Эволюционный процесс подразумевает постоянные обновления, возникновения полезных признаков, их закрепление в организмах живых существ. И эти изменения не обязательно проявляются на генетическом уровне. Очень важны идиоадаптации - приспособления животных, растений и микроорганизмов к конкретным условиям обитания, факторам среды и физическим характеристикам ареала.

Механизм возникновения приспособлений - глубокий эволюционный процесс, формирующий нужные признаки с течением времени, постепенно. Закрепляющий необходимые характеристики в геноме живых существ для проявления в будущих поколениях.

Адаптации, или приспособления организмов

Очень часто можно встретить организм растительного или животного происхождения, который имеет какую-нибудь необычную особенность в строении, поведении или внешнем облике. Например, палочники, которые по наружности нисколько не отличаются от веточки дерева. Или муха-журчалка, которая имеет точно такую же окраску, как оса. Среди растений примерами могут служить толстостебельные мясистые кактусы, ходульные и воздушные корни, корни-подпорки.

В любом случае все это - приспособления к среде обитания, условиям окружающей среды или защита себя от других существ. Такие явления имеют очень важное значение, поскольку являются важными этапами эволюционного процесса. Механизм возникновения приспособлений всегда имеет в своей основе именно генетические выборки и закрепления важных и нужных генов, кодирующих проявление того или иного признака. Например, ген, ответственный за изменение окраски хамелеоном, сформировался в геноме этих животных несколько тысяч лет назад и до сих пор передается по наследству всем будущим поколениям.

Адаптации растений: общая характеристика

Приспособления у растений являются неотъемлемой частью их жизни. Все их можно разделить на несколько основных групп.

1. К температурным условиям окружающей среды.
2. Влажности воздуха.
3. Способам опыления.
4. К потреблению пищи.

Механизм возникновения приспособлений отвечает все тем же основам - эволюционные изменения с закреплением и передачей по наследству необходимых в конкретных условиях признаков. Поэтому если какое-либо растение адаптировалось к территории, условиям среды, температуре, то всем своим будущим поколениям оно обязательно передаст все особенности для комфортного существования.

Растения в условиях сухости

При температурном режиме, в котором преобладают слишком высокие значения и постоянные солнечные дни, приспособления у растений имеют ярко выраженный характер, направленный на уменьшение испарения влаги. А также на сохранения массы тела и питательных веществ вместе со связанной водой внутри стебля.

Для этого листовые пластины редуцируются до минимума, либо полностью видоизменяются. Самым типичным примером являются пустынные растения - кактусы. Жестокие условия существования под палящим знойным солнцем заставили эти растения преобразовать листья в колючие иглы, а стебель - в толстый мясистый ствол, наполненный паренхимными клетками (основной тканью) с большим количеством связанной и свободной воды.

Механизм возникновения приспособлений кактуса очень отчетливо показывает, насколько искусными могут быть растения в своих адаптациях. Благодаря колючкам растение не испаряет воду с поверхности листьев, а значит, экономит большое ее количество. Помимо этого, в стебле, видоизмененном под толстый мясистый ствол, происходит накопление ряда веществ, удерживающих воду. Например, аккумулируются:

• гидрофильные белковые молекулы;
• пролин (аминокислота, удерживающая воду);
• моносахариды и разные органические кислоты.

Также механизм возникновения приспособлений кактуса включает в себя выработку соединений гормональной природы, которые затормозят действие гормонов роста (гиббереллины, ауксины). Это позволяет растениям быстро останавливать свой рост при наступлении неблагоприятных условий, длящихся долгое время.

Приспособления к разным видам опыления

Еще одним ярким примером адаптаций у растений является их способность подстраиваться к опылителям. Например, ветроопыляемые формы образуют семена сухие и легкие, которые просто будут рассеиваться даже несильными движениями воздуха.

Если растение насекомоопыляемое, то оно формирует цветки определенного строения и окраски:

• ярко окрашенные;
• крупные или собранные в большие соцветия;
• с сильным приятным ароматом.

Строение самого цветка также может быть приспособленным под опылителя. Существуют растения, опыляемые строго определенным видом птиц или насекомых.

Перекрестноопыляющиеся или самоопыляющиеся растения в структуре цветка имеют длинные тычинки и глубоко посаженный пестик, чтобы пыльца попадала на рыльце. Каждое их таких приспособлений играет важную роль в репродукции и также закрепляется наследственно в геноме.

Условия избыточной влажности для растений

В тропических и субтропических местах обитания часто явление избыточной влажности воздуха. Ведь известно, что в некоторых местностях тропические ливни могут идти больше месяца. Конечно, такой избыток воды растениям весьма вреден. Поэтому некоторые виды сформировали определенные адаптации, сводящие к минимуму такое воздействие природы. Это гидатоды - водяные устья, увеличивающие количество выделяемой растением воды. Она выходит целыми каплями. Такое явление получило название гуттации.

Также приспособлениями к избыточной влажности у растений являются большие листовые пластины с огромным количеством устьиц. Соответственно, транспирация также усиленная.

Механизм возникновения приспособлений у животных

Представители фауны вынуждены не только подстраиваться под условия среды, но и защищать себя от нападения более сильных особей, для которых они - пища. Это привело к формированию нескольких типов адаптаций у животных:

• изменение формы тела и конечностей, шерстного (кожного, перьевого) покрова;
• покровительственная окраска;
• мимикрия (подражание более защищенным и опасным животным);
• предостерегающая окраска;
• отпугивающее поведение.

