Адаптація організмів до факторів довкілля. Форми адаптації організмів до умов середовища Адаптація організмів у різних

Адаптація– це пристосування організму до умов середовища за рахунок комплексу морфологічних, фізіологічних та поведінкових ознак.

Різні організми пристосовуються до різних умов середовища, і в результаті з'являються вологолюби. гідрофітиі «сухотерпці»- ксерофіти(Рис. 6); рослини засолених ґрунтів – галофіти; рослини, стійкі до затінювання ( сціофіти), і які вимагають нормального розвитку повного сонячного світла ( геліофіти); тварини, які живуть у пустелях, степах, лісах чи болотах, ведуть нічний чи денний спосіб життя. Групи видів із подібним ставленням до умов середовища (тобто які живуть в одних і тих же екотопах) називаються екологічними групами

Здібності адаптуватися до несприятливих умов у рослин та тварин різняться. Через те, що тварини рухливі, їх адаптації різноманітніші, ніж у рослин. Тварини можуть:

– уникати несприятливих умов (птиці від зимової безгодівлі та холоду відлітають у теплі краї, олені та інші копитні кочують у пошуках корму тощо);

– впадати в анабіоз – тимчасовий стан, при якому життєві процеси настільки уповільнені, що майже повністю відсутні їхні видимі прояви (заціпеніння комах, сплячка хребетних тварин та ін.);

- пристосовуватися до життя в несприятливі умови(від морозу їх рятують шерстий покрив та підшкірний жир, у пустельних тварин є пристосування для економного витрачання води та охолодження тощо). (Мал. 7).

Рослини малорухливі та ведуть прикріплений спосіб життя. Тому у них можливі лише два останні варіанти адаптацій. Так, для рослин характерне зниження інтенсивності процесів життєдіяльності в несприятливі періоди: вони скидають листя, зимують у вигляді похованих у ґрунт органів, що покояться – цибулин, кореневищ, бульб, зберігаються у стані насіння та суперечка у ґрунті. У мохоподібних здатністю до анабіозу володіє вся рослина, яка в сухому стані може зберігатися кілька років.

Стійкість рослин до несприятливих факторів підвищується за рахунок спеціальних фізіологічних механізмів: зміна осмотичного тиску в клітинах, регулювання інтенсивності випаровування за допомогою продихів, використання мембран-«фільтрів» для вибіркового поглинання речовин та ін.

Адаптації у різних організміввиробляються з різною швидкістю. Найбільш швидко вони виникають у комах, які за 10-20 поколінь можуть пристосуватися до дії нового інсектициду, чим пояснюються невдачі хімічного контролю густини популяцій комах-шкідників. Процес вироблення адаптацій рослин або птахів відбувається повільно, протягом століть.

Спостережувані зміни у поведінці організмів зазвичай пов'язані з прихованими ознаками, які були у них як би «про запас», але під дією нових факторів виявилися і підвищили стійкість видів. Такими прихованими ознаками пояснюється стійкість деяких видів дерев до дії промислового забруднення (тополя, модрина, верба) та деяких бур'янів до дії гербіцидів.

До складу однієї екологічної групи часто входять організми, які не схожі один на одного. Це пов'язано з тим, що до того самого фактора середовища різні види організмів можуть адаптуватися по-різному.

Наприклад, по-різному переживають холод теплокровні(їх називають ендотермними, від грецьких слів ендон – всередині та термі – тепло) і холоднокровні (ектотермні, Від грецького ектос - зовні) організми. (Мал. 8.)

Температура тіла ендотермних організмів не залежить від температури навколишнього середовища і завжди більш менш постійна, її коливання не перевищують 2-4 про навіть при найсильніших морозах і найсильнішій спеці. Ці тварини (птиці та ссавці) підтримують температуру тіла внутрішнім теплоутворенням на основі інтенсивного обміну речовин. Тепло свого тіла вони зберігають за рахунок теплих «шуб» з пір'я, шерсті та ін.

Фізіологічні та морфологічні адаптації доповнюються пристосовною поведінкою (вибір захищених від вітру місць для ночівлі, будівництво нір та гнізд, групові ночівлі у гризунів, тісні групи пінгвінів, що зігрівають один одного тощо). Якщо температура навколишнього середовища дуже висока, то ендотермні організми охолоджуються за рахунок спеціальних пристроїв, наприклад, випаровуванням вологи з поверхні слизових оболонок ротової порожнини і верхніх дихальних шляхів. (З цієї причини в спеку у собаки частішає дихання і вона висовує язик.)

Температура тіла та рухливість ектотермних тварин залежить від температури навколишнього середовища. Комахи та ящірки за прохолодної погоди стають млявими, малорухливими. Багато видів тварин при цьому мають здатність до вибору місця зі сприятливими умовами температури, вологості та освітлення сонячним світлом (ящірки гріються на освітлених плитах гірських порід).

