Приспособления живых организмов к окружающей среде

Приспособления  живых организмов к окружающей среде.

В ходе экологической  дифференциации отщепившаяся от вида популяция  может со временем стать новым видом. Заметим, что при  этом может продолжать жить и исходный (материнский) вид. Иная судьба складывается у вида, когда среда  его обитания медленно, но неуклонно ухудшается. Обычно такое ухудшение  касается какого-то одного жизненно важного  параметра. Само собой  разумеется, что любой  вид существует лишь в пределах вполне конкретного диапазона  изменения такого параметра и вымирает при выходе среды  за эти пределы. Следовательно, выживание при  постепенном ухудшении  среды должно быть связано с особой формой видообразования, при которой материнский  вид прекращает свое существование. Такое  видообразование  получило название филетического.

На  земле в настоящее  время существуют миллионы видов животных и растений, значит, существует столько  же непрерывающихся филетических линий(цепей видов-предков). Это ли не свидетельство силы жизни! К сожалению лишь малая часть линий смогла дожить до наших дней. Если бы нам представилась фантастическая возможность подняться из прошлого к настоящему, то в большинстве случаев достичь современности нам бы не удалось. Сплошь да рядом мы натыкались бы на конечные звенья, то есть на виды, которые вымерли. Кроме того, поднимаясь по филетическим цепям, мы бы очень часто встречались с их ветвлением, где перед нами вставала бы проблема выбора маршрута. Такие развилки проще всего трактовать как завершение экологической дифференциаций изолированных популяций.

Вновь возникшие ветви  могут опять ветвится, преобразуя филетическую линию в филетический пучок. Судьба филетических линий такого пучка нередко складывается однотипно – на каком-то весьма кратком, с геологической точки зрения, отрезке времени все они могут вымереть. И наоборот, отдельная линия пучка может испытать бурное ветвление, что приведет к возникновению нового пучка – дочернего по отношению к исходному. Процесс расщепления филетических пучков может продолжаться и далее. В итоге, возникает иерархия пучков разного калибра, образовавшихся из одной филетической линии. Такое монофилетическое собрание пучков называется филетической группой.

Говоря  о макроэволюции, мы пользуемся широко принятой аналогией  между филетической группой и деревом. Развивая ее дальше, можно сравнить филетическое видообразование с ростом ветвей. Правда, в отличие от обычного дерева за этим филогенетическим древом следит «садовник», который время от времени подстригает побеги, лишая ветви способности к дальнейшему росту. Этот «садовник» в своей работе придерживается некоторых правил: во-первых, он подстригает только ветви, расположенные на максимальной высоте, и, во-вторых, этой операции нередко подвергаются все побеги одной крупной ветви, включающей в себя множество более мелких ветвей и веточек.

Ясно, что в качестве «садовника» выступают  изменения среды, адаптироваться к  которым некоторые  филетические линии не смогли, в то время как прирост ветвей и образование боковых побегов – это всегда успешно завершенный процесс адаптации к новым (обычно не благоприятным) условиям среды. Странно пристрастие «садовника» к некоторым крупным ветвям наводит на мысль, что все виды монофилетического таксона наследуют от своего общего предка нечто, определяющее их способность к филетическому выживанию в изменяющейся среде.

Массовые  вымирания давно  волнуют биологов. Шутка ли, когда  в считанные миллионы лет гибнут пучки, представленные тысячами филетических линий. Достаточно вспомнить о гибели наиболее продвинутых по пути прогресса рептилий в конце мелового периода, при чем таких разных, как динозавры на суше, птерозавры в воздухе и ихтиозавры в воде. В конце концов гибель всегда можно как-то объяснить (взрыв сверхновой, падение астероида, массовые извержения вулканов и прочее); не понятно только, почему одни гибнут, а другие, вроде бы не лучше и не хуже, продолжают процветать. Если расцвет млекопитающих и птиц можно объяснить их теплокровностью, то почему вместе с динозаврами не погибли ящерицы и змеи? Почему печальная участь аммоноидей не постигла головоногих моллюсков с внутренней раковиной?

