Возникновение приспособленности организмов.
Основная причина появления различных приспособлений живых организмов к среде обитания - это отбор. Например, известно, что куропатка - лесная птица. В зависимости от среды обитания у нее появляются различные приспособления: а) укорачивание клюва в связи с добыванием пищи из-под снега и листовой подстилки: б) появление роговых складок на концах пальцев для облегчения передвижения по толстому снежному покрову; в) расширение, закругление крыльев для быстрого поднятия в воздух (такого строения у предков куропатки не было).
Для дальнейшего распространения плоды и семена растений также претерпели различные изменения. Это крючки, колючки, которыми они прикрепляются к животным, или же легкий пух, который рассеивается ветром.
Появление приспособленности у растений и животных - характерное явление, но в любом случае приспособленность появляется не сразу. В результате длительного эволюционного процесса появляются особи с особыми признаками, приспособленными к условиям внешней среды.
Особенности приспособленности в строении, окраске, форме тела и поведении хорошо заметны на примере водного млекопитающего - дельфина. Заостренная форма тела дает ему возможность легко и свободно передвигаться в воде в разных направлениях. Скорость движения дельфина достигает 40 км/ч. А у птиц показатели приспособленности к полету - это наличие перьев, покрывающих тело; отсутствие ушных раковин и зубов; способность поворачивать голову на 180"; легкость костей; быстрое переваривание пищи в желудке и т. д.
У многих животных приспособленность настолько развита, что их трудно отличить от окружающей среды. Форма тела, окраска рыб, животных, обитающих в густых зарослях водорослей, помогают им успешно скрываться от врагов.

Виды приспособленности:

1. Покровительственная (маскирующая) окраска и ее виды.
2. Инстинктивное приспособление.
3. Забота о потомстве.
4. Физиологическая адаптация.

Рис. 21. Приспособленность ночных бабочек путем изменения окраски в соответствующие цвета ствола дерева: 1 - одинаковое количество размеченных темных и светлых бабочек; 2 - светлый ствол дерева; 3 - увеличение количества светлых бабочек; 4 - увеличение количества темных бабочек; 5 - темный ствол дерева

1. Покровительственная (маскирующая) окраска и ее виды. Покровительственная окраска - приспособленность организмов, которые живут открыто и могут оказаться доступными для врагов. Птицы, насиживающие яйца на земле (глухарь, куропатка, перепел и др.), сливаются с окружающим фоном. Птица, сидящая на гнезде неподвижно, почти незаметна для своих врагов. Малозаметны и яйца, имеющие пигментированную скорлупу, и вылупляющиеся из них птенцы. У крупных хищников, чьи яйца недоступны для врагов, или у птиц, откладывающих яйца высоко на скалах или закапывающих их. в землю, покровительственная окраска скорлупы не развивается. Гусеницы бабочек обычно зеленые, под цвет листьев, или темные, под цвет коры. Донные рыбы (скат, камбала) часто окрашены под цвет песка.
Животные пустынь имеют, как правило, песочно-желтую окраску. Однотонная покровительственная окраска свойственна насекомым (саранча), ящерицам, сайгакам, львам. В зависимости от времени года многие животные меняют окраску. Например, песец, заяц-беляк, куропатка зимой имеют белую окраску. У дневных бабочек покровительственная окраска на нижней части крыльев, а у ночных - на верхней части крыльев, поэтому днем они становятся заметными для врагов и могут погибнуть (нижняя часть крыльев светлая). Покровительственную окраску можно наблюдать и по форме насекомых: куколка бабочек на ветке очень похожа на почку; личинка, прикрепленная на ветке в неподвижном состоянии, похожа на ветку дерева и т. д.
Покровительственная окраска особенно полезна на начальных этапах индивидуального развития организма (яйца, личинка, птенец). Необходима покровительственная окраска для медленно передвигающихся животных или перешедших в состояние покоя.
Многие животные способны быстро менять окраску в зависимости от цвета окружающей среды, и эта способность передается по наследству. Например: хамелеон, камбала, агама.

Виды покровительственной окраски:

1. защитная окраска;
2. привлекающая окраска;
3. угрожающая окраска;
4. подражающая окраска.

