Происхождение приспособлений и их относительность.

Эволюция направлена на приобретение приспособлений. Ч. Дарвин показал, что адаптации возникают в результате действия естественного отбора. Только обладатели более острых и прочных колючек выживали в борьбе с хищниками и могли оставлять жизнеспособное потомство. Так, из поколения в поколение накапливались и закреплялись те полезные наследственные изменения, которые способствовали сохранению и процветанию вида.

В результате исторического развития живых существ вся их организация (строение, поведение) оказывается глубоко адаптивной. Однако приспособленность организмов к среде, несмотря на все ее совершенство, не абсолютна, а относительна. Относительность приспособлений прежде всего связана с тем, что условия внешней среды нередко меняются значительно быстрее, чем формируются те или иные приспособления. А уже имеющиеся приспособления теряют свое значение для организма в трансформированной среде.

Доказательствами относительности приспособлений могут служить следующие примеры:

1) полезный в одних условиях орган становится бесполезным и даже относительно вредным в других: сравнительно длинные крылья стрижей, приспособленные к стремительному продолжительному полету, создают определенные сложности при взлете с земли; длинные крылья морской птицы — фрегата не дают ей подняться с гладкой поверхности моря; странствующий альбатрос не в состоянии взлететь с палубы корабля;

2) защитные приспособления от врагов также относительны: ядовитые змеи (например, гадюки) поедаются ежами, свиньями, которые мало восприимчивы к их яду; крупная ящерица — серый варан — мало восприимчива к яду кобры;

3) проявление инстинктов может также оказаться нецелесообразным: например, защитная реакция (выпускание струи дурно пахнущей жидкости) скунса, направленная против идущего автомобиля, — распространенная причина гибели этих зверьков на дорогах США;

4) наблюдаемое «переразвитие» некоторых органов, которые становятся помехой для организма (явление гиперморфоза): огромные (до 3 м и более в размахе) рога вымершего большерогого оленя; чрезмерно развитые клыки бабируссы (дикой свиньи); устрашающие клыки-кинжалы вымерших саблезубых тигров (махайродов, смилодонов), излишне длинные бивни древних хоботных — мастодонтов.

7. Видообразование

В результате сложнейших микроэволюционных процессов, протекающих в природных популяциях, могут возникать не только новые приспособления к условиям существования, но и новые виды. В основу схемы видообразования Ч. Дарвиным были помещены два основополагающих принципа: дивергенции (или расхождения признаков) и монофилии (происхождения потомков от одного общего предка).

Любая дифференциация внутри вида живых организмов может быть представлена как процесс обособления форм (местных, экологических, географических) и выработки некоторых различий между этими формами. Начальное расхождение форм знаменует собой начальную фазу эволюционного процесса.

Известно, что самая жесткая конкуренция наблюдается между наиболее близкими формами данного вида и прежде всего в силу большого сходства их жизненных потребностей (требований к условиям существования). По этой причине дочерние формы, более других отклоняющиеся от среднего значения, будут находиться в наилучших условиях. С другой стороны, предковая (материнская) и промежуточные формы, более сходные друг с другом, будут жестко конкурировать и поэтому иметь меньше шансов для победы в борьбе за существование. Итогом эволюции предковой формы станут разнообразные, заметно отличающиеся между собой потомки. Разнообразие форм обеспечивает возможность наиболее полного использования природных ресурсов, всего многообразия окружающей среды.

Вид существует как отдельные в той или иной степени изолированные популяции. Пока между популяциями имеется поток генетической информации, вид представляет собой единую, целостную систему. При возникновении полной изоляции поток генов между изолированными популяциями прерывается, что в свою очередь приводит к репродуктивной изоляции. Такие репродуктивно изолированные популяции уже являются самостоятельными видами.

Постепенное видообразование в зависимости от характера изоляции подразделяется на географическое и экологическое.

