* Данная работа не является научным трудом, не является выпускной квалификационной работой и представляет собой результат обработки, структурирования и форматирования собранной информации, предназначенной для использования в качестве источника материала при самостоятельной подготовки учебных работ.
Приспособленность организмов к окружающей среде
Содержание :
1. Введе ние :филетическая эволюци я .
2. Происхождение приспос о б ленности у организмов.
3. Примеры адап т аций.
4. Относительно с ть приспос обленности.
5. Список лит е ратуры.
Введение : филетичес кая эволюция.
В ход е экологической дифференциации отщепившаяся от вида популяция может со временем стать новым видом . Заметим , что при этом может продолжать жит ь и исходный (материнский ) вид . Иная судьба складывается у вида , когда среда его обитания медленно , но неу клонно ухудшается . Обычно такое ухудшение кас ается какого-то одного жизненно важного парам етра . Само собой разумеется , что любой вид существует лишь в пределах вполне конкретного диапазона изменения такого парам етра и вымирает при выходе среды за э ти пределы . Следовательно , выживание при посте пенном ухудшении среды должно быть связано с особой формой видообразования , при которо й материнский вид прекращ а ет свое существование . Такое видообразование получило название филетического.
На земле в настоящее время существуют миллионы видов животных и растений , значи т , существует столько же непрерывающихся филетических линий (цепей видов-предков ). Это ли не свидете льство силы жизни ! К сожа лению лишь малая часть линий смогла дожит ь до наших дней . Если бы нам представи лась фантастическая возможность подняться из прошлого к настоящему , то в большинстве сл учаев достичь современности нам бы не уда лось . Сплошь да рядом м ы натыкал ись бы на конечные звенья , то есть на виды , которые вымерли . Кроме того , поднима ясь по филетическим цепям , мы бы очень часто встречались с их ветвлением , где перед нами вставала бы проблема выбора ма ршрута . Такие развилки проще всего трактовать ка к завершение экологической диффе ренциаций изолированных популяций.
Вновь возникшие ветви могут опять вет вится , преобразуя филетическую линию в филети ческий пучок . Судьба филетических линий таког о пучка нередко складывается однотипно – на каком-то весьма кра тком , с геолог ической точки зрения , отрезке времени все они могут вымереть . И наоборот , отдельная линия пучка может испытать бурное ветвление , что приведет к возникновению нового пучк а – дочернего по отношению к исходному . Процесс расщепления филетических пучко в может продолжаться и далее . В итоге , возникает иерархия пучков разного калибра , об разовавшихся из одной филетической линии . Так ое монофилетическое собрание пучков называется филетической группой.
Говоря о макроэволюции , мы пользуемся широко принятой аналогией между филетическо й группой и деревом . Развивая ее дальше , можно сравнить филетическое видообразование с ростом ветвей . Правда , в отличие от об ычного дерева за этим филогенетическим древом следит «садовник» , который время от време ни подстригает п обеги , лишая ветви способности к дальнейшему росту . Этот «садо вник» в своей работе придерживается некоторых правил : во-первых , он подстригает только в етви , расположенные на максимальной высоте , и , во-вторых , этой операции нередко подвергаются все побеги о д ной крупной вет ви , включающей в себя множество более мелк их ветвей и веточек.
Ясно , что в качестве «садовника» высту пают изменения среды , адаптироваться к которы м некоторые филетические линии не смогли , в то время как прирост ветвей и образ ование боковых п обегов – 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 пред к а 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 лин ий . Достаточно вспомнить о гибели наибол ее 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 об ъяснить (взрыв сверхновой , падение астероида , м ас с овые извержения вулканов и про чее ); 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 т еплокровностью , то почему вместе с динозаврам и не погибли ящериц ы и змеи ? Почему печальная участь аммоноидей не постиг ла головоногих моллюсков с внутренней раковин ой ?
Итак , чем же определяется эволюционная судьба филет ических групп ?
Происхождение прис пособленности у организмов.