1. Защитная предупреждающая окраска свойственна ядовитым, жалящим или обжигающим насекомым. Например, божью коровку (красная, желтая, коричневая, темно-красная, полосатая) птицы никогда не склевывают из-за выделяемой ядовитой, горькой желтоватой жидкости (рис. 22). Если птенцы случайно склевывают этого жука, то в следующий раз не подходят к нему. Жук-падальщик выделяет неприятную обжигающую жидкость, имеет ярко-красную полосатую окраску. Окраска пчелы, шмеля, осы, ядовитых змей защищает их от хищников. Защитная окраска зависит и от поведения некоторых насекомых и животных. Иногда ползущие жуки в минуты опасности замирают. Выпь, гнездящаяся в камышах, случайно увидев врага, вытягивает шею, поднимает вверх голову и замирает. Предостерегающая окраска у животных сочетается с поведением, отпугивающим хищника.

Рис. 22. Предупреждающая окраска: 1 - божья коровка; 2 - нарывник

2. Привлекающая окраска. Эта окраска особенно важна во время размножения. Яркая окраска красных бабочек, голубокрылых кузнечиков, тушканчиков, оперения самцов птиц привлекает самок в период размножения. В обычные дни окраска сливается с окружающей средой и становится не заметной для врагов (рис. 23).

Рис. 23. Привлекающая окраска: 1 - красная орденская лента; 2 - голубокрылая кобылка; 3 - тушканчик

3. Угрожающая окраска. Во время опасности животные принимают угрожающую позу. Например, кобра в минуты опасности поднимает голову прямо, раздувает шею и принимает угрожающую позу; жук-чернотелка поднимает брюшко и выделяет неприятный запах. Ушастая круглоголовка мгновенно раскрывает кожные складки на голове и замирает с открытым ртом. На раскрытых крыльях богомола есть пятна, похожие на глаза. В случае опасности, раскрывая крылья, богомол отпугивает своего врага. Такие же пятна имеются и у ночных бабочек (рис. 24).

Рис. 24. Угрожающая окраска: глазчатые пятна на крыльях бабочки (1) в позе угрозы похожи на глаза сычика-эльфа (2)

4. Подражающая окраска - мимикрия (греч. mimikos - "подражание"). Это подражание животных и растений живым организмам или определенным неживым предметам среды. Предостерегающая окраска незащищенных организмов имеет сходство с одним или несколькими видами. Например, по форме тела, размеру, яркой окраске таракан схож с божьей коровкой. По форме тела морской конек и рыба-шла напоминают водоросль. Белая бабочка неприятным запахом, яркой окраской подражает несъедобным бабочкам из семейства геликонид (рис. 25), а мухи - осам. Схожесть неядовитых змей с ядовитыми помогает защититься им от врагов и выжить.

Рис. 25. Подражательная окраска: бабочка-белянка (Т) похожа на ядовитую бабочку-геликониду (2)

Примеры подражательной окраски растений.
Подражательная окраска у растений необходима для привлечения или запугивания животных. Обычно на цветке белозора не бывает нектара. Для привлечения насекомых оно похоже на медоносное растение. Насекомые, садясь на цветок, способствуют его опылению. Цветы насекомоядного растения (непентес) имеют яркую окраску. Насекомые, садясь на цветок, мгновенно попадают в "капкан" и погибают. Орхидея по форме цветка и запаху напоминает самку некоторых насекомых, поэтому самцы насекомых невольно садятся на цветок и опыляют его.
Мимикрия возникает "под контролем" естественного отбора. Возникновение ее связано с накоплением мелких полезных мутаций у съедобных видов в условиях их совместного обитания с несъедобными. Одним из главных орудий защиты от врагов и приспособительных признаков является: у жучков и крабов - хитиновый покров, у моллюсков - раковины, у крокодилов - чешуя, у броненосцев и черепахи - панцирь, у ежа и дикобраза - иглы.

Приспособленность. Покровительственная окраска. Защитная окраска. Привлекающая окраска. Угрожающая окраска. Подражательная окраска (мимикрия).

