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

§ 11. ФОРМУВАННЯ АДАПТАЦІЙ НА ЕКОСИСТЕМНОМУ РІВНІ. ПОНЯТТЯ ПРО СПРЯЖЕНУ ЕВОЛЮЦІЮ (КОЕВОЛЮЦІЮ) ТА КОАДАПТАЦІЮ

Пригадайте, що спільного та відмінного в поняттях «екосистема» та «біогеоценоз». Які типи взаємодій можливі між популяціями різних видів у складі екосистеми? Що таке мімікрія та мімезія? Що таке екологічна ніша?

Формування адаптацій на екосистемному рівні. Ви вже знаєте, що популяції різних видів є складниками біологічних систем вищого рівня - екосистем. При цьому вони існують у складі екосистем не відокремлено, а взаємодіють між собою, адаптуючись одна до одної. У процесі спряженої еволюції виникають взаємні адаптації представників різних видів - коадаптацїі (від лат. ко - разом і адаптіо - пристосування). Спільну еволюцію різних видів, які взаємодіють між собою у складі екосистеми, називають коеволюцією. Наприклад, за умов стабільних екосистем популяції хижака зазвичай не здатні повністю винищити популяції своєї здобичі, оскільки завдяки коадаптаціям між ними існує певна рівновага.

Коеволюція супроводжується формуванням цілих взаємних адаптивних комплексів у видів, які тісно взаємодіють. Популяції одних видів регулюють чисельність і густоту популяцій інших. Наприклад, популяція хижака регулює чисельність популяції здобичі. Але, активно виїдаючи особин популяції здобичі, хижаки тим самим підривають свою кормову базу, і їхня чисельність із часом також знижується.

Мал. 11.1. Активний та пасивний способи полювання на здобич: 1 - гепард має струнке тіло з добре розвиненою мускулатурою та видовженими кінцівками; полює на відкритих просторах, переслідуючи здобич, може розвивати швидкість до 130 км/год; 2 - раки-богомоли мешкають на дні, де викопують великі нори; на здобич полюють із засідки

Мал. 11.2. Засоби захисту здобичі від хижаків: 1-у гемолімфі жука шпанської мушки міститься отруйна сполука, яка робить його неїстівним для багатьох ворогів; 2-у разі небезпеки гусінь нічних метеликів-п’ядунів завмирає і стає схожою на гілку рослини (явище мімезії)

Адаптації хижаків часто пов’язані із способом уловления здобичі: активним або пасивним (мал. 11.1). Хижаки можуть активно полювати на здобич як поодинці (рись, лисиці), так і колективно (наприклад, вовки). У процесі історичного розвитку в активних хижаків ускладнилася будова нервової системи, органів чуття і, відповідно, поведінка. Ці, а також інші адаптації спрямовані на вдосконалення механізмів і способів вловлювання та вбивання здобичі. Пригадайте міцні загнуті кігті та дзьоби хижих птахів (зокрема, з рядів Соколоподібні та Совоподібні); добре розвинені й диференційовані зуби хижих ссавців; отруйні залози та зуби змій, жало комах тощо. У хижаків, які полюють із засідки, часто спостерігають маскувальне забарвлення (див. мал. 3.2), форму тіла, що нагадує об’єкти навколишнього середовища, тощо (наведіть приклади).

У здобичі адаптації спрямовані на те, щоб утекти від хижака, уникнути зустрічі з ним, стати непомітною, неїстівною тощо (мал. 11.2). Наприклад, небезпечний шкідник картоплі - колорадський жук - містить у своїй гемолімфі отруйні сполуки. Тому в Україні в нього майже відсутні природні вороги, здатні ефективно регулювати чисельність цього шкідника.

