§ 52 Приспособленность организмов к действиям факторов среды

Приспособлениями, или адаптациями, называют любые признаки и свой­ства организмов, повышающие их шансы на выживание во внешней среде. Адап­тации создаются и поддерживаются в ходе эволюции видов, на основе их измен­чивости, через естественный отбор. Все существующие виды прошли этот отбор и, следовательно, обладают необходимыми адаптациями к условиям своего обитания. В неживой природе действуют физико-химические законы, которые определяют направления возможных приспособлений для живых организмов.

Рассмотрим эти возможности на примере планктона (греч. planktos — «блуждающий») — организмов, взвешенных в толще водной среды.

Вести планктонный образ жизни в воде возможно лишь в том случае, ес­ли силы, удерживающие организм на плаву, оказываются равны его весу. Про­тив силы тяжести действуют выталкивающая сила (по закону Архимеда) и силы сцепления частиц воды с поверхностью тела. Следовательно, любые спосо­бы облегчения веса и увеличения поверхности тела будут благоприятство­вать планктонному образу жизни. У одних видов это достигается очень мел­кими размерами, у других — разнообразными выростами, щетинами, складками, у третьих — насыщением клеток капельками жира или наличием газовых поло­стей, уменьшающих удельный вес (рис. 73).

В отличие от планктонных, активно и быстро плавающие виды, напротив, выработали в эволюции сходную форму, которую называют торпедовидной. По законам гидроди­намики быстро движущееся в воде тело может успешно преодолеть лобовое сопро­тивление лишь при определенных пропорциях (примерном отношении длины к наи­большему диаметру как 5:1). Именно такие пропорции свойственны и дельфинам, и акулам, и рыбам-тунцам, и кальмарам, и древним ихтиозаврам.

Внешнее сходство организмов отражает не родство видов, а сходные черты образа жизни. В одинаковой среде обитания образуются сходные при­способительные формы. Например, деревья, кустарники, кустарнички, разно­образные травы — формы, возникшие у разных видов растений при сходном использовании среды.

Морфологические адаптации наиболее наглядны. По внешнему облику разных видов животных и растений можно понять, не только в какой среде они обитают, но и какой образ жизни в ней ведут.

Например, все позвоночные животные, ведущие подземный образ жизни, имеют ком­пактное тело с короткой шеей и коротким хвостом, слаборазвитые глаза и ушные раковины, короткий, как бы подстриженный мех, роют землю либо передними конеч­ностями с мощной мускулатурой и сильными когтями, либо выступающими, как доло­то, резцами. Таковы кроты, цокоры, слепыши и другие виды. Роющее насекомое мед­ведка также внешне напоминает маленького крота. Растения лианы имеют стебли с различными приспособлениями — крючьями, усиками или присосками, позволяющи­ми им цепляться за прямостоячие стебли других видов и выносить свои листья к свету. Формы лиан есть и среди травянистых, и среди древесных растений, представляющих виды из разных семейств.

Экологические адаптации выражаются не только во внешних признаках вида, но и в изменениях физиологических процессов, в характере поведения, в жизненных циклах, а также во внутриклеточных биохимических превраще­ниях и распространении.

Своеобразие внешнего строения, отражающее приспособления вида к определенному образу жизни в среде обитания, называют жизненной формой.

Жизненная форма вырабатывается в ходе эволюционного становления вида, а ее проявление у особей обусловлено генотипом и нормой реакции. Разные виды могут иметь сходную жизненную форму, если ведут сходный об­раз жизни.

В то же время есть виды, особи которых на разных стадиях индивидуального развития могут быть в разных жизненных формах. Это особенно часто встречается у животных, развитие которых идет с метаморфозом (головастик и лягушка, личинка и взрослая особь угря, гусеница и бабочка). У растений жизненная форма может быть разной в зависимости от условий, в которых произрастает. Например, береза пушистая, рябина обыкновенная в лесах умеренного климата развивают форму одноствольного дерева, а, вырастая в лесотундровых и тундровых сообществах, они приобретают многоствольную, кустарниковую жизненную форму.

В экологии виды классифицируют не по родству, а по способам и формам адаптаций к окружающей среде или к определенным факторам этой среды. Жизненные формы отражают классификацию по приспособительным свой­ствам организмов ко всему комплексу абиотических и биотических факторов внешней среды.

По отношению к какому-либо одному господствующему фактору среды (к свету, температуре или воде, типу пищи и др.) выделяют экологические группы. Различают экологические группы по отношению к свету (свето­любивые, тенелюбивые и теневыносливые), к температуре (теплолюби­вые, жаростойкие, холодолюбивые), к воде (влаголюбивые, засухоустойчи­вые и др.).

По изменчивости температуры тела выделяют пойкилотермные и гомойо­термные группы организмов. У пойкилотермных организмов внутренняя температура тела следует за изменениями температуры среды. Скорость обме­на веществ у них то возрастает, то понижается. Таких видов — большинство на Земле. Гомойотермных только две группы живых существ — млекопита­ющие и птицы. Они способны поддерживать постоянную температуру тела при любых условиях среды. Их обмен веществ всегда идет с высокой скоро­стью, даже если наружная температура постоянно меняется. Например, белые медведи в Арктике или пингвины в Антарктиде выдерживают 50-градусные морозы, что составляет разницу в 87-90° по сравнению с их собственной тем­пературой.

Виды с непостоянной температурой тела при понижении температуры способны переходить в неактивное состояние. Замедление обмена веществ в клетках сильно увеличивает устойчивость организмов к неблагоприятным погодным условиям. Переход животных в состояние оцепенения, как и переход растений в состояние покоя, позволяет им переносить зимние холода с наи­меньшими потерями, не тратя много энергии.

Форма тела, физиологические свойства, образ жизни, поведение орга­низмов, их распространение и ритмы жизни являются чертами приспо­собленности видов (адаптации) к определенной среде обитания.

Таким образом, многообразие приспособительных свойств у организ­мов, выработавшихся под влиянием факторов среды, обеспечивает им возмож­ность существования в разных условиях биосферы.

1. В чем различие понятий «жизненная форма» и «экологическая группа»?

2*. В чем выражаются адаптации к распространению плодов и семян одуванчика, вишни, репейника, мака и ели?

3*. Подумайте.

• Какие свойства тела у белого медведя и пингвина позволяют им пе­реносить без ущерба 50-градусные морозы?

• Почему пойкилотермных животных очень мало в приполярных рай­онах Земли?

Лабораторная работа № 6 (см. Приложение, с. 232).