Адаптация органов к окружающей среде

Адаптации не бывают универсальными - каждая из них облегчает  выполнение лишь определенной функции. Например, длинные крылья стрижа, позволяющие ему быстро летать, затрудняют взлет с ровной поверхности. Есть птицы, которые поедают ос и пчел, а также мух, мимикрирующих под них. Постоянный рост резцов у грызунов дает возможность грызть очень твердые предметы, однако если их не стачивать, отрастают так, что животное не может закрыть рот. Поэтому любой адаптивный признак оказывается целесообразным лишь в определенной среде. При резком изменении условий обитания чрезмерно развитые признаки могут оказаться нецелесообразными и принести вред организму. Поэтому после глобальных экологических катастроф преимущественно погибают высокоспециализированные виды (например, динозавры в меловом периоде палеозойской эры). То же самое происходит при отрицательном действии биотических факторов, например, гигантский торфяной олень был полностью уничтожен хищниками из-за своих огромных рогов, сделавших его малоподвижным.

Следует помнить, что все приспособления, сколь  бы совершенными они не были, носят  относительный характер. Дело в том, что естественный отбор есть результат переживания и более эффективного размножения в данном месте и в данное время. Значит, естественный отбор конкретен, т. е. обеспечивает развитие приспособлений к существующим, а не ко всем возможным условиям среды. Понятно, что развитие способности к полету не очень хорошо совмещается с возможностью быстро бегать. Поэтому птицы, обладающие наилучшими способностями к полету, плохие бегуны. Напротив страусы, которые не способны летать, прекрасно бегают. Приспособление к определенным условиям может быть бесполезно или даже вредно при появлении новых условий. Однако условия обитания меняются постоянно и иногда очень резко. В этих случаях накопленные ранее адаптации могут затруднить формирование новых, что может вести к вымиранию больших групп организмов, как это случилось более 60--70 миллионов лет назад с некогда очень многочисленными и разнообразными динозаврами.

Восторгаясь адаптацией видов к условиям существования, мы часто приходим к неверному  заключению о том, что каждая черта  строения и функционирования организма имеет существенное адаптивное значение. В действительности дело обстоит не так. Одна из причин этого состоит в целостности организма и плейотропном действии генов. Пусть в данных условиях преимущество получают организмы с ферментной системой, обеспечивающей детоксикацию ядовитых веществ в среде путем их превращения в нерастворимый пигмент. Приспособленность организмов к условиям среды возрастет, однако изменение окраски может не иметь к этому никакого отношения. Хотя в других условиях, как видно в примере с индустриальным меланизмом, окраска бабочек имеет принципиальное значение для выживания вида.

Рассмотрим другой пример: у носорогов Юго-Восточной  Азии один рог, а у их африканских  родственников два. Нет оснований  думать, что это морфологическое различие у носорогов имеет принципиальное значение для адаптации одних в Азии, а других в Африке. Наиболее вероятно, что это "побочный" результат естественного отбора двух исходно различающихся генетических систем. Возникает вопрос: означает ли это, что в последующей эволюции виду легко "расстаться" с признаком, не имеющим прямого адаптивного значения? Как ни странно, сделать это, по-видимому, сложно. Можно прибегнуть к аналогии. Большое ли значение имеет для здания цвет одного кирпича в основании? По-видимому, нет, однако извлечь такой кирпич не просто. Обратимся к эксперименту с дрозофилой -- в ряду поколений был проведен отбор на изменение числа щетинок на брюшной поверхности четвертого и пятого сегментов. В исходной линии число щетинок составляло в среднем 36. Попытки отобрать мух с меньшим числом щетинок были малоуспешными -- такие особи гибли либо оказывались стерильными. Отбор на увеличение числа щетинок оказался более успешным -- за 20 поколений удалось увеличить число щетинок до 56, однако в результате такого отбора стала сильно проявляться стерильность и после прекращения отбора число щетинок за 1--2 поколения стало почти равным исходному -- 39. Один из важных выводов, который следует сделать, состоит в том, что существует немало признаков, не имеющих большого адаптивного значения, их появление в значительной мере случайно, однако они тесно увязаны в, единую систему фенотипа организма.

Суммируя, следует  подчеркнуть, что формирование адаптации -- сложный результат взаимодействия факторов эволюционного процесса, где направляющую роль играет естественный отбор, который связует требования среды со структурой генотипа и фенотипа организмов. 
 
 

Адаптациогенез

Происхождение адаптации связано с мутационной  изменчивостью, которая ведет к появлению новых признаков или изменению старых, и действием отбора. Однако признак должен не только появиться, но и быть наследственно закреплен, а также распространен в популяции. В процессе образования адаптации выделяют три фазы: инадаптивную, преадаптивную и постадаптивную.

