Формирование приспособлений — результат эволюции

Определения и обозначения

Приспособленность — соответствие строения, функций и поведения организма условиям среды, повышающее его выживание и размножение. Например, форма тела рыбы помогает двигаться в воде, а защитная окраска затрудняет обнаружение. Это понятие позволяет оценить, какую пользу признак приносит организму в конкретной среде.

Адаптация — наследственно закрепившееся приспособление организма к определённым условиям существования. Такой признак передаётся потомкам и постепенно становится характерным для популяции или вида. Термин нужен, чтобы отличать эволюционное приспособление от временной реакции отдельной особи.

Естественный отбор — сохранение и преимущественное размножение организмов с полезными наследственными признаками. Особей с такими признаками становится больше, потому что они чаще достигают взрослого возраста и оставляют потомство. Естественный отбор является главным механизмом формирования адаптаций.

Мимикрия — сходство беззащитного организма с защищённым или несъедобным видом. Хищник может принять безопасную добычу за опасную и не напасть на неё. Это частный способ защиты, основанный не на настоящей опасности, а на обмане наблюдателя.

Как это устроено

Приспособления возникают на основе наследственной изменчивости, то есть различий между особями, которые могут передаваться потомкам. Эти различия появляются без заранее поставленной цели: организм не выбирает признак, который ему понадобится. Если изменение повышает шансы на выживание и размножение, оно может сохраниться в потомках.

Формирование адаптации начинается с того, что в популяции появляются разные варианты признака. Затем условия среды действуют как фактор отбора: холод, недостаток пищи, хищники или конкуренты оказываются более опасными для одних особей и менее опасными для других. Поэтому выживание зависит не от желания организма, а от уже имеющихся наследственных особенностей.

Более приспособленные особи чаще выживают и оставляют потомство. Их потомки получают соответствующий наследственный признак, поэтому его доля в популяции постепенно увеличивается. Через много поколений первоначальное различие может стать обычной особенностью вида.

По строению организма различают морфологические приспособления: обтекаемое тело рыб, толстый слой жира у тюленя, длинный клюв птицы, питающейся нектаром. Физиологические приспособления связаны с работой организма, например с зимней спячкой, поддержанием температуры или выделением ядовитых веществ. Поведенческие приспособления проявляются в действиях: сезонных миграциях, заботе о потомстве, строительстве убежищ и выборе времени активности.

Окраска тоже помогает выжить, но действует по-разному. Покровительственная окраска делает организм похожим на фон, предупреждающая сигнализирует о ядовитости или опасности, а мимикрия создаёт сходство с защищённым видом. Эффективность каждого варианта зависит от того, кто является врагом, каков фон и насколько постоянны условия среды.

Основные виды приспособлений и их значение

При работе с таблицей сначала определите, к какой группе относится признак: к строению, физиологии или поведению. Затем выясните, от кого он защищает организм или какую задачу помогает решить. Окраску следует оценивать по её функции: скрывает ли она, предупреждает или имитирует другой вид.

Разбор задач

Задача 1. Белый заяц на снегу

Определите, какое приспособление помогает белому зайцу оставаться незаметным на снегу, и объясните его значение. Нужно учесть не только цвет шерсти, но и фон, на котором находится животное. Ответ должен связывать признак с выживанием, а не просто называть его.

1. Сравним окраску зайца с окружающей средой: белая шерсть похожа на снег.
2. Определим функцию признака: хищнику труднее заметить животное издалека.
3. Назовём тип приспособления: это покровительственная окраска, относящаяся к морфологическим признакам.

Ответ: белая зимняя шерсть — покровительственная окраска. Она снижает заметность зайца на снегу и повышает вероятность спастись от хищника, а значит, выжить и оставить потомство.

Задача 2. Окраска насекомого под кору дерева

Объясните, как у насекомых могла сформироваться окраска, сходная с окраской коры дерева, используя понятия наследственной изменчивости и естественного отбора. Нельзя говорить, что насекомое само изменило цвет, потому что захотело спрятаться. Нужно показать последовательность событий в популяции.

1. Предположим, что у разных насекомых были наследственные различия в цвете и рисунке покровов.
2. На коре птицы чаще находили и съедали особей, резко отличавшихся от фона, а похожие на кору насекомые чаще оставались незамеченными.
3. Выжившие насекомые размножались, и их наследственные варианты постепенно становились более распространёнными в следующих поколениях.

Ответ: окраска сформировалась благодаря наследственной изменчивости и естественному отбору. Среда не создала нужный признак напрямую, а отбирала уже существующие варианты, которые лучше скрывали насекомое.

Задача 3. Густой мех у животных севера и юга

Сравните значение густого меха у северного и южного животных и определите, почему один и тот же признак не имеет одинаковой полезности в разных условиях. Рассматривайте влияние температуры, а не только наличие самого меха. Оценка признака должна учитывать конкретную среду обитания.

1. У северного животного густой мех удерживает слой воздуха и уменьшает потерю тепла.
2. В холодном климате это повышает выживаемость и помогает тратить меньше энергии на согревание.
3. В жарком климате такой мех затрудняет отдачу тепла и может привести к перегреву, поэтому становится невыгодным.

Ответ: густой мех полезен северному животному как защита от холода, но для южного может быть вреден. Это показывает относительный характер приспособленности: значение признака определяется условиями среды.

Типичные ошибки

Ошибка 1. Считать, что организм сам формирует нужный признак в течение жизни. Так думают, потому что признак действительно помогает выжить, но причина и следствие перепутаны: сначала возникает наследственное различие, а затем отбор его сохраняет. Проверка проста: спросите, мог бы этот признак передаваться потомкам и существовал ли он у предков в разных вариантах.

Ошибка 2. Путать приобретённые навыки с наследственными адаптациями. Умение, которому животное научилось, может быть полезным, но не обязательно записано в наследственном материале и передаётся потомкам. Проверьте себя вопросом: рождаются ли потомки уже с этим признаком или получают его только после обучения и опыта?

Ошибка 3. Объяснять приспособленность только пользой для отдельной особи. Эволюционное значение имеет признак, который повышает не только выживание, но и вероятность размножения. Поэтому в объяснении нужно указать, как особенность помогает оставить потомство и увеличить число носителей признака.

Ошибка 4. Считать адаптацию абсолютно полезной. Один и тот же признак может помогать в холоде и мешать в жаре, на светлом фоне скрывать и на тёмном делать организм заметным. Чтобы проверить вывод, назовите конкретные условия среды, для которых признак выгоден.

Связь с другими темами

До изучения темы нужно знать наследственную изменчивость, борьбу за существование и естественный отбор. Без этих понятий трудно понять, откуда берутся различия между особями и почему одни из них становятся более распространёнными.

Приспособления помогают объяснить многообразие видов и соответствие организмов среде обитания. Накопление различий и их закрепление отбором связано также с происхождением новых видов.

Эти знания пригодятся при изучении экосистем и взаимоотношений организмов. Они помогают понять, почему изменение среды угрожает редким видам и зачем сохранять разнообразие живых организмов.

Что запомнить

• Приспособленность — результат действия естественного отбора.
• Материалом для отбора служит наследственная изменчивость.
• Адаптации бывают морфологическими, физиологическими и поведенческими.
• Покровительственная окраска снижает заметность организма.
• Предупреждающая окраска сигнализирует о ядовитости или опасности.
• Мимикрия обеспечивает сходство с защищённым или несъедобным организмом.
• Любая адаптация имеет относительный характер.