ГЕОГРАФИЧЕСКОЕ, или аллопатрическое, видообразование связано с расширением ареала исходного вида и осуществляется посредством длительной географической изоляции популяций. Возникновение различного рода географических преград (горные хребты, морские проливы, полосы жарких пустынь и пр.) приводят к возникновению изолятов
географически изолированных популяций. В результате этого в едином генофонде вида (совокупность генов) образуется своеобразный разрыв. Со временем в изолированных генофондах будут накапливаться новые мутации и будут возрастать различия между популяциями. Особенно ярко это проявляется у видов с обширными ареалами, поскольку уже сами по себе условия существования в них различны. Например, живородящая ящерица на юге Европы откладывает яйца, а особи среднеевропейских и северных популяций яйцеживородящи, поскольку в условиях короткого и относительно холодного лета их яйца не успевают развиться.

Длительное прерывание потока генов между изолятами приводит в конце концов к их репродуктивной изоляции и образованию самостоятельных видов. Существование эндемичных видов, в частности узко локальных эндемиков (видов, встречающихся только на пространстве небольшого географического района), — результат длительной географической изоляции. Примерами локального эндемизма служат: фауна рачков оз. Байкал (озеро 20 млн лет изолировано от других водоемов), байкальская нерпа, гаттерия (острова у Новой Зеландии), 13 видов галапагосских, или дарвиновых, вьюрков, представители фауны о.Мадагаскара (тенреки, лемуры и пр.), Новой Зеландии (киви и др.), Австралии (различные виды сумчатых, попугаев и т.д.) и др.

ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ, или симпатрическое, видообразование связано с зарождением в рамках единого популяционного ареала новой формы. Однако совмещение мест обитания оказывается временным явлением. В результате продолжающейся конкуренции, происходящей на базе исходного популяционного полиморфизма, в конце концов обособившиеся популяционные группировки расходятся в разные места обитания. В итоге процесс внутриареального обособления популяций заканчивается репродуктивной изоляцией и образованием новых видов.

Образовавшиеся виды могут иметь налегающие и в значительной степени совпадающие (симпатрические) ареалы. Примером экологического видообразования служат симпатрические ареалы синиц: большой, лазоревки, гаичек (пухляк, черноголовая, сероголовая), московки, хохлатой. Полагают, что указанные виды синиц образовались в связи с пищевой специализацией: по выбору мест кормежки, по составу поедаемых кормов, по методам их поиска и добывания. Так, лазоревки и черноголовые гаички предпочитают широколиственные леса, а московки, хохлатые синицы и пухляки — хвойные. Крупные виды птиц (большая синица, пухляк и др.) долбят ветви и древесные стволы, мелкие (лазоревки) — только стебли травянистых растений. Наиболее мелкие виды (московки, хохлатые синицы и лазоревки) чаще обследуют в поисках корма концевые ветви деревьев, иногда даже «зависая» около них в трепещущем полете, как это делает самый крупный вид — большая синица.

На ранних стадиях микроэволюционного процесса географическое и экологическое видообразование может действовать совместно, что не позволяет четко определить границы каждого из этих способов.

Помимо описанного выше постепенного видообразования существует так называемое ВНЕЗАПНОЕ видообразование, совершаемое не путем дивергентной эволюции, а посредством хромосомных мутаций, полиплоидии и гибридизации. Например, близкие виды картофеля отличаются между собой кратным набором числа хромосом: n = 12, 24, 48, 72. Это дало основание предположить, что указанные наборы (т. е. соответствующие виды картофеля) образовались путем полиплоидизации, т. е. путем кратного увеличения числа хромосом исходного предкового вида. Известно, что полиплоидные формы более выносливы и поэтому более обычны по периферии ареала (в экстремальных для вида условиях), вытесняя здесь родительский вид. Допускается также возникновение новых видов путем гибридизации форм. Методом отдаленной гибридизации изучается возможность происхождения тех или иных видов культурных растений. Отечественный селекционер В. А. Рыбин скрестил терн (2n = 16) и алычу (2n = 8) и получил с последующим удвоением числа хромосом культурную сливу (2n = 48).

Для животных в большей степени характерно видообразование методом хромосомных мутаций, обеспечивающих репродуктивную изоляцию потомков от родительской формы. Видообразование путем полиплоидизации встречается у некоторых червей и насекомых.