Адаптация организмов к различным условиям существования

Определения и обозначения

Адаптация — особенность строения, физиологии или поведения, повышающая вероятность выживания и размножения организма в определённых условиях. Иначе говоря, это приспособление, которое помогает справиться с конкретными трудностями среды. Оно может проявляться в форме тела, работе органов или действиях животного. Слово «вероятность» важно: адаптация помогает, но не гарантирует выживание каждой особи.

Покровительственная окраска — окраска, затрудняющая обнаружение организма на фоне окружающей среды. Например, окраска может совпадать с цветом почвы, листвы или снега. Такая незаметность полезна, когда нужно избежать встречи с хищником или приблизиться к добыче. Эффект зависит от того, насколько хорошо окраска совпадает с фоном именно в данной местности и в данное время.

Предупреждающая окраска — яркая окраска, сигнализирующая возможным врагам о несъедобности или опасности организма. Контрастные цвета делают обладателя заметным, а не скрывают его. Если хищники связывают такой сигнал с неприятным вкусом или защитой, они могут избегать подобных животных. Значение окраски зависит от того, встречались ли враги с этим сигналом и научились ли распознавать его.

Мимикрия — сходство беззащитного организма с защищённым или несъедобным видом, уменьшающее риск нападения. Хищник может принять один вид за другой и отказаться от атаки. Это сходство приносит пользу тому организму, который сам не обладает защитой, похожей на защиту образца. Поэтому для мимикрии важно не просто внешнее сходство, а его защитное значение.

Как это устроено

Среда ставит перед организмами задачи: нужно добывать пищу, избегать хищников, переносить жару или холод и находить партнёра. У разных особей одного вида признаки могут немного различаться, причём часть этих различий наследуется. Если какой-то вариант помогает выжить и оставить потомство, его носители чаще передают его потомкам. Поэтому полезные в данной обстановке особенности со временем становятся распространённее, а не возникают по желанию отдельного организма.

Адаптации формируются в ходе эволюции благодаря наследственной изменчивости и естественному отбору. Изменчивость даёт популяции разнообразие признаков, а отбор связан с тем, что особи оставляют разное число потомков. Организмы с подходящими наследственными особенностями в среднем успешнее размножаются. За многие поколения это может изменить состав популяции, хотя отдельная особь не приобретает новую наследственную адаптацию потому, что ей понадобилось приспособиться.

Приспособления различаются по тому, как именно они помогают организму. Морфологические адаптации — это особенности внешнего и внутреннего строения, например форма тела или окраска. Физиологические связаны с работой организма: обменом веществ, сохранением воды или терморегуляцией, то есть поддержанием подходящей температуры тела. Поведенческие адаптации — действия, например выбор укрытия или времени активности; разные способы помогают решать разные задачи выживания.

Окраска может действовать по-разному: маскировать организм, предупреждать врага или создавать сходство с защищённым видом. Покровительственная окраска полезна, если животное находится на подходящем фоне и его поведение не выдаёт его. Яркий сигнал предупреждающей окраски работает, если хищник способен его заметить и связать с неприятным опытом. При мимикрии сходство должно быть достаточно убедительным для врага; следовательно, польза окраски зависит не только от самого животного, но и от среды и поведения хищника.

Адаптация относительна, потому что она помогает не во всех обстоятельствах. Окраска, скрывавшая животное на снегу, может сделать его заметным на тёмной земле, если условия изменились. Тогда вероятность выживания и размножения обладателей этого признака может снизиться. Последствия зависят от того, насколько быстро меняется среда, есть ли у популяции другие полезные наследственные варианты и успевает ли естественный отбор повлиять на её состав.

Виды адаптаций и их значение

Чтобы пользоваться таблицей, сначала определите, какой признак рассматривается: строение, работа организма или поведение. Затем проследите, какую задачу он решает и при каких условиях помогает. Последний столбец напоминает, что пользу приспособления нельзя оценивать отдельно от среды.

Разбор задач

Заяц-беляк меняет окраску меха в зависимости от сезона. Определите тип адаптации и объясните её значение.

1. Сначала определяем, что именно меняется: цвет меха. Окраска относится к внешним особенностям строения и внешнего вида организма, поэтому адаптация морфологическая. Смена цвета по сезонам также показывает, что признак связан с меняющимися условиями.

2. Затем сравниваем окраску с фоном. Зимой белый мех делает зайца менее заметным на снегу, а в тёплый сезон другой цвет лучше сочетается с окружающей средой. Такая маскировка может затруднить обнаружение животного хищниками.

