4.4. Адаптація живих організмів, її види й значення.

4.4.1. Поняття адаптації. Без поняття "адаптація" (пристосування) в екології обійтися неможливо. Згадаємо, що у визначенні екології як науки ми виходили з подань про взаємини організмів (і їхніх природних груп). Ці взаємини у своїй основі пристосувальні. Всі тварини, так чи інакше, пристосовуються добувати їжу, захищатися від ворогів і т.п. Рослини ж пристосовуються боротися за світло, вологу, захищатися від виїдання, під впливом природного добору утворювати отруйні або покриті колючками види, поширювати свої насіння й т.п. Розглядаючи поняття "біогеоценоз", ми говорили про взаємну пристосованість його членів. Але що ж являє собою явище пристосування в цілому, у чому його суть?

Ми часто вживаємо поняття “адаптація” навіть стосовно самих себе, але не завжди замислюємося про його зміст. Наприклад, жителі півночі, що приїжджають відпочивати на узбережжя Чорного моря, першого 2-3 дня почувають себе неважливо, але незабаром все проходить. Організм, як говорять, "адаптується", або "акліматизується". Але все це терміни.

У чому ж основна суть усякого процесу адаптації, або пристосування? Є всі підстави допустити, і це можна встановити за допомогою приладів або простих спостережень, що при адаптації в організмі відбуваються якісь зміни. Кінцевий біологічний зміст їх, мабуть, зводиться до того, щоб дана особина (це ми можемо віднести до організмів будь-якого виду) вижила при несприятливих умовах і залишила потомство. Засоби ж можуть бути самі різні. Наприклад, до настання зимових холодів в одних тварин виростає густий і теплий хутряний покрив, що до того ж пристосований змінювати своє зафарблення, в інших утвориться товстий підшкірний шар жиру, треті, теж відгодувавшись за літо, залягають у сплячку. Дерева скидають листи, їхні бруньки покриваються товстим восковим шаром і т.п.

Адаптація - це оборотні пристосувальні зміни організму, що полягають у сукупності реакцій живої системи, спрямованих на підтримку її функціональної стійкості при зміні умов навколишнього середовища.

Адаптації до дії факторів зовнішнього й внутрішнього середовища спрямовані на здійснення життєвих процесів в оптимальних умовах. Вони забезпечують виживання організму в умовах середовища, що змінюються, а в цілому - безперервність круговороту речовин у біосфері.

А

Рис. 4.3 – Приклади адаптацій живих організмів з метою пристосування до самозбереження

даптації як відповіді біологічної системи на зовнішні впливи можуть здійснюватися на самих різних рівнях біологічної організації - від окремих особин до цілих екосистем. Це різні біологічні реакції у відповідь на зміни умов навколишнього середовища, які являють собою іноді складні й тривалі зміни будови й функцій організмів, іноді відносно прості й легко оборотні реакції, як, наприклад, збільшення пігментації нашої шкіри (засмага) у відповідь на посилення дії сонячних променів. Але й ці зміни організмів виникають не раптово й вони не безмежні, а проявляються в межах можливостей або норми реакції даного виду організмів, тобто визначаються його властивостями, виробленими в процесі природного добору протягом тривалого ряду поколінь. У результаті природного добору й дії адаптивних функцій організму виникають пристосування живих організмів до самозбереження (див. рис. 4.3).

4.4.2. Форми адаптацій. Здатність виду адаптуватися до окремих факторів або їхнього комплексу називають екологічною валентністю або пластичністю. Чим вище пластичність виду, тим вище його пристосовність у конкретній екологічній системі. По здатності до адаптації до певних факторів виділяють евритопні (із широкими адаптаційними здатностями) і стенотопні (з вузькими адаптаційними здатностями) види (від латинського «топос» - місце).

Динамічність екологічних факторів у часі й просторі залежить від астрономічних, геокліматичних, геологічних процесів, які виконують керуючу роль стосовно живих організмів.

Видові адаптації. В екології нас найбільше цікавлять пристосування груп особин - популяцій і видів організмів. І їхніх пристосувань чимало. Багато хто з них спрямовані на підтримку чисельності популяцій при посиленні впливу ворогів (у відповідь на так званий "прес хижаків"), наприклад шляхом збільшення плідності. Але іноді адаптації спрямовані на шкоду особинам, що володіє ними. Безглуздість? Дійсно, чи може бути корисною шкода? Розглянемо такий приклад: бджола, що вжалила свого ворога, гине. Яка, запитується, їй у тім користь? Але, наприклад, комахоїдні птахи, переконавшись на досвіді, що харчуватися бджолами не дуже приємно, перестають полювати за ними. Вид у цілому виграє. Дані форми адаптації називається видовими адаптаціями. Вони не завжди збігаються з інтересами окремих особин.

Морфологічні адаптації. Приклад морфологічних адаптацій - будова організмів, що живуть у воді. Наприклад, пристосування до плавання в китоподібних, пристосування до ширяння у воді в планктонних організмів. Рослини, що живуть у пустелях, позбавлені листів, а їхня будова щонайкраще пристосована до мінімальних втрат вологи.