Втім, абсолютна ектотермність спостерігається лише у дуже маленьких організмів. Більшість холоднокровних організмів все-таки здатне до слабкої регуляції температури тіла. Наприклад, у активно літаючих комах – метеликів, джмелів температура тіла підтримується на рівні 36–40 о С навіть при температурі повітря нижче 10 про С.

Аналогічно розрізняються за своїм виглядом види однієї екологічної групи у рослин. Вони також можуть пристосовуватися до тих самих умов середовища різними способами. Так, різні види ксерофітів по-різному заощаджують воду: в одних є товсті оболонки клітин, в інших - опушення або восковий наліт на листі. Деякі ксерофіти (наприклад, із сімейства губоцвіті) виділяють пари ефірних олій, які огортають їх як «ковдрою», що знижує випаровування. Коренева системав одні ксерофітів потужна, йде в грунт на глибину декількох метрів і досягає рівня ґрунтових вод (верблюжа колючка), в інших – поверхнева, але сильно розгалужена, що дозволяє збирати воду опадів.

Серед ксерофітів є чагарники з дуже невеликим жорстким листям, які можуть скидатися в найсухішу пору року (караган чагарниковий у степу, пустельні чагарники), дерновинні злаки з вузьким листям (ковили, типчак), сукуленти(Від латинського суккулентус - соковитий). Сукуленти мають соковите листя або стебла, в яких накопичується запас води, і легко переносять високі температури повітря. До сукулентів відносяться американські кактуси і саксаул, що росте в середньоазіатських пустелях. Вони володіють особливим типом фотосинтезу: продихи відкриваються ненадовго і тільки в нічний час, в ці прохолодні години рослини запасають вуглекислий газ, а вдень використовують його для фотосинтезу при закритих продихах. (Мал. 9.)

Різноманітність пристосувань до переживання несприятливих умов на засолених ґрунтах спостерігається й у галофітів. Серед них є рослини, які здатні накопичувати солі у своєму тілі (солерос, шведка, сарсазан), виділяти надлишок солей на поверхню листя спеціальними залозками (кермек, тамарікси), «не пускати» солі у свої тканини за рахунок непроникного для солей «кореневого бар'єру »(Полині). В останньому випадку рослинам доводиться задовольнятися малою кількістю води і вони мають вигляд ксерофітів.

З цієї причини не слід дивуватися з того, що в одних і тих же умовах зустрічаються несхожі одна на одну рослини і тварини, які пристосувалися до цих умов різними способами.

Контрольні питання

1. Що таке адаптація?

2. За рахунок чого тварини та рослини можуть пристосовуватися до несприятливих умов середовища?

2. Наведіть приклади екологічних групрослин та тварин.

3. Розкажіть про різні пристосування організмів до переживання одних і тих самих несприятливих умов середовища.

4. У чому різниця пристосувань до низьким температураму ендотермних та ектотермних тварин?

Адаптація людини до нового йому середовищі – складний соціально-біологічний процес, основу якого зміна систем та функцій організму, і навіть звичного поведінки. Під адаптацією людини розуміються пристосувальні реакції його організму на фактори середовища, що змінюються. Адаптація проявляється на різних рівнях організації живої матерії: від молекулярної до біоценотичної. Адаптація розвивається під впливом трьох факторів: спадковість, мінливість, природний/штучний відбір. Існує три основні шляхи пристосування організмів до довкілля: активний шлях, пасивний шлях і уникнення несприятливих впливів.

Активний шлях- Посилення опірності, розвиток регуляторних процесів, що дозволяють здійснювати всі життєві функції організму, незважаючи на відхилення фактора середовища від оптимуму. Наприклад, підтримка постійної температури тіла у теплокровних (птах, людини), оптимальної для протікання біохімічних процесів у клітинах.

Пасивний шлях- Підпорядкування життєвих функцій організму зміні факторів середовища. Наприклад, перехлд за несприятливих умов середовища у стан анабіозу (прихованого життя), коли обмін речовин в організмі практично повністю зупиняється (зимовий спокій рослин, збереження насіння та спор у ґрунті, заціпеніння комах, сплячка тощо).

Уникнення несприятливих умов- Вироблення організмом таких життєвих циклівта поведінки, які дозволяють уникнути несприятливих впливів. Наприклад, сезонні міграції тварин.

Зазвичай пристосування виду до середовища проходить тим чи іншим поєднанням усіх трьох можливих шляхівадаптації.
Адаптації можна поділити на три основні іпи: морфологічні, фізіологічні, етологічні.

Морфологічні адаптації- Зміни в будові організму (наприклад, видозміна листа в колючку у кактусів для зниження втрат води, яскраве забарвлення кольорів для залучення запилювачів та ін). Морфологічні адаптації тварин призводять до утворення певних життєвих форм.