1. Главная причина различных приспособлений организмов к условиям среды - это отбор.
2. Покровительственная окраска - приспособленность, необходимая для защиты организмов, ведущих открытый образ жизни, от врагов.
3. Защитная окраска - вид покровительственной окраски, характерной для ядовитых, жалящих, обжигающих насекомых.
4. Привлекающая окраска - вид покровительственной окраски в период размножения организмов.
5. Угрожающая окраска - способ защиты животных от врагов принятием угрожающей позы.
6. Подражание живым организмам и неживым предметам среды - это приспособленность организмов, не способных самостоятельно защищаться или малоподвижных.
7. Какие признаки организмов обусловливают приспособленность?
8. Как возникает приспособленность?
9. Назовите виды покровительственной окраски.
10. Покажите на примере защитную окраску.
1. Каким организмам свойственна подражающая окраска?
2. Приведите примеры, доказывающие полезность привлекающей окраски.
3. Каковы примеры подражающей окраски у растений?

Задание
Встречали ли вы в природе насекомых, замирающих при прикосновении? Обратите внимание на их действия, неподвижность. Обратите внимание на насекомых, выделяющих неприятный пахучий запах. Сравните их. Это задание поможет вам глубже познакомиться с защитной и угрожающей окраской животных.
Постарайтесь выполнить задание.
К какому виду относятся приведенные примеры покровительственной окраски? Занесите соответственно заглавными буквами: "ЗЩ" - защитная; "ПР"- привлекающая; "ПД"- подражательная.

1. Божья коровка. 5. Непентес (насекомоядное растение).
2. Бабочка. 6. Выпь.
3. Жук-чернотелка. 7. Самец фазана.
4. Морской конек. 8. Богомол.

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.

Факты, свидетельствующие о приспособленности живых существ к условиям жизни, столь многочисленны, что не представляется возможным дать сколько-нибудь полное их описание. Приведем лишь некоторые яркие примеры приспособительной окраски.

Примеры адаптации

Для защиты яиц, личинок, птенцов особенно важна покровительственная окраска. У открыто гнездящихся птиц (глухарь, гага, тетерев) самка, сидящая на гнезде, почти не отличима от окружающего фона. Соответствует фону и пигментированная скорлупа яиц. Интересно, что у птиц, гнездящихся в дупле, самки нередко имеют яркую окраску (синицы, дятлы, попугаи).

Удивительное сходство с веточками наблюдается у палочников. Гусеницы некоторых бабочек напоминают сучки, а тело некоторых бабочек - лист. Здесь покровительственная окраска сочетается с покровительственной формой тела. Когда палочник замирает, то даже с близкого расстояния трудно обнаружить его присутствие - настолько сливается он с окружающей растительностью. Всякий раз, попадая в лес, на луга, в поле, мы даже не замечаем, как много насекомых скрывается на коре, листьях, в траве.

Рис. Окраска маскирует рыбу под донные отложения

У зебры и тигра темные и светлые полосы на теле совпадают с чередованием тени и света окружающей местности. В этом случае животные мало заметны даже на открытом пространстве с расстояния 50-70 м- Некоторые животные (камбала, хамелеон) способны даже к быстрому изменению покровительственной окраски благодаря перераспределению пигментов в хроматофорах кожи. Эффект покровительственной окраски повышается при ее сочетании с соответствующим поведением: в момент опасности многие насекомые, рыбы, птицы замирают, принимая позу покоя.

Очень яркая предостерегающая окраска (обычно белая, желтая, красная, черная) характерна для хорошо защищенных, ядовитых, жалящих форм. Несколько раз попытавшись отведать клопа-«солдатика», божью коровку, осу, птицы в конце концов отказываются от нападения на жертву с яркой окраской.

Интересные примеры адаптации связаны с мимикрией (от греч. мимос - актер). Некоторые беззащитные и съедобные животные подражают видам, которые хорошо защищены от нападения хищников. Например, некоторые пауки напоминают муравьев, а осовидные мухи внешне сходны с осами.

Эти и многие другие примеры говорят о приспособительном характере эволюции. Каковы же причины возникновения различных приспособлений?

Происхождение приспособленности (адаптации) у организмов

Впервые научное объяснение приспособленности дал Ч. Дарвин. Из самого дарвиновского учения о естественном отборе, как процессе выживания и размножения наиболее приспособленных, следует, что 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 и 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, гнездиться и кормиться 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 оставить 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 Ч. Дарвином, в корне отличается от понимания этого процесса Ж. Б. Ламарком, который выдвинул идею о врожденной способности организмов изменяться 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 и т. д.), 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.

