П.3. Понятие адаптации организмов к среде обитания

Адаптация (лат. приспособление) – приспособление организмов к среде. Этот процесс охватывает строение и функции организмов (особей, видов, популяций) и их органов. Адаптация всегда развивается под воздействием трех основных факторов – изменчивости, на­следственности и естественного отбора (равно как и искусственно­го, – осуществляемого человеком).

Основные адаптации организмов к факторам внешней среды на­следственно обусловлены. Они формировались на историко-эволюционном пути биоты и изменялись вместе с изменчивостью эколо­гических факторов. Организмы адаптированы к постоянно дейст­вующим периодическим факторам, но среди них важно различать первичные и вторичные.

Первичные – это те факторы, которые существовали на Земле еще до возникновения жизни: температура, освещенность, приливы, от­ливы и др. Адаптация организмов к этим факторам наиболее древняя и наиболее совершенная.

Вторичные периодические факторы являются следствием измене­ния первичных: влажность воздуха, зависящая от температуры; рас­тительная пища, зависящая от цикличности в развитии растений; ряд биотических факторов внутривидового влияния и др. Они возникли позднее первичных, и адаптация к ним не всегда четко выражена.

В нормальных условиях в местообитании должны действовать только периодические факторы, непериодические – отсутствовать.

Непериодические факторы обычно воздействуют катастрофиче­ски: могут вызвать болезни или даже смерть живого организма. Чело­век использовал это в своих интересах, искусственно вводя периоди­ческие факторы, – введением химической отравы уничтожает вред­ные для него организмы: паразитов, вредителей сельхозкультур, болезнетворных бактерий, вирусы и т. п. Но оказалось, что длитель­ное воздействие этого фактора также может вызвать к нему адапта­цию: насекомые адаптировались к ДДТ, бактерии и вирусы – к анти­биотикам и т. д.

Источником адаптации являются генетические изменения в орга­низме – мутации, возникающие как под влиянием естественных фак­торов на историко-эволюционном этапе, так и в результате искусст­венного влияния на организм. Мутации разнообразны и их накопле­ние может даже привести к дезинтеграционным явлениям, но благодаря отбору мутации и их комбинирование приобретают значе­ние «ведущего творческого фактора адаптивной организации живых форм»

На историко-эволюционном пути развития на организмы дейст­вуют абиотические и биотические факторы в комплексе. Известны как успешные адаптации организмов к этому комплексу факторов, так и «безуспешные», т. е. вместо адаптации вид вымирает.

Прекрасный пример успешной адаптации – эволюция лошади в течение примерно 60 млн. лет от низкорослого предка до современ­ного и красивейшего быстроногого животного с высотой в холке до 1,6 м. Противоположный этому пример – сравнительно недавнее (десятки тысяч лет назад) вымирание мамонтов. Высокоаридный, субарктический климат последнего оледенения привел к исчезнове­нию растительности, которой питались эти животные, кстати, хоро­шо приспособленные к низким температурам. Кроме того, высказываются мнения, что в исчезновении мамонта «повинен» и первобытный человек, которому тоже надо было выжить: мясо ма­монтов употреблялось им в качестве пищи, а шкура – спасала от хо­лода.

В приведенном примере с мамонтами недостаток растительной пищи вначале ограничивал количество мамонтов, а ее исчезновение привело к их гибели. Растительная пища выступала здесь в виде ли­митирующего фактора. Эти факторы играют важнейшую роль в вы­живании и адаптации организмов.

Относительно действия одного фактора можно проиллюстриро­вать этот закон так: некий организм способен существовать при тем­пературе от минус 5 до плюс 25 °С, т. е. диапазон его толерантности ле­жит в пределах этих температур. Организмы, для жизни которых тре­буются условия, ограниченные узким диапазоном толерантности по величине температуры, называют стенотермными («стено» – узкий), а способные жить в широком диапазоне температур – эвритермными («эври» – широкий) (рис. П.2.1).

Подобно температуре действуют и другие лимитирующие факторы, а организмы по отношению к характеру их воздействия называют, соответственно, стенобионтами и эврибионтами. Например, говорят, организм стенобионтен по отношению к влажности или эврибионтен к климатическим факторам и т. п. Организмы, эврибионтные к основным климатическим факторам, наиболее широко распространены на Земле.

Диапазон толерантности организма не остается постоянным – он, например, сужается, если какой-либо из факторов близок к како­му-либо пределу или при размножении организма, когда многие факторы становятся лимитирующими. Значит, и характер действия экологических факторов при определенных условиях может меняться, т.е. он может быть, а может и не быть лимитирующим. При этом нельзя забывать, что организмы и сами способны снизить лимитирующее действие факторов, создав, например, определенный микроклимат (микросреду). Здесь возникает своеобразная компенсация факторов, которая наиболее эффективна на уровне сообществ, реже – на видовом уровне.

Такая компенсация факторов обычно создает условия для физио­логической акклиматизации вида-эврибиота, имеющего широкое распространение, который, акклиматизируясь в данном конкретном месте, создает своеобразную популяцию, которую называют экотипом, пределы толерантности которой соответствуют местным условиям. При более глубоких адаптационных процессах здесь могут появиться и генетические расы.

Итак, в природных условиях организмы зависят от состояния критических физических факторов, от содержания необходимых веществ и от диапазона толерантности самих организмов к этим и другим компонентам среды.