Что такое пассивная защита в биологии
База знаний
ГЛАВА 11
Возникновение адаптаций — результат действия естественного отбора
Все закрепляющиеся в ходе эволюции особенности представляют собой те или иные адаптации (от лат. adaptatio — приспособление). Это в равной степени относится к морфологическим особенностям отдельных особей, образованию новых популяций и видов, изменению биогеоценозов. Возникновение приспособленности к среде — основной результат эволюции. Поэтому эволюцию можно рассматривать как процесс возникновения адаптаций — адаптациогенез.
Адаптация — это возникновение и развитие конкретных морфофизиологических свойств, значение которых зависит от тех или иных условий среды, т. е. адаптация — это всегда приспособление к «чему-то» и это «что-то» в широком смысле — среда обитания.
11.1. Примеры адаптаций
Факты, свидетельствующие о приспособленности живых организмов, столь многочисленны, что не представляется возможным дать сколько-нибудь полное их описание. Приведем лишь некоторые яркие примеры, характеризующие адаптивность живой природы на разных уровнях ее организации.
Средства пассивной защиты. К средствам пассивной защиты относятся такие структуры и особенности, которые лишь своим присутствием определяют большую вероятность сохранения жизни особи в борьбе за существование.
У животных часто развиваются твердые покровы — своеобразные защитные образования типа панцирей. Хитиновый покров членистоногих, достигающий у жуков и ряда ракообразных исключительной твердости; прочные раковины моллюсков; костный покров рептилий, формирующий настоящие панцири у черепах,— лишь некоторые примеры такого рода. Богатые кремнеземом оболочки клеток развиваются у многих злаков, кристаллы щавелевокислого кальция встречаются внутри клеток некоторых растений; и те и другие образования служат хорошей защитой.
У многих растений и животных развиваются защитные образования в виде игл и колючек: у растений (кактусы, шиповник, боярышник и др.) такие образования служат эффективной защитой от поедания травоядными животными, у животных (ежи, дикобразы и др.) — защитой от хищников. Эту же роль выполняют волоски на поверхности листьев и стеблей, например у крапивы, борщевика, дубровника, шалфея и др. Волоски нередко содержат органические кислоты, алкалоиды и другие сильно действующие вещества, которые вызывают воспалительные процессы либо в пищеварительном тракте у животных (при поедании), либо в кожных покровах при прикосновении (стрекательные клетки крапивы).
Приспособительная окраска — одно из важных пассивных средств защиты организмов (рис. 11.1). Не рассматривая подробно все многообразие форм приспособительной окраски, приведем примеры покровительственной и предостерегающей окраски и мимикрии — подражательной окраски и соответствующего поведения.
Рис. 11.1. Гнездо и яйца (A. Vanellus vanellus) чибиса и гага (Б. Somateria mollisima) на гнезде (из X. Котта, 1950). Благодаря покровительственной окраске и яйца и птица малозаметны
Покровительственная окраска часто особенно важна для защиты организма на ранних этапах онтогенеза — яиц, личинок, птенцов и т. д. Так, яйца у птиц, открыто гнездящихся в траве или на земле, всегда имеют пигментированную скорлупу, соответствующую по цвету окружающему фону. У крупных птиц, хищников, а также у видов, чьи яйца находятся в закрытых гнездах или закапываются в почву (как у рептилий), покровительственная окраска не развивается.
Велика роль покровительственной окраски в сезонно меняющихся условиях. Например, многие животные средних и высоких широт зимой бывают белой окраски, что делает их незаметными на снегу (песец, заяц, горностай, белая куропатка и т. д.). У ряда животных наблюдается быстрое (в течение нескольких минут) приспособительное изменение окраски тела, что достигается перераспределением пигментов в хроматофорах кожи или других покровов тела у камбалы (Pleuronectes platessa), агамовой ящерицы (Calotes versicolor), хамелеона (Chamaeleo chamaeleon) и других животных.