Относительность приспособленности

В додарвиновский период развития биологии приспособленность живых существ служила доказательством бытия божия: без всемогущего творца сама природа не смогла бы так разумно устроить живые существа и так мудро приспособить их к среде. Господствовало мнение, что каждое отдельное приспособление абсолютно, так как соответствует определенной цели, заложенной творцом: ротовые части бабочки вытянуты в хоботок, чтобы она смогла ими достать нектар, спрятанный в глубине венчика; толстый стебель кактусу необходим для запасания воды и др.

Приспособленность организмов к среде выработана в процессе длительного исторического развития под действием естественных причин и не абсолютна, а относительна, так как условия среды обитания часто изменяются быстрее, чем формируются приспособления. Соответствуя конкретной среде обитания, приспособления теряют свое значение при ее изменении. Доказательством относительного характера приспособленности могут быть следующие факты:

Защитные приспособления от одних врагов оказываются неэффективными от других (например, ядовитых змей, опасных для многих животных, поедают мангусты, ежи, свиньи);

Проявление инстинктов у животных может оказаться нецелесообразным (ночные бабочки собирают нектар со светлых цветков, хорошо заметных ночью, но также летят и на огонь, хотя и гибнут при этом);

Полезный в одних условиях орган становится бесполезным и даже относительно вредным в другой среде (перепонки между пальцами у горных гусей, которые никогда не опускаются на воду);

Возможны и более совершенные приспособления к данной среде обитания. Некоторые виды животных и растений быстро размножались и широко распространялись в совершенно новых для них районах земного шара, куда были случайно или намеренно завезены человеком.

Таким образом, относительный характер приспособленности противоречит утверждению об абсолютной целесообразности в живой природе.



РАЗРАБОТКА УРОКА НА ТЕМУ

ВОЗНИКНОВЕНИЕ ПРИСПОСОБЛЕНИЕ

Сегодня мы поговорим с вами о приспособлении организмов к условиям существования. Выясним, что такое адаптация и какие типы адаптаций существуют, определим основные виды адаптаций в природе и подберем к ним примеры. Приспособления к условиям окружающей среды возникают в результате действия естественного отбора, поэтому давайте вспомним:

1. что такое естественный отбор?

Выживание и размножение наиболее приспособленных организмов.

2. А какие формы естественного отбора вы знаете?

Движущий, дизруптивный, стабилизирующий.

3. А что такое движущий отбор?

- форма естественного отбора, которая действует при направленном изменении условий внешней среды.

4. Приведите пример движущего отбора?

Темная окраска бабочки березовой пяденицы в индустриальных районах

5. А что такое дизруптивный отбор?

Форма естественного отбора, при которой условия благоприятствуют двум или нескольким крайним вариантам (направлениям) изменчивости, но не благоприятствуют промежуточному, среднему состоянию признака.

6.Приведите пример.

Двух рас у погремка большого на сенокосных лугах, полиморфизм 2-х форм цветов божьих коровок

7.Что такое стабилизирующий отбор?

Стабилизирующий отбор - форма естественного отбора, сохраняются особи с признаками не отклоняющимися от нормы.

8.Приведите пример

Среднее количество птенцов в гнезде, оптимальные размеры и формы цветков и соцветий у насекомоопыляемых растений.

А теперь открываем тетради и записываем тему: «Возникновение приспособлений».

В результате естественного отбора у растений и животных возникают приспособления, соответствующие той среде, в которой они постоянно встречаются. Известно, что птицы имеют приспособления для полета – крылья. Такие приспособления к условиям существования издавна обращали на себя внимание человека. Недаром говорят, что «крылья даны птице для полета». К водной среде прекрасно адаптированы рыбы. Здесь уместно вспомнить выражение: «чувствовать себя как рыба в воде».

А теперь давайте запишем, что же такое адаптация. Под адаптацией понимается совокупность морфофизиологических, поведенческих, популяционных и других особенностей биологического вида, которая обеспечивает возможность его существования в определенных условиях окружающей среды. Обычно адаптации различают на общие и частные.

