Біологія. Комплексна підготовка до ЗНО і ДПА

Дивергенція та конвергенція, гомологічні та аналогічні органи, рудименти, атавізми, мімікрія

Гомологічні органи мають загальне походження, подібну будову і розташування, але виконують різні функції. Наприклад, в усіх хребетних гомологічними є кінцівки (лапа крота, плавець дельфіна, кінцівка собаки, рука людини); гомологами є видозміни листка (вусики гороху, колючки кактуса), стебла (вусики винограду, кореневище конвалії, бульба картоплі). Гомологічні органи виникли від одного початкового органа, але згодом змінились через різний спосіб життя.

Аналогічні органи не мають спільного плану будови та походження, але виконують подібні функції. Наприклад, аналогічними органами є крила метеликів і птаха, кінцівки крота і капустянки, голки барбарису (листкового походження) і глоду (видозміна стебла).

Рудименти — органи, які виконували певну функцію у предків, а в нащадків перебувають на стадії зникнення або набули нових функцій. Рудиментарними є 2-й і 4-й пальці в коня, 1-й і 3-й пальці крила птаха, листя на кореневищі конвалії, у людини — третя повіка, кістки куприка, апендикс. Деякі рудиментарні органи стали виконувати нові функції. Наприклад, у людини апендикс, що виконував функцію травлення, став виконувати імунну функцію: у ньому знищуються чужорідні речовини, що потрапляють у травний тракт.

Атавізми — органи, що існували в далеких предків і були втрачені в ході еволюції, але ще зрідка з’являються в деяких особин. Поява атавізмів пояснюється тим, що гени, які відповідають за дану ознаку, у генотипі збереглись, але блоковані іншими генами. Іноді вони починають функціонувати, і тоді втрачена раніше ознака виявляється. Прикладами атавізмів у людини є народження людей із хвостовим придатком, сильно розвиненим волосяним покривом на тілі, незарослими зябровими щілинами. Наявність рудиментів і атавізмів свідчить про змінність видів.

Дивергенція — це незалежне утворення різних ознак у споріднених організмів. В основі дивергенції лежить екологічна диференціація виду (або групи видів) на самостійні гілки. Відмінності між видами однієї групи через зміну напряму добору все більше й більше поглиблюються. Але водночас зберігається певна спільність ознак морфофізіологічної організації. Це свідчить про походження даної групи від спільного предка. При дивергенції подібність між організмами пояснюється спільністю їх походження, а відмінності — пристосуванням до різних умов середовища. У результаті дивергенції виникають гомологічві органи.

Прикладом дивергенції форм є виникнення різноманітних за морфофізіологічними особливостями видів в’юрків від одного або небагатьох предкових видів на Галапагоських островах. Розбіжність внутрішньовидових форм і видів з різних місць існування визначається конкуренцією за однакові умови, а вихід полягає в розселенні їх по різних екотопах. Механізм дивергентної еволюції заснований на дії елементарних еволюційних факторів.

Конвергенція (конвергентний розвиток) — процес еволюційного розвитку двох або кількох неспоріднених груп у близькому напрямі. Конвергенція обумовлена існуванням в однаковому середовищі, у яке потрапляють неспоріднені організми. Класичним прикладом конвергентного розвитку вважається виникнення схожих форм тіла в акулових (первинноводні форми), іхтіозаврів і китоподібних (вторинноводні форми). При конвергентному розвитку подібність між неспорідненими організмами завжди є тільки зовнішньою (еволюційним змінам в одному напрямі піддаються лише зовнішні ознаки як результат пристосування до однакових умов середовища). За формою тіла іхтіозавр схожий на акулу і дельфіна, але за такими істотними рисами, як будова шкірних покривів, черепа, мускулатури, кровоносної, дихальної та інших систем, ці групи хребетних різні. При конвергентному способі еволюції виникають аналогічні органи.

З позицій учення Ч. Дарвіна були пояснені різноманітні адаптації живих істот до умов середовища життя. Зокрема, вивчено різні види захисних забарвлень, форми тіла та поведінки організмів (переважно тварин), які роблять їх менш вразливими для ворогів.

Тварини із захисними забарвленням і формою тіла у разі небезпеки, маскуючись, приймають певну позу. Наприклад, завмерши, гусінь метеликів-п’ядунів або тропічні комахи-паличники стають схожими на сухі сучки і зовсім непомітні на рослинах. У помірних широтах завдяки сезонним линянням ссавці й птахи набувають темного літнього чи світлого зимового забарвлення, що відповідає тлу довкілля. Деякі тварини здатні змінювати забарвлення залежно від фону середовища: камбала, восьминоги, хамелеони та інші.

За явища демонстрації, навпаки, забарвлення і поведінка тварин роблять їх помітними на тлі довкілля. Попереджувальне і погрозливе забарвлення та поведінка сигналізують ворогам про неїстівність таких тварин (колорадський жук, сонечко) або їхню добру захищеність (жалоносні оси, бджоли, отруйні змії).

Мімікрія (від грецьк. мімікос — наслідувальний) — це здатність до уподібнення за забарвленням, формою чи поведінкою організмів одного виду (моделей) особинами іншого (імітаторам). Дві форми мімікрії відкрили англійський учений Г. Бейтс та німецький — Ф. Мюллер.

За бейтсівської мімікрії гірше захищений вид уподібнюється добре захищеному, а за мюллерівської — кілька захищених видів наслідують один одного, утворюючи своєрідне кільце: їхні вороги, виробивши рефлекс відрази до одного з видів «кільця», не чіпають також й інших.

Прикладом бейтсівської мімікрії слугують деякі тропічні метелики-білани, які подібні до неїстівних для птахів, метеликів інших родин. Різні метелики, мухи, жуки наслідують отруйних ос і бджіл, неотруйні змії — отруйних тощо. Мюллерівську мімікрію ілюструють отруйні членистоногі з попереджувальним червоним забарвленням із чорними плямами (сонечка, клоп-солдатик та ін.) або жовто-чорним (різні види ос, деякі павуки).

Мімікрія у рослин — це окремі пристосування, що нагадують інші види. Так, у деяких рослин квітки не мають нектарників, однак вони схожі на квітки гарних нектароносіїв і цим приваблюють комах-запилювачів. Квітки деяких тропічних орхідей за формою і забарвленням нагадують самок певних видів метеликів. Самці цих комах запилюють їх при спробах парування.