Фізіологічні адаптації– зміни у фізіології організму (наприклад, здатність верблюда забезпечувати організм вологою шляхом окислення запасів жиру, наявність целлюлозоразрушающих ферментів у целлюлозоразрушающих бактерій та інших.).

Етологічні (поведінкові) адаптації- Зміни в поведінці (наприклад, сезонні міграції ссавців і птахів, впадання в сплячку в зимовий період, шлюбні ігри у птахів і ссавців у період розмноження та ін). Етологічні адаптації характерні для тварин.

Живі організми добре пристосовані до періодичних факторів. Неперіодичні фактори можуть спричинити хвороби і навіть смерть живого організму. Людина використовує це, застосовуючи антибіотики та інші неперіодичні фактори. Однак тривалість їх впливу також може викликати адаптацію.
Середовище надає величезний вплив на людину. У зв'язку з цим дедалі більшої актуальності набуває проблема адаптації людини до свого середовища. У соціальній екології цій проблемі надається першорядне значення. У той самий час адаптація – це лише початковий етап, у якому переважають реактивні форми поведінки людини. Людина не зупиняється цьому етапі. Він виявляє фізичну, інтелектуальну, моральну, духовну активність, перетворює (на гірший чи гірший бік) своє середовище.

Адаптація людини поділяється на генотипічну та фенотипічну. Генотипічна адаптація: людина поза своєю свідомістю може пристосуватися до умов середовища (перепадів температури, смаку їжі і т. д.), тобто, якщо механізми адаптації закладені вже в генах. Під фенотиповою адаптацією розуміється включення свідомості, своїх особистісних якостей людини, щоб пристосуватися організму до нового середовища, зберегти за умов рівновагу.

До основних видів адаптації відносять фізіологічну, адаптацію до діяльності, адаптацію до соціуму. Зупинимося на фізіологічній адаптації. Під фізіологічною адаптацією людини розуміється процес підтримки функціонального стану організму загалом, забезпечуючи його збереження, розвиток, працездатність, максимальну тривалість життя. Велике значення у фізіологічній адаптації надається акліматизації та акліматизації. Зрозуміло, що життя людини на Крайній Півночі відрізняється від її життя на екваторі, тому що це різні кліматичні зони. Причому житель півдня, проживши певний час на півночі, адаптується до нього і може жити там постійно і, навпаки. Акліматація – це початковий, терміновий етап акліматизації за зміни клімато-географічних умов. У деяких випадках синонімом фізіологічної адаптації є акліматизація, тобто пристосування рослин, тварин та людини до нових для них кліматичних умов. Фізіологічна акліматизація настає, коли в людини за допомогою пристосувальних реакцій підвищується працездатність, покращується самопочуття, яке може різко погіршитися в період акліматизації. При зміні нових умов старими організм може повернутися до колишнього стану. Подібні зміни і називаються акліматизацією. Ті ж зміни, які в процесі пристосування до нового середовища перейшли в генотип і передаються у спадок, називають адаптивними.

Адаптація організму до умов проживання (місту, селу, іншій місцевості). не обмежується лише кліматичними умовами. Людина може жити у місті та в селі. Дуже багато хто віддає перевагу мегаполісу з його шумом, забрудненістю, шаленим ритмом життя. Об'єктивно жити у селі, де чисте повітря, спокійний розмірений ритм, сприятливіше для людей.

До цієї ж сфери адаптації належить переїзд, наприклад, в іншу країну. Одні швидко адаптуються, долають мовний бар'єр, знаходять собі роботу, інші – насилу, треті, зовні адаптувавшись, відчувають почуття, яке називається ностальгією.

Можна виділити адаптацію до діяльності. Різні види діяльності людини висувають різні вимоги до особистості (одні вимагають усидливості, старанності, пунктуальності, інші – швидкості реакції, вміння самостійно приймати рішення тощо). Однак з тими та іншими видами діяльності людина може впоратися доволі успішно. Є діяльність, яка протипоказана людині, але вона її може виконувати, оскільки спрацьовують механізми адаптації, що називається виробленням індивідуального стилю діяльності.
Особливо слід зупинитися на адаптації до соціуму, інших людей, колективу. Людина може пристосуватися до групи, засвоївши її норми, правила поведінки, цінності тощо. буд. Як механізми адаптації тут виступають навіювання, толерантність, конформність як форми підпорядкованого поведінки, з другого – вміння знайти своє місце, знайти обличчя, виявити рішучість.

