§ 38. Приспособленность организма к условиям внешней среды как результат действия естественного отбора

Определения и обозначения

Приспособленность — совокупность особенностей строения, жизнедеятельности и поведения организма, повышающих его шансы выжить и оставить потомство в определённых условиях. К ней относятся окраска, форма тела, особенности обмена веществ и поведение. Это понятие нужно, чтобы объяснить, почему организм лучше справляется именно со своей средой обитания.

Естественный отбор — преимущественное выживание и размножение организмов с наследственными признаками, полезными в данных условиях среды. Такие признаки чаще передаются потомкам и постепенно распространяются в популяции. Понятие показывает, каким способом формируется приспособленность.

Относительный характер приспособленности — зависимость пользы признака от конкретных условий. После изменения температуры, фона или состава пищи прежнее преимущество может исчезнуть, а иногда признак становится вредным. Поэтому приспособление нельзя считать полезным всегда и везде.

Мимикрия — сходство беззащитного организма с защищённым или несъедобным, которое снижает вероятность нападения. Хищник может принять безобидное животное за опасное или невкусное и не станет его атаковать. Мимикрия является частным примером защитного приспособления.

Как это устроено

В популяции постоянно возникают наследственные различия: например, особи могут отличаться окраской или устойчивостью к холоду. Если один из вариантов помогает лучше добывать пищу, избегать хищников или переносить неблагоприятные условия, его носители чаще доживают до размножения. Поэтому полезный вариант с большей вероятностью передаётся следующим поколениям и становится более частым.

Приспособления формируются постепенно, потому что отбор действует на уже существующие наследственные различия. Он не создаёт нужный признак по заранее составленному плану и не стремится к будущей потребности организма. Сначала случайно появляется вариант, затем среда проверяет его полезность через выживание и размножение его носителей.

Приспособленность проявляется на разных уровнях организации организма. Форма тела и окраска могут помогать скрываться, защищаться или передвигаться, а особенности физиологии позволяют переносить засуху, холод или недостаток кислорода. Поведение также имеет значение: поиск убежища, забота о потомстве и выбор пищи повышают шансы оставить потомков.

Окраска может сделать организм незаметным на фоне почвы, снега или листьев, поэтому хищнику труднее его обнаружить. Иногда, наоборот, яркие полосы или пятна предупреждают о ядовитости, жалящих органах или неприятном вкусе. Сходство беззащитного вида с опасным или несъедобным называется мимикрией и тоже уменьшает риск нападения.

Любое приспособление полезно только в определённых условиях и не гарантирует выживания отдельной особи. Если фон среды изменится, маскирующая окраска может стать заметной, а устойчивость к одному фактору не защитит от другого. Кроме того, на результат влияют конкуренция, болезни, хищники и случайные события.

Приспособления организмов и их значение

Сначала определите, к какому типу относится признак: он маскирует, предупреждает, имитирует другой вид или связан со строением и поведением. Затем назовите конкретное преимущество для организма. В последнюю очередь укажите условия, в которых это преимущество проявляется.

Разбор задач

Задача 1

У зайца-беляка зимой шерсть белая. Объясните, какое преимущество даёт этот признак.

1. Определим условие среды: зимой поверхность земли часто покрыта снегом, поэтому фон становится светлым.
2. Сравним цвет шерсти с фоном: белая шерсть почти сливается со снегом и делает зайца менее заметным.
3. Свяжем незаметность с выживанием: хищнику труднее обнаружить зайца, поэтому возрастает вероятность, что он избежит нападения и оставит потомство.

Ответ: белая зимняя шерсть выполняет покровительственную функцию. Она маскирует зайца на снегу и снижает риск быть обнаруженным хищником.

Задача 2

На светлом фоне тёмная окраска насекомого делает его заметным, а на тёмном фоне — менее заметным. Объясните, почему нельзя считать эту окраску безусловно полезной.

1. Выясним, от чего зависит маскировка: она определяется не только цветом тела, но и цветом поверхности, на которой находится насекомое.
2. На тёмном фоне окраска совпадает с окружением и помогает скрываться, а на светлом фоне создаёт контраст и облегчает обнаружение.
3. Сделаем вывод о характере приспособленности: один и тот же признак даёт разный результат при разных условиях среды.

Ответ: тёмная окраска не является безусловно полезной, потому что её преимущество относительно. Она маскирует насекомое на тёмном фоне, но может сделать его заметным на светлом.

Задача 3

В популяции насекомых есть наследственные варианты окраски. После изменения среды чаще выживают и оставляют потомство особи с окраской, совпадающей с фоном. Объясните, как со временем может измениться популяция.

1. Установим исходный материал отбора: разные варианты окраски уже существуют, и они наследуются потомками.
2. После изменения фона особи с подходящей окраской реже становятся добычей, поэтому в среднем чаще выживают и размножаются.
3. Сравним поколения: потомки хорошо защищённых насекомых получают соответствующие варианты окраски, поэтому их доля постепенно увеличивается.

Ответ: со временем в популяции станет больше насекомых с окраской, совпадающей с новым фоном. Это результат естественного отбора, действующего на наследственную изменчивость и различия в успешности размножения.

Типичные ошибки

Организм меняет признак по необходимости. Так думают, потому что приспособление выглядит точно соответствующим условию. На самом деле отбор сохраняет уже возникшие наследственные различия; проверка: ищите в объяснении изменчивость и последующее размножение, а не намерение организма.

Любой полезный признак называют приспособлением без указания условий. Ошибка появляется, когда забывают о зависимости признака от среды. Проверяйте себя вопросом: при каком фоне, климате или образе жизни признак даёт преимущество?

Приспособленность путают с гарантией выживания. Ученик может считать, что хорошо защищённый организм обязательно спасётся. Правильная проверка такова: приспособление только повышает вероятность успеха, но не отменяет болезней, хищников, конкуренции и случайностей.

Естественный отбор рассматривают как действие на отдельный признак. Признак важен не сам по себе, а через его влияние на выживание и размножение особи в целом. Поэтому нужно сравнивать судьбу организмов с разными вариантами признака в конкретных условиях.

Связь с другими темами

Для понимания темы нужны знания о наследственной изменчивости: без различий между особями отбору нечего сохранять. Борьба за существование и естественный отбор объясняют, почему одни варианты оставляют больше потомков, чем другие.

Изучение приспособленности помогает понять многообразие организмов и соответствие их строения среде обитания. Эти представления связывают отдельные признаки животных и растений с общими закономерностями эволюции.

Что запомнить

• Приспособленность повышает шансы выжить и оставить потомство в определённых условиях.
• Материалом для естественного отбора служит наследственная изменчивость.
• Отбор сохраняет полезные в данных условиях наследственные признаки.
• Приспособления формируются постепенно, а не возникают по заранее заданной цели.
• Польза любого приспособления относительна и зависит от среды.
• Окраска, строение, физиология и поведение могут участвовать в приспособлении организма.