Рис. 11.2. Схема действия расчленяющей окраски: А — сплошная окраска, Б — расчленяющая; В — животное с расчленяющей окраской на соответствующем фоне малозаметно (из X. Котта, 1950)
Интересной разновидностью криптической (скрывающей) окраски является расчленяющая окраска, связанная с чередованием на теле темных и светлых пятен. Например, зебры (Equus grevyi, Е. bohme, Е. zebra) и тигр (Panthera tigris) плохо видны на расстоянии 50—70 м даже на открытой местности из-за совпадения полос на теле с чередованием тени и света в окружающей местности. Расчленяющая окраска нарушает впечатление о контурах тела. При этом не только контур животного сливается с окружающим фоном (рис. 11.2), но и затрудняется определение очертания жизненно важных органов, например глаз у позвоночных животных. У многих неродственных животных наблюдается одинаковая маскировка глаза темными пятнами и полосами (рис. 11.3).
Рис. 11.3. Маскировка глаза темной полосой у некоторых позвоночных: А — рыба, Б — змея, В — лягушка, Г — сумчатый муравьед (из X. Котта, 1950)
Эффект любой формы покровительственной окраски повышается при сочетании ее с соответствующим поведением. Например, выпь (Botaurus stellaris) гнездится в камышах. В минуты опасности она вытягивает шею и поднимает вверх голову. В такой позе выпь трудно заметить даже на расстоянии в несколько метров. В момент опасности многие насекомые, рыбы, амфибии, птицы замирают, принимая позу покоя. Это в большей мере характерно для животных, не обладающих средствами активной защиты от врагов (рис. 11.4). Успех сочетания криптической окраски с позой покоя продемонстрирован в опытах с насекомыми богомолами (см. гл. 10): преимущественно истреблялись те особи, у которых покровительственная окраска не сочеталась с позой покоя.
Рис. 11.4. Критическая окраска, поведение и форма тела бражника (Smerinthus ocellatus). Окрашенная по принципу противотени гусеница (5) в случае опасности замирает (Л), становясь малозаметной (из X. Котта, 1950)
Предостерегающая окраска. Очень яркая окраска обычно бывает характерна для хорошо защищенных, ядовитых, обжигающих, жалящих и т.п. форм. Яркая окраска заранее предупреждает хищника о несъедобности объекта их нападения. Биологическая роль такой окраски хорошо изучена в экспериментах. Индивидуальные «пробы и ошибки» в конце концов заставляют хищника отказаться от нападения на жертву с яркой окраской (рис. 11.5). Отбор способствовал не только выработке ядовитых секретов, но и сочетанию их с яркой (обычно красной, желтой, черной) окраской.
Рис. 11.5. Динамика поедания пчел 18 жабами (Bufo bufo) в двух экспериментах (рисунок по данным X. Котта, 1950). Перед началом каждого эксперимента животные неделю голодали. Между I и II экспериментами прошло две недели. III — суммарные данные по двум экспериментам. Видно, что к 7-му дню в каждом эксперименте жабы выучились избегать поедания пчел. Это нежелание иметь дело с пчелами сохранялось у некоторых жаб на две недели
Формирование покровительственной окраски — результат взаимодействия элементарных факторов эволюции. Наследственные изменения особей по окраске тела или органов, вначале случайные по отношению к окраске фона, могут в некоторых условиях приносить успех в размножении. Даже частичное случайное совпадение окраски животных с цветом окружающих предметов повышает шансы особи в отношении оставления потомства.
Что такое пассивная защита в биологии
Подробное решение параграф §37 по биологии для учащихся 10 класса, авторов Теремов А.В., Петросова Р.А. Углубленный уровень 2017
Рассмотрите рис. 144 — 147. Каковы основные способы защиты организмов от воздействия неблагоприятных факторов внешней среды?
Для защиты растения используют жгучие волоски, шипы, млечный сок. Защиту млекопитающих обеспечивает кожный покров, а также иммунитет.
1. Как одноклеточные организмы защищаются от воздействия неблагоприятных факторов внешней среды? Ответ проиллюстрируйте примерами.