Можна говорити про адаптацію до духовних цінностей, до речей, до станів, наприклад, до стресових, та багато іншого. У 1936 році канадський фізіолог Сельє опублікував повідомлення «Синдром, викликаний різними елементами, що ушкоджують», в якому описав явище стресу – загальної неспецифічної реакції організму, спрямованої на мобілізацію його захисних сил при дії дратівливих факторів. У розвитку стресу було виділено 3 стадії: 1. стадія тривоги, 2. стадія опору, 3. стадія виснаження. Г. Сельє була сформульована теорія «Загального адаптаційного синдрому» (ОАС) та адаптивних хвороб, як наслідок адаптаційної реакції, згідно з якою ОАС проявляється щоразу, коли людина відчуває небезпеку для себе. Видимими причинами стресу можуть бути травми, післяопераційні стани і т.д., зміни абіотичних та біотичних факторів середовища. В останні десятиліття значно зросла кількість антропогенних факторів середовища, що мають високий стресогенний ефект (хімічне забруднення, радіація, вплив комп'ютерів при систематичній роботі з ними і т. д.). До стресорних факторів середовища слід віднести і негативні зміни сучасному суспільстві: підвищення , зміна співвідношення міського та сільського населення, зростання безробіття, злочинність.

Пристосування організмів до середовища зветься адаптації. Під адаптаціями розуміються будь-які зміни у структурі та функціях організмів, що підвищують їх шанси на виживання.

Здатність до адаптацій – одне з основних властивостей життя взагалі, оскільки забезпечує і можливість його існування, можливість організмів виживати і розмножуватися. Адаптації проявляються на різних рівнях: від біохімії клітин та поведінки окремих організмів до будови та функціонування угруповань та екологічних систем. Адаптації виникають та розвиваються в ході еволюції видів.

Основні механізми адаптації лише на рівні організму: 1) біохімічні- виявляються у внутрішньоклітинних процесах, як, наприклад, зміна роботи ферментів або зміна їх кількості; 2) фізіологічні– наприклад, посилення потовиділення при підвищенні температури ряду видів; 3) морфо-анатомічні- особливості будови та форми тіла, пов'язані з способом життя; 4) поведінкові– наприклад, пошук тваринами сприятливих місць проживання, створення нір, гнізд тощо; 5) онтогенетичні– прискорення чи уповільнення індивідуального розвитку, що сприяють виживанню при зміні умов

Екологічні чинники середовища надають живі організми різні впливу, т. е. можуть впливати як подразники,що викликають пристосувальні зміни фізіологічних та біохімічних функцій; як обмежувачі,що обумовлюють неможливість існування в цих умовах; як модифікатори,що викликають морфологічні та анатомічні зміни організмів; як сигнали,що свідчать про зміни інших факторів середовища.

Загальні закони впливу факторів середовища на організми

Незважаючи на велику різноманітність екологічних факторів, у характері їх впливу на організми і в реакціях у відповідь живих істот можна виявити ряд загальних закономірностей.

Закон оптимуму.

Кожен чинник має певні межі позитивного на організми (рис. 1). Результат дії змінного фактора залежить насамперед від сили його вияву. Як недостатнє, і надмірне дію чинника негативно позначається життєдіяльності особин. Сприятлива сила впливу називається зоною оптимуму екологічного фактора або просто оптимумом для організмів цього виду. Чим сильніше відхилення від оптимуму, тим більше виражена пригнічуюча дія даного фактора на організми. (Зона песимуму). Максимально і мінімально перенесені значення фактора – це критичні точки, замежами яких існування вже неможливе, настає смерть. Межі витривалості між критичними точками називають екологічною валентністю живих істот стосовно конкретного фактора середовища.

Рис. 1.Схема дії факторів середовища на живі організми

Представники різних видівсильно відрізняються один від одного як за положенням оптимуму, так і за екологічною валентністю. Так, наприклад, песці в тундрі можуть переносити коливання температури повітря в діапазоні понад 80 °C (від +30 до -55 °C), тоді як тепловодні рачки Copilia mirabilis витримують зміни температури води в інтервалі не більше 6 °C (від +23 до +29 °C. Одна і та ж сила прояву фактора може бути оптимальною для одного виду, песимальною – для іншого і виходити за межі витривалості для третього (рис. 2).

Широку екологічну валентність виду щодо абіотичних факторів середовища позначають додаванням до назви фактора приставки «еврі». Еврітермнівиди – що виносять значні коливання температури, еврібатні- Широкий діапазон тиску, евригалінні- Різний ступінь засолення середовища.

Рис. 2.Положення кривих оптимуму на температурній шкалі для різних видів:

1, 2 - стенотермні види, кріофіли;

3–7 - Еврітермні види;

8, 9 - стенотермні види, термофіли

Нездатність переносити значні коливання фактора або вузька екологічна валентність, характеризується приставкою «стіно». стенотермні, стенобатні, стеногаліннівиди і т. д. У більш широкому значенні слова види, для існування яких потрібні строго певні екологічні умови, називають стінобіонтними, а ті, що здатні пристосовуватися до різної екологічній обстановці, – еврібіонтними.

Умови, що наближаються по одному або відразу декільком факторам до критичних точок, називають екстремальними.