Ярким примером приспособлений при помощи изменения формы тела, конечностей и покровов являются птицы (перья, киль, легкий скелет, обтекаемая форма тела). Также водные млекопитающие и рыбы, которые имеют хвосты и плавники, гладкую поверхность, отсутствие мощного шерстного покрова. Зато у них присутствуют воздушные пузыри, перепонки на лапах ласты (морские млекопитающие).

Проявляется у многих животных, как наземных, так и водных. Например, прячущиеся в траве, морские иглы, скрывающие себя в водорослях. Хамелеоны, пяденицы (палочковидные гусеницы), калима (бабочка, имитирующая листок), пестрые и серая окраска зайцев и многие другие примеры, отражающие приспособления у животных.

Мимикрия, то есть подражание с целью защиты себя от поедания и нападения, характерна для, например, мухи-журчалки (напоминает осу), некоторых видов ужей, копирующих ядовитых змей и так далее.

Предостерегающая окраска насекомых и животных направлена на честное предупреждение о несъедобности вида, его ядовитости. Примером служат ядовитые змеи, осы, пчелы, шмели, божьи коровки и другие представители. Это очень распространенные приспособления у животных.

Отпугивающее поведение - это шипение, рычание, отпрыгивание в сторону, выпускание биологических жидкостей (чернила осьминогов и кальмаров, скунсы). Сюда же можно отнести особенности некоторых животных, которые в холодное время года формируют стаи для облегчения добывания пропитания.

Все перечисленные приспособления носят эволюционно сформировавшийся и генетически закрепившийся механизм образования.

Адаптации белых медведей

Механизм возникновения приспособлений белого медведя сформировался в условиях крайне холодных мест обитаний. Все его адаптации направлены именно на сохранение тепла и добычу пищи. К ним можно отнести:

• покровительственную белую окраску (маскировку);
• толстый слой подкожного жира, играющий двойственную роль: теплоизоляцию и облегчение массы тела при плавании и нырянии;
• густой плотный и теплый мех, покрывающий всю поверхность тела.

Благодаря своим приспособлениям белый медведь может не опасаться даже самых суровых холодов. А белая окраска позволяет ему незаметно подкрадываться к источнику питания - тюленям.

Приспособления подземных млекопитающих

Самым ярким представителем является, безусловно, крот и все его сородичи (цокоры, слепыши и другие). Поэтому на его примере рассмотрим адаптации. Механизм возникновения приспособлений крота связан с подземной средой обитания, лишенной некоторых важных света, достаточного количества влаги, тепла. Поэтому адаптации данного животного следующие:

• мощные роющие конечности;
• отсутствие зрения;
• толстый подкожный слой жира;
• гладкая и жесткая шерсть черного цвета;
• обтекаемая форма тела.

Адаптации крупных пустынных животных

К таковым в первую очередь относятся верблюды, различные их виды. Механизм возникновения приспособлений верблюда формировался в условиях недостатка влаги и высоких температур. Адаптации следующего характера:

• наличие желез, избавляющих от лишних солей в организме;
• пониженное потоотведение;
• способность долгое время голодать, теряя массу тела на треть;
• особые черты пищеварения и метаболизма;
• наличие горбов, заполненных жиром, хранящим связанную воду;
• быстрое насыщение водой для пополнения внутренних запасов.

Все эти адаптации делают для верблюдов условия пустыни вполне комфортными и приемлемыми для жизни.

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.

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.

Относительный характер приспособленности

Развитие органов для захвата, удержания, умерщвления добычи (щупальцы).

Маскирующая окраска.

Выделение парализующих ядов.

Выработка особых способов поведения (ожидание в засаде).

Механизм возникновения приспособлений

Согласно учению Чарльза Дарвина в условиях естественного отбора выживает самый приспособленный. Следовательно, именно отбор - основная причина возникновения разнообразных приспособлений живых организмов к среде обитания. 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 осьминогов меняющаяся окраска надежно защищает их от большинства хищников. Трудно представить, что образование такой изменяющейся окраски вызвано прямым влиянием среды. Только действием естественного отбора можно объяснить возникновение такого приспособления: далеким предкам осьминога могло бы помочь выжить даже простая маскировка. Постепенно, в течение миллионов поколений, оставались в живых только те особи, которые случайно оказывались обладателями все более и более развитой окраски. Именно им удалось оставить потомство и передать ему свои наследственные особенности.

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 не эффективными от других;

проявление инстинктов у животных может оказаться нецелесообразным;

полезный в одних условиях орган становится бесполезным и даже относительно вредным в другой среде;

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.

Такие приспособление как покровительственная окраска возникала путем постепенного отбора всех тех мелких уклонений в форме тела, в распределении определенных пигментов, во врожденном поведении, которые существовали в популяциях предков этих животных. Одной из важнейших характеристик естественного отбора является его кумулятивность - его способность накапливать и усиливать эти уклонения в ряду поколений, слагая изменения отдельных генов и контролируемых ими систем организмов.

Естественный отбор подхватывает все те мельчайшие изменения, которые усиливают сходство в окраске и форме с субстратом, сходство между съедобным видом и тем несъедобным видом, которому он подражает. Следует учитывать, что разные виды хищников пользуются разными методами поиска добычи. Одни обращают внимание на форму, другие на окраску, одни обладают цветным зрением, другие нет. Поэтому естественный отбор автоматически усиливает, насколько это возможно, сходство между имитатором и моделью и приводит к тем изумительным адаптациям, которые мы наблюдаем в живой природе.

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.