Инадаптивная  фаза имеет место при резких изменениях условий среды обитания. При этом может погибнуть значительная часть популяции, но часть особей, фенотип которых наиболее соответствует сложившимся условиям, выживает и дает потомство, в генотипе которого будут закреплены предпосылки нужных качеств.

Преадаптивная фаза наступает после элиминации особей с неподготовленным фенотипом. Она определяется генетическими факторами (мутационной и комбинативной изменчивостью) совместно с действием естественного отбора. В эту фазу предпосылки преобразуются в реальную адаптацию, которая отвечает возникшим условиям среды. Важно отметить, что при этом отбор обязательно меняет свое направление (например, стабилизирующий сменяется движущим).

Постадаптивная фаза представляет собой постепенное совершенствование появившейся адаптации. При этом признаки, которые были раньше полезны, могут оказаться ненужными. В таком случае происходит их постепенная редукция и ранее полезные структуры преобразуются в нефункционирующие рудименты.

Пример: выход  позвоночных на сушу в девоне. Для  этого необходимы были две предпосылки: 1. наличие конечностей, позволяющих  перемещаться по твёрдой почве в  условиях резко возросшей силы тяжести, и 2. органов воздушного дыхания - лёгких. Этими особенностями строения обладали кистепёрые рыбы, что позволило им дать начало наземным позвоночным. Для кистепёрых рыб конечности служили для ползания по дну водоёмов. Заглатывание воздуха и использование кислорода с помощью выпячивания стенки кишки - примитивных лёгких - предоставляло возможность компенсировать дефицит кислорода в водоёмах того времени. Понятно, что в дальнейшем вся организация рыб претерпела глубокие изменения в процессе приспособления к жизни на суше.

Явление преадаптации лишний раз подчеркивает приспособительный характер эволюции, основанной на отборе полезных наследственных изменений и прогрессивных преобразований существующих структур в процессе освоения новых условий среды.

Заключение

Целесообразность  живой природы - результат исторического  развития видов в определённых условиях, поэтому она всегда относительна и имеет временный характер. В  ходе эволюции добиваются успеха те организмы, которые лучше других приспособлены  к окружающей среде. Если условия среды изменятся, то организм, чтобы выжить и продолжать размножаться, может адаптироваться путём модификации, но только в рамках наследственно определённой для него нормы реакции. Гены определяют норму реакции, а от внешней среды зависит, какой вариант в пределах этой нормы реакции реализуется в данном случае. Каждое приспособление и весь их комплекс не появляются в готовом виде, а вырабатываются в процессе борьбы за существование в результате отбора случайных наследственных изменений в ряду поколений, повышающих жизнеспособность организмов в конкретных условиях среды. Другими словами, приспособленность организмов - результат действия движущихся сил эволюции в данных условиях существования. Одно из главных доказательств естественного происхождения приспособлений - их относительный характер. Любое приспособление полезно только для тех условий, в которых оно исторически возникло. Об относительном характере приспособленности свидетельствуют и рудименты - органы, потерявшие свою полезность в новых условиях, но еще до конца не исчезнувшие. Относительность приспособлений выступает не только в пространстве, но и во времени, что доказывается фактами вымирания многочисленных органических форм в прошлые эпохи истории Земли. Таким образом, приспособленность в органическом мире - следствие естественного процесса эволюционного развития. Явление преадаптации лишний раз подчеркивает приспособительный характер эволюции, основанный на отборе полезных наследственных изменений и прогрессивных преобразований существующих структур в процессе освоения новых условий среды.

Список  использованной литературы 
 

1. Билич Г.Л., Крыжановский В.А. Биология. - ООО  "Издательский дом "Оникс  21 век"", 2004г. - 1088с. (стр.1017 - 1021)

2. Воронцов Н.Н.  Теория эволюции: истоки, постулаты и проблемы. - М.: "Знание", 1984г. - 64с.

3. Дарвин Ч.  Происхождение видов путем естественного  отбора: Кн. Для учителя/Коммент.  Яблокова А.В., Медникова Б.М. - Москва: Просвещение, 1986г. - 383с. (стр.100, 312 - 314)

4. Мамонтов В.Б., Захаров Т.А., Козлова Основы биологии. М.: "Просвещение" 1992г. - 414с. (стр.146 -159)

5. Рувинский  А.О. (ред.) Общая биология. М.: "Просвещение", 1993 - 544с. (стр.272 -277)

6. Соколова Н.П. (ред.) Биология. М.: "Высшая школа", 1987г. - 464с. (стр.122 - 128)