§ 52. Приспособленность организмов к действию факторов среды

Определения и обозначения

Приспособленность организмов — соответствие особенностей строения, жизнедеятельности и поведения условиям среды, повышающее вероятность выживания и размножения. Иными словами, организм обладает признаками, которые помогают ему справляться с воздействием конкретных условий. Это понятие позволяет оценить не отдельную особенность саму по себе, а её значение для жизни и появления потомства.

Адаптация — признак или комплекс признаков, сформировавшийся в ходе эволюции и помогающий организму жить в определённых условиях. Адаптацией может быть отдельное свойство, например форма клюва, или несколько связанных особенностей. Понятие нужно, чтобы называть и объяснять признаки, которые повышают шансы организма на выживание и размножение в подходящей среде.

Покровительственная окраска — окраска, благодаря которой организм становится менее заметным на фоне среды. Например, сходство окраски животного с цветом почвы или растительности затрудняет его обнаружение. Такая окраска помогает скрываться от врагов или, у некоторых животных, приближаться к добыче.

Мимикрия — сходство беззащитного организма с защищённым или несъедобным видом, уменьшающее риск нападения. Хищник может принять безвредное животное за опасное и не тронуть его. Это понятие отличает сходство с другим организмом от простого слияния с окружающим фоном.

Как это устроено

Приспособления не появляются потому, что организму «нужно» измениться: у отдельной особи нет возможности целенаправленно сформировать полезный наследственный признак. В популяции существуют наследственные различия, и иногда они дают одним особям преимущество перед другими. Если носители признака чаще выживают и оставляют потомство, он может передаваться следующим поколениям и становиться более распространённым. Так естественный отбор действует на уже имеющиеся варианты, а не создаёт подходящее изменение по заказу среды.

Морфологические приспособления проявляются во внешнем строении или форме частей тела. Форма клюва, конечностей или покровов может быть связана со способом добывания пищи, передвижением и условиями обитания. Такие особенности влияют на то, насколько успешно организм использует ресурсы или избегает опасности. Их относят к морфологическим, потому что они описывают, как организм устроен, а не как работают его органы.

Физиологические приспособления связаны с обменом веществ и работой органов. Благодаря изменениям процессов в организме животное может переносить сезонные условия, например менять активность или впадать в спячку. В период неблагоприятных условий спячка помогает снизить затраты энергии, когда пищи мало или её трудно добыть. Поэтому физиологический признак повышает шансы пережить период, в который обычная активность была бы невыгодна.

Поведение тоже влияет на выживание и размножение, потому что позволяет организму выбирать, как действовать в меняющихся обстоятельствах. Миграция помогает переместиться туда, где условия для жизни и размножения благоприятнее. Забота о потомстве увеличивает вероятность, что молодые особи выживут, а выбор убежища снижает риск встречи с неблагоприятными факторами или врагами. Эти приспособления проявляются не в форме тела, а в действиях организма.

Окраска, маскировка и мимикрия полезны лишь там, где они соответствуют фону и особенностям поведения хищников. Покровительственная окраска затрудняет обнаружение, а предупреждающая окраска может сигнализировать о защите или несъедобности организма. При мимикрии беззащитный вид получает преимущество, если хищники избегают похожего на него опасного вида. Когда среда меняется, прежняя окраска или сходство могут перестать помогать и даже сделать организм более заметным.

Основные типы приспособлений и их значение

Чтобы определить тип приспособления, сначала спросите себя, что именно изменено: строение тела, работа организма, поведение или окраска. Затем установите, в каких условиях признак полезен и как именно он повышает шансы на выживание либо размножение. Одна особенность может проявляться в нескольких аспектах, поэтому важно объяснить каждый признак отдельно.

Разбор задач

Задача 1. Укажите тип приспособления: у зайца-беляка зимой шерсть становится белой. Решение:

1. Определяем, что изменяется: сезонно меняется окраска шерсти, то есть внешний признак животного.
2. Сопоставляем цвет шерсти с зимней средой: на снежном фоне белый заяц менее заметен.
3. Называем форму приспособления и её значение: это покровительственная окраска, которая помогает маскироваться от врагов.

Ответ: зимнее побеление шерсти — морфологическое приспособление в форме покровительственной окраски; оно снижает заметность зайца на снегу. Полезность признака связана именно с зимним фоном, а не с тем, что белая шерсть всегда лучше.

