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

§ 4. ВЛАСТИВОСТІ АДАПТАЦІЙ. АДАПТИВНІ СТРАТЕГІЇ ОРГАНІЗМІВ

Пригадайте, що таке адаптивний потенціал. Що таке атавізми і рудименти? Які організми називають теплокровними та холоднокровними? Що собою становлять цисти та спори в бактерій?

Перелічимо основні властивості адаптацій.

• Не існує універсальних адаптацій, які б дали змогу організму вижити в будь-яких умовах. Адаптації мають пристосувальне значення лише в тому середовищі, в якому вони сформувались. У разі зміни умов середовища адаптації можуть втрачати своє значення, й організмам, щоб вижити, потрібно формувати нові адаптації. Коли адаптація втрачає своє значення, із часом концентрація алеля, який її визначає, у популяції знижується. У рецесивному стані він може залишатись як резерв спадкової мінливості, не проявляючись у фенотипі гетерозиготних особин. Але час від часу такий алель може проявлятись у фенотипі окремих, гомозиготних за ним, особин. Це явище повернення ознак, притаманних предкам, називають атавізмом (мал. 4.1).

• Адаптації непостійні: ті з них, які втратили своє значення, через певний час зникають, натомість можуть формуватися нові. Структури або органи, адаптивне значення яких було втрачено у процесі еволюції, можуть залишатись у вигляді рудиментів. Вони або не виконують жодних функцій (як-от, рудимент третьої повіки - мигальної перетинки - у ссавців), або ж беруть на себе нові функції. Наприклад, дзижчальця мух - рудимент другої пари крил - допомагають комасі зберігати рівновагу під час польоту. Колючки кактусів - рудименти листків - набувають нової функції - захисту від виїдання тваринами (мал. 4.2).

Мал. 4.1. У 2006 р. було виявлено дельфіна, який мав, окрім ласт (нормально розвиненої у всіх особин передньої пари кінцівок), ще й пару слабко розвинених задніх кінцівок (завдання: наведіть ще приклади атавізмів у тварин)

Мал. 4.2. Приклади рудиментів: 1 - мигальна перетинка в людини; 2 - колючки кактусів (завдання: наведіть ще приклади рудиментів у тварин і рослин)

• Добра адаптованість організмів до дії певного чинника не означає такої самої адаптованості до дії інших (правило відносної незалежності адаптацій). Так, лишайники, які можуть оселятися на субстратах, бідних на органіку (наприклад, скельних породах), переживати тривалі посушливі періоди або періоди несприятливих температур, дуже чутливі до забрудненості повітря.

Мал. 4.3. Ссавці, що належать до життєвої форми землериїв: 1 - кріт; 2 - сліпак (завдання: виявіть спільні риси адаптацій цих тварин до мешкання у ґрунті)

Мал. 4.4. Літнє (1) та зимове (2) забарвлення хутра зайця білого хоча й збільшують шанси на виживання в певний сезон, але не гарантують ідеального маскування від хижаків

• Не існує видів, навіть з близьких систематичних груп (родів, родин, рядів тощо), ідентичних за набором своїх адаптацій. Тобто кожен вид - мешканець певного середовища - має свій індивідуальний набір адаптацій до мешкання у своєму середовищі. Про це стверджує правило екологічної індивідуальності: кожен вид організмів пристосований до певної сукупності умов існування своїм особливим чином. Наприклад, кріт (ряд Комахоїдні) та сліпак (ряд Гризуни) адаптовані до життя у ґрунті. Але кріт риє ходи за допомогою передніх розширених кінцівок, а сліпак - за допомогою різців, викидаючи назовні ґрунт головою (мал. 4.3).

• Адаптації не бувають абсолютними. Наприклад, у зайця білого під час осіннього линяння під впливом зниження температури змінюється забарвлення хутра із сірого на біле, яке робить його непомітним на тлі снігу. Але зниження температури не завжди супроводжується випадінням снігу, і біла тварина стає більш помітною на темному тлі (мал. 4.4).

• Адаптації, притаманні всім або переважній більшості особин виду, формуються в процесі історичного розвитку виду - його філогенезу - поступово, з покоління в покоління. Не всі ознаки організму мають адаптивне значення, але можуть його набувати в процесі еволюції.

