1.4.6. Приспособленность организмов к условиям внешней среды как результат действия естественного отбора

Определения и обозначения

Приспособленность организмов — совокупность наследственных особенностей строения, жизнедеятельности и поведения, повышающих вероятность выживания и размножения в определённых условиях. Иными словами, это не одно отдельное свойство, а целый набор признаков, помогающих организму успешно жить в своей среде. Понятие нужно, чтобы объяснять, почему особи с некоторыми наследственными вариантами чаще оставляют потомство.

Относительный характер приспособленности — зависимость полезности признака от конкретных условий среды: преимущество в одной обстановке может исчезнуть или стать недостатком в другой. Один и тот же признак нельзя считать безусловно полезным для всех мест и времён. Это понятие помогает оценивать адаптацию с учётом среды, а не объявлять её преимуществом вообще.

Покровительственная окраска — окраска, затрудняющая обнаружение организма на фоне окружающей среды. Она может делать животное менее заметным для хищника или, наоборот, помогать хищнику приблизиться к добыче. Это определение позволяет отличить маскировку от яркой окраски, которая служит сигналом.

Мимикрия — сходство беззащитного или съедобного организма с защищённым, опасным или несъедобным видом. Хищник принимает подражателя за организм, которого лучше избегать. Понятие нужно, чтобы отличать такое сходство с другим видом от маскировки под фон.

Как это устроено

В каждой популяции возникают наследственные различия: например, особи могут немного отличаться окраской, формой тела или особенностями обмена веществ. Среда влияет на то, насколько эти варианты успешны: заметную добычу чаще ловят, а устойчивые к холоду особи могут чаще переживать зиму. Те, кто выжил и оставил больше потомства, передают свои наследственные варианты чаще. Поэтому от поколения к поколению меняется состав популяции, и некоторые признаки становятся распространённее.

Естественный отбор не предвидит будущие потребности и не создаёт признак по запросу организма. В популяции сначала должны существовать наследственные варианты, а затем условия среды влияют на их носителей неодинаково. Если в новых условиях вариант оказывается полезным, его носители получают преимущество в размножении; если нет — он может не распространиться. Именно поэтому адаптация формируется исторически, а не появляется мгновенно у отдельной особи.

Приспособление может быть связано со строением тела. Например, у водоплавающих птиц перепонки между пальцами увеличивают площадь опоры при гребле, поэтому птице легче передвигаться в воде. Это преимущество особенно заметно в водной среде и не означает, что перепонки одинаково полезны при любом образе жизни. Строение оценивают по тому, как оно влияет на выживание и размножение в конкретных условиях.

Другие адаптации связаны с физиологией или поведением. Способность некоторых животных снижать активность зимой помогает экономить энергию, когда пищи мало; это физиологическая особенность, связанная с работой организма. А поведение — например, уход птиц от неблагоприятных сезонных условий — может повышать вероятность выживания и успешного размножения. Польза каждого такого признака зависит от доступности ресурсов, климата и других факторов среды.

Окраска влияет на взаимодействие организмов с врагами по-разному. Покровительственная окраска помогает скрыться на фоне среды, а предупреждающая, наоборот, делает животное заметным и сообщает о его защите или опасности. При мимикрии беззащитный вид напоминает хищнику защищённый или несъедобный вид, поэтому его могут реже атаковать. Все эти варианты полезны не сами по себе: их эффективность зависит от того, как их воспринимают враги и насколько среда позволяет им работать.

Виды приспособлений и их значение

Чтобы пользоваться таблицей, сначала определите, с какой стороной жизни связан признак: строением, физиологией, поведением или окраской. Затем установите, какую именно задачу он решает для организма. Наконец, проверьте, при каких условиях эта польза сохраняется и что может её уменьшить.

Разбор задач

Задача 1. У зайца-беляка зимой шерсть белая, а летом буроватая. Определите значение сезонной смены окраски и назовите условия, в которых она полезна.

1. Определяем функцию окраски: белый цвет зимой и буроватый летом помогают зайцу сливаться с меняющимся фоном.
2. Связываем маскировку с взаимодействием с врагами: менее заметного зайца сложнее обнаружить, поэтому вероятность нападения может снижаться.
3. Указываем условия: белая шерсть полезна на заснеженной местности зимой, а буроватая — на фоне земли и растительности в тёплый сезон.

