Підручник з Біології і екології (рівень стандарту). 11 клас. Андерсон - Нова програма

§ 10. Спряжена еволюція (коеволюція) та коадаптація

Дайте означення понять еволюція, природний добір, міжвидова боротьба, адаптація.

Форми взаємодії організмів різних видів в екосистемах є виявами міжвидової боротьби за існування. Вона досягає особливої інтенсивності у випадках, коли вдосконалення однієї групи організмів зумовлює необхідність удосконалення іншої, залежної групи. Отже, природний добір на більш високих рівнях організації біологічних систем може виявлятися у взаємному доборі залежних один від одного видів, про що у своїй праці «Походження видів шляхом природного добору...» говорив ще Ч. Р. Дарвін (рис. 40).

Поняття спряженої еволюції, або коеволюції. Подальші дослідження виникнення та становлення взаємозв'язків організмів в угрупованнях привели до виокремлення поняття «коеволюція», яке було застосоване екологами Паулем Ерліхом і Пітером Рейвеном 1964 року для опису координованого розвитку різних видів у складі однієї екосистеми. Як приклад коеволюції наводився опис взаємозв'язку рослини й гусениці. Рослина, захищаючись від поїдання, виробляє отруйні для гусениць речовини. Натомість певні види гусениць, зокрема гусениці метелика монарха, унаслідок еволюції набули нечутливість до рослинних отрут. Більш того, вони накопичують ці отрути у своєму тілі й самі стають неїстівними для птахів.

У сучасній біологічній науці для позначення механізму взаємозумовлених змін складників угруповання, що розвивається, використовують термін спряжена еволюція, або коеволюція.

Рис. 40. Рослина й комаха-запилювач - залежні один від одного види

Ч. Р. Дарвін описав дію взаємного добору особин рослини та її комахи-запилювача, за якого «... квітка і бджола поступово одночасно або послідовно змінюватимуться і пристосовуватимуться одна до одної найдосконаліше, шляхом безперервного збереження цих особин, які відзначаються у своїй будові незначними взаємно корисними ухиленнями».

Наведіть приклади взаємозв'язку двох різних видів організмів в угрупованнях.

Спряжена еволюція (коеволюція) - це тип еволюції угруповання, що полягає у взаємодії великих груп організмів, які перебувають у тісному екологічному взаємозв'язку.

Коеволюційні взаємовідносини пов'язують будь-який вид організмів з видами - найближчими його партнерами в екосистемі, наприклад: види рослин з видами рослиноїдних тварин, які ними живляться; види хижих тварин з видами тварин, якими вони живляться; паразитів з їхніми хазяїнами; комах з комахозапильними рослинами тощо. Спряжена еволюція є важливою формою розвитку, тому що приводить до тривалого взаємного вдосконалення багатьох груп організмів. Результатом коеволюції є взаємні адаптації (коадаптації) двох видів, що забезпечують можливість їхнього спільного існування та підвищення стійкості екосистеми як цілісної біологічної системи.

Коадаптація - взаємна адаптація різних видів унаслідок спряженої еволюції (коеволюції).

Існування спряженої еволюції нині не викликає заперечень з огляду на накопичення великої кількості наукових фактів.

Явище спряженої еволюції можна проілюструвати прикладами коадаптацій у парі видів хижак - жертва. У хижаків і тварин, якими вони живляться, виробилося захисне забарвлення, що робить їх непомітними на місцевості. У хижаків воно закріпилося завдяки тому, що вони могли непомітно підкрастися до здобичі, а в здобичі - унаслідок того, що жертва залишалася менш помітною для хижаків. Наприклад, комахи, ящірки, жаби, які ховаються між листям рослин, мають зелений або бурий колір, мешканці пустель - пісочний, а мешканці арктичних пустель - білий (рис. 41). У деяких тварин з'явилося забарвлення, утворене чергуванням світлих і темних смуг або плям, що робить їх менш помітними в чагарниках і густих заростях (тигри, молоді кабани, зебри, плямисті олені тощо). А деякі тварини здатні дуже швидко міняти забарвлення залежно від умов, зокрема хамелеони, восьминоги, камбала тощо.

Рис. 41. Захисне забарвлення тварин

Створіть просвітницький проект «Захисне забарвлення тварин нашої місцевості» для учнів молодших класів, використовуючи інтернет-джерела.

Види отруйних комах часто мають яскраве застережливе забарвлення, яке слугує попередженням хижакам (оси, джмелі, сонечка, колорадські жуки тощо).

