Адаптація як результат еволюційного процесу. Видоутворення

Пригадайте:
Які основні етапи індивідуального розвитку тварин?



Учення Ч. Дарвіна було значно доповнено працями його послідовників і як закінчена система поглядів під назвою класичний дарвінізм остаточно сформувалося на початку XX століття.



Що таке філогенез?
Важливу роль у розвитку дарвінізму відіграв відомий німецький учений Е. Геккель. Він звернув увагу на те, що види змінюються в процесі свого історичного розвитку і дають початок новим видам у межах будь-якої систематичної групи.
Е. Геккеля вважають засновником філогенетичного напряму в дарвінізмі. Філогенез (від грец. філон - рід і генезіс) - це конкретні шляхи історичних (еволюційних) змін окремих систематичних груп (від видів до царств включно) і всього живого. Для з'ясування філогенезу певної групи Е. Геккель запропонував зіставляти дані палеонтології, порівняльних анатомії та ембріології. Так, учені зв'язують викопні та сучасні форми в єдиний філогенетичний ряд-послідовність історичних змін організмів чи їхніх частин у межах певної систематичної групи (наприклад, послідовність змін черепа та кінцівок у предків коней).



Е. Геккель ввів поняття про монофілію (від грец. монос - один та філон - рід), тобто походження всіх нащадків від спільного предка. Це поняття він запропонував як основний принцип природної (філогенетичної) класифікації, а також розробив спосіб графічного відображення історичного розвитку у вигляді так званих філогенетичних дерев (мал. 165).




Що таке біогенетичний закон?
Біогенетичний закон одночасно відкрили двоє вчених: Е. Геккель та Ф. Мюллер (закон Геккеля - Мюллера): індивідуальний розвиток (онтогенез) будь-якого організму є стислим повторенням історичного розвитку (філогенезу) виду, до якого він належить. Так, було показано, що наявність однакових початкових фаз зародкового розвитку (зигота, бластула, гаструла тощо) вказує на спільне походження всіх багатоклітинних тварин. Поява на відповідних фазах розвитку у зародків різних класів наземних хребетних тварин зябрових щілин свідчить про їхнє походження від рибоподібних предків (мал. 166).




У чому проявляються адаптації живих істот до умов середовища життя?
З позицій учення Ч. Дарвіна були пояснені різноманітні адаптації живих істот до умов середовища життя. Зокрема, вивчено різні види захисних забарвлень, форми тіла і поведінки організмів (переважно тварин), які роблять їх менш вразливими для ворогів.

Тварини із захисними забарвленням і формою тіла у разі небезпеки, маскуючись, приймають певну позу (мал. 167).




Наприклад, завмерши, гусінь метеликів-п'ядунів або тропічні комахи-паличники стають схожими на сухі сучки і зовсім непомітні на рослинах. У помірних широтах завдяки сезонним линянням ссавці й птахи набувають темного літнього чи світлого зимового забарвлення, що відповідає тлу довкілля. Деякі тварини здатні змінювати забарвлення залежно від фону середовища - камбала, восьминоги, хамелеони та інші.
За явища демонстрації, навпаки, забарвлення і поведінка тварин роблять їх помітними на тлі довкілля. Попереджувальне і погрозливе забарвлення та поведінка сигналізують ворогам про неїстівність таких тварин (колорадський жук, сонечко) або їхню добру захищеність (жалоносні оси, бджоли, отруйні змії) (мал. 168).

Мімікрія (від грец. мімікос — наслідувальний) - це здатність до уподібнення за забарвленням, формою чи поведінкою організмів одного виду (моделей) особинами іншого (імітаторами). Дві форми мімікрії відкрили англійський учений Г. Бейте та німецький - Ф. Мюллер.

За бейтсівської мімікрії гірше захищений вид уподібнюється добре захищеному, а за мюллерівської-кілька захищених видів наслідують один одного, утворюючи своєрідне кільце: їхні вороги, виробивши рефлекс відрази до одного з видів «кільця», не чіпають також й інших.

Прикладом бейтсівської мімікрії слугують деякі тропічні метелики-білани, які подібні до неїстівних для птахів метеликів інших родин. Різні метелики, мухи, жуки наслідують отруйних ос і бджіл, неотруйні змії - отруйних тощо. Мюллерівську мімікрію ілюструють отруйні членистоногі із попереджувальним червоним забарвленням з чорними плямами (сонечка, клоп-солдатик та ін.) або жовто-чорним (різні види ос, деякі павуки).

Мімікрія у рослин - це окремі пристосування, що нагадують інші види. Так, у деяких рослин квітки не мають нектарників, однак вони нагадують квітки гарних нектароносіїв і цим приваблюють комах-запилювачів. Квітки деяких тропічних орхідей за формою і забарвленням нагадують самок певних видів метеликів. Самці цих комах запилюють їх при спробах парування.

Дослідження у галузі порівняльної анатомії



Яке значення для філогенетичних досліджень має вивчення гомологій та аналогій, рудиментів і атавізмів?
Гомології (від грец. гомологія - відповідність) - це відповідність загального плану будови органів різних видів, зумовлена їхнім спільним походженням (мал. 169).