Задача 2. У колючего растения листья уменьшены, а стебель запасает воду. Назовите типы приспособлений и объясните их значение в засушливой среде. Решение:

1. Разделяем условие на два признака, чтобы не назвать их одним типом: уменьшенные листья и запасание воды стеблем.
2. Уменьшение листьев относится к морфологическим особенностям, потому что описывает строение растения. Меньшая площадь листьев помогает снизить потерю воды.
3. Запасание воды связано с работой и жизнедеятельностью растения, поэтому его относят к физиологическим приспособлениям. Запас позволяет использовать воду в период, когда её поступает мало.

Ответ: уменьшенные листья — морфологическое приспособление, снижающее потерю воды; запасание воды стеблем — физиологическое приспособление, помогающее пережить засуху. Оба признака полезны именно при дефиците влаги, но проявляются по-разному.

Задача 3. Безвредная бабочка похожа окраской на ядовитую. Объясните, почему это приспособление могло сохраниться в популяции и при каких условиях оно будет полезно. Решение:

1. Сходство направлено не на то, чтобы слиться с фоном, а на то, чтобы напоминать другой вид. Значит, это мимикрия.
2. Если хищники избегают ядовитых бабочек, похожих на них безвредных особей они тоже могут не трогать. Наследственные варианты окраски, обеспечивающие такое сходство, дают преимущество и могут чаще передаваться потомству.
3. Проверяем, от чего зависит польза: мимикрия помогает, если рядом встречается ядовитый вид и хищники научились избегать его. Без такого сходства или при изменении условий преимущество может исчезнуть.

Ответ: это мимикрия, которая могла распространиться благодаря наследственной изменчивости и естественному отбору. Она полезна там, где хищники избегают ядовитого вида и принимают за него безвредную бабочку.

Типичные ошибки

• Ошибка: считать, что организм вырабатывает нужное приспособление по необходимости. Такое объяснение кажется правдоподобным, потому что признак часто хорошо подходит к условиям жизни, но оно переворачивает последовательность событий. Наследственные варианты возникают благодаря изменчивости, а отбор влияет на их распространение. Проверьте себя вопросом: признак сначала появился у отдельных особей или возник у всех сразу по потребности?

• Ошибка: называть адаптацией любое свойство, полезное отдельной особи. Польза в одном случае ещё не показывает, что признак помогает выживанию и размножению в определённых условиях. Сверьте объяснение с определением: укажите, где именно признак полезен и как влияет на шансы оставить потомство. Если связь со средой не названа, вывод пока не обоснован.

• Ошибка: считать приспособление полезным всегда и везде. Так думают, когда рассматривают признак отдельно от условий, в которых он действует. Проверьте себя, изменив мысленно фон, климат или доступность пищи: прежнее преимущество может исчезнуть, а иногда признак начинает мешать. Значение адаптации всегда нужно связывать с конкретной средой.

• Ошибка: путать мимикрию с покровительственной окраской. Оба случая связаны с внешним видом, поэтому их легко смешать. Спросите себя, на что похож организм: на фон окружающей среды или на другой, защищённый либо несъедобный вид. В первом случае это покровительственная окраска, во втором — мимикрия.

Связь с другими темами

Для понимания приспособленности нужны знания о наследственной изменчивости, борьбе за существование и естественном отборе: они объясняют, откуда берутся различия и почему некоторые из них распространяются. Тема соединяет эволюцию с экологией, поскольку признаки организмов рассматриваются в связи с условиями среды и взаимодействием между видами. Эти представления пригодятся при изучении естественного отбора, видообразования и биоразнообразия. По приспособлениям можно понять, как меняются отношения организмов со средой, но нельзя считать, что каждый признак полезен при любых условиях.

Что запомнить

• Приспособленность формируется в ходе эволюции, а не по потребности отдельного организма.
• Естественный отбор способствует распространению наследственных признаков, полезных в конкретных условиях.
• Приспособления бывают морфологическими, физиологическими и поведенческими.
• Окраска может помогать скрываться, предупреждать об опасности или обеспечивать сходство с другим видом.
• Любое приспособление относительно: оно эффективно лишь в определённой среде.
• Изменение условий среды может снизить пользу ранее эффективного признака.