3.7. Адаптации организмов к факторам среды

Приспособление организма к среде обитания называется адаптацией. С позиций экологии можно считать, что становле­ние и существование, многообразие организмов, их изменчи­вость и сохранение в природе являются результатом воздействия окружающей среды и адаптации. В природе адаптации организ­мов всегда развиваются под воздействием трех основных факто­ров: изменчивости, наследственности и естественного отбора. Совокупность адаптации придает строению и жизнедеятельно­сти организмов черты целесообразности. Приспособленность вида к какой-либо постоянной среде является предпосылкой к его длительному стабильному существованию.

Биологический смысл процесса адаптации сводится к тому, чтобы данная особь выжила при неблагоприятных условиях и ос­тавила потомство. Средства могут быть самые разные. Например, к наступлению зимних холодов у одних животных вырастает гус­той и теплый меховой покров, который к тому же изменяет свою окраску, у других образуется толстый подкожный слой жира, тре­тьи, откормившись за лето, впадают в спячку. Деревья сбрасыва­ют листья, их почки покрываются толстым восковым слоем и т.п. Это различные биологические реакции в ответ на изменения ус­ловий окружающей среды, которые представляют собой иногда сложные и длительные изменения строения и функций организ­мов, иногда относительно простые и легко обратимые реакции. Например, у берегов Антарктиды рыба Тrematotus приобрела спо­собность синтезировать в крови протеиновые соединения. Дейст­вуя как антифриз, они не дают образовываться ледяным кристал­лам. Все это позволяет рыбе выживать при температуре ниже -2 °С. Некоторые виды насекомых также имеют в теле некое по­добие антифриза. Так, личинка аляскинской галлицы может за­мерзать и оттаивать несколько раз без какого-либо вреда для себя.

Способность к адаптациям — одно из основных свойств жизни на нашей планете. Адаптации обеспечивают возможность существования, выживания и размножения организмов.

Климатическое правило Бергмана, сформулированное в 1847г., гласит: в пределах вида или достаточно однородной группы близких видов животные с более крупными размерами тела распространены в более холодных областях своего ареала или в горах. Это правило отражает адаптацию животных к поддержанию постоянной тем­пературы тела в разных климатических условиях. На юге, в теп­лом климате, водятся мелкие разновидности тех же видов. На се­вере живут самые большие медведи, волки, лоси. Так, белый медведь Арктики имеет вес до 1000кг, бурый медведь из Аляски весит около 700кг, а малайский медведь недотягивает и до 70кг. Крупный королевский пингвин Антарктиды имеет рост до 120см, а экваториальный галапагосский пингвин — до 40см.

Следует отметить, что, согласно современным данным, пра­вило Бергмана не столь всеобъемлюще, как предполагали ранее. Быть может, исключения даже преобладают. Однако, несмотря на это, правило сохраняет свое значение. Увеличение размеров тела в холодных областях свойственно в известной степени даже беспозвоночным животным. Нередко такая же зависимость об­наруживается и при сравнении близкородственных видов.

Согласно правилу Аллена (1877), чем холоднее условия в ареале, тем короче конечности у теплокровных животных и более корот­кое и компактное тело. Многие выступающие части тела (конеч­ности, хвост, уши) становятся тем меньше и короче, а тело тем массивнее, чем холоднее климат. Такую закономерность можно проследить при сравнении видов зайцев в зонах их обитания в направлении от Центральной Америки к Северной. Так, срав­нение зайцев Аллена, чернохвостого (калифорнийского) зайца, американского зайца-беляка и полярного зайца демонстрирует постепенное уменьшение длины ушей и конечностей. Крылья птиц становятся уже и острее, шерсть млекопитающих длиннее, подшерсток гуще. Наконец, у северных птиц сильнее выражен перелетный инстинкт, увеличивается величина кладки и соот­ветственно количество птенцов в выводке.

В качестве примера проявления правила Аллена можно при­вести отношение длины хвоста к длине тела у пашенной полевки (Microtus agrestis) из различных районов Европы: Португалия — 39 %, Центральная Европа — 33 %, Швеция — 29 %.

В Гамбурге в специальных холодильниках выращивали са­мых короткохвостых мышей; укорачивались хвосты и у особей, которым в условиях эксперимента регулярно давали препараты, снижающие температуру тела. Выросшие же в тепле мыши были длиннохвостыми и длинноухими.

Правило Аллена подтверждается и при межвидовых сравне­ниях. Так, у мексиканского зайца длина ушей достигает 189 % длины головы, тогда как у беляка в Гренландии — только 96 %.

На островах у птиц клювы более длинные, чем на континен­тах. Животные — обитатели жарких мест (африканский слон, американский заяц пустынь) имеют огромные уши, которые слу­жат им для теплоотдачи.

Справедливости ради следует заметить, что правило Аллена также имеет исключения.

Правило Глогера (1833) объясняет тот факт, что у видов живот­ных, обитающих в более влажном и прохладном климате, более темная пигментация тела. Так, черный ворон, обитающий во льдах Гренландии, имеет более черную окраску, нежели живущий в пустынях Сахары, где его оперение приобрело коричневый отте­нок. Южные птицы, как правило, ярче и пестрее окрашены.

Еще одно климатическое правило: в направлении от полю­сов к экватору пресноводная фауна в целом обнаруживает все больше сходства с морской. В чем тут причина? Известно, что в тропиках морские рыбы проникают в реки легче, чем в средних широтах. Вероятно, это определяется тем, что в условиях более благоприятного климата скорее может быть достигнут тот уро­вень обмена веществ, который необходим для перехода организ­ма в пресную воду. На океанских островах, кстати, вообще не обитают настоящие пресноводные формы.