Одноклеточные организмы при неблагоприятных условиях внешней среды образуют вокруг клеток защитные оболочки. Например, все бактерии снаружи клеточной стенки имеют капсулу, состоящую из полисахаридов, которая защищает клетку от различных воздействий. При наступлении неблагоприятных условий бактериальная клетка теряет воду, в результате чего её цитоплазма уплотняется и превращается в комочек, вокруг которого формируется защитная оболочка и образуется эндоспора.
Одноклеточные животные, или простейшие, при наступлении неблагоприятных условий образуют цисты.
2. Перечислите средства пассивной защиты у растений. Приведите примеры.
Многие растения имеют средства пассивной защиты от поедания животными. Например, клетки кожицы листьев и стеблей крапивы несут на своей поверхности жгучие волоски, содержащие муравьиную кислоту. Стенки волоска пропитаны известью, а конец – кремнезёмом. Такой волосок, если к нему прикоснуться, легко обламывается и царапает поверхность кожи; в царапину попадает жгучая жидкость, вызывающая у человека и животных покраснение кожи и зуд. От поедания животными некоторые растения защищены шипами – выростами кожицы стебля, как у ежевики и шиповника, или колючками – видоизменёнными побегами, как у боярышника и тёрна.
3. В чём сущность химической защиты растений от растительноядных животных, болезнетворных бактерий и вирусов? Приведите примеры таких растений.
Растения обладают также средствами химической защиты. Например, у чистотела и молочая образуется млечный сок – жидкость, содержащая химические вещества, препятствующие поеданию этих растений животными. Аналогичную роль играет смола (живица), которой заполнены смоляные ходы в органах некоторых растений, например, хвойных. Смола делает малосъедобными их ткани, препятствует попаданию внутрь растений спор паразитических грибов, так как запечатывает отверстия, образующиеся на коре при повреждениях.
Некоторые растения выделяют в окружающую среду фитонциды – летучие биологически активные вещества, вырабатываемые клетками надземных и подземных ор — ганов. Фитонциды защищают растения от болезнетворных микроорганизмов. Например, фитонциды лука, чеснока, хрена, горчицы подавляют рост и развитие многих возбудителей инфекционных болезней.
4. Какие защитные образования имеются у беспозвоночных животных?
У беспозвоночных животных кожные покровы представлены в основном клетками эпителиальной ткани. Так, ресничный эпителий у плоских червей планарий не только создаёт механическое препятствие, но и выделяет специальную слизь, убивающую бактерий. Плотная кутикула кожных покровов паразитических червей защищает их от действия пищеварительных соков организма хозяина. У членистоногих кутикула содержит хитин и дополнительно может пропитываться карбонатом кальция, придающим ей твёрдость. Клетки эпителиальной ткани моллюсков образуют особую кожную складку – мантию, которая формирует раковину, состоящую из нескольких слоёв извести и органического вещества.
5. Какое строение имеют кожные покровы позвоночных животных? Какие функции они выполняют? Ответ проиллюстрируйте примерами.
Кожные покровы позвоночных животных образованы двумя слоями: собственно кожей, или дермой и эпидермисом. Дерма хорошо развита у млекопитающих. Она представляет собой переплетение волокон соединительной ткани.
Для водных млекопитающих и зверей, живущих в холодном климате, дерма играет важную роль в защите организма от переохлаждения. В дерме расположены кожные железы, кровеносные сосуды, рецепторы и подходящие к ним нервы.
6. Что такое иммунитет? Какие органы обеспечивают иммунитет организма? Чем клеточный иммунитет отличается от гуморального? Приведите примеры клеточного и гуморального иммунитетов.
Надёжную защиту многоклеточных организмов от вторжения болезнетворных бактерий и вирусов обеспечивает иммунитет – состояние невосприимчивости к чужеродным клеткам и веществам. И хотя многие растения обладают устойчивостью к некоторым заболеваниям, реакции иммунитета хорошо выражены у высших животных, в том числе и человека, обладающих иммунной системой.