Согласно учению Чарльза Дарви на в условия х ес тественного отбора выживает самый приспособленны й . Следовательно , именно отбор – основная причина возникновения разнообразных приспособлений живых организмов к среде обитания . Покажем это на примере формирования приспособлений у тетеревиных птиц к жиз н и в нижнем ярусе леса . Для этого вспомним некоторые особенности внешнего строения и образа жизни этих птиц : короткий клюв , п озволяющий склевывать ягоды и семена с ле сной подстилки , а зимой с поверхности снег а ; роговые бахромки на пальцах обеспечивающие хо ж дение по снегу , способность спасаться от холода , зарываясь на ночь в снег ; короткие широкие крылья , дающие во зможность быстро и почти отвесно взлетать с земли.
Допустим , что у предков тетеревиных пт иц описанные выше приспособления не были развиты . Однако п ри изменении среды об итания (в связи с похолоданием или в с илу каких-то других обстоятельств ) они были вынуждены зимовать в лесу , гнездится и кормится на лесной подстилке.
Непрерывный процесс возникновения новых м утаций , их комбинация при скрещивании , волн ы численности обеспечивали генетическую г етерогенность популяции . Поэтому птицы отличались друг от друга рядом наследственных призн аков : отсутствием или наличием бахромок на пальцах , размерами крыльев , длиной клюва и т.п.
Внутривидовая борьба за существова ние способствовала выживанию особей , у которых признаки внешнего строения больше соответствов али условиям обитания . В процессе естественно го отбора именно эти птицы оставляли плод овитое потомство и численность их в попул яции возрастала.
Птицы нового поколе ния вновь несли разнообразные мутац ии . Среди мутаций могли быть и такие , к оторые усиливали проявление отобранных ранее признаков . Обладатели этих признаков вновь им ели больше шансов выжить и оставит потомс тво . И так из поколения в поколение на основе усил е ния , накапливания пол езных наследственных изменений совершенствовались черты приспособленности тетеревиных птиц к жизни в нижнем ярусе леса.
Объяснени е возникновения приспособленности , данное Чарльзо м Дарвином , в корне отличается от понимани я этого процесс а Жаном Батистом Ламарком , который выдвинул идею о врожденной способности организмов изменятся под влиянием среды только в полезную для них стор ону . У всех известных ежей острые колючки надежно защищают их от большинства хищни ков . Трудно представить , что о бразование таких колючек вызвано прямым влиянием сред ы . Только действием естественного отбора можн о объяснить возникновение такого приспособления : далеким предкам ежа могло бы помочь выжить даже незначительное огрубление волос . Постепенно , в течение милли о нов по колений , оставались в живых только те особ и , которые случайно оказывались обладателями все более и более развитых колючек . Именно им удалось оставить потомство и передать ему свои наследственные особенности . По э тому же пути возникновения иголок вме с то волос пошли мадагаскарские «щетинисты е ежи» - тенреки и некоторые колючешерстные виды мышей и хомяков.
Рассматривая другие примеры адаптации в живой природе (появление колючек у растен ий , различных зацепок , крючков , летучек у с емян растений в связи с ра спространен ием их животными ), мы можем предположить , ч то механизм их возникновения общий : во все х случаях приспособления возникают не сразу в готовом виде как нечто данное , а длительно формируются в процессе эволюции посредством отбора особей , имеющих при з нак в наиболее выраженной форме.
Примеры адаптаций.
Соответст вие строения органов выполняемым функциям (на пример , совершенство летательного аппарата птиц , летучих мышей , насекомых ) всегда обращало н а себя внимание человека и побуждало иссл едователей исполь зовать принципы организации живых существ при создании многих машин и приборов . Не меньше поражают воображени е гармоничные взаимоотношения растений и живо тных со средой обитания.
Факты , свидетельствующие о приспособленности живых существ к условиям жизни , сто ль многочисленны , что не представляется возмо жным дать сколько нибудь полное их описан ие . Приведем лишь некоторые яркие примеры приспособительной окраски ?