Общие адаптации – это приспособления к жизни в обширной зоне условий среды. Примером может служить приспособленность конечностей позвоночных к наземной среде.

Частные адаптации – это приспособления к определенному образу жизни. Примерами могут быть приспособленность обезьян лазить по деревьям, или способность акул к плаванию.

Много примеров частных адаптаций связано с наличием у животных так называемой покровительственной окраски, условно ее делят на несколько типов: маскировка, мимикрия, демонстрация.

С каждым видом покровительственной окраски более подробно вы познакомитесь в ходе работы с текстом.

Делимся на 3 группы, каждая группа отвечает на 4 вопроса которые лежат перед вами. Ответы конспектируете себе в тетрадь. Затем каждый представитель от группы диктует свои ответы другим группам, а остальные записывают.

А теперь мы проверим, как вы усвоили данную тему, перед вами иллюстрации – вам необходимо назвать, что за форма покровительственной окраски представлена на иллюстрации.

ВОПРОСЫ

1. Что такое маскировка?

2.Какие типы маскировки существуют?

3.Приведите пример маскировки?

4. Какое значение имеет маскирующая окраска?

МАСКИРОВКА

Маскировка – это приспособление, при котором форма тела и окраска животных сливаются с окружающими предметами. Выделят несколько типов маскировки: криптическая окраска, расчленяющая, скрывающая. Криптическая окраска (К. о.) животного обеспечивает сходство особи с окружающим фоном. Животные, обитающие в траве, имеют зелёную окраску (ящерицы, кузнечики, гусеницы), обитатели пустынь - жёлтую или бурую (пустынная саранча, ушастая круглоголовка, сайгак). Дизруптивная, или расчленяющаяся, окраска характеризуется наличием контрастных пятен и полос, нарушающих зрительное впечатление о контурах тела, вследствие чего животное становится незаметным на фоне с чередующимися пятнами света и тени. Дизруптивная окраска часто сочетается с криптической, т. е. пятна в окраске животного гармонируют с фоном. Дизруптивная окраска свойственна многим животным (саранчовым, бабочкам, жукам-усачам, ящерицам, бурундукам, зебрам). Скрадывающая окраска основана на эффекте противотени: наиболее ярко освещаемые участки тела окрашены темнее менее освещаемых: при этом окраска кажется более монотонной, а очертания животного сливаются с фоном. Такая окраска («тёмная спина - светлое брюхо») характерна для большинства рыб и др. обитателей толщи воды, для многих птиц и некоторых млекопитающих (олени, зайцы).

ВОПРОСЫ

1. Что такое мимикрия?

2. Какие виды и формы мимикрия существуют в природе?

3.Приведите примеры каждого из видов и форм мимикрии?

4. Какое значение имеет мимикрия?

МИМИКРИЯ

Мимикрия – это сходство беззащитного и съедобного вида животного с одним или несколькими представителями неродственных видов. В природе выделяют 2 типа мимикрии: миметизм – сходство с другим животным и мимезия – сходство с растениями и предметами окружающей среды. Различные формы миметизма характерны для целого ряда видов насекомых – мухи имитируют ос. Хрестоматийными примерами мимезии являются некоторые морские-коньки, например конек-тряпичник напоминает водоросли.

Выделяют 2 формы мимикрии: бейтсовскую, описанную Г.Бейтсом и мюллеровскую, описанную Ф.Мюллером. Примеров бейтсовской мимикрии служит случай сходства отдельных видов бабочек-белянок с несъедобными ярко окрашенными и дурно пахнущими бабочками-геликонидами. В варианте мюллеровской мимикрии несколько защищенных видов имеют внешнее сходство и окраску, например некоторые виды ос.

Существует множество животных, использующих как защитный механизм звуковое подражание. В основном данное явление встречается среди птиц. Например, кроличий сыч, живя в норах грызунов, может имитировать шипение змеи.

Мимикрия у растений служит для отпугивания или привлечения животных. Например, лишенные нектара цветки белозора сходны с медоносными цветками и подобным образом привлекают к себе насекомых-опылителей. Полагают что возникновение мимикрии связано с избирательным истреблением животных или растений.