Фізіологічні адаптації. Це можуть бути особливості ферментативного набору в травному тракті тварин. Даний набір визначається составом їжі. Мешканці пустелі здатні задовольняти потреби у волозі шляхом біохімічного окислювання жирів (горби у верблюда). Біохімічні процеси фотосинтезу відображають здатність рослин створювати з неорганічних речовин органічні в умовах строгого певного газового состава атмосферного повітря.

Поведінкові (етологічні) адаптації. Вони проявляються в різних формах, наприклад, для забезпечення нормального теплообміну з навколишнім середовищем: створення притулків, пересування з метою вибору оптимальних температурних умов. Так відомі добові й сезонні кочівлі ссавців і птахів.

Тварини адаптуються не тільки до температурних коливань, але й до динаміки вологості, освітленості, рівню сонячної радіації й т.п. Особливості поводження, як правило, спрямовані на те, щоб уникнути погрози виявитися в екстремальних умовах. Це проявлялося й у ході еволюції. Наприклад, сформульований принцип «мінімальної амплітуди», відповідно до якого живий організм за інших рівних умов вибирає такі місцеперебування, у яких забезпечується мінімальна амплітуда коливань одного або декількох факторів, що лімітують, середовища.

Адаптації екосистем. Усередині біоценозу або будь-якої багатовидової системи існують взаємні пристосування організмів (оскільки існують зв'язки між ними). Але чи дає це підстави стверджувати, що біоценоз, а тим більше екосистема як єдине ціле може адаптивно реагувати на різкі зміни екологічних факторів?

Прикладом підтвердження є явище сукцесії, тобто послідовної зміни видового складу біоценозів (у прикладі відновлення лісу після пожежі або порубки). Це закономірна перебудова системи, що приводить її до стійкого стану. Але ж у підтримці стійкості системи й укладена сутність явища адаптації. Мова йде, звичайно, не про механічну стійкість, а про стійкість функціональну. Усяка адаптація спрямована на забезпечення стійкого функціонування системи (організму, виду або біоценозу) в умовах, що змінюються, навколишнього середовища.

Отже, сукцесію біоценозу можна розглядати як адаптацію складної, багатокомпонентної біологічної системи. Але тому що біоценоз - це основна біологічна частина всякої екосистеми, та властивість адаптації може бути поширене й на екосистему в цілому.

4.4. 3. Пристосування й гноблення. У цей час, в умовах зростаючого забруднення біосфери й посилення інших антропогенних впливів, необхідно знати, які пристосувальні можливості окремих організмів, видів, біоценозів, у тому числі адаптивні можливості людини. Для людини, як і для всякого іншого біологічного виду, існують свої границі стерпних коливань умов середовища. Їх необхідно знати й ураховувати.

Багато нового в розуміння адаптивних можливостей людини вносять тривалі польоти космонавтів і виконувана ними складна робота в зовсім незвичайних умовах середовища. Наші уявлення про пристосувальні можливості людини розширюються. Для їхнього розкриття й реалізації розвиваються нові розділи науки - космічна біологія й космічна медицина.

Сучасна людина пристосовується до умов середовища, пізнаючи закони природи й активно змінюючи умови свого життя. І хоча в цих процесах провідну роль грають уже соціальні закономірності, не можна залишати без уваги біологічну природу людини і його уразливих сторін як біологічного виду.

Приведемо приклад. Експериментально, під впливом тривалої дії слабких концентрацій токсикантів, саме тих, які регулярно надходять у навколишнє середовище, учені одержують спадково стійкі форми лабораторних тварин зі зниженою плідністю, з різними каліцтвами або карликових.

Ці дослідження показали, що важко провести чітку границю між адаптацією й гнобленням організмів під дією тих або інших факторів. Крім того, викликає тривогу зросла кількість дефектів розвитку й каліцтв серед дітей, що народжуються, на планеті як наслідок радіоактивного й хімічного забруднення середовища. Тут є над чим серйозно задуматися: якою ціною адаптується людський рід до забруднення середовища, їм же самим створюваному? Зовсім очевидно, що варто не випробовувати адаптивні можливості прийдешніх поколінь, а зробити все можливе для їх нормального й гармонічного розвитку.

4.5. Реакція популяцій на різкі зміни навколишнього середовища. Дані реакції полягають у змінах розмірів, структури й розподілу чисельності популяцій. Популяції, які становлять частину екосистем, по-різному реагують на такі зміни умов навколишнього середовища, як збільшення або зменшення кількості їжі.

Особини деяких видів тварин можуть уникнути або зменшити дія різкої зміни навколишнього середовища, залишаючи територію свого перебування (еміграція) і мігруючи на іншу (імміграція), з більше сприятливими екологічними умовами й кращою забезпеченістю ресурсами.

Таким чином, чотири величини (змінних фактора) – народжуваність, смертність, імміграція й еміграція – визначають швидкість зміни числа особин у популяції за період часу:

Зміна чисельності популяції =

= (народжуваність + імміграція) - (смертність + еміграція).