Иммунитет высших животных и человека может быть клеточным, т. е. связанным с фагоцитами – пожирателями чужеродных клеток, и гуморальным, обеспеченным антителами, которые вырабатывают лимфоциты.
Один из первых примеров гуморального иммунитета был обнаружен при переливании крови от одного человека к другому. В мембраны клеток крови – эритроцитов – встроены белки — антигены (А, В), с которыми могут реагировать антитела плазмы (а, (3) крови, в результате чего происходит склеивание эритроцитов и их гибель.
Какие средства пассивной защиты организмов можно наблюдать в природе?
Средства пассивной защиты. К средствам пассивной защиты относятся такие свойства, которые определяют значительную вероятность сохранения жизни особи в борьбе за существование. У животных часто развиваются твердые покровы, например хитиновый покров у членистоногих животных или панцирь у черепах, прочные раковины у моллюсков. У многих растений и животных имеются защитные образования в виде игл и колючек. У растений (кактусов, шиповника, боярышника и др.) такие образования служат защитой от поедания травоядными животными. Покровительственная окраска – важное средство защиты организмов. Покровительственная окраска соответствует по цвету окружающему фону среды. Она особенно важна для защиты организма на ранних этапах онтогенеза – индивидуального развития организма: яиц, личинок, птенцов и др. Так, яйца у птиц, открыто гнездящихся в траве или на земле, всегда имеют пигментированную скорлупу, соответствующую по цвету окружающему фону. Велика роль покровительственной окраски в сезонно меняющихся условиях. Например, некоторые животные (песец, заяц, горностай, белая куропатка) зимой имеют белую окраску, а летом – соответствующую фону окружающей среды. На первый взгляд полосатая окраска зебр очень яркая я заметна на любом фоне. На открытых пространствах при малейшей опасности зебры обращаются в бегство. Во время бега их силуэты стираются, размываются, черно-белые полосы сливаются в серебристо-серый цвет, и бегущий табун как бы растворяется в дрожащем мареве жаркого тропического дня.
Предостерегающая окраска – это обычно яркая (красная, желтая, черная) окраска, характерная для хорошо защищенных, ядовитых, жалящих форм. Такую окраску имеют божьи коровки, осы, пчелы, шмели и др.
Презентация по биологии на тему «Зашита организмов» (10 класс)
Описание презентации по отдельным слайдам:
Описание слайда:
Защита организмов
10 класс, профильный уровень
Выполнила Нестеренко М.М., учитель биологии,
МБОУ Гимназия № 29 г. Уссурийск
Описание слайда:
Любой организм живет в условиях окружающей его среды, оказывающих на него различные воздействия. Некоторые условия, например, колебания температуры, иссушение воздуха, способны негативно влиять на жизнедеятельность организма
Описание слайда:
Описание слайда:
Защита у одноклеточных организмов
Простейшие при наступлении неблагоприятных условий образуют цисты. Находясь в состоянии цист, они переживают высыхание и промерзание водоемов, отсутствие пищи, а также могут распространяться при помощи ветра, птиц и других животных
Описание слайда:
Описание слайда:
Защита у многоклеточных растений:
с помощью различных образований покровной ткани: эпидермиса, пробки и корки – зашита от механического повреждения и проникновения микроорганизмов.
Описание слайда:
Описание слайда:
Защита у многоклеточных растений
Многие растения имеют средства пассивной защиты от поедания животными. Это жгучие волоски, шипы, колючки
Описание слайда:
Химическая защита у растений
В органах растений образуется жидкость, содержащая химические вещества, препятствующие поеданию этих растений животными: млечный сок молочая, смола хвойных.
Описание слайда:
Описание слайда:
Защита у многоклеточных животных.
Кожные покровы
У беспозвоночных животных они представлены в основном клетками эпителиальной ткани. Так, ресничный эпителий у червей планарий не только создает механическое препятствие, но и выделяет специальную слизь, убивающую бактерий.