ВОПРОСЫ

1. Что такое демонстрация?

2. Приведите примеры угрожающей окраски или формы?

3.Приведите примеры предупреждающей окраски или формы?

4. Какое значение имеет демонстрация?

ДЕМОНСТРАЦИЯ

Демонстрация – форма или окраска животных, делающая их заметными на фоне окружающей среды. Выделяют два вида демонстрации: угрожающая и покровительственная форма или окраска. Угрожающая окраска сильно отличается от фона окружающей среды, демонстрируется внезапно при опасности и обычно сочетается с угрожающей позой и звуками. Например, у некоторых видов бабочек (из родов бражников, ленточниц), цикад, саранчовых, богомолов и др. на задних крыльях имеются глазчатые пятна или яркие перевязи. Предупреждающая окраска, вид покровительственной окраски и формы, при которой несъедобные животные обладают яркой, обычно пёстрой, окраской. Такие животные хорошо заметны благодаря контрастным сочетаниям цветов (чёрного, красного, белого; оранжевого, белого, чёрного и т.д.). Среди позвоночных животных предупреждающая окраска присуща некоторым рыбам, саламандрам, жабам жерлянкам.

Ряд ядовитых змей оповещает о своем присутствии не столько окраской, сколько звуками, в основном так называемого инструментального характера, т.е. издаваемыми либо с помощью трения чешуек, либо с помощью специальной «погремушки» на конце хвоста (гремучие змеи).

Демонстрация обеспечивает заметность животных, которая является преимуществом, поскольку они, будучи узнанными, не подвергаются нападению со стороны хищников.

Одним из результатов ,но не , являющегося естественной направляющей движущей силой процесса , можно назвать развитие у всех живых организмов – приспособлений к среде обитания . Ч. Дарвин подчеркивал, что все приспособления, сколько бы совершенными они не были, носят относительный характер. Естественный отбор формирует приспособление к конкретным условиям существования (в данное время и в данном месте), а не ко всем возможным условиям среды. Многообразие конкретных приспособлений можно разделить на несколько групп, которые являются формами приспособленности организмов окружающей среде.

Некоторые формы приспособленности у животных:

Покровительственная окраска и форма тела (маскировка) . Например: кузнечик, белая сова, камбала, осьминог, насекомое палочник.

Предостерегающая окраска . Например: осы, шмели, божья коровка, гремучие змеи.
Отпугивающее поведение . Например: жук-бомбардир, скунс или американская вонючка.

Мимикрия (внешнее сходство незащищенных животных с защищенными). Например: муха журчалка похожа на пчелу, безобидные тропические ужи похожи на ядовитых змей.
Некоторые формы приспособленности у растений:

Приспособления к повышенной сухости . Например: опушенность , накопление влаги в стебле (кактус, баобаб), превращение листьев в иголки.
Приспособления к повышенной влажности . Например: большая поверхность листа, много устьиц, повышенная интенсивность испарения.
Приспособленность к опылению насекомыми . Например: яркая, привлекающая окраска цветка, наличие нектара, запах, форма цветка.
Приспособления к опылению ветром . Например: вынесение тычинок с пыльниками далеко за пределы цветка, мелкая, легкая пыльца, пестик сильно опушен, лепестки и чашелистики не развиты, не мешают обдуванию других частей цветка ветром.
Приспособленность организмов – относительная целесообразность строения и функций организма, являющаяся результатом естественного отбора, устраняющего неприспособленных в данных условиях существования особей. Так, покровительственная окраска зайца-русака летом делает его незаметным, но неожиданно выпавший снег эту же покровительственную окраску зайца делает нецелесообразной, так как он становится хорошо заметен для хищников. Ветроопыляемые растения в дождливую погоду остаются не опыленными.

Растения и животные удивительно приспособлены к условиям среды, в которых они обитают. В понятие «приспособленность вида» входят не только внешние признаки, но и соответствие строения внутренних органов выполняемым ими функциям (например, длинный и сложно устроенный пищеварительный тракт жвачных животных, питающихся растительной пищей). Соответствие физиологических функций организма условиям его обитания, их сложность и разнообразие также входит в понятие приспособленности.