3. Наконец, связываем незаметность с выживанием. Если врагу труднее заметить зайца, у него больше шансов избежать нападения и в дальнейшем оставить потомство. Ответ: это морфологическая адаптация — сезонная покровительственная окраска, снижающая заметность на подходящем фоне.

Ярко окрашенное насекомое неприятно на вкус, а безвредный вид похож на него. Объясните роль окраски каждого вида.

1. Выясняем, какой вид действительно обладает защитой. Неприятный вкус делает яркое насекомое несъедобным для некоторых хищников, а его заметная окраска служит сигналом. Это предупреждающая окраска: она сообщает врагу о возможной неприятности.

2. Рассматриваем безвредный вид отдельно. У него нет той же защиты, но внешнее сходство может заставить хищника принять его за несъедобное насекомое. Такое полезное сходство называется мимикрией.

3. Проверяем, кому адресован сигнал и кто получает пользу. Хищник видит окраску и может отказаться от нападения, а безвредный вид выигрывает за счёт сходства. Ответ: у неприятного на вкус насекомого окраска предупреждающая, у похожего безвредного вида — мимикрия.

После изменения среды окраска животного перестала маскировать его. Объясните, почему приспособление утратило эффективность и как это может повлиять на численность популяции.

1. Сначала устанавливаем, что именно изменилось: фон среды, с которым раньше совпадала окраска. Признак остался прежним, но условия, при которых он помогал скрываться, исчезли. Поэтому животное стало заметнее для врагов.

2. Затем связываем заметность с шансами выжить. Если хищники чаще обнаруживают обладателей такой окраски, часть животных может погибнуть до размножения. Это способно уменьшить численность популяции.

3. Наконец, учитываем, что последствия не обязательно одинаковы для всех. Если в популяции есть наследственные варианты окраски, более подходящие новому фону, их носители могут чаще оставлять потомство. Ответ: адаптация относительна, а её эффективность и влияние на численность зависят от новых условий и наследственного разнообразия популяции.

Типичные ошибки

Ошибка — считать, что отдельный организм намеренно приобретает наследственную адаптацию. Такое представление возникает, потому что приспособление кажется ответом на потребность животного. Но эволюционные особенности распространяются в популяциях на протяжении поколений благодаря наследственной изменчивости и отбору. Проверьте себя вопросом: признак появился у особи за жизнь или его частота меняется в ряду поколений?

Ошибка — утверждать, что признак полезен всегда. Её допускают, если рассматривают только привычные условия, в которых адаптация хорошо работает. При изменении среды тот же признак может потерять пользу или стать невыгодным. Для проверки назовите конкретное условие, от которого зависит эффективность приспособления, и представьте, что оно изменилось.

Ошибка — смешивать покровительственную и предупреждающую окраску. Обе связаны с окраской, поэтому их легко объединить, не учитывая назначение. Первая делает организм менее заметным, а вторая, напротив, заметна и сигнализирует о возможной опасности или несъедобности. Проверьте себя: окраска скрывает организм или сообщает врагу о защите?

Ошибка — называть мимикрией любое сходство организмов. Внешнее сходство само по себе ещё не доказывает, что оно является адаптацией. Для мимикрии сходство должно помогать одному виду избегать нападения благодаря сходству с защищённым или несъедобным видом. Проверьте, кому это сходство приносит пользу и как на него реагирует возможный враг.

Связь с другими темами

Чтобы понять происхождение адаптаций, нужно знать, что такое наследственность, изменчивость, естественный отбор и приспособленность организмов. Эти понятия объясняют, откуда берутся различия и почему некоторые из них распространяются. Тема связана с эволюцией, видообразованием и взаимодействиями организмов в экосистемах. При изучении охраны природы нужно учитывать, что изменение среды может нарушить соответствие приспособлений условиям жизни и создать угрозу популяциям.

Что запомнить

• Адаптации помогают организмам выживать и размножаться в определённых условиях.
• Приспособления бывают морфологическими, физиологическими и поведенческими.
• Покровительственная окраска делает организм менее заметным.
• Предупреждающая окраска сигнализирует о возможной опасности или несъедобности.
• Мимикрия — полезное для защиты сходство с другим организмом.
• Адаптации формируются в ходе эволюции под действием естественного отбора.
• Любое приспособление относительно и может стать неэффективным при изменении среды.