Итак, чем же определяется эволюционная судьба филетических групп?

Происхождение приспособленности  у организмов.

Согласно  учению Чарльза Дарвина в условиях естественного отбора выживает самый приспособленный. Следовательно, именно отбор – основная причина возникновения разнообразных приспособлений живых организмов к среде обитания. Покажем это на примере формирования приспособлений у тетеревиных птиц к жизни в нижнем ярусе леса. Для этого вспомним некоторые особенности внешнего строения и образа жизни этих птиц: короткий клюв, позволяющий склевывать ягоды и семена с лесной подстилки, а зимой с поверхности снега; роговые бахромки на пальцах обеспечивающие хождение по снегу, способность спасаться от холода, зарываясь на ночь в снег; короткие широкие крылья, дающие возможность быстро и почти отвесно взлетать с земли.

Допустим, что у предков  тетеревиных птиц описанные выше приспособления не были развиты. Однако при изменении  среды обитания (в  связи с похолоданием или в силу каких-то других обстоятельств) они были вынуждены  зимовать в лесу, гнездится и кормится на лесной подстилке.

Непрерывный процесс возникновения  новых мутаций, их комбинация при скрещивании, волны численности  обеспечивали генетическую гетерогенность популяции. Поэтому птицы отличались друг от друга рядом наследственных признаков: отсутствием или наличием бахромок на пальцах, размерами крыльев, длиной клюва и т.п.

Внутривидовая борьба за существование  способствовала выживанию  особей, у которых  признаки внешнего строения больше соответствовали  условиям обитания. В процессе естественного  отбора именно эти  птицы оставляли  плодовитое потомство и численность их в популяции возрастала.

Птицы нового поколения  вновь несли разнообразные  мутации. Среди мутаций  могли быть и такие, которые усиливали  проявление отобранных ранее признаков. Обладатели этих признаков  вновь имели больше шансов выжить и оставит потомство. И так из поколения в поколение на основе усиления, накапливания полезных наследственных изменений совершенствовались черты приспособленности тетеревиных птиц к жизни в нижнем ярусе леса.

Объяснение  возникновения приспособленности, данное Чарльзом Дарвином, в корне отличается от понимания этого  процесса Жаном Батистом Ламарком, который выдвинул идею о врожденной способности организмов изменятся под влиянием среды только в полезную для них сторону. У всех известных ежей острые колючки надежно защищают их от большинства хищников. Трудно представить, что образование таких колючек вызвано прямым влиянием среды. Только действием естественного отбора можно объяснить возникновение такого приспособления: далеким предкам ежа могло бы помочь выжить даже незначительное огрубление волос. Постепенно, в течение миллионов поколений, оставались в живых только те особи, которые случайно оказывались обладателями все более и более развитых колючек. Именно им удалось оставить потомство и передать ему свои наследственные особенности. По этому же пути возникновения иголок вместо волос пошли мадагаскарские «щетинистые ежи» - тенреки и некоторые колючешерстные виды мышей и хомяков.

Рассматривая  другие примеры адаптации  в живой природе (появление  колючек у растений, различных зацепок, крючков, летучек  у семян растений в связи с распространением их животными), мы можем  предположить, что  механизм их возникновения  общий: во всех случаях  приспособления возникают  не сразу в готовом  виде как нечто  данное, а длительно  формируются в  процессе эволюции посредством  отбора особей, имеющих  признак в наиболее выраженной форме.

Примеры адаптаций.

Соответствие  строения органов  выполняемым функциям (например, совершенство летательного аппарата птиц, летучих  мышей, насекомых) всегда обращало на себя внимание человека и побуждало  исследователей использовать принципы организации  живых существ при создании многих машин и приборов. Не меньше поражают воображение гармоничные взаимоотношения растений и животных со средой обитания.