«Пристосованість організмів і утворення нових видів»
1. Пристосованість організмів і її відносність
У XIX ст. дослідження приносили все нові дані, що розкривають пристосованість тварин і рослин до умов навколишнього середовища; питання ж про причини цього досконалості органічного світу залишався відкритим. Дарвін пояснив походження пристосованості в органічному світі за допомогою природного відбору.
Ознайомимося попередньо з деякими фактами, які свідчать про пристосованості тварин і рослин.
Приклади пристосованості в тваринному світі. У тваринному світі широко поширені різні форми захисного забарвлення. Їх можна звести до трьох типів: протекціоністська, яка застерігає, маскувальна.
Захисне забарвлення допомагає організму стати менш помітним на тлі навколишньої місцевості. Серед зеленої рослинності клопи, мухи, коники та інші комахи часто пофарбовані в зелений колір. Фауну Крайньої Півночі (білий ведмідь, полярний заєць, біла куріпка) характеризує біле забарвлення. У пустелях переважають жовті тони забарвлення тварин (змії, ящірки, антилопи, леви).
Застережливе фарбування ясно виділяє організм у навколишньому середовищі яскравими, барвистими смугами, плямами (форзац 2). Вона зустрічається у отруйних, палючих або жалких комах: джмелів, ос, бджіл, жуків-наривників. Яскрава, яка застерігає забарвлення зазвичай супроводжує інші засоби захисту: волоски, шипи, жала, їдкі або гостро пахнуть рідини. До цього ж типу забарвлення відноситься загрозлива.
Маскування може досягатися схожістю за формою тіла і забарвленню з будь-яким предметом: листом, гілкою, сучком, каменем і т. Д. При небезпеки гусениця метелики-п'ядуна витягується і застигає на гілці на зразок сучка. Метелика совки-гнилушки в нерухомому стані легко прийняти за шматочок гнилого дерева. Маскування досягається також мімікрією. Під мімікрією мають на увазі подібність у фарбуванні, формі тіла і навіть в поведінці і звичках між двома або кількома видами організмів. Наприклад, джмелі видні і осовідние мухи, позбавлені жала, дуже схожі на джмелів і ос - жалких комах.
Не слід думати, що захисне забарвлення обов'язково і завжди рятує тварин від винищення ворогами. Але більш пристосовані за забарвленням організми або групи їх гинуть значно рідше, ніж менш пристосовані.
Поряд із захисною забарвленням у тварин склалися багато інших пристосування до умов життя, що виражаються в їх звичках, інстинктах, поведінці. Наприклад, перепела в разі небезпеки швидко опускаються на поле і завмирають в нерухомій позі. У пустелях змії, ящірки, жуки ховаються від спеки в пісок. У момент небезпеки багато тварин беруть 16 загрозливі пози.
Приклади пристосованості у рослин. Високі дерева, крони яких вільно обдуває вітер, як правило, мають плоди і насіння з летучками. Для підліска і чагарників, де живуть птахи, характерні яскраві, з їстівної м'якоттю плоди. У багатьох лугових трав плоди і насіння мають гачечки, якими вони чіпляється до шерсті ссавців.
Різноманітні пристосування перешкоджають самозапилення і забезпечують перехресне запилення рослин.
В однодомних рослин чоловічі і жіночі квітки дозрівають не одночасно (огірки). Рослини з двостатеві квітками захищені від самозапилення різночасним дозріванням тичинок і маточок або особливостями їх будови і взаємного розташування (у первоцвіту).
Зазначимо ще приклади: ніжні паростки весняних рослин - анемони, Чистяк, блакитний переліски, гусячого цибулі и др переносять температури нижче нуля завдяки наявності концентрованого розчину цукру в клітинному соку. Дуже повільне зростання, низькорослість, мелколистность, поверхневе розташування коренів у дерев і чагарників в тундрі (верба, береза, ялівець), надзвичайно швидкий розвиток полярної флори навесні і влітку - все це пристосування до життя в умовах вічної мерзлоти.
