Б.М. Миркин, Л.Г. Наумова
Основы общей экологии
Учебное пособие. М.: Университетская книга, 2005.
Глава 4. Адаптации к абиотическим факторам
4.1. Определение понятия
Адаптация – это приспособление организма к
определенным условиям среды, которое достигается за счет комплекса признаков –
морфологических, физиологических, поведенческих. В результате адаптаций
возникают организмы, приспособленные к различным условиям среды. Адаптациями
объясняется различный состав экосистем разных экологических условий.
И.А. Шилов (1998) подчеркивает, что в эволюции крупных
таксонов адаптация к лимитирующим факторам определяла наиболее крупные
изменения морфологии и физиологии. Так выход позвоночных животных на сушу был
невозможен без преодоления двух лимитирующих факторов – малой плотности среды и
низкой влажности. В результате произошла замена «парящей» локомоции на развитие
конечностей рычажного типа, способных обеспечить поступательное движение
(возникновение «четвероногих») и активный полет птиц.
При выходе растений на сушу эти же лимитирующие факторы
привели к возникновению высших растений. В условиях воздушной среды (исключая
ту часть растений, которая сохранила связь с водной средой обитания) растения
должны были решить комплекс адаптационных задач:
– не засохнуть (развить проводящую систему, корневую
систему, покровные ткани с устьицами);
– не упасть (развить механические ткани, способные
противостоять гравитационной силе и ветру);
– не умереть с голоду (сформировать мощную листовую
поверхность для фотосинтеза и увеличивать всасывание корнями элементов
минерального питания за счет симбиоза с грибами и бактериями);
– обеспечить условия для размножения – сформировать
защищенные от высыхания органы бесполого и полового размножения –
многоклеточные спорангии и гаметангии.
Как высшая форма адаптации к жизни в условиях наземной среды
возникли семенные растения с «маленьким шедевром эволюции» – семенем
(Тахтаджян, 1978) и объединением спорофита и гаметофита в единый организм.
Адаптации животных к переживанию неблагоприятных условий в
целом более разнообразны, чем у растений. Их можно свести к трем основным
направлениям:
– уход от неблагоприятных условий (миграция птиц, кочевка
оленей и других копытных в поисках корма, зарывание в песок, почву или снег и
др.);
– переход в состояние анабиоза – резкого снижения активности
процессов жизнедеятельности (покоящиеся стадии у беспозвоночных животных,
прекращение активности рептилий при низких температурах, зимняя спячка
млекопитающих и др.);
– развитие приспособлений для жизни в неблагоприятных
условиях (шерстный покров и подкожный жир у животных в условиях холодного
климата, экономное использование воды у пустынных животных и т.д.).
Растения «заякорены», т.е. ведут прикрепленный образ жизни,
и потому у них возможны лишь два варианта адаптаций: снижение интенсивности
процессов жизнедеятельности в неблагоприятные периоды (сбрасывание листьев,
перезимовывание в стадии погребенных в почву органов – луковиц, корневищ,
клубней, а также семян и спор, полный криптобиоз у моховидных) или повышение
устойчивости к неблагоприятным факторам за счет специальных физиологических
механизмов.
Разнообразие физиологических механизмов переживания
неблагоприятных абиотических (засуха, засоление, дефицит света, холод) и
биотических (влияние фитофагов, конкуренция с другими растениями) факторов
компенсирует отсутствие у растений способности к миграциям в более
благоприятные экологические условия.
Впрочем, наблюдаемые изменения в поведении организмов часто
связаны не с адаптациями, а с преадаптациями – «скрытыми» приспособлениями,
которые проявились и оказались полезными при появлении нового фактора.
Преадаптациями объясняется устойчивость некоторых экотипов сорных растений к
действию гербицидов и некоторых видов деревьев к загрязнению атмосферы
промышленностью и транспортом.
Экологи используют также понятие «экзаптация» (Gould, Vrba,
1982; Гиляров, 2003), которое обозначает приспособление, первоначально
возникшее для одной цели, но затем оказавшееся полезным для решения другой
задачи (например, перья у птиц возникли как адаптация для защиты от холода, но
в дальнейшем оказались полезными для полета).
Экзаптациями объясняются некоторые «странные» явления
природы, переток элементов питания из растения одного вида в другой по
микоризе. Микоризным грибам «выгодно» сотрудничать с несколькими видами
деревьев, и переток элементов питания является побочным следствием этой
адаптации.
Контрольные вопросы
1. Что такое адаптация?
2. Расскажите об адаптации растений к наземному образу
жизни.
3. Расскажите об адаптации животных к наземно‑воздушной
среде жизни.
4. Чем различаются адаптации к неблагоприятным условиям
среды у растений и животных?
5. Что такое преадаптация и экзаптация?
|