Положення оптимуму та критичних точок на градієнті фактора може бути в певних межах зрушено дією умов середовища. Це регулярно відбувається у багатьох видів при зміні сезонів року. Взимку, наприклад, горобці витримують сильні морози, а влітку гинуть від охолодження за нормальної температури трохи нижче нуля. Явище зсуву оптимуму по відношенню до будь-якого фактора зветься акліматизації. Щодо температури це добре відомий процес теплового загартування організму. Для температурної акліматизації потрібен значний період часу. Механізмом є зміна в клітинах ферментів, що каталізують одні й самі реакції, але при різних температурах(так звані ізоферменти).Кожен фермент кодується своїм геном, отже, необхідно виключення одних генів та активація інших, транскрипція, трансляція, складання достатньої кількості нового білка тощо. Загальний процес займає в середньому близько двох тижнів та стимулюється змінами у навколишньому середовищі. Акліматація, або загартування, - важлива адаптація організмів, відбувається при несприятливих умовах, що поступово насуваються, або при попаданні на території з іншим кліматом. Вона є в цих випадках складовою загального процесуакліматизації.

Підручник відповідає Федеральному державному освітнього стандартусереднього (повного) загальної освіти, рекомендований Міністерством освіти і науки РФ та включений до Федерального переліку підручників.

Підручник адресований учням 11 класу та розрахований на викладання предмета 1 або 2 години на тиждень.

Сучасне оформлення, багаторівневі питання та завдання, додаткова інформаціята можливість паралельної роботи з електронним додатком сприяють ефективному засвоєнню навчального матеріалу.

Рис. 33. Зимове забарвлення зайця

Отже, внаслідок дії рушійних силеволюції в організмів виникають та вдосконалюються адаптації до умов навколишнього середовища. Закріплення в ізольованих популяціях різних адаптацій може призвести до утворення нових видів.

Питання для повторення та завдання

1. Наведіть приклади адаптації організмів до умов існування.

2. Чому одні тварини мають яскраве, демаскуюче забарвлення, а інші, навпаки, – заступне?

3. У чому полягає сутність мімікрії?

4. Чи поширюється дія природного добору на поведінку тварин? Наведіть приклади.

5. Які біологічні механізми виникнення пристосувального (приховує і запобігає) забарвлення у тварин?

6. Чи є фізіологічні адаптації факторами, що визначають рівень пристосованості організму загалом?

7. У чому сутність відносності будь-якого пристосування до умов проживання? Наведіть приклади.

Подумайте! Виконайте!

1. Чому немає абсолютного пристосування до умов проживання? Наведіть приклади, що доводять відносний характер будь-якого пристрою.

2. Дитинчата кабана мають характерне смугасте забарвлення, яке з віком зникає. Наведіть аналогічні приклади зміни забарвлення у дорослих особин, порівняно з потомством. Чи можна вважати цю закономірність загальною для всієї тварини світу? Якщо ні, то яких тварин і чому вона характерна?

3. Зберіть інформацію про тварин із застережливим забарвленням, що мешкають у вашому регіоні. Поясніть, чому знання цього матеріалу є важливим для кожного. Зробіть інформаційний стенд про ці тварини. Виступіть з повідомленням на цю тему перед школярами молодших класів.

Робота з комп'ютером

Зверніться до електронної програми. Вивчіть матеріал та виконайте завдання.

Повторіть та згадайте!

Людина

Поведінкові адаптації – вроджена безумовно-рефлекторна поведінка.Вроджені здібності існують у всіх тварин, у тому числі й у людини. Новонароджена дитина вміє смоктати, ковтає та перетравлює їжу, моргає та чхає, реагує на світло, звук та біль. Це приклади безумовних рефлексів.Такі форми поведінки виникли у процесі еволюції як наслідок пристосування до певним, щодо постійним умовам довкілля. Безумовні рефлекси передаються у спадок, тому всі тварини народжуються з готовим комплексом таких рефлексів.

Кожен безумовний рефлекс виникає на певний подразник (підкріплення): одні – на їжу, інші – на біль, треті – на появу нової інформаціїі т. д. Рефлекторні дуги безумовних рефлексів постійні і проходять через спинний мозок чи стовбур головного мозку.

Однією з найповніших класифікацій безумовних рефлексів є класифікація, запропонована академіком П. У. Симоновим. Вчений запропонував розділити всі безумовні рефлекси на три групи, що відрізняються за особливостями взаємодії особин один з одним довкіллям. Вітальні рефлекси(Від лат. vita - життя) спрямовані на збереження життя індивіда. Їх невиконання веде до загибелі особини, а реалізації не потрібно участі іншої особи того ж виду. До цієї групи відносять харчові та питні рефлекси, гомеостатичні рефлекси (підтримка постійної температури тіла, оптимальної частоти дихання, серцебиття тощо), оборонні, які, у свою чергу, поділяють на пасивно-оборонні (втікання, затаювання) та активно- оборонні (напад на загрозливий об'єкт) та деякі інші.