Мал. 11.3. Адаптації тварин до подолання захисту рослин: 1 - верблюжа колючка звичайна має довгі колючки (до 3 см завдовжки), але й вони не захищають цю рослину від виїдання верблюдами. Гусінь метелика данаїда хризипп (2) набула здатності споживати різні види ваточника, який накопичує у своїх тканинах серцеві глікозиди, які згодом передаються від лялечки до імаго (3); ці сполуки є токсичними для ссавців і птахів

Мал. 11.4. Паразитична рослина рафлезія, яка зростає в тропічних лісах островів Південно-Східної Азії, має величезні квітки, що сягають 100 см у діаметрі (1). Але ці квітки виробляють неприємний запах, який нагадує запах м’яса, що розкладається. Так квітки приваблюють мух, які відкладають на квітках яйця, оскільки їхні личинки живляться гнилою органікою (2)

Для багатьох видів тварин їжею є рослини. Це явище називають фітофагією. У рослин унаслідок їхньої спряженої еволюції з популяціями фітофагів виникли різні коадаптації: утворення колючок, шипів, вироблення отруйних сполук (наприклад, алкалоїдів), які захищають від фітофагів. Так, кропива жалка захищає себе за допомогою жалких волосків, які густо вкривають її листки та молоді пагони. У тварин відповідно виробляються різні способи подолання захисту рослин (мал. 11.3).

Запам'ятаємо

Популяція одного виду, чисельність якої регулюється популяцією іншого, сама може стати регулятором щодо популяцій третього виду. Наприклад, популяція виду-фітофага, чисельність якої залежить від популяції хижака, у свою чергу, є регулятором чисельності й густоти популяцій рослин, якими цей фітофагживиться. Так у зрілих екосистемах формуються досконалі системи саморегуляції, які забезпечують їхню стійкість.

Наведемо й інші приклади коеволюції певних груп рослин і пов’язаних з ними видів тварин. Ви знаєте, що рослини, які запилюють комахи, мають яскраве забарвлення віночка, часто - приємний запах, який приваблює бджіл, джмелів, метеликів та інших комах, дрібних пташок (колібрі, нектарниць тощо). Але у деяких рослин цей запах може бути неприємний і нагадувати запах гнилого м’яса (мал. 11.4).

У деяких видів орхідей квітки нагадують самок певних видів метеликів або джмелів. Такі квітки запилюють самці комах відповідних видів, які приймають квітки за самок свого виду.

Відповідні адаптації для запилення квіток мають і тварини-запилювачі. Так, на лапках задньої пари ніг представників родини Бджолині є ряди щетинок (щіточка), за допомогою яких вони струшують пилок в особливе розширення (кошик) (мал. 11.5, 1). Самі пилкові зерна часто мають різноманітні вирости або виділяють клейку речовину, яка сприяє їхньому прикріпленню до тіла запилювача.

Мал. 11.5. Коадаптації рослин і комах: 1 - третя пара ніг бджіл-робітниць адаптована для перенесення пилку; 2 - джмелі й бджоли - єдині запилювачі цінної кормової рослини конюшини

Деякі комахи-запилювачі мають хоботок. Його довжина відповідає глибині оцвітини квіток видів рослин, які ці комахи запилюють. Через таке взаємне пристосування деякі види рослин запилюють лише кілька або навіть один вид комах. Наприклад, конюшину запилюють лише джмелі та бджоли (мал. 11.5, 2). Зникнення певних видів тварин-запилювачів з території, яку займають такі рослини, може спричинити й зникнення цих видів рослин і навпаки.

Видова структура екосистем дуже чутлива до змін, що відбуваються в навколишньому середовищі, й першою реагує на них. Тому адаптацією на екосистемному рівні є явище заміщення одних видів, які зникли з даної екосистеми, іншими. Види, які заступають зниклі, мають бути стійкішими до дії факторів, які зумовили зникнення їхніх попередників. Отже, найвища стійкість і здатність до саморегуляції притаманна екосистемам з високим рівнем видової різноманітності та різноманіттям життєвих форм.

Ключові терміни та поняття

коеволюція, коадаптація.

Перевірте здобуті знання

1. Що характерно для формування адаптацій на екосистемному рівні організації живої матерії? 2. У чому полягають коадаптації популяцій хижаків та їхньої здобичі? 3. Що спільного та відмінного в коадаптаціях хижаків і їхньої здобичі та тварин-фітофагів і їхніх кормових рослин? 4. Чим характеризується спряжена еволюція? Наведіть приклади.

Поміркуйте

Згідно із сучасними поглядами біогеоценоз вважають середовищем еволюції. Чому це пов’язане з особливостями адаптацій видів, що входять до його складу?

Творче завдання

З допомогою вчительки або вчителя наведіть приклади спряженої еволюції (коеволюції) видів - представників місцевої фауни та флори. Схарактеризуйте їх та поміркуйте над наслідками коеволюції цих видів.