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

§ 2. ПРИНЦИП ЄДНОСТІ ОРГАНІЗМІВ І СЕРЕДОВИЩА ЇХНЬОГО МЕШКАННЯ

Пригадайте, що таке життєві форми організмів. Що таке дивергенція, конвергенція, паралелізм? Які екологічні фактори називають обмежувальними (лімітуючими)?

Адаптації - це не тільки властивість біологічних систем реагувати на зміни середовища мешкання, а ще й здатність цих систем активно впливати, змінювати і перетворювати це середовище (поміркуйте чому).

З курсу біології 9 класу ви вже знайомі з історією вивчення адаптацій організмів до середовища мешкання від Карла Ліннея до Чарльза Дарвіна. Ви пам’ятаєте, що вперше на вплив умов довкілля на виникнення адаптацій у різних організмів звернув увагу Жан Батист Ламарк (1744-1829). Він вважав, що адаптивні зміни можуть бути лише прогресивними, оскільки виникають під упливом певного «внутрішнього прагнення до вдосконалення», притаманного всім організмам. Чарльз Дарвін (1809-1882) розглядав формування адаптацій як засіб для виживання. Він відкрив еволюційні процеси - дивергенцію та конвергенцію (мал. 2.1, 1, 2). У разі дивергенції нащадки спільного предка, які опиняються в різних умовах існування, формують різні адаптації, оскільки відбувається адаптивна радіація (див. мал. 1.3). У разі конвергенції, навпаки, неспоріднені організми, потрапивши в схоже середовище мешкання, демонструють подібні адаптації. Так формуються певні життєві форми організмів.

У разі паралельної еволюції, або паралелізму (мал. 2.1, 3), подібні ознаки формуються незалежно у близькоспоріднених груп організмів, тобто таких, які походять від спільного предка, шляхом дивергенції. Тому такі організми мають багато спільних груп генів. Далі такі споріднені групи можуть потрапляти в подібні умови існування, і в їхніх генофондах закономірно з’являються подібні мутації, на основі яких формуються подібні ознаки. У результаті споріднені види та роди характеризуються подібними рядами спадкової мінливості - подібними адаптаціями - з такою правильністю, що, вивчивши ряд форм у межах одного виду чи роду, можна передбачити знахідки форм з подібним поєднанням ознак у межах близьких видів чи родів. Що тісніші родинні зв’язки між такими організмами, то більша подібність у рядах їхньої спадкової мінливості.

Мал. 2.1. Схема, що ілюструє різні напрями еволюції організмів: 1 - дивергенція (ссавці: а - кажан, ряд Рукокрилі; б - миша, ряд Гризуни); 2 - конвергенція (а - птах, клас Птахи; б - метелик, клас Комахи); 3 - паралелізм (а - бабак, плацентарні ссавці; б - вомбат, сумчасті ссавці)

Завдання. Схарактеризуйте особливості формування адаптацій у разі дивергенції, конвергенції та паралелізму.

Концепції гомеостазу. Основи концепції гомеостазу заклав французький медик і фізіолог Клод Бернар (1813-1878). Згідно з нею гомеостаз є основною умовою існування організму, коли зміни у внутрішньому або зовнішньому середовищі неодмінно мають бути компенсовані та врівноважені. У подальшому цю концепцію розвинув американський фізіолог Уолтер Бредфорд Кеннон (1871-1945). Він показав, що динамічна постійність складу та властивостей внутрішнього середовища організму підтримується ланцюгом складних і різноманітних процесів. Саме він запропонував термін «гомеостаз». Гомеостатична рівновага, за У. Б. Кенноном, підтримується механізмами автоматичної саморегуляції, набутими живими істотами в процесі еволюції. Отже, гомеостаз досягається досконалою адаптаційною діяльністю.

На початок XX ст. сформувалися такі погляди на адаптації організмів до умов навколишнього середовища:

• адаптування до нових умов або умов, які періодично змінюються, - завдання, які постійно розв’язують організми;

• адаптації тісно пов’язані із саморегулюванням біохімічних і фізіологічних процесів в організмі;

• у тварин адаптації можуть бути пов’язані зі змінами їхньої поведінки.

Учення про адаптації стало своєрідним містком, який поєднав дані різноманітних біологічних наук: молекулярної біології, біохімії, вірусології, мікробіології, ботаніки, мікології, зоології, анатомії, фізіології, біології індивідуального розвитку, екології, еволюційного вчення тощо.

Принцип єдності організмів і середовища їхнього мешкання вперше сформулював фізіолог Іван Михайлович Сеченов (1829-1905): будь-який організм (рослинний або тваринний) є саморегульованим механізмом, відкритою системою, тісно пов’язаною з навколишнім середовищем процесами обміну речовин та потоками енергії.

За різких змін умов середовища адаптації, що сформувалися раніше, зазвичай втрачають своє значення. Тоді важливого значення набуває адаптивний потенціал, — спадково визначена здатність організмів пристосовуватись до нових або змінених умов середовища. Так, завдяки адаптивному потенціалу виду у популяцій, які мешкають у різних частинах ареалу в різних умовах, можуть формуватися різні адаптації. Що вищий адаптивний потенціал виду, то різноманітніші його адаптації. Завдяки високому адаптивному потенціалу організми змогли опанувати різноманітні, часто екстремальні, умови існування: високогір’я, пустелі, морські глибини тощо.

Запам'ятаємо

Головний постулат еволюційної теорії - організми, які пристосувалися до змін у довкіллі, отримують шанс вижити та залишити нащадків.

Ключові терміни та поняття

концепція гомеостазу, принцип єдності організмів і середовища їхнього мешкання, адаптивний потенціал.

Перевірте здобуті знання

1. Чому адаптації спрямовані насамперед на підтримання гомеостазу? 2. У чому полягає принцип єдності організмів і середовища їхнього мешкання? 3. Що таке адаптивний потенціал?

Поміркуйте

Видатний англійський біолог Ч. Дарвін вважав, що адаптації завжди мають відносний характер і не бувають абсолютними. Як ви вважаєте, чому?

Творче завдання

Наведіть приклади організмів, пристосованих до екстремальних умов існування. З’ясуйте, які види організмів (гіпотетично) мають адаптивний потенціал пристосуватися до умов глобальної екологічної кризи сьогодення.