До зоосоціальним,або рольовим, рефлексіввідносять ті варіанти вродженої поведінки, що виникають при взаємодії коїться з іншими особинами свого роду. Це статеві, дитячо-батьківські, територіальні, ієрархічні рефлекси.

Третя група – це рефлекси саморозвитку.Вони пов'язані з адаптацією до конкретної ситуації, а хіба що звернені у майбутнє. Серед них дослідницька, наслідувальна та ігрова поведінка.

<<< Назад

Уперед >>>

виникає в процесі еволюції для вирішення організмом екологічних завдань, що пред'являються довкіллям. Вони є таким, що змінюється, вдосконалюється, іноді зникає пристосування організмів до конкретних факторів середовища. В результаті вироблення адаптації досягається стан адаптованості (або відповідності морфології, фізіології, поведінки організмів) займаним ними екологічним нішам, які являють собою всю сукупність умов середовища та способу життя даного організму. Т.ч. Адаптацію можна вважати широкою основою для виникнення або зникнення органів, дивергенції (розбіжності) видів, утворення нових популяцій та видів та ускладнення організації.

Процес вироблення адаптації відбувається постійно і до нього залучаються багато ознак організму [показати] .

Еволюція птахів від рептилій включала, наприклад, послідовні зміникісток, м'язів, покривів, кінцівок.

Збільшення грудини, перебудова гістологічної структури кісток, що надала їм поряд із міцністю легкість, розвиток оперення, що зумовило кращі аеродинамічні властивості та терморегуляцію, перетворення пари кінцівок на крила, забезпечило вирішення проблеми польоту.

У деяких представників птахів згодом розвинулися пристосування до наземного або водного способу життя (страус, пінгвін), причому вторинні адаптації захопили також ряд ознак. Пінгвіни, наприклад, змінили крила на плавники, а їх покриви стали водонепроникними.

Однак пристосування утворюється тільки за наявності в генофонді виду спадкової інформації, що сприяє зміні структур та функцій необхідного напрямку. Так, ссавці та комахи використовують для дихання, відповідно, легені та трахеї, що розвиваються з різних зачатків під контролем різних генів.

До адаптації іноді призводить нова мутація, яка, включившись у систему генотипу, змінює фенотип у напрямі ефективнішого вирішення екологічних завдань. Цей шлях виникнення адаптації називається комбінативним.

Для вирішення одного екологічного завдання можуть бути використані різні адаптації. Так, засобом термоізоляції у ведмедів, песців служить густе хутро, а у китоподібних – жировий підшкірний шар.

Є кілька класифікацій адаптації.

За механізмом дії виділяють

Пристосування пасивного захисту

• заступне забарвлення. Завдяки заступницькому забарвленню організм стає важко помітним і, отже, захищеним від хижаків.
  • Яйця птахів, що відкладаються на пісок або на землю, мають сірий і бурий колір з цятками, подібний до кольору навколишнього грунту. Коли яйця недоступні для хижаків, вони зазвичай позбавлені забарвлення.
  • Гусениці метеликів часто зелені, під колір листя, або темні, під колір кори чи землі.
  • Донні риби зазвичай пофарбовані під колір піщаного дна (скати та камбали). При цьому камбали мають ще здатність змінювати забарвлення в залежності від кольору навколишнього фону.
  • Здатність змінювати забарвлення шляхом перерозподілу пігменту у покривах тіла відома і у наземних тварин (хамелеон).
  • Тварини пустель, як правило, мають жовто-буре або пісочно-жовте забарвлення.
  • Однотонне заступницьке забарвлення властиве як комахам (саранча) і дрібним ящіркам, так і великим копитним (антилопи) та хижакам (лев).
  • Розчленовує заступне забарвлення як чергування на тілі світлих і темних смуг і плям. Зебри і тигр погано видно вже на відстані 50-40 м через збіг смуг на тілі з чергуванням світла і тіні у навколишній місцевості. Забарвлення, що розчленовує, порушує уявлення про контури тіла.
• відлякує (застерігає) забарвлення - також забезпечує захист організмів від ворогів.

  Яскраве забарвлення зазвичай й у отруйних тварин і попереджає хижаків про неїстівності об'єкта їх нападу. Ефективність застережливого забарвлення спричинила дуже цікаве явище-наслідування - мімікрію. [показати] .

  Мімікрією називається подібність беззахисного і їстівного виду з одним або декількома неспорідненими видами, що добре захищеними і володіють застережливим забарвленням. Явище мімікрії поширене у метеликів та інших комах. Багато комах імітують комах. Відомі жуки, мухи, метелики, що копіюють ос, бджіл, джмелів.

