно с появлением саванн связан выход человекообразных обезьян из лесов, изготовление первых каменных орудий и увеличение объема головного мозга первых людей.

В этом уроке речь пойдет о том, как виды приспосабливаются к условиям внешней среды в результате эволюции.

Эволюционный процесс приводит к сохранению наиболее приспособленных особей в популяциях и вымиранию наименее приспособленных. Выработавшиеся приспособления называются адаптацией. На Земле существует большое разнообразие факторов среды, поэтому и адаптаций также очень много. Те адаптации, которые сохранились у потомства, приводят к образованию новых видов. Адаптации касаются всех аспектов жизни особи: морфологии, физиологии, поведения.

Давайте подробнее рассмотрим морфологические адаптации. Так, у водоплавающих млекопитающих: дельфинов и китов – тело отвечает требованиям гидродинамики, и позволяет развивать скорость до 40 км/час (см. Рис. 1).

Рис. 1. Дельфины

А у птиц, например, сокола сапсана, – тело оптимизировано под требования аэродинамики и экономии веса (см. Рис. 2). Благодаря этому, сокол может пикировать со скоростью до 300 км/час.

Рис. 2. Сапсан

Более мелкие морфологические особенности, например форма клюва, не менее важны. Так, стриж на лету ловит мелких насекомых, поэтому у него широкий рот и короткий клюв (см. Рис. 3).

Рис. 3. Стриж

А цапля ловит рыб и земноводных под водой, поэтому у нее длинный клюв. Даже незначительные на первый взгляд нюансы внешнего вида имеют приспособительное значение. Так, существует покровительственная окраска – она делает особь менее заметной на общем фоне (см. Рис. 4, 5). Такая окраска встречается у видов, которые живут открыто и легко могут стать добычей хищников. Например, на севере многие виды окрашены в белый цвет, чтобы не выделяться на фоне снега.

Рис. 4. Покровительственная окраска

Другие виды: олени, тигры, некоторые змеи – наоборот, имеют контрастную окраску, расчленяющую окраску.

Рис. 5. Покровительственная окраска

Если фон среды не остается постоянным в зависимости от сезона года, многие животные меняют окраску в течение года (см. Рис. 6).

Рис. 6. Покровительственная окраска

Покровительственная окраска характерна не только для самих особей, но также и для их гнезд или яиц.

Вторая группа приспособительной окраски – это маскировка (см. Рис. 7). Такая окраска позволяет особе сливаться с конкретными окружающими предметами. Например, некоторые гусеницы свои внешним видом имитируют сучки; клопы очень похожи на листья; а рыбы маскируются под камни и водоросли.

Рис. 7. Маскировка

Третья группа приспособительной окраски – предупреждающая (см. Рис. 8). Это яркая, бросающаяся в глаза окраска, которая отличает жалящих или несъедобных существ. Хищники реже атакуют таких опасных особей, выбирая более безобидных жертв.

Рис. 8. Предупреждающая окраска

Четвертая группа – это мимикрия, то есть достижение сходства с каким-то опасным для хищника видом (см. Рис. 9). Например, некоторые не ядовитые насекомые имитируют формой и окраской ядовитые. Фактически, это подражание предупреждающей окраски какого-то действительно опасного вида. Хищники не нападают на таких животных, опасаясь последствий.

Рис. 9. Мимикрия

Помимо морфологических, выделяют также физиологические адаптации. То есть это все те изменения в работе органов и тканей, которые закрепились в результате естественного отбора (Источник). Например, в засушливых районах перед наступлением жары многие животные накапливают запасы жира, при окислении которого выделяется много воды.

Помимо физиологических адаптаций, большую роль играет и приспособительное поведение (Источник). По аналогии с окраской, такое поведение может способствовать маскировке или, наоборот, отпугиванию. Так, кобра, раскрывая капюшон, демонстрирует агрессивность своих намерений.

Следует помнить, что все адаптации, даже самые совершенные, носят относительный характер. То есть они эффективны при данных условиях, в данное время. При смене условий среды они могут стать бесполезными или даже вредными. Например, тело сокола идеально приспособлено для полета, однако оно совершенно не эффективно при движении в воде или при перемещении в густом лесу. Таким образом, адаптация – это проявление изменчивости, которое дает преимущество в борьбе за выживание и закрепляется естественным отбором. Многообразие факторов среды на Земле обуславливает и многообразие адаптаций, и, соответственно, многообразие видов.

Рис. 10. Бобр и полёвка-экономка

Примеры запасающего приспособительного поведения (см. Рис. 10)

Например, полевка-экономка собирает зерна злаков, траву, сухие корешки. Ее запасы могут достигать 10 кг. А бобры сохраняют обрубки деревьев. Склады бобров могут достигать 20 м³. Запасающее поведение характерно и для хищных животных. Так, некоторые хорьки формируют запасы ужей, лягушек, мелких мертвых животных.

Рис. 11. Серебряная арована защищает своих мальков, скрывая их у себя во рту

Рис. 12. Гепард обучает котят ловить добычу

Приспособительное поведение: забота о потомстве

Забота о потомстве важный пример приспособительного поведения. Так, многие рыбы охраняют икру, откладываемую между камнями, отгоняя врагов. А некоторые даже вынашивают икру во рту или в желудке (см. Рис. 11). Наивысшая забота о детёнышах проявляется у млекопитающих. Звери не только кормят свое потомство, но и обучает его ловить добычу (см. Рис. 12).

Рис. 13. Зубы крысы

Постоянный рост зубов у крыс – это пример физиологической адаптации. Зубы у крысы растут всю жизнь, чтобы компенсировать их стачиваемость. Однако, если крыса перестает питаться грубым кормом, ее зубы перестают стачиваться, достигают огромных размеров и приводят, в конце концов, к гибели особи. Это яркий пример относительности адаптации.

 

Список литературы

1. Мамонтов С.Г., Захаров В.Б., Агафонова И.Б., Сонин Н.И. Биология. Общие закономерности. – М.: Дрофа, 2009.
2. Пасечник В.В., Каменский А.А., Криксунов Е.А. Биология. Введение в общую биологию и экологию. Учебник для 9 кл. 3-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2002.
3. Пономарева И.Н., Корнилова О.А., Чернова Н.М. Основы общей биологии. 9 класс: Учебник для учащихся 9 кл. общеобразовательных учреждений / Под ред. проф. И.Н. Пономаревой. – 2-е изд., перераб. – М.: Вентана-Граф, 2005.

 

Домашнее задание

1. Что такое «адаптация»?
2. Какие виды адаптаций вам известны?
3. В чем проявляется относительность адаптации?
4. К каким условиям среды адаптировались представители нашего вида – человек разумный?