Описание слайда:
Защита у многоклеточных животных.
Кожные покровы
Плотная кутикула паразитических червей защищает их от действия пищеварительных соков организма хозяина.
Описание слайда:
Защита у многоклеточных животных.
Кожные покровы
У членистоногих кутикула содержит полисахарид хитин, придающий ей твердость.
Описание слайда:
Защита у многоклеточных животных.
Кожные покровы
Клетки эпителиальной ткани у моллюсков формируют известковую раковину.
Описание слайда:
Описание слайда:
Описание слайда:
Описание слайда:
Описание слайда:
Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.
Курс повышения квалификации
Дистанционное обучение как современный формат преподавания
Курс повышения квалификации
Педагогическая деятельность в контексте профессионального стандарта педагога и ФГОС
Курс повышения квалификации
Современные педтехнологии в деятельности учителя
Ищем педагогов в команду «Инфоурок»
Найдите материал к любому уроку, указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:
также Вы можете выбрать тип материала:
Общая информация
Похожие материалы
Урок на тему «Опорно-двигательная система»
Урок Беспозвоночные животные. Тип Хордовые. Вариант ДО
Презентация к уроку «Генетическое определение пола. Сцепленное с полом наследование»
План-конспект учебного занятия на тему : «Генетическое определение пола. Сцепленное с полом наследование»
Методическая разработка урока профессиональной пробы « Врач- генетик»
Реферат » Северный виноград»
Презентация к уроку «Основные процессы жизнедеятельности» биология 5 класс
« Культурные растения »
Не нашли то что искали?
Воспользуйтесь поиском по нашей базе из
5417900 материалов.
Вам будут интересны эти курсы:
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.
Учителя о ЕГЭ: секреты успешной подготовки
Время чтения: 11 минут
В России стартует пилотный проект по реабилитации детей-инвалидов
Время чтения: 2 минуты
Итоговое сочинение успешно написали более 97% выпускников школ
Время чтения: 2 минуты
Зарплаты педагогов Ростовской области вырастут в среднем на 10-15%
Время чтения: 2 минуты
Учителя о ЕГЭ: секреты успешной подготовки
Время чтения: 11 минут
Путин поручил не считать выплаты за классное руководство в средней зарплате
Время чтения: 1 минута
АСИ организует конкурс лучших управленческих практик в сфере детского образования
Время чтения: 2 минуты
Подарочные сертификаты
Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.
Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.
Теория эволюции
1.1.Средства пассивной защиты………………………………………………….4
1.6.Физиологические адаптации………………………………………………..12
2.1.Адаптации в разных средах…………………………………………………16
2.2.Масштаб адаптаций………………………………………………………….18
2.3.Относительный характер адаптаций……………………………………….19
Адаптация – это приспособление организма к определенным условиям среды за счет комплекса признаков – морфологических, физиологических, поведенческих.
С эволюционной точки зрения важно не простое описание множества различных адаптаций, а классификация их по происхождению, принадлежности к разным аспектам среды, масштабу.
В эволюционном смысле понятие «адаптация» должно относиться не столько к отдельной особи, сколько к популяции и виду. Изменения же в пределах отдельной особи в ответ на те или иные изменения окружающей среды происходят в пределах унаследованной каждой особью нормы реакции. Это и изменения ориентации хлоропластов в клетке под влиянием света, и изменения интенсивности транспирации и дыхания растений в течение суток, и т. п. С эволюционной точки зрения адаптацией во всех этих случаях будет способность организмов данного вида меняться в соответствии с действием внешнего фактора, т. е. норма реакций данного признака или свойства. Конкретные же адаптивные проявления реакций в процессе отдельного онтогенеза иногда называются акклимациями, а групповые изменения в пределах нормы реакций вида, сходные у групп особей,- модификациями.
Цель работы: Изучить адаптации и их классификации.
1. Рассмотреть возникновение адаптаций как результат действия естественного отбора.
2. Дать классификацию адаптаций.
