Адаптация как результат естественного отбора

Эволюция способствует приобретению определенных особенностей, которые напрямую связаны с факторами внешней среды. Данные особенности закрепляются на генетическом уровне и представляют собой те или иные адаптации. Адаптации (от латинского adaptatio — приспособление) могут проявиться на уровне морфологии, анатомии, физиологии отдельных особей, новых популяций или даже видов, а также целостных биогеоценозов.

Возникновение приспособлений — основной результат эволюции. Эволюцию рассматривают как процесс возникновения адаптаций, или адаптациогенез.

Условия внешней среды меняются, к организмам предъявляются иные, отличные от исходных, требования. Важно, насколько пластичен конкретный вид, насколько он может продвинуться в плане адаптациогенеза. В основе этого процесса лежит борьба за существование и естественный отбор.

Естественный отбор — основной процесс эволюции, результатом которого становится внутрипопуляционное увеличение количества особей с максимальным числом приспособлений. В то же время, количество особей с неблагоприятными для выживания признаками, напротив, уменьшается.

Значительную роль в процессе отбора и приобретения адаптаций играют две способности организмов — наследовать свои признаки (наследственность) и приобретать в ходе развития некоторые отличия от родительских форм (изменчивость).

Адаптивность может проявляться на разных уровнях организации. Так, в ходе эволюционного процесса приобретаются так называемые средства пассивной защиты.

К ним относятся структуры и особенности, которые играют роль в сохранении жизни особей. Это защитные покровы, панцирные конструкции черепах, раковины моллюсков. Химический состав панцирных конструкций у черепахи формируется из кремнезема, а сам панцирь плотно срастается с ребрами и позвоночником. Панцирь дает очевидное преимущество перед другими животными. Он защищает черепах от механических повреждений и предоставляет возможность защищаться от хищников. У членистоногих подобные конструкции состоят из хитина, а у многих злаков — из кремнезема. Укрепляющие образования у злаков служат для эффективной защиты от поедания травоядными животными.

Еще одним важным средством пассивной защиты является приспособительная окраска: покровительственная и предостерегающая окраска.

Покровительственная окраска важна для защиты потомства на разных этапах онтогенеза. Яйца птиц, которые устраивают гнезда прямо в траве, имеют специфически окрашенную скорлупу. Эта пигментация соответствует цвету окружающего фона, что гарантирует сохранность кладки. Вместе с тем, если яйца откладывают в закрытые гнезда или зарывают прямо в грунт, покровительственная окраска не проявляется.

Покровительственная окраска может иметь и сезонный характер. Заяц меняет окраску шерсти с белой на более темную, и наоборот. Эта смена требует определенного времени, но у некоторых животных она протекает практически мгновенно. Например, благодаря перераспределению пигментов, камбала способна менять окраску, как агамовая ящерица и хамелеон.

Разновидностью скрывающей окраски является чередование темных и светлых полос на теле тигра или зебры. Подобная окраска маскирует, скрадывает контуры тела.

Покровительственная окраска в сочетании с проявлением неких поведенческих форм повышает шансы на выживание. Например, выпь в момент опасности вытягивает шею, поднимает голову вверх. Такая поза позволяет выпи слиться с окружающей обстановкой и уцелеть. Сочетание маскировочной окраски с позой покоя характерно для рыб, насекомых, земноводных.

Покровительственная, или защитная окраска выглядит ярко, вызывающе. Она характерна для жалящих, ядовитых, колючих животных. Многократные попытки хищников напасть на представителя вида с покровительственной окраской заставляют впоследствии отказаться от попыток нападения. Вероятно, естественный отбор шел параллельным путем — формировался аппарат с ядовитым секретом или колючками и особой яркой пигментацией.

В процессе эволюции особое значение приобрели сложные адаптации — например, возникновение взаимных приспособлений насекомых и растений, или способность к насекомоядности растений.

Яркий пример подобной адаптации растений — росянка, которая имеет множество преимуществ перед другими растениями. Росянка приобрела ряд совершенных приспособлений для ловли и переваривания насекомых. Ее листья снабжены чувствительными волосками с особыми клетками, которые выделяют ароматную и вязкую жидкость.

Насекомое привлекает аромат, оно садится на листовую пластинку и прилипает. Пытаясь вырваться, насекомое двигается, но это вызывает свертывание листа. Параллельно с этим на верхней стороне листа выделяется фермент, способным переваривать тело насекомого. Происходит процесс переваривания и всасывания веществ через всю поверхность листовой пластинки. После переваривания насекомого лист расправляется и снова готов к охоте.

Схожий принцип ловли насекомых используют некоторые другие растения, в частности, венерина мухоловка.

Предположительно, развитие насекомоядности связано с поглощением продуктов распада мертвых организмов. В дальнейшем способности ловить, переваривать и всасывать питательные вещества были усовершенствованы. В частности, аромат, привлекающий насекомых, — одно их приспособлений, иными словами, единичная, но весьма ценная адаптация. Она возникла как дополнение к ферментативному перевариванию.

Филогенетическое развитие многоклеточной организации зрения у насекомых связано с постепенным усложнением аппарата восприятия света. Подобное развитие начинается еще у плоских червей, которые имеют углубления, заполненные пигментом. У более сложных организмов появляются органы зрения в виде сочетаний фасеток. Одна фасетка не обладает должной эффективностью, а разрешающая способность объединенных фасеток-глазков уже возрастает в сотни или тысячи раз. Насекомое обладает мозаичным строением, воспринимает объект объемно, в перспективе и в цветном виде.

Вместе с тем, большинство адаптаций недостаточно совершенны, поскольку не могут обеспечить абсолютной выживаемости особи или вида. Вместе с важными для выживания признаками организмы приобрели функционально не используемые структуры. Поэтому можно предположить, что большинство видовых признаков не являются в полной мере адаптивными.

Очень часто приспособления нуждаются в подкреплении иными, дополнительными условиями. В частности, размер органов захвата пищи у богомолов должен соответствовать размеру жертвы. Любая адаптация, приобретенная в борьбе за существование, дает очевидное преимущество перед другими представителями собственного или другого вида. Однако при оценке адаптивного значения признака обычно определяют относительную приспособленность особи, иными словами, конкурентоспособность. Важно отметить, что при искусственном отборе организмы обладают нулевой приспособленностью, если речь идет об оценке их адаптивности к естественным условиям.