§ 47. Приспособленность — результат эволюции

Определения и обозначения

Приспособленность (адаптация) — соответствие строения, жизнедеятельности и поведения организма условиям среды, повышающее его шансы выжить и оставить потомство. Иными словами, некоторые особенности помогают организму справляться с определёнными условиями. Это понятие позволяет объяснить, почему строение, процессы организма и его поведение могут быть связаны с образом жизни.

Покровительственная окраска — окраска, делающая организм менее заметным на фоне окружающей среды. Например, светлый заяц на снегу труднее различим для хищника. Такая окраска полезна, когда помогает избежать обнаружения, но её значение зависит от цвета и особенностей места обитания.

Предупреждающая окраска — яркая окраска, сигнализирующая хищникам о несъедобности или опасности организма. Она не скрывает животное, а, наоборот, делает сигнал заметным. Благодаря этому хищник может избегать добычи, если способен связать её окраску с неприятным опытом.

Мимикрия — сходство беззащитного организма с защищённым или несъедобным видом, снижающее вероятность нападения. Хищник может принять безвредную добычу за опасную и отказаться от атаки. Понятие помогает отличить такое сходство от собственной защиты организма, например наличия яда или жала.

Как это устроено

Внутри популяции организмы не полностью одинаковы: у них возникают наследственные различия. Причина появления таких различий — наследственная изменчивость, а не желание особи приспособиться. Если часть вариантов помогает в данных условиях, носители этих вариантов получают преимущество в выживании или размножении. Так разнообразие становится материалом для действия естественного отбора.

Естественный отбор действует через неодинаковый успех особей. Организмы с полезными наследуемыми признаками в среднем чаще доживают до размножения или оставляют больше потомства. Их потомки могут унаследовать эти признаки, поэтому в следующих поколениях они встречаются чаще. Изменяется не отдельная особь по своему желанию, а соотношение наследственных вариантов в популяции.

Приспособления заметны на разных уровнях организации организма. Форма тела, окраска или строение конечностей относятся к особенностям строения; процессы терморегуляции или выработки веществ — к физиологии; способы добывать пищу или избегать опасности — к поведению. Эти виды не исключают друг друга: один организм может одновременно иметь подходящее строение, физиологические особенности и определённые поведенческие реакции. Каждый признак следует рассматривать в связи с условиями, в которых он действует.

Польза признака не является постоянной, потому что среда может меняться. Окраска, скрывающая животное на одном фоне, на другом способна сделать его заметным; особенности, полезные в холоде, могут оказаться неудобными в жару. Поэтому приспособленность называют относительной: она показывает преимущество только по отношению к определённым условиям и возможным соперникам или опасностям. Чтобы оценить признак, нужно уточнить, где и когда он помогает.

Приспособления не появляются у организма только потому, что он в них нуждается. Сначала в популяции возникают наследственные варианты, а затем отбор меняет их частоту, если условия дают носителям преимущество. Ни один признак не обеспечивает полной защиты: даже хорошо замаскированная особь может быть обнаружена. Если условия изменятся, прежняя адаптация может потерять пользу или стать вредной, и отбор будет действовать уже в новых условиях.

Виды приспособлений и их значение

Чтобы определить вид приспособления, сначала выясните, что именно изменено: строение, физиологический процесс, поведение или окраска. Затем свяжите этот признак с конкретным условием среды и возможной пользой. Примеры показывают возможное преимущество, но не означают, что признак гарантирует выживание.

Разбор задач

1. Укажите, какое приспособление помогает зайцу-беляку быть менее заметным на снегу, и объясните его значение.

Решение. Сначала определяем условие: речь идёт о снеге, на фоне которого нужно оставаться незаметным. Затем связываем цвет шерсти с заметностью для хищника, а не с защитой от холода или особенностями поведения. Это позволяет назвать конкретный вид приспособления и объяснить его значение.

1. Светлая зимняя шерсть соответствует цвету снежного фона.
2. Такую окраску относят к покровительственной, потому что она уменьшает заметность животного.
3. Если хищнику труднее обнаружить зайца, вероятность нападения может снизиться.