1.1.Средства пассивной защиты
К средствам пассивной защиты относятся такие структуры и особенности, которые лишь своим присутствием определяют большую вероятность сохранения жизни особи в борьбе за существование.
Рис. 1. Гнездо и яйца (A. Vanellus vanellus) чибиса и гага (Б. Somateria mollisima) на гнезде (из X. Котта, 1950). Благодаря покровительственной окраске и яйца и птица малозаметны
Велика роль покровительственной окраски в сезонно меняющихся условиях. Например, многие животные средних и высоких широт зимой бывают белой окраски, что делает их незаметными на снегу (песец, заяц, горностай, белая куропатка). У ряда животных наблюдается быстрое (в течение нескольких минут) приспособительное изменение окраски тела, что достигается перераспределением пигментов в хроматофорах кожи или других покровов тела у камбалы, агамовой ящерицы, хамелеона и других животных.
Интересной разновидностью криптической (скрывающей) окраски является расчленяющая окраска, связанная с чередованием на теле темных и светлых пятен. Например, зебры и тигр плохо видны на расстоянии 50-70 м даже на открытой местности из-за совпадения полос на теле с чередованием тени и света в окружающей местности. Расчленяющая окраска нарушает впечатление о контурах тела. При этом не только контур животного сливается с окружающим фоном (рис. 2), но и затрудняется определение очертания жизненно важных органов, например глаз у позвоночных животных. У многих неродственных животных наблюдается одинаковая маскировка глаза темными пятнами и полосами [4].
Эффект любой формы покровительственной окраски повышается при сочетании ее с соответствующим поведением. Например, выпь гнездится в камышах. В минуты опасности она вытягивает шею и поднимает вверх голову. В такой позе выпь трудно заметить даже на расстоянии в несколько метров. В момент опасности многие насекомые, рыбы, амфибии, птицы замирают, принимая позу покоя. Это в большей мере характерно для животных, не обладающих средствами активной защиты от врагов (рис. 4). Успех сочетания криптической окраски с позой покоя продемонстрирован в опытах с насекомыми богомолами: преимущественно истреблялись те особи, у которых покровительственная окраска не сочеталась с позой покоя.
Рис. 4. Критическая окраска, поведение и форма тела бражника. Окрашенная по принципу противотени гусеница (5) в случае опасности замирает (Л), становясь малозаметной (из X. Котта, 1950)
Очень яркая окраска бывает характерна для хорошо защищенных, ядовитых, обжигающих, жалящих и т.п. форм. Яркая окраска заранее предупреждает хищника о несъедобности объекта их нападения. Биологическая роль такой окраски хорошо изучена в экспериментах. Индивидуальные «пробы и ошибки» в конце концов заставляют хищника отказаться от нападения на жертву с яркой окраской (рис. 11.5). Отбор способствовал не только выработке ядовитых секретов, но и сочетанию их с яркой (обычно красной, желтой, черной) окраской [2].
Рис. 5. Динамика поедания пчел 18 жабами в двух экспериментах (рисунок по данным X. Котта, 1950).
Наследственные изменения особей по окраске тела или органов, вначале случайные по отношению к окраске фона, могут в некоторых условиях приносить успех в размножении. Даже частичное случайное совпадение окраски животных с цветом окружающих предметов повышает шансы особи в отношении оставления потомства [5].
При мимикрии различают модель (объект, которому подражают) и имитатор (подражатель). При бейтсовской мимикрии (Г. Бейтс, 1862) модель должна быть или несъедобной, или иметь какие-либо другие защитные свойства, включая предостерегающую окраску. Например, пестрые ярко окрашенные (апосематическая окраска) бабочки семейства геликонид неприятного запаха и поэтому несъедобны для большинства птиц. В тех же районах встречаются представители семейства белянок, которые не имеют неприятного запаха, но обладают окраской, сходной с таковой геликонид [4].