Плодючість організмів як пристосування до збереження виду. Ви вже ознайомилися з явищем інтенсивності розмноження організмів як передумовою до боротьби та існування і природного відбору. Однак здатність організмів залишати численне потомство слід розглядати і як важливе пристосування до збереження виду. Доказом служить той факт, що найбільш численне потомство проводиться тими видами, у яких воно піддається масовому знищенню, наприклад у черв'яків-паразитів, у багатьох видів риб. Високою плодючістю відрізняються дрібні слабосильні тварини - види мишоподібних гризунів, а також багато комах. У видів з розвиненим інстинктом охорони потомства воно нечисленне. Самка різних видів Колюшкі відкладає всього 120-150 ікринок в гніздо, побудоване самцем, який охороняє запліднену ікру і мальків.
Багато сміттєві рослини виробляють незмірно більшу кількість насіння, ніж культурні, - це пристосувальний ознака.
Різноманіття пристосувань. Види рослин і тварин відрізняються пристосованістю не тільки до умов неорганічного середовища, а й один до одного. Наприклад, в широколистяних лісі трав'яний покрив навесні утворюють світлолюбні рослини (ряст, анемона, медунка, чистяк), а влітку - тіньовитривалі (будра, конвалія, зеленчук). Запилювачами ранньоквітучих рослин є головним чином бджоли, джмелі та метелики; літнє квітучі рослини запилюються зазвичай мухами. Численні комахоїдні птахи (іволга, поползень), гніздяться в широколиственном лісі, знищують його шкідників.
В одній і тій же середовищі існування організми володіють різними пристосуваннями. Птах оляпка не має плавальних перетинок, хоча вона здобуває собі їжу рід водою, пірнаючи, користуючись крилами і чіпляючись ногами за камені. Крот та слепиш належать до риє твариною, але перший риє кінцівками, а другий робить підземні ходи головою і сильними різцями. Тюлень плаває за допомогою ластів, а дельфін користується хвостовим плавцем.
Походження пристосувань у організмів. Пояснення появи складних різноманітних пристосувань до конкретних умов навколишнього середовища, дане Дарвіном, в корені відрізнялося від розуміння цього питання Ламарком. Ці вчені різко розійшлися також у визначенні головних рушійних сил еволюції.
Теорія Дарвіна дає цілком логічне матеріалістичне пояснення походження, наприклад, протекційного забарвлення. Розглянемо виникнення зеленого кольору тіла гусениць, що живуть на зеленому листі. Предки їх могли бути пофарбовані в будь-якій іншій колір і не харчуватися листям. Припустимо, що в силу якихось обставин вони змушені були перейти на харчування зеленим листям. Легко уявити собі, що птахи скльовували безліч цих комах, добре помітних на зеленому тлі. У числі різних спадкових змін, які завжди спостерігаються в потомстві, могли бути зміни в забарвленні тіла гусениць, які робили їх менш помітними на зеленому листі. З числа гусениць з зеленуватим відтінком якісь особини збереглися і дали плідне потомство. У наступних поколіннях процес переважного виживання гусениць, менш помітних за забарвленням на зеленому листі, тривав. З плином часу завдяки природному відбору зелене забарвлення тіла гусениць все більш і більш відповідала основного фону.
Виникнення мімікрії може бути пояснено також лише природним відбором. Організми з найменшими відхиленнями в формі тіла, забарвленні, поведінці, що підсилюють схожість із захищеними тваринами, мали більше можливості вижити і залишити численне потомство. Відсоток загибелі таких організмів був нижче тих, які не мали корисними змінами. З покоління в покоління корисне зміна посилювалося і удосконалювалося через накопичення ознак подібності з захищеними тваринами.
Рушійна сила еволюції - природний відбір.
Теорія Ламарка виявилася абсолютно безпорадною в поясненні органічної доцільності, наприклад, походження різних типів захисного забарвлення. Неможливо припустити, що тварини «вправлялися» в забарвленні або фірмі тіла і шляхом вправи придбали пристосованість. Не можна пояснити і взаємну пристосованість організмів один до Друга. Наприклад, абсолютно незрозуміло виникнення відповідності хоботка у робочих бджіл будовою квітки певних видів запилюють ними рослин. Робочі бджоли не розмножуються, а бджолині матки хоча і дають потомство, але не можуть «вправляти» хоботок, тому що не збирають пилок.