У деяких тварин виробилися адаптації, за яких форма тіла та його забарвлення роблять їх схожими на листя, сучки, гілки, кору, колючки рослин і навіть квітки. Часто маскування трапляється в комах, що живуть на рослинах (рис. 42).

Цікавою формою захисних адаптацій у тварин є мімікрія, за якої незахищені види імітують своїм забарвленням і формою тіла захищені види. Наприклад, цикади і цвіркуни нагадують великих мурах, дзюрчалка схожа на отруйну осу, неотруйні змії схожі на отруйних (рис. 43).

Явище спряженої еволюції пояснюють адаптаціями, які виявляються у взаємному впливі рослин і фітофагів. Прикладом може слугувати співжиття мексиканської акації і мурашок, які селяться на її шпичках. Якщо усунути мурашок, то комахи-фітофаги (яких звичайно поїдають мурашки) знищать усе листя акації, без якого дерева гинуть. Важливою адаптацією в таких взаємовідносинах є також утворення рослинами токсинів, що захищають їх від виїдання фітофагами. Між рослинами також відоме явище мімікрії, наприклад, кропива глуха своїми листочками дуже сильно нагадує кропиву дводомну, яка захищена пекучими волосинками від фітофагів. Ця схожість може слугувати захистом і незахищеному виду.

Що давніша система хазяїн - паразит, то меншої шкоди завдає паразит своєму хазяїнові внаслідок коеволюції. Так, в екваторіальній Африці в антилоп з давніх часів паразитує одноклітинний паразит - трипаносома, не викликаючи помітного захворювання, проте коли трипаносома мухою цеце перенесеться до неспецифічного для неї хазяїна - людини, то викличе смертельне захворювання. Уважається, що еволюція паразитів спрямована на зменшення летальності своїх хазяїв від зараження, справжнім паразитам вигідно довго експлуатувати, а не вбивати їх. Інші коадаптації паразита та його хазяїна ми пояснимо в параграфі 14.

Рис. 42. Маскування тварин: а - листохвостий гекон; б - метелик-листовидка; в - богомол звичайний; г - індійський квітковий богомол

Рис. 43. Мімікрія: а - кораловий аспід (отруйний) і королівська змія (неотруйна); б - двокрила комаха з роду дзюрчалка та оса звичайна

Підготуйте повідомлення про різновиди мімікрії, використовуючи інтернет-джерела.

Незважаючи на уявний антагонізм подібних пар видів, у процесі коеволюції складаються такі взаємовідносини, за яких види-партнери стають певною мірою взаємно необхідними. Наприклад, хижаки, вибраковуючи з-поміж своїх жертв неповноцінних особин, стають важливими регуляторами їхньої чисельності. Природний добір в угрупованнях часто приводить до збереження ознак, сприятливих для популяцій і угруповань загалом, але не вигідних для окремих особин усередині популяцій. Зокрема, концепція коеволюції пояснює факти альтруїзму у тварин: турботу про нащадків, взаємодопомогу, співробітництво тощо (рис. 44).

Сучасна наука використовує термін «коеволюція» для позначення механізму взаємозумовлених змін складників цілісної системи, що розвивається. Згідно з принципом коеволюції, людство, для того, щоб забезпечити своє майбутнє, має не лише змінювати біосферу з урахуванням своїх потреб, але й само змінюватися, пристосовуючись до об'єктивних вимог природи. «Ми так радикально змінили наше середовище, - стверджував американський учений, засновник кібернетики Норберт Вінер, - що тепер для того, щоб існувати в ньому, ми повинні змінити себе». Саме коеволюційний перехід системи людина - біосфера до стану динамічно стійкої рівноваги вможливить існування людства на планеті, про що більш ґрунтовно йтиметься в наступних темах.

Рис. 44. Альтруїстична поведінка тварин

Альтруїзм - безкорисливе прагнення до діяльності на благо інших. Поняття альтруїзму ввів французький філософ і засновник соціології Огюст Конт.

Згідно з Контом, принцип альтруїзму звучить: «Живи для інших».

Слони підтримують хворих або поранених особин свого виду, допомагаючи їм дихати та йти. З'ясувалося, що слони здатні виявляти турботу про молодих особин та особин старшого покоління.

Наведіть приклади альтруїстичної поведінки інших тварин.

  • 1. Дайте означення понять спряжена еволюція (коеволюція), коадаптація.
  • 2. Наведіть приклади та схарактеризуйте коадаптації організмів.
  • 3. Обґрунтуйте положення про коеволюцію як основу функціонування стабільних екосистем.