Унаслідок адаптацій до різних умов життя гомологічні органи в різних видів можуть значно відрізнятися між собою, і єдність їхнього походження встановлюють лише на підставі досліджень індивідуального розвитку, даних палеонтології тощо.

Прикладами гомологічних органів є передні кінцівки (нога, крило, рука, ласти тощо) різних хребетних тварин або видозміни кореня вищих рослин (коренеплід, коренева бульба тощо).

Аналогії (від грец. аналогія - подібність) - це подібність будови органів різного походження, які виконують однакові функції (мал. 170).


Аналогічними органами є, наприклад, крила птахів і комах, зябра риб, молюсків і ракоподібних, у рослин - колючки, які є видозмінами пагона (глід) чи листків (барбарис, кактуси).

Рудименти (від лат. рудиментум - зачаток) - це органи, недорозвинені чи спрощені у особин певного виду внаслідок втрати своїх функцій протягом філогенезу (мал. 171), наприклад, залишки тазового поясу у китів, недорозвинені очі кротів, лускоподібні листки верблюжої колючки.


Атавізми (від лат. атавіс - предок) - прояв у окремих представників виду станів ознак, притаманних їхнім предкам. Наприклад, інколи народжуються люди із хвостом, густим волоссям на всьому тілі, з багатьма сосками (мал. 171).



Пригадайте:
Що таке дивергенція, поліплоїдія, ізоляція?

Що таке видоутворення? Видоутворення - це еволюційний процес виникнення нових видів. На відміну від мікроеволюції, воно має необоротний характер. Наприклад, якщо між ізольованими популяціями різних підвидів поновиться обмін спадковою інформацією, вони можуть втратити свої відмінності та повернутись до попереднього стану. Але види до цього неспроможні, тому що кожен із них накопичив багато алелей, відсутніх в інших, що спричинює репродуктивну ізоляцію і формування власної екологічної ніші.

Видоутворення найчастіше відбувається за допомогою дивергенції, коли від вихідної форми виникають два або більше нових видів. Здебільшого воно є наслідком різних форм ізоляції. Відповідно до її типів розрізняють географічне та екологічне видоутворення.

Географічне видоутворення відбувається внаслідок географічної ізоляції (мал. 176).

Існує багато прикладів географічного видоутворення. Це і класичні спостереження Ч. Дарвіна над різноманіттям в'юрків на островах Галапагосу, і величезний матеріал, накопичений систематиками.

Для пояснення фактів географічного видоутворення слід враховувати дані палеогеографи (науки про будову земної поверхні минулих епох) та геології (науки про будову Землі). Наприклад, у Північній Америці мешкають види бобрів і норок, близькі до євразійських. За геологічними даними, кілька сотень тисяч років тому Азія та Північна Америка були з'єднані суходольним містком. На їхній спільній території мешкали одні й ті самі види бобрів і норок. Після утворення Берингової протоки внаслідок географічної ізоляції євразійські та американські популяції цих тварин перетворилися на окремі види.

Екологічне видоутворення відбувається внаслідок екологічної ізоляції (мал. 177).

Наприклад, кілька видів синиць мешкають в одних і тих самих екосистемах й утворюють змішані зграйки. Кожен з них відрізняється за місцем живлення (одні збирають корм на землі, інші - на стовбурах дерев або в їхніх кронах), складом їжі (тваринна, рослинна або змішана), місцями гніздівель, шлюбною поведінкою тощо.



Які ще є способи видоутворення?
Досить часто у рослин і рідше у тварин (наприклад, у жаб) види утворюються внаслідок виникнення поліплоїдних форм. За умови несхрещуваності з вихідними формами формується новий вид.

Інколи новий вид виникає внаслідок схрещування між особинами близьких видів за умови, що гібридні нащадки здатні до розмноження. Якщо популяції таких гібридних особин існують тривалий час і сформували в екосистемах власні екологічні ніші, то їх вважають окремими видами. Наприклад, м'ята перцева - культурна рослина, яка часто дичавіє, є гібридом колосоподібної та водяної; їстівна жаба виникла в результаті схрещування трав'яної та ставкової жаб тощо.

У деяких видів з вузьким ареалом відомий ряд послідовних предкових видів, які переходили один в одного у процесі історичного розвитку без дивергенції. Такі ряди відомі, наприклад, для деяких черевоногих молюсків - мешканців Великих Озер у Північній Америці. Кожен із сучасних видів цих молюсків має довгий ряд видів-попередників.



Контрольні запитання:
1. Що таке класичний дарвінізм?
2. Який внесок зробив Е. Геккель у розвиток дарвінізму?
3. Що таке філогенез і природна система класифікації організмів?
4. Які види адаптацій розрізняють у формі, забарвленні чи поведінці організмів?
5. У чому суть мімікрії? Які види мімікрії ви знаєте?
6. Що таке гомології і аналогії, рудименти та атавізми?
7. Що таке видоутворення?
8. Яка роль ізоляції у видоутворенні?
9. Що таке географічне й екологічне видоутворення?
10. Чи може один вид протягом історичного розвитку без дивергенції перетворитись на інший та за яких умов?


Поміркуйте:
Гомологічними чи аналогічними утворами є листок яблуні, хвоїнка сосни, колючка кактуса?
Чим зумовлена тривалість історичного існування виду?