Для защиты яиц , личинок , птенцов особе нно важна покровительств енная окраска . У открыто гнездящихся птиц (глухарь , гага , тетерев ) самка , сидящая на гнезде почти неотличим а от окружающего фона . Соответствует фону и пигментированная скорлупа яиц . Интересно , чт о у птиц , гнездящихся в дупле , самки не редко имеют яркую окраску (синицы , дятлы , п опугаи ).
Удивит ельное сходство с веточками наблюдается у палочников . Гусеницы некоторых бабочек напоминают сучки , а тело некоторых бабочек – лист . Здесь покровительственная окраска сочетается с покровительственной формо й тела . Когда палочник замирает , то даже с близкого расстояния трудно обнару жить его присутствие – настолько сливается он с окружающей растительностью . Всякий р аз , попадая в лес , на луга , в поле , мы даже не замечаем , как много насекомых скрывается на коре , листьях , в траве .
У зебры и тигра темные и светлые полосы на теле совпадают с чередов анием тени и света окружающей местности . В этом случае животные малозаметны даже на открытом пространстве с расстояния 50-70 м . Н екоторые животные (камбала , хамелеон ) способны даже к быстрому изменению покровительственно й окраски благодаря перераспределению пигментов в хроматофорах кожи . Эффект покро вительственной окраски повышается при ее соче тании с соответствующим поведением : в момент опасности многие насекомые , рыбы , птицы з амирают , принимая позу покоя.
Очень яркая пре достерегающая окраска (обычно белая , желтая , красная , черная ) хара ктерна 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 связанны с мимикрией (от греческого мимос – а ктер ). Некоторые беззащитные и съедобные живот ные подражают видам , которые хорошо защищены от нападения хищников . Например , некоторые пауки напоминают муравьев , а осовидные мухи внешне схожи с осами .
Эти и многие другие примеры говорят о приспособительном характере эволюции.
Относительность приспособленности .
В дод арвиновский период развития биологии приспособле нность живых существ служила доказательством бытия божия : без всемогущего творца сама природа не смогла бы так разумно уст роить живые существа и так мудро приспосо бить их к среде . Господствовало мнение , чт о каждое отдельное приспособление абсолютно , так как соответствует определенной цели , зало женной творцом : ротовы е части бабочк и 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 выра ботана в процессе длительного исторического р азвития п од действием естественных причин и не абсолютна , а относительна , так ка к условия среды обитания часто изменяются быстрее , чем формируются приспособления . Соотве тствуя конкретной среде обитания , приспособления теряют свое значение при ее изменении . Доказат е льством относительного характе ра приспособленности могут быть следующие фак ты :
· защитные пр испособления от одних врагов оказываются не эффективными от других (например , ядовитых змей , опасных для многих животных , поедают мангусты , ежи , свиньи );
· прояв ле ние инстинктов у животных может оказаться нецелесообразным (ночные бабочки собирают некта р со светлых цветков , хорошо заметных ночь ю , но так же летят и на огонь , хотя и гибнут при этом );
· полезный в одних условиях орган становится бесполезным и даже о тносительно вредным в др угой среде (перепонки между пальцами у гор ных гусей , которые никогда не опускаются н а воду );
· возможны и более совершенные приспособления к данной среде обитания . Некоторые виды животных и растений быстро размножались и широко ра спространялись в совершенно новых для них районах земного шара , куда были слу чайно или намеренно завезены человеком .
Таким образом , относительный ха рактер приспособленности противоречит утверждению об абсолютной целесообразности в живой при роде.
Список ли т ературы.
· «Эволюция органического мира» Н .Н . Воронцов , Л.Н . Сухорукова ;
· «Эволюция и прогресс» В.А . Бердников ;
· «Игра жизни » М . Эйген , Р . Винклер ;
· «Теория эво люции» Н.Н . Воронцов ;
· «Принципы э волюции» П . Кейлоу .