Для выживания организмов в борьбе за существование большое значение имеет приспособительное поведение. Помимо затаивания или демонстративного, отпугивающего поведения при приближении врага существует много других вариантов приспособительного поведения, обеспечивающего выживаемость взрослых особей или молоди. Так, многие животные запасают корм на неблагоприятный сезон года. В пустыне для многих видов время наибольшей активности – ночь, когда спадает зной.

Под адаптацией понимается совокупность морфофизиологических, поведенческих, популяционных и других особенностей данного биологического вида, которая обеспечивает возможность его существования в определенных условиях внешней среды.

Общие адаптации — приспособления к жизни в обширной зоне среды . К адаптациям общего плана относят, например, приспособленность конечностей позвоночных к наземной среде (большинство рептилий, млекопитающих), плаванию (рыбы, китооб- разные, морские черепахи и пр.), полету (птицы, рукокрылые млекопитающие).

Частные адаптации — специализации к определенному образу жизни . К адаптациям частного плана относят, например, приспособленность конечностей позвоночных к бегу (антилопы, лошади,страусы и др.), роющему образу жизни (кроты, могеры, цокоры,слепыши и др.), лазанию по деревьям (обезьяны, ленивцы, дятлы, пишухи и пр.), различным типам полета (грифы, соколы,альбатросы, утки и пр.; различное строение крыльев рассматривается как адаптации к конкретным типам полета), различным ти- пам плавания (акулы, морские черепахи, пингвины, тюлени). Много примеров частных адаптации связано с наличием у животныхтак называемой покровительственной окраски.

Условно различаютнесколько типов покровительственной окраски (иногда и формы):маскировку, мимикрию, демонстрацию.

Маскировка

Муха-осовидка подражает осе (мимикрия)

Пример демонстрации

Между выделенными типами существует немало переходов.

Маскировка — приспособление, при котором форма тела и окраска животных сливаются с окружающими предметами. Например, гусеница бабочки пяденицы похожа на сучок, насекомое палочник — на сухую ветку, австралийские рыбы-тряпичники — наприбрежные водоросли, выделяют следующие основные типы маскирующей окраски: криптическая (обеспечивает сходство с окру-жающим фоном); расчленяющая («размывает» контур животного;характерна для яиц, а иногда и самих птиц, гнездящихся открытона земле — кулики, утки, козодои и пр.); скрадывающая (основана на принципе «противотени»).

Маскирующая окраска особенно важна для защиты организма на ранних этапах индивидуального развития (яиц, личинок, птенцов, детенышей млекопитающих и т.д.). У открыто гнездящихсяптиц такую окраску имеют самки, что особенно необходимо в период насиживания кладки. Расчленяющая окраска может быть ухищников, использующих длительное подкарауливание жертвы:тигр, леопард, ягуар, окунь и др. Некоторые животные способны кбыстрому изменению окраски в зависимости от изменения окружающего фона, например различные виды камбалы, хамелеонов.

Мимикрия — сходство беззащитного и съедобного вида с однимили несколькими представителями неродственных видов, хорошозащищенных от нападения и поедания хищником (миметизм) илирастениями и предметами окружающей среды (мимезия). Различные формы миметизма характерны для целого ряда видов насекомых (мухи имитируют ос, шмелей), змей (неядовитые змеи имитируют окраску и поведение ядовитых). Хрестоматийны следующие примеры мимезии: некоторые морские коньки, например конек-тряпичник, напоминают водоросли; яйца некоторых куликов(кулики-сороки, зуйки) сходны по окраске и форме с галькой (узакрыто гнездящихся птиц, например у дуплогнездников, яйца неокрашены); гусеница бабочки пяденицы напоминает сухой сучок;насекомое палочник похоже на сухие прутики; название рыба-листговорит само за себя; некоторые бабочки похожи на сухие листьяи даже имитируют их падение при полете и пр.