  Мімікрія зустрічається і у хребетних тварин – змій. У всіх випадках подібність суто зовнішня і спрямована на формування певного зорового враження у потенційних ворогів.

  Для видів наслідувачів важливо, щоб їх чисельність була невелика в порівнянні з моделлю, якою вони наслідують, інакше у ворогів не буде вироблений стійкий негативний рефлекс на застережливе забарвлення. Низька чисельність мімікуючих видів підтримується високою концентрацією летальних генів у генофонді.

• подібність форми тіла з навколишнім середовищем - відомі жуки, що нагадують лишайники, цикади, подібні до шипів тих чагарників, серед яких вони живуть. Комахи-палочники схожі на невелику буру або зелену гілочку.

  захисна дія покровительственного забарвленняабо форми тіла підвищується при поєднанні її з відповідною поведінкою. Наприклад, гусениці п'ядениць у захисній позі подібні до гілки рослини. Відбір знищує особин, поведінка яких їх демаскує.

• висока плодючість
• інші засоби пасивного захисту
  • Розвиток колючок та голок у рослин захищає їх від поїдання травоїдними тваринами
  • Таку ж роль відіграють отруйні речовини, що обпалюють волоски (кропива).
  • Кристали щавлевокислого кальцію, що утворюються в клітинах деяких рослин, захищають їх від поїдання гусеницями, равликами та навіть гризунами.
  • Утворення у вигляді твердого хітинового покриву у членистоногих (жуки, краби), раковин у молюсків, луски у крокодилів, панцира у броненосців та черепах добре оберігають їх від багатьох ворогів. Цьому ж служать голки їжака та дикобраза.

Пристосування активного захисту, переміщення,
пошуку їжі або партнера для розмноження

• вдосконалення апарату руху, нервової системи, органів чуття, розвиток засобів нападу у хижих

  Напрочуд чутливі органи хімічного почуття комах. Самців непарного шовкопрядаприваблює запах ароматичної залози самки з відстані 3 км. У деяких метеликів чутливість рецепторів смаку у 1000 разів перевищує чутливість рецепторів людської мови. Нічні хижаки, наприклад, сови, чудово бачать у темряві. У деяких змій добре розвинена здатність до термолокації. Вони розрізняють з відривом об'єкти, якщо різниця їх температур становить лише 0,2 °З.

Пристосування до суспільного способу життя - Поділ "праці" у бджіл.

Залежно від характеру зміни

• адаптації із укладанням морфофізіологічної організації - вихід кістеперих риб на сушу в девоні, що дозволило їм дати початок наземним хребетним

  Для кістеперих риб кінцівки служили для повзання по дну водойм. Заковтування повітря та використання кисню за допомогою випинання стінки кишки - примітивних легень - давало змогу компенсувати дефіцит кисню у водоймах того часу. Ці структури дозволили деяким рибам залишати на час водойми. Спочатку такі виходи відбувалися, мабуть, у дощові дні чи вологі ночі. Саме так робить нині американський сомік-кішка (Ictalurus nebulosis). Згодом ці структури розвинулися в легені та кінцівки наземних тварин. Надалі вся організація риб зазнала глибоких змін у процесі пристосування до життя на суші.

  Такі зміни при освоєнні нового середовища проживання, що розширюють коло функцій на основі структур, що раніше виконували інші функції, але змінилися в такому напрямку і настільки, що змогли взяти на себе нові функції - називається преадаптацією.

  Явище преадаптації вкотре підкреслює пристосувальний характер еволюції, заснованої на відборі корисних спадкових змін та прогресивних перетворень існуючих структур у процесі освоєння нових умов середовища.

  За масштабом пристосування

  • спеціалізовані адаптації . За допомогою спеціалізованої адаптації організм вирішує конкретні завдання у вузьколокальних умовах життя виду. Наприклад, особливості будови мови мурахоїда забезпечують харчування мурахами.
  • загальні адаптації - дозволяють вирішувати багато завдань у широкому спектріумов середовища. До них відносяться внутрішній скелет хребетних та зовнішній членистоногих, гемоглобін як переносник кисню та ін. Такі адаптації сприяють освоєнню різноманітних екологічних ніш, забезпечують значну екологічну та еволюційну пластичність та виявляються у представників великих таксонів організмів. Так, первинний роговий покрив предкових форм рептилій у процесі історичного розвитку дав покриви сучасних рептилій, птахів, ссавців. Масштаб пристосування виявляється в ході еволюції тієї групи організмів, у якої вона виникла вперше.

  Таким чином, будова живих організмів дуже тонко пристосована до умов існування. Будь-яка видова ознака або властивість носить пристосувальний характер і доцільний у даному середовищі, у даних життєвих умовах.

