§ 10. Приспособленность организмов к среде обитания как результат действия естественного отбора

Определения и обозначения

Приспособленность организмов — соответствие особенностей строения, жизнедеятельности и поведения условиям среды, повышающее вероятность выживания и размножения. Иными словами, организм лучше справляется с задачами, которые ставит перед ним среда. Понятие помогает оценивать не отдельную черту саму по себе, а её значение для жизни и размножения.

Адаптация — наследственный признак или комплекс признаков, сформировавшийся в ходе эволюции и повышающий приспособленность к определённым условиям. Это может быть особенность тела, работы органов или поведения. Термин нужен, чтобы обозначить результат эволюционных изменений, который передаётся следующим поколениям.

Покровительственная окраска — окраска, затрудняющая обнаружение организма на фоне окружающей среды. Например, сходство с цветом почвы или листвы делает животное менее заметным для хищника. Такое определение помогает понять, какую именно задачу решает окраска, а не просто описать её цвет.

Мимикрия — сходство беззащитного или съедобного организма с защищённым, опасным или несъедобным организмом. Хищник может принять его за того, с кем лучше не связываться. Это понятие объясняет, почему внешнее сходство иногда снижает риск нападения.

Как это устроено

Внутри популяции особи не полностью одинаковы: наследственная изменчивость создаёт различия в их признаках. Она возникает не потому, что организм заранее нуждается в определённом качестве, а как источник вариантов. Если условия среды меняются или отличаются от привычных, одни варианты могут оказаться полезнее других, и именно среди них отбор получает материал для действия.

Ресурсы ограничены, а организмы взаимодействуют между собой и со средой, поэтому не все особи одинаково успешно выживают и размножаются. Носители полезного в конкретных условиях наследственного признака могут чаще избегать опасности, находить пищу или оставлять потомство. Их потомки наследуют этот признак, поэтому доля соответствующего варианта постепенно растёт. Так борьба за существование связывает различия между особями с изменениями популяции.

Естественный отбор проявляется через успех отдельных организмов: именно они выживают и дают потомство с разной вероятностью. Однако эволюционный результат нельзя приписать одной особи, потому что её наследственные особенности не меняют весь состав популяции. Из поколения в поколение меняется частота наследственных признаков; поэтому отбор на уровне организмов приводит к эволюционным изменениям популяции.

Приспособления могут затрагивать строение тела, физиологические процессы и поведение. Например, особенности покровов способны сочетаться с сезонной сменой активности, а физиологическая устойчивость — с выбором подходящего места обитания. Такое сочетание повышает шансы на выживание или размножение надёжнее, чем отдельный признак, рассматриваемый вне остальных особенностей организма.

Приспособленность относительна, поскольку преимущество определяется условиями среды. Окраска, незаметная на одном фоне, может выделяться на другом; поведение, выгодное при одном режиме температуры, может стать неудачным при другом. Значит, признак не является универсально полезным: изменение среды меняет и его влияние на выживание и размножение.

Типы приспособлений организмов к среде

Чтобы определить тип приспособления, сначала выясните, что именно изменено: строение, работа организма или поведение. Затем свяжите этот признак с конкретным условием среды и объясните, как он влияет на выживание либо размножение. Один организм может сочетать несколько типов приспособлений.

Разбор задач

Задача: у зайца-беляка зимой мех светлеет. Определите тип приспособления и объясните его значение.

1. Сначала определяем, что изменяется: окраска шерсти, то есть внешний признак организма. Следовательно, приспособление относится к морфологическим.
2. Затем связываем изменение с зимними условиями: светлый мех лучше сливается со снегом, чем тёмный. Поэтому заяц становится менее заметным на фоне среды.
3. Наконец, оцениваем пользу: хищнику труднее обнаружить животное, а снижение вероятности нападения повышает шансы зайца выжить. Ответ: это морфологическое приспособление — покровительственная окраска.

Задача: безвредная муха похожа окраской на осу. Назовите тип приспособления и объясните, почему оно может быть выгодно.

1. Сравниваем не только цвет, но и то, кого напоминает муха: её окраска сходна с окраской осы, способной защищаться. Такое сходство беззащитного организма с опасным называется мимикрией.
2. Предполагаем, как может отреагировать хищник: он способен принять муху за осу и отказаться от нападения. Значит, сходство уменьшает риск быть съеденной.
3. Учитываем предел объяснения: мимикрия помогает лишь там, где хищники избегают ос и где сходство достаточно заметно. Ответ: это мимикрия, которая может повышать выживаемость мухи за счёт снижения числа нападений.

Задача: после изменения окраски почвы в популяции насекомых чаще выживают особи с более тёмной окраской. Объясните, как естественный отбор может изменить популяцию за несколько поколений.

1. Предполагаем, что окраска наследуется и в популяции уже есть особи с разной окраской. Эта наследственная изменчивость создаёт варианты, на которые может действовать отбор.
2. После изменения фона тёмные насекомые становятся менее заметны или иначе получают преимущество, поэтому чаще выживают и оставляют потомство. Потомки могут наследовать тёмную окраску.
3. Если различие в размножении сохраняется несколько поколений, доля тёмной окраски будет возрастать. Ответ: изменится частота наследственного признака в популяции; сами отдельные насекомые не превращаются в тёмных за время жизни.

Типичные ошибки

Ошибка — думать, что организмы приобретают полезный наследственный признак, потому что он им понадобился. Такое объяснение путает появление наследственных вариантов с их отбором: изменчивость уже существует, а условия влияют на то, какие варианты чаще передаются потомству. Эту ошибку допускают, когда описывают эволюцию как целенаправленное приспособление. Проверка: спросите себя, был ли признак в популяции до того, как его носители стали успешнее.

Ошибка — считать, что особь эволюционирует в течение своей жизни. Отдельный организм может расти или менять состояние, но эволюционные изменения связаны с изменением частоты наследственных признаков в популяции на протяжении поколений. Путаница возникает, когда изменение одного организма принимают за изменение всей группы. Проверка: уточните, речь идёт об одной особи или о потомках популяции.

Ошибка — называть адаптацией любое заметное свойство организма. Внешняя особенность сама по себе ещё не доказывает, что она наследуется и повышает успешность выживания или размножения. Ошибку допускают, потому что яркий признак кажется важным без сравнения с его функцией. Проверка: установите наследственную основу признака и назовите условия, в которых он даёт преимущество.

Ошибка — считать приспособленность абсолютным преимуществом, полезным всегда и везде. Реальное значение признака зависит от среды, поэтому при её изменении прежнее преимущество может исчезнуть или стать недостатком. Такое заблуждение возникает, если признак рассматривают отдельно от условий жизни. Проверка: сравните, будет ли он полезен при другом фоне, климате или способе добывания пищи.

Связь с другими темами

Чтобы объяснить формирование приспособлений, нужно знать наследственную изменчивость: она создаёт различия между особями. Борьба за существование объясняет, почему не все особи одинаково успешно выживают и размножаются, а естественный отбор связывает этот успех с изменением частот признаков в популяции. Вместе эти понятия помогают понять механизм эволюции. Тема также объясняет разнообразие организмов и показывает, почему изменения среды могут менять численность и состав популяций.

Что запомнить

• Приспособленность формируется в ходе эволюции под действием естественного отбора.
• Отбор использует наследственные различия между особями.
• Полезные признаки повышают вероятность выживания или размножения в конкретных условиях.
• Приспособления бывают морфологическими, физиологическими и поведенческими.
• Один признак редко обеспечивает успех сам по себе: значение имеет комплекс приспособлений.
• Приспособленность относительна и зависит от условий среды.