Птицы принимают их за несъедобных геликонид и не трогают. Явление подражательного сходства у незащищенных форм с защищенными широко распространено не только среди тропических насекомых. Для этой формы мимикрии важно, чтобы численность имитатора была меньше численности модели. В противном случае мимикрия не приносит пользы для имитатора, так как хищник быстро обнаруживает подлог. Можно сравнить этот тип мимикрии с маленьким предприятием, подделывающимся под рекламу какой-либо крупной фирмы.
Это общее правило иногда нарушается. Так, в подмосковных лесах численность имитаторов-мух может превышать численность моделей (ос и шмелей). Это несоответствие даже привело к критике описанного примера. Однако оказалось, что пример был правильный в принципе, число ос и шмелей превышает число мух (имитаторов) в первую половину лета, когда молодые слетки насекомоядных птиц обучаются различать съедобных и несъедобных насекомых. Когда же во второй половине наступает массовое размножение мух-имитаторов, птицы уже вполне «обучены» неудачной охотой на ос и шмелей.
При мюллеровской мимикрии (Ф. Мюллер, 1865) возникает сходство между двумя (и более) несъедобными видами. Накопление опыта хищниками о несъедобности жертв происходит в каждом поколении путем «проб и ошибок». Если окраска двух несъедобных видов окажется в чем-то сходной, то такое сходство бывает полезным для обоих видов: хищник, не особенно различающий эти виды, будет скорее «выучиваться» избегать мимитических форм. Например, среди бабочек Danaidae, Neotropidae, Heliconidae, Acraeinae, встречающихся совместно в некоторых местах Южной Америки, наблюдается взаимное подражание. Такие кольца мимикрии играют важную роль в выживании каждого из входящих в них видов. До выработки условных рефлексов о несъедобности бабочек каждого из указанных семейств так или иначе происходит истребление какого-то количества особей всех видов. Однако при наличии мимикрии каждый из видов подвергается меньшему истреблению [3].
При мюллеровской мимикрии сходство между видами может быть выражено не так ярко, как при бейтсовской. Мюллеровскую мимикрию можно сравнить с двумя (или более) предприятиями, которые для экономии средств пользуются общей рекламой.
Взрослые собачки очень ядовиты, тогда как молодь слабо ядовита. Молодь собачки спасается только в стаях кардиналов, а взрослые формы образуют собственные стаи.
Эволюция явлений мимикрии связана с накоплением под контролем естественного отбора мелких удачных мутаций у съедобных видов, которые в конце концов способствовали усилению конвергентного сходства с несъедобным видом в условиях совместного их обитания при бейтсовской мимикрии и сходно направленному давлению отбора в случае мюллеровской мимикрии.
В развитии эволюционного учения особое значение имело материалистическое объяснение возникновения некоторых сложных адаптаций путем накопления мелких наследственных уклонений. Среди таких адаптаций ниже рассматриваются способность к насекомоядности у растений, развитие глаза как органа зрения, возникновение взаимных приспособлений у насекомых и цветковых растений.
Хищничество для таких автотрофных организмов, как растения, является исключением, но тем не менее даже среди цветковых встречаются сотни видов насекомоядных растений [2].
Развитие насекомоядности у растений первоначально было связано с поглощением продуктов распада мертвых организмов, случайно попавших на поверхность какого-либо органа. Разложение мертвых организмов могло происходить под влиянием бактерий или гидролитических ферментов растения. В дальнейшем эти возможности растений были не только усилены, но и дополнены ловлей живых насекомых, привлекаемых ароматом выделений или окраской растения. Отбор на насекомоядность у растений был связан с развитием и усовершенствованием способов ловли насекомых, т. е. усовершенствованием ловчего аппарата и ферментов.
Не менее интересны приспособления растений к разнообразным движениям (тропизмы, лазание и т. п.), впервые с эволюционных позиций проанализированные в специальных работах Ч. Дарвина. Интерес Ч. Дарвина к этому вопросу не случаен. Его критики полагали, что принципом отбора нельзя объяснить, в частности, своеобразные особенности лазающих растений.