  Відносність та доцільність пристосованості організмів

  Адаптації виникають у відповідь на конкретне екологічне завдання, тому вони завжди відносні та доцільні. Відносність адаптації полягає в обмеженості їх пристосувального значення певними умовами проживання. Так, пристосувальна цінність пігментованості метеликів березових п'яденок у порівнянні зі світлими формами очевидна лише на закопчених стовбурах дерев.

  При зміні умов середовища адаптації можуть бути марними або навіть шкідливими для організму. Постійне зростання різців гризунів - дуже важлива особливість, але лише при харчуванні твердою їжею. Якщо щура тримати на м'якій їжі, різці, не зношуючись, виростають до таких розмірів, що харчування стає неможливим.

  Жоден з пристосувальних ознак не забезпечує абсолютної безпеки їх власників. Завдяки мімікрії більшість птахів не чіпає ос та бджіл, проте серед них є види, які їдять і ос, і бджіл, і їхніх наслідувачів. Їжак та птах-секретар без шкоди поїдають отруйних змій. Панцирь наземних черепах надійно захищає їх від ворогів, але хижі птахи піднімають їх у повітря і розбивають об землю.

  Біологічна доцільність організації живих істот проявляється у гармонії між морфологією, фізіологією, поведінкою організмів різних видів життя та середовищем їх проживання. Вона полягає також у дивовижній узгодженості будови та функцій окремих частин та систем самого організму. Прибічники теологічного пояснення походження життя бачили у біологічній доцільності прояв мудрості творця природи. Телеологічне пояснення біологічної доцільності виходить із принципу "кінцевої мети", згідно з яким життя розвивається спрямовано через внутрішньо властиве прагнення відомої мети. З часів Ж. Б. Ламарка існують гіпотези, що пов'язують біологічну доцільність із принципом адекватної відповіді організмів на зміни у зовнішніх умовах та успадкуванням таких "придбаних ознак". Переконливим аргументом на користь доцільності змін під впливом середовища довго визнавався факт "звикання" мікроорганізмів до лікарських препаратів - сульфаніламідів, антибіотиків. Досвід В. та Е. Ледербергов показав, що це не так.

  

  У чашці Петрі лежить на поверхні твердої живильного середовища мікроб утворює колонії (1). Спеціальним штампом (2) відбиток усіх колоній перенесли на середу з смертельною дозоюантибіотика (3). Якщо в цих умовах зростала хоч одна колонія, то вона походила від колонії бактерій, також стійких до цього препарату. На відміну з інших колоній першої чашки Петрі (4) вона давала зростання у пробірці з антибіотиком (5). Якщо число вихідних колоній було велике, серед них, зазвичай, перебувала і стійка. Таким чином, йдеться не про спрямоване пристосування мікроба, а про стан преадаптації, що обумовлено наявністю в геномі мікроорганізму алелю, що блокує дію антибіотика. В одних випадках "стійкі" мікроби синтезують фермент, що руйнує лікарську речовину, в інших – стінка клітини стає непроникною для препарату.

  Появі штамів мікроорганізмів, стійких до лікарських препаратів, сприяє неправильна тактика лікарів, які бажають уникнути побічних ефектів, призначають низькі, сублетальні дози ліків Також можна пояснити появу форм, резистентних до отрут, серед комах та ссавців - серед мутантних організмів знаходиться стійка форма, яка піддається позитивному відбору в умовах дії отруйної речовини. Наприклад, стійкість щурів до варфарину, який використовується для їх знищення, залежить від присутності в генотипі певного домінантного алелю.

  Можливість "прямого пристосування" організмів до довкілля, "переробки природи шляхом асиміляції умов" затверджувалася деякими біологами ще в 40-50-ті роки поточного століття. Точки зору, наведені вище, відповідають ідеалістичним поглядам, і що неспроможні пояснити біологічну доцільність без залучення ідеї а то й бога, то спеціальної мети чи програми розвитку життя, існували ще до його виникнення.

  Біологічна доцільність будови та функцій організмів складається у процесі розвитку життя. Вона є історичною категорією. Про це свідчить зміна типів організації, що займають панівне становище органічному світіпланети. Так, панування амфібій протягом майже 75 млн. років змінилося пануванням рептилій, що тривало на 150 млн. років. У періоди панування будь-якої групи спостерігається кілька хвиль вимирання, які змінюють відносний видовий складвідповідного великого таксону.

  Поява будь-яких адаптації та біологічної доцільності загалом пояснюється роботою у природі протягом більш ніж 3,5 млрд. років природного відбору. З багатьох випадкових відхилень він зберігає і накопичує спадкові зміни, що мають пристосовну цінність. Це пояснення дозволяє зрозуміти, чому біологічна доцільність, якщо її розглядати в просторі та часі, є відносною властивістю живих істот і чому в конкретних умовах проживання окремі пристосування досягають лише того ступеня розвитку, яка є достатньою для виживання у порівнянні з пристосуваннями конкурентів.