4.3. Адаптации организмов к условиям среды

Адаптации – различные приспособления к среде обитания, выработавшиеся у организмов в процессе эволюции. Адапта­ции проявляются на разных уровнях организации живой ма­терии: от молекулярного до биоценотического. Способность к адаптации – одно из основных свойств живой материи, обес­печивающее возможность ее существования. Адаптации раз­виваются под действием трех основных факторов: наследствен­ность, изменчивость и естественный (а также искусственный) отбор.

Существуют три основных пути приспособления организ­мов к условиям окружающей среды: активный путь, пассив­ный путь и избегание неблагоприятных воздействий.

Активный путь – усиление сопротивляемости, развитие регуляторных процессов, позволяющих осуществлять все жиз­ненные функции организма, несмотря на отклонения факто­ра от оптимума. Например, поддержание постоянной темпе­ратуры тела у теплокровных животных (птиц и млекопитаю­щих), оптимальной для протекания биохимических процессов в клетках.

Избегание неблагоприятных воздействий – выработка орга­низмом таких жизненных циклов и поведения, которые по­зволяют избежать неблагоприятных воздействий. Например, сезонные миграции животных.

Пассивный путь – подчинение жизненных функций орга­низма изменению факторов среды Покой может быть разным по глубине и продолжительности, многие функции организма при этом ослабевают или не выполняются совсем, так как уро­вень обмена веществ падает под влиянием внешних и внутрен­них факторов. При глубоком подавлении обмена веществ организмы могут вообще не проявлять видимых признаков жизни. Полная временная остановка жизни получила название анабиоза. В состоянии анабиоза организмы становятся устойчи­выми к разнообразным воздействиям. В сухом состоянии, когда в клетках оставалось не более 2% воды в химически связанном виде, такие организмы, как коловратки, тихоходки, мелкие нематоды, семена и споры рас­тений, споры бактерий и грибов выдерживали пребывание в жидком кислороде (-218,4 °С), жидком водороде (-259,4 °С), жидком гелии (‑269,0 °С). Всякий обмен веществ прекращен. Анабиоз достаточно редкое явление и является крайним состоянием покоя в живой природе, состояние анабиоза возможно лишь при почти полном обезвоживании организмов. Гораздо шире распространены в природе другие формы по­коя, связанные с состоянием пониженной жизнедеятельности в результате частичного угнетения метаболизма. Формы покоя в состоянии пониженной жизнедеятельности делят на гипобиоз (покой вынужденный) и криптобиоз (покой физиологический). При гипобиозе торможение активнос­ти, или оцепенение, возникает под прямым давлением неблаго­приятных условий (при недос­татке тепла, воды, кислорода и т. п.) и прекращается почти сразу после того, как эти условия возвращаются к норме (некоторые морозостойкие виды членистоногих (коллемболы, ряд мух, жужелицы и др.) зимуют в состоянии оцепе­нения, быстро оттаивая и переходя к активности под лучами солнца, а затем вновь теряют подвижность при снижении тем­пературы). Криптобиоз – принципиально другой тип покоя, он связан с комплексом физиологических перестроек, кото­рые происходят заблаговременно, до наступления неблагопри­ятных сезонных изменений, и организмы оказываются к ним готовы. Криптобиоз широко распространен в живой природе (характерно, например, для семян растений, цист и спор различных микроорганизмов, грибов, водорослей, спячка млекопи­тающих, глубокий покой растений). Состояния гипобиоза, криптобиоза и анабиоза обеспечива­ют выживание видов в природных условиях разных широт, часто экстремальных, позволяют сохранять организмы в тече­ние длительных неблагоприятных периодов, расселяться в про­странстве и во многом раздвигают границы возможности и рас­пространения жизни в целом.

Обычно приспособление вида к среде осуществляется тем или иным сочетанием всех трех возможных путей адаптации.

Основные механизмы адаптации на уровне организма:

Биохимические адаптации – изменения во внутриклеточных процессах (например, смена работы ферментов или изменение их количества).

Морфо-анатомические адаптации – изменения в строении орга­низма (например, видоизменение листа в колючку у кактусов для снижения потерь воды, яркая окраска цветков для при­влечения опылителей и др.). Морфологические адаптации у растений и животных приводят к образованию определенных жизненных форм.

Физиологические адаптации – изменения в физиологии орга­низма (например, способность верблюда обеспечивать орга­низм влагой путем окисления запасов жира, наличие целлюлозоразрушающих ферментов у целлюлозоразрушающих бактерий и др.).

Этологические (поведенческие) адаптации – изменения в поведении (например, сезонные миграции млекопитающих и птиц, впадение в спячку в зимний период, брачные игры у птиц и млекопитающих в период размножения и др.). Этоло­гические адаптации характерны для животных.

Онтогенетические адаптации – ускорение или замедление индивидуального развития, способствующие выживанию при изменении условий.