Ответ: зайцу помогает покровительственная окраска; на снегу она делает его менее заметным для хищников и повышает вероятность избежать нападения.

2. У колючего растения листья превратились в колючки. Определите вид приспособления и объясните, как оно может помогать растению.

Решение. В условии говорится об изменении части растения, то есть его строения. Значит, сначала нужно классифицировать признак как морфологический, а затем предложить возможную пользу. Нельзя делать вывод, будто растение превратило листья в колючки намеренно, чтобы решить возникшую проблему.

1. Колючки — особенность строения, поэтому это морфологическое приспособление.
2. Они могут затруднять поедание растения животными и тем самым снижать риск повреждения.
3. Такое объяснение описывает возможную пользу признака, а его распространение в популяции связывает с наследственной изменчивостью и отбором.

Ответ: это морфологическое приспособление; колючки могут защищать растение от поедания, но не возникают у него по потребности.

3. На острове после изменения климата прежняя окраска насекомых перестала скрывать их от птиц. Объясните, почему приспособленность окраски относительна и как естественный отбор может изменить её распространённость в популяции.

Решение. Сравниваем прежние и новые условия: среда изменилась, поэтому окраска, которая раньше помогала маскироваться, теперь не даёт того же преимущества. Приспособленность относительна именно потому, что польза признака зависит от фона и других условий. Для объяснения действий отбора нужно учесть наследственные различия между насекомыми.

1. Если в популяции есть наследуемые варианты окраски, они могут различаться по заметности в новой среде.
2. Менее заметные птицам особи могут чаще выживать и оставлять потомство, хотя это не гарантировано для каждой особи.
3. Если их окраска наследуется, соответствующий вариант со временем может стать распространённее в популяции.

Ответ: одна и та же окраска полезна не при любых условиях; после изменения среды отбор может увеличить распространённость тех наследуемых вариантов, которые дают преимущество в новой обстановке.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что организм приобретает нужный признак, потому что он ему необходим. Так думают, смешивая потребность организма с появлением наследственного изменения. Проверка: вспомните, что изменчивость сначала создаёт разные варианты, а отбор влияет на их распространённость; он не производит целенаправленно нужный признак.

Ошибка: полагать, что любое приспособление полезно всегда. Её допускают, если рассматривают признак отдельно от среды. Проверка: назовите условия, в которых признак даёт преимущество, и представьте, как изменится его действие при смене фона, климата или образа жизни.

Ошибка: считать единичное удачное выживание доказательством приспособленности. Одна особь может выжить случайно, поэтому её судьба не показывает, как признак действует в популяции. Проверка: оценивайте, связано ли наследуемое свойство с выживанием и размножением многих его носителей в данных условиях.

Ошибка: считать приспособленность полной защитой. Иногда слово «защищает» ошибочно понимают как гарантию. Проверка: замените эту мысль точной формулировкой — признак повышает вероятность выжить или размножиться, но не исключает опасность и не гарантирует успех каждой особи.

Связь с другими темами

Чтобы понять появление приспособлений, нужно знать наследственную изменчивость: она создаёт различия, на которые может действовать отбор. Борьба за существование и естественный отбор объясняют, почему особи с разными признаками оставляют неодинаковое число потомков. Эта тема помогает связать многообразие организмов с эволюцией и формированием адаптаций. В экологии знания о приспособлениях нужны, чтобы разбирать, как организмы взаимодействуют со средой и друг с другом.

Что запомнить

• Приспособленность — результат эволюции, а не целенаправленного изменения организма.
• Материалом для естественного отбора служит наследственная изменчивость.
• Приспособления могут быть морфологическими, физиологическими и поведенческими.
• Покровительственная окраска помогает оставаться незаметным.
• Предупреждающая окраска сигнализирует о несъедобности или опасности.
• Мимикрия — сходство с защищённым или несъедобным видом.
• Приспособленность относительна и зависит от условий среды.