Подробно рассмотрев формы движения растений, Дарвин пришел к выводу, что способность к движениям, присущая многим растениям, у части видов в ходе эволюции была усилена, если подхватывалась естественным отбором. Предпосылки для этого в виде широкой изменчивости гормонов, определяющих темпы ростовых процессов, существуют внутри каждого вида растений (такие мутации получены и экспериментально). Каждое растение обладает способностью к ростовым движениям в той или иной степени. Эта способность может быть усилена в результате естественного отбора мутаций, связанных с морфологическими, биохимическими и физиологическими признаками [4].
1.6.Физиологические адаптации
Любой из перечисленных этапов метаболизма состоит из сложного комплекса реакций, каждая из которых подвержена мутационным изменениям (многие такие мутации хорошо изучены: так, по синтезу хлорофилла описано ныне более 200 только ядерных мутаций).
Общим для адаптаций в живой природе является механизм возникновения: во всех случаях достаточно подробного анализа оказывалось, что приспособление возникает не сразу в готовом виде, а длительно формируется в процессе эволюции. Это не оставляет сомнения в том, что приспособления любого масштаба всегда возникают в природе в процессе естественного отбора в пределах вида [4].
После описания примеров адаптаций сформулируем определение понятия «адаптация» и покажем механизм возникновения адаптаций.
По происхождению различают преадаптивные, комбинативные и постадаптивные адаптации. В случае преадаптации потенциальные адаптационные явления возникают, опережая существующие условия. Мутационный процесс и скрещивания приводят к накоплению в популяциях скрытого (мобилизационного) резерва наследственной изменчивости. Часть его в будущем может быть использована для создания новых приспособлений (С.М. Гершензон).
Один из примеров превращения ранее существовавших в скрытом виде в генофонде отдельных мутаций в адаптацию был описан выше применительно к явлению индустриального меланизма [5].
При преадаптивном пути возникновения адаптаций с успехом используются прежние особенности организма, возникшие в иных условиях. При этом некоторые сложные приспособления могут возникать, как бы «опережая» условия, при которых эти особенности окажутся адаптациями. Например, наличие швов в черепе млекопитающих облегчает роды, хотя их возникновение не было связано с живорождением.
При возникновении адаптаций комбинативным путем существенно взаимодействие новых мутаций друг с другом и с генотипом в целом. Эффект мутаций зависит от той генотипической среды, в состав которой в будущем они войдут. Скрещивание особей дает разнообразное сочетание мутантного аллеля с другими аллелями того же и других генов. Это приводит к изменению эффекта проявления мутации путем взаимодействия генов. При этом может быть или усиление (комплиментация), или подавление (эпистаз) его выражения в фенотипе; кроме того, обычно мутантный аллель под действием многих генов проявляется градуированно (полимерия). Во всех случаях создается реальная возможность для быстрой смены одних адаптаций другими. Комбинативный путь формирования адаптаций, видимо, наиболее распространенный в природе [1].
Эти гены сохраняются в генофонде популяций и время от времени могут проявляться фенотипически. В случае установления отбором положительной связи между такими генами и новыми условиями среды они могут дать начало развитию новых признаков и свойств.
При постадаптивном пути новые адаптации возникают посредством использования ранее существовавших структур в случае смены их функций. Так, висцеральный скелет у предков позвоночных состоял из жаберных дуг, представленных нерасчлененными кольцами и охватывавших передний конец пищеварительной трубки. Они служили как бы распоркой для пищеварительной трубки, препятствуя ее спадению. В ходе дальнейшей эволюции с усилением функции дыхания жаберные дуги становятся частью системы нагнетания жидкости. В дальнейшей эволюции жаберные дуги принимают на себя функции хватания и превращаются в челюсти.
При классификации адаптаций с нескольких позиций любая адаптация, просмотренная одновременно в свете различных подходов, характеризуется достаточно определенно и четко (табл. 1).
Таблица 1. Классификация адаптаций (по Н.В. Тимофееву-Ресовскому и др., 1969)
Возникающие преадаптивным, комбинативным и постадаптивным путями