Згадаймо рушійні сили еволюції по Ламарку: 1) «прагнення природи до прогресу», внаслідок чого органічний світ розвивається від простих форм до складних, і 2) змінює дію зовнішнього середовища (безпосереднє на рослини і нижчих тварин і непряме за участю нервової системи на вищих тварин ).
Розуміння Ламарком градації як поступового підвищення організації живих істот згідно «непорушним» законам, по суті, призводить до визнання віри в бога. Теорія прямого пристосування організмів до умов навколишнього середовища через появу у них тільки адекватних змін і обов'язкового наслідування придбаних цим шляхом ознак логічно випливає з уявлення про початкової доцільності. Спадкування придбаних ознак експериментально не підтвердилося.
Аби чіткіше показати основна відмінність у Ламарка і Дарвіна в розумінні механізму еволюції, наведемо пояснення їх власними словами одного і того ж прикладу.
Освіта довгих ніг і довгої шиї у жирафи
«Відомо, що це найвище з ссавців тварин мешкає у внутрішніх областях Африки і водиться в місцях, де грунт завжди суха і позбавлена рослинності. Це змушує жирафу об'їдати листя дерев і робити постійні зусилля, щоб дотягнутися до неї. Внаслідок цієї звички, існуючої з давніх-давен у всіх особин цієї породи, передні ноги жирафи стали довше задніх, а її шия настільки подовжилася, що ця тварина, навіть не підводячись на задніх ногах, піднявши тільки голову, досягає шести метрів (близько двадцяти футів) в висоту ... Будь-яке ж зміна, придбане органом завдяки звичному вживання, достатньому для того, щоб зробити цю зміну, зберігається в подальшому шляхом розмноження за умови, якщо воно притаманне обом індивідуумам, спільно беруть участь в плодотвореніі при відтворенні свого виду. Ця зміна передається далі і переходить, таким чином, до всіх індивідуумам наступних поколінь, що піддаються впливу тих же умов, Хоча нащадкам вже не доводиться купувати його тим шляхом, яким воно дійсно було створено ».
«Жирафа по своєму високому росту, дуже довгій шиї, переднім ногам, голові і мови прекрасно пристосована до обривання листя з верхніх гілок дерев ... найвищі особи, які були на дюйм або на два вище інших, могли часто зберігатися в періоди посух, блукаючи в пошуках за кормом по всій країні. Ця незначна різниця в розмірах, що обумовлюється законами зростання і мінливості, не має значення для більшості видів. Але інакше було з народжувалася 10 жирафою, якщо взяти до уваги її ймовірний спосіб життя, тому що ті особини, у яких будь-яка або кілька різних частин тіла були довші, ніж звичайно, взагалі повинні були переживати. При схрещуванні вони повинні були залишати нащадків або з тими ж самими особливостями будови, або з нахилом змінюватися в тому ж напрямку, тоді як особини, організовані менш сприятливо в цьому відношенні, повинні були виявитися найбільш схильними до загибелі. ... природний відбір і охороняє і тим самим відділяє всіх вищих особин, даючи їм повну можливість схрещуватися, і сприяє знищенню всіх нижчих особин ».
Теорія прямого пристосування організмів до умов навколишнього середовища через появу адекватних змін і їх успадкування знаходить прихильників і в даний час. Розкрити її ідеалістичний характер можливо лише на основі глибокого засвоєння вчення Дарвіна про природний добір - рушійну силу еволюції.
Відносність пристосувань організмів. Вчення Дарвіна про природний добір не тільки пояснило, як могла виникнути пристосованість в органічному світі, але і довело, що вона завжди має відносний характер. У тварин і рослин поряд з корисними ознаками зустрічаються непотрібні і навіть шкідливі,
Ось кілька прикладів непотрібних для організмів, недоцільних органів: грифельні кісточки у коня, залишки задніх кінцівок у кита, залишки третього століття у мавп і людини, червоподібний відросток сліпої кишки у людини.