Ответ. Сезонная смена окраски служит покровительственной окраской. Она помогает маскироваться на снегу зимой и на буроватом фоне летом; при несоответствии окраски фону маскировка становится менее эффективной.

Задача 2. У ярко окрашенного насекомого обнаружены защитные вещества, а другой, беззащитный вид похож на него. Объясните значение окраски каждого вида.

1. Устанавливаем свойства первого вида: он защищён химическими веществами, а его яркая окраска может служить заметным сигналом для хищника.
2. Определяем смысл сходства второго вида: беззащитное насекомое напоминает защищённое, и хищник может принять его за опасную добычу.
3. Различаем явления: у первого вида окраска предупреждающая, у второго сходство с защищённым видом является мимикрией.

Ответ. Яркая окраска защищённого насекомого предупреждает хищников о защите или неприятных последствиях нападения. Беззащитный вид использует сходство с ним, снижая вероятность нападения за счёт мимикрии.

Задача 3. В популяции насекомых есть наследственные варианты окраски. После потемнения стволов чаще выживали и размножались особи, менее заметные хищникам. Объясните изменение частоты вариантов окраски за несколько поколений.

1. Находим исходную причину различий: варианты окраски наследственные, поэтому часть потомства может получить окраску родителей.
2. Учитываем новые условия: после потемнения стволов некоторые насекомые стали менее заметны, и хищники реже их обнаруживали.
3. Связываем выживание с передачей признака: менее заметные особи чаще оставляли потомство, поэтому их наследственные варианты чаще переходили к следующему поколению.
4. Делаем вывод о популяции: повторение такого различия в выживании и размножении меняет соотношение вариантов окраски за несколько поколений.

Ответ. Частота менее заметной на тёмных стволах окраски будет возрастать, если её носители в среднем чаще выживают и размножаются. Это изменение состава популяции под действием естественного отбора, а не целенаправленное появление окраски у отдельных насекомых.

Типичные ошибки

• Ошибка: считать, что организм приобретает нужное приспособление, потому что оно ему необходимо. Так думают, потому что полезный результат легко принять за заранее поставленную цель. Проверь себя: спроси, был ли наследственный вариант в популяции до действия отбора; отбор сохраняет варианты, а не создаёт их по потребности.
• Ошибка: считать любое полезное свойство абсолютным преимуществом. Её допускают, забывая, что условия могут измениться. Проверь себя: назови среду, в которой признак помогает, и подумай, будет ли он столь же полезен при другом фоне, климате или образе жизни.
• Ошибка: путать покровительственную и предупреждающую окраску. Обе связаны с заметностью, поэтому их функции иногда смешивают. Проверь себя: если окраска скрывает организм на фоне, она покровительственная; если делает его заметным и сигнализирует о защите или опасности — предупреждающая.
• Ошибка: считать, что отбор действует только на отдельную особь. Такое впечатление возникает, потому что преимущество видно у конкретного организма. Проверь себя: проследи, оставляет ли он больше потомков и чаще ли его наследственные варианты встречаются в следующих поколениях популяции.

Связь с другими темами

Для понимания темы нужны знания о наследственной изменчивости, борьбе за существование и естественном отборе: изменчивость даёт варианты признаков, а условия среды влияют на выживание и размножение их носителей. Приспособленность показывает, как отбор меняет популяции и помогает объяснять адаптации видов. Накопление различий между популяциями связано с эволюционными процессами и может участвовать в видообразовании. Поэтому отдельные адаптации рассматривают как часть истории популяций, а не как изолированные свойства организма.

Что запомнить

• Приспособленность формируется исторически под действием естественного отбора.
• Отбор сохраняет наследственные признаки, повышающие успех размножения в определённых условиях.
• Приспособления бывают связаны со строением, физиологией и поведением.
• Покровительственная окраска затрудняет обнаружение организма.
• Предупреждающая окраска сообщает о защите или опасности.
• Мимикрия — сходство одного вида с другим, дающее преимущество.
• Полезность любого приспособления относительна и зависит от условий среды.