Выделяют две формы мимикрии: бейтсовскую (по имени Г. Бейтса) и мюллеровскую (Ф. Мюллер). Примером бейтсовской мимикрии служит случай сходства отдельных видов бабочек белянок снесъедобными ярко окрашенными и дурно пахнущими бабочками-геликонидами. В варианте мюллеровскои мимикрии несколькозащищенных видов животных имеют сходную внешность и окраску — образуют совокупность видов, называемую «кольцо». Так,многие виды ос сходны между собой. Ядовитые насекомые (клоп-солдатик, жук-нарывник, семиточечная божья коровка) имеютотпугивающую окраску — красную с черными пятнами. Насекомоядные птицы, вырабатывая «рефлекс отвращения» на одномвиде, уже не трогают виды «кольца».

Мимикрия у растений служит для отпугивания или привлечения животных. Например, лишенные нектара цветки белозора сходны с медоносными цветками и подобным образом привлекают ксебе насекомых-опылителей. Ловчие приспособления насекомоядных растений «подражают» ярким цветкам других видов и таким способом заманивают в ловушку насекомых. Полагают, что возникновение мимикрии связано с избирательным истреблением животных или растений.

Демонстрация (угрожающая или предупреждающая окраска илиформа). Животное с ядовитыми зубами (ядовитые змеи), жалящимприспособлением (жалящие перепончатокрылые: пчелы, осы), ядовитыми кожными железами (амфибии: огненная саламандра, жерлянки и др.) обычно «широко оповещает» об этом. Такие виды обладают отпугивающей окраской (мюллеровская мимикрия) или особым «рисунком» (например, у некоторых змей), которые хорошо запоминаются другими животными. Ряд ядовитых змей оповещает о своем присутствии не столько окраской, сколько звуками,

в основном так называемого инструментального характера, т.е. издаваемыми либо с помощью трения чешуек (эфа), либо с помощью специальной «погремушки» на кончике своего хвоста (гремучие змеи).

Происхождение приспособлений и их относительность . Эволюция направлена на приобретение приспособлений. Приоритет научного объяснения случаев приспособленности животных и растений принадлежит Ч.Дарвину. Ж. Б.Ламарк считал, что организмы обладают врожденной способностью изменяться под влиянием внешней среды и только в полезном для них направлении. Вряд ливозникновение колючек дикобразов, ежей, тенреков (мадагаскарские щетинистые ежи) непосредственно связано с проявлениемусловий внешней среды. Ч.Дарвин показал, что адаптации возникают в результате действия естественного отбора. Только обладатели более острых и прочных колючек выживали в борьбе с хищниками и могли оставлять жизнеспособное потомство. Так, из поколения в поколение накапливались и закреплялись те полезные наследственные изменения, которые способствовали сохранению ипроцветанию вида.

В результате исторического развития живых существ вся их организация оказывается глубоко адаптивной. Однако приспособленность организмов к среде, несмотря на все ее совершенство, неабсолютна, а относительна. Относительность приспособлений прежде всего связана с тем, что условия внешней среды нередко меняются значительно быстрее, чем формируются те или иные приспособления. А уже имеющиеся приспособления теряют свое значение для организма в трансформированной среде.

Доказательствами относительности приспособлений могут служить следующие примеры:

1) полезный в одних условиях орган становится бесполезным и даже относительно вредным в другой среде: сравнительно длинные крылья стрижей, приспособленные к стремительному продолжительному полету, создают определенные сложности при взлете с земли; длинные крылья морской птицы — фрегата не дают ей подняться с гладкой поверхности моря; странствующий альбатрос не в состоянии взлететь с палубы корабля;

2) защитные приспособления от врагов также относительны: ядовитые змеи(например, гадюки) поедаются ежами, свиньями, которые маловосприимчивы к их яду; крупная ящерица — серый варан — маловосприимчива к яду кобры;

3) проявление инстинктов может также оказаться нецелесообразным: например, защитная реакция (выпускание струи дурно пахнущей жидкости) скунса, направленная против идущего автомобиля (к сожалению, случается, что по этой причине на дорогах США гибнут эти зверьки);

4) наблюдаемое«переразвитие» некоторых органов, которые становятся помехой для организма (явление гиперморфоза): огромные (до 3 м и более в размахе) рога вымершего большерогого оленя (Megaceros eurycerus); чрезмерно развитые клыки бабируссы (дикой свиньи); устрашающие клыки-кинжалы вымерших саблезубых тигров (махайродов, смилодонов), излишне длинные бивни древних хоботных —мастодонтов.