Будь-яке пристосування допомагає організмам вижити тільки в тих умовах, в яких воно виробилося природним відбором. Але і в цих умовах воно відносно. У яскравий, сонячний день взимку біла куріпка видає себе тінню на снігу. Заєць-біляк, непомітний на снігу в лісі, стає видним на тлі стовбурів, вибігши на узлісся.
Спостереження за проявом інстинктів у тварин в ряді випадків показують їх недоцільний характер. Нічні метелики летять на вогонь, хоча і гинуть при цьому. Їх тягне до вогню інстинкт: вони збирають нектар в основному зі світлих квіток, добре помітних вночі. Найкращий захист організмів далеко не у всіх випадках надійна. Вівці з'їдають без шкоди для себе середньоазіатського павука-каракурта, чий укус отруйний для багатьох тварин.
Вузька спеціалізація органу може стати причиною загибелі організму. Стриж не може злетіти з рівній поверхні, так як у нього довгі крила, але дуже короткі ноги. Він злітає, тільки відштовхнувшись від якогось краю, як від трампліна.
Пристосування рослин, що перешкоджають поїдання тваринами, відносні. Голодний худобу поїдає і рослини, захищені колючками. Взаємна користь організмів, пов'язаних відносинами симбіозу, також відносна. Іноді грибні нитки лишайника руйнують сожительствующие з ними водорості. Всі ці та багато інших фактів свідчать, що доцільність не абсолютна, а відносна.
Експериментальні докази природного відбору. В після дарвиновское час було проведено ряд експериментів, які підтвердили наявність природного відбору в природі. Наприклад, риби (гамбузії) були поміщені в басейни з різному пофарбованим дном. Птахи знищили 70% риб в тому басейні, де вони були більш помітні, і 43% там, де вони за забарвленням краще підходили до фону дна.
В іншому експерименті спостерігали за поведінкою кропив'янику (загін горобиних), яка не клював гусениць п'ядака з протекційним забарвленням, поки вони не ворушилися.
Так само досвідченим шляхом було встановлено, що більшість птахів уникає перетинчастокрилих комах з неприємним смаком. Клюнувши осу, птах від трьох до шести місяців не чіпає і осовідних мух. Потім починає клювати їх, поки не потрапить на осу, після чого знову довго не чіпає мух.
Проводилися досліди по «штучної мімікрії». Птахи охоче поїдали личинок жука - мучного хрущака, забарвлених позбавленою смаку фарбою карміном. Частина личинок покривали сумішшю фарби з хініном або іншим неприємним на смак речовиною. Птахи, натрапивши на таких личинок, перестали клювати всіх забарвлених личинок. Досвід змінили: на тілі личинок зробили різні малюнки, і птиці брали тільки тих, чий малюнок не супроводжувався неприємним смаком. Таким чином, у птахів виник умовний рефлекс на попереджуючі яскраві сигнали або малюнки.
Експериментальне дослідження природного відбору проводилося і ботаніками. Виявилося, що бур'яни мають ряд біологічних особливостей, виникнення і розвиток яких можна пояснити лише як пристосування до умов, створеним людською культурою. Наприклад, рослини рижик (сем. Хрестоцвітних) і ториця (сем. Гвоздикових) мають насіння, дуже схожі за величиною і вазі на насіння льону, посіви якого вони засмічують. Те ж можна сказати про насіння погремка безкрилого (сем. Норичникових), що засмічує посіви жита. Бур'яни дозрівають зазвичай одночасно з культурними рослинами. Насіння тих і інших важко відокремлюються одна від одної при провеіваніі. Людина скошував, обмолочував бур'яни разом з урожаєм, а потім і висівають на поле. Мимоволі і несвідомо він сприяв природному відбору насіння різних бур'янів по лінії подібності з насінням культурних рослин.
Читати далі: Освіта нових видів
Інформація про роботу «Пристосованість організмів і утворення нових видів»