• Результат адаптації - адаптивний ефект - зазвичай є результатом взаємодії різних компонентів біологічної системи. Пригадайте: різні групи ссавців у процесі адаптивної радіації адаптувалися до споживання різного типу їжі (порівняйте, наприклад, особливості зубного апарату вовків, жуйних тварин, гризунів, дельфінів). Такі адаптації сформувалися в результаті адаптивних змін у будові не лише зубів, а й щелеп, жувальних м’язів тощо. Запам'ятаємо: отже, формування адаптації обмежене можливостями біосистеми до адаптаційних змін.

• Ступінь адаптованості організмів до середовища мешкання не залежить від рівня їхньої організації: наприклад, прокаріоти, організація клітин яких значно простіша, можуть досить ефективно пристосовуватися до переживання несприятливих умов (пригадайте утворення цист і спор) та ефективного розмноження, якщо ці умови стають сприятливими.

Мал. 4.5. Приклад активного адаптування рослин до умов місцезростання: в рослини самосилу білоповстистого під час вологого періоду року формуються досить великі листки (1); під час посушливого періоду вони замінюються на дрібні листки у вигляді лусочок. Найбільш посушливий період ця рослина може переживати взагалі без листків, лише із зеленими стеблами та колючками (2)

Стратегії адаптацій організмів до середовища мешкання можна поділити на три основні типи.

Організми можуть адаптуватися до середовища мешкання активно, регулюючи власні процеси життєдіяльності залежно від змін умов довкілля. Наприклад, температура тіла птахів і ссавців як теплокровних тварин залишається сталою навіть за сильних морозів, а пустельні членистоногі активно підтримують відносно постійний вміст води в тілі за умов значної посухи. У деяких рослин, які зростають за періодичної зміни вологості навколишнього середовища, періодично можуть змінюватися типи листків (мал. 4.5).

Пасивний шлях формування адаптацій організмів до умов існування - це підпорядкування процесів життєдіяльності змінам умов середовища мешкання. Так, за зниження температури повітря у холоднокровних тварин знижується й інтенсивність процесів обміну речовин. У деяких теплокровних тварин у неактивному стані (наприклад, сплячка їжаків або зимовий сон бурих ведмедів) може значно знижуватися температура тіла. Це дає змогу зменшити витрати енергії на вироблення тепла (мал. 4.6, 1). Ще один приклад: цисти золотистої картопляної нематоди (мал. 4.6, 2) - небезпечного шкідника картоплі (покриви материнської особини слугують захистом для яєць і личинок) можуть зберігатись у ґрунті до 10 років.

Уникнення несприятливих змін умов існування (міграції та кочівлі деяких комах, риб, птахів, ссавців тощо) (мал. 4.7). При цьому життєві цикли організмів здійснюються таким чином, що найбільш вразливі фази розвитку завершуються у найбільш сприятливі періоди, а на несприятливі періоди можуть припадати фази спокою (наприклад, фаза лялечки в комах).

Мал. 4.6. Приклади пасивного адаптування організмів до змін умов середовища мешкання: 1 - зимова сплячка їжака; 2 - цисти золотистої картопляної нематоди

Мал. 4.7. Коли густота популяції сарани перелітної незначна, личинки та імаго (статевозрілі особини) мають зелене або коричневе забарвлення (1); така поодинока форма не утворює зграй; якщо густота популяції велика, забарвлення личинок та імаго стає яскравим (жовте або помаранчеве із чорними плямами). Так формується зграйна форма (2), здатна формувати великі зграї, що перелітають на значні відстані, знищуючи на своєму шляху рослинність.

Ключові терміни та поняття

атавізми, рудименти, правило відносної незалежності адаптацій, правило екологічної індивідуальності.

Перевірте здобуті знання

1. Назвіть основні властивості адаптацій. 2. Що собою становлять атавізми з точки зору формування адаптацій? 3. Що спільного та відмінного між рудиментами та атавізмами? 4. Що стверджує правило відносної незалежності адаптацій? 5. Поясніть сенс правила екологічної індивідуальності. 6. Схарактеризуйте основні адаптивні стратегії організмів.

Поміркуйте

Як за допомогою рудиментів можна проілюструвати положення про те, що адаптації непостійні й можуть зникати після того, як втратили своє пристосувальне значення? Наведіть приклади.