Адаптации как биологическое явление

0

Вопрос об адаптациях — приспособлениях — является принципиально важным в биологии вообще и, в частности, в экологии. Решение этого вопроса исторически связано с судьбой самой биологии, с разработкой исторического метода в биологии, с победой материализма в биологии.

Долгое время, вплоть до конца XVIII в., явления приспособленности организмов к условиям жизни и их совершенства трактовались телеологически и теологически. Ф. Энгельс, рассматривая естествознание метафизического периода, отмечает, что оно характеризовалось выработкой своеобразного общего мировоззрения, центром которого было представление об абсолютной неизменности природы. Линней применил его к живой природе в форме учения о постоянстве видов. «Высшая обобщающая мысль, — как указывает Ф. Энгельс, — до которой поднялось естествознание рассматриваемого периода, это — мысль о целесообразности установленных в природе порядков, плоская вольфовская телеология, согласно которой кошки были созданы для того, чтобы, пожирать мышей, мыши, чтобы быть пожираемыми кошками, а вся природа, чтобы доказывать мудрость творца» (Диалектика -природы, 1946, стр. 9).

К. Линней, будучи первоклассным натуралистом, на каждом шагу видел явления приспособленности организмов к среде и целесообразности в их строении, но толковал эти явления в духе времени — телеологически.

Долгое время явления так называемой органической целесообразности расценивались естествопытателями, философами-идеалистами и церковниками в качестве важнейших прямых «доказательств» наличия творца и его мудрости. Биологические воззрения приспосабливались к этому основному положению. Например К. Линней, чтобы согласовать теорию постоянства видов и их творения с наблюдаемым в природе закономерным распределением различных видов по соответствующим ландшафтным зонам, предложил оригинальную гипотезу. Сущность ее заключается в том, что бог якобы сотворил животных и растения на острове с высокой горой, на склонах которой существовали все климатические зоны — от полярной (на ее покрытой снегом вершине) и до тропической (у ее подножия). По мысли автора этой гипотезы виды были сотворены в соответствующих их организации высотных зонах, где и жили до того момента, когда море начало отступать и остров соединился с сушей. По мере этого соединения животные и растения стали расселяться по поверхности Земли, размножившись в соответствующих широтных зонах.

Согласно всем этим креационистским взглядам виды сначала появились, наделенные определенными признаками и потребностям и, а потом расселились, подыскав условия существования, отвечающие их потребностям. В основе этого взгляда лежит идея преадаптации, о которой говорилось выше. Преадаптационная точка зрения характеризуется полным отрицанием зависимости свойств организма от среды и является неприкрыто идеалистической.

Совершенно очевидно, что такой взгляд является ненаучным, и пока он лежал в основе ботанических и зоологических представлений, биология развиваться не могла.

В этой обстановке с революционным утверждением выступает Ч. Дарвин, заявивший, что виды изменяются, случайно появившиеся полезные изменения дают преимущество их обладателям в повсеместно совершающейся борьбе за существование, в результате чего происходит выживание наиболее приспособленных. Происходящий таким образом естественный отбор вызывает образование новых видов, содействует повышению организации живых существ в историческом аспекте и непрерывно совершенствует их.

Теория естественного отбора, созданная Ч. Дарвином, впервые давала материалистическое объяснение явлениям приспособленности и лишала их ореола таинственности и непознаваемости, тем самым выбивая из рук идеалистов один из важных аргументов креационизма. Известно, как реагировали основоположники марксизма на появление теории Дарвина, отмечая его огромную заслугу в разработке исторического взгляда на живую природу. Не прошло и трех недель, как в Лондоне вышла в свет и была сразу же распродана книга «Происхождение видов», а Ф. Энгельс уже писал К. Марксу: «Вообще же Дарвин, которого я как раз теперь читаю, превосходен. В этой области телеология не была еще разрушена, а теперь это сделано. Кроме тот, до сих пор еще не было такой грандиозной попытки доказать историческое развитие в природе, да еще с таким успехом» (письмо от 12 декабря 1859 г. ). К. Маркс, ознакомившись с сочинением Дарвина, писал: «... эта книга дает естественно-историческую основу нашим взглядам» (письмо Ф. Энгельсу, 19 декабря 1860 г. ) и «... здесь в первые не только нанесен смертельный удар «телеологии» в естественных науках, но и эмпирически выяснен ее рациональный смысл» (письмо Ф. Лассалю, 16 января 1861 г. ).

Возможность естественно-исторического изучения приспособлений привлекла биологов, и они широким потоком хлынули в эту новую область исследования. Адаптации морфологические и физиологические, эмбриональные, защитная окраска, явления мимикрии и т. п. стали излюбленными объектами изучения. Слово адаптация — приспособление, стало, по мнению К. А. Тимирязева, наиболее часто употребляемым в устах биолога.

Саму экологию некоторые стали трактовать как науку об адаптациях, но это определение узко и не имеет многих сторонников.

Дальнейшее развитие материалистической биологии связано с преодолением ограниченностей и ошибок дарвинизма. Дарвин, как нами указывалось, поверхностно понимал взаимоотношения организма и среды и неправильно трактовал изменчивость организмов, различая определенные и неопределенные изменения, причем особое значение придавал последним (ненаправленной и случайной изменчивости). И. В. Мичурин и его последователи развили учение Дарвина в этом вопросе, установив единство организма с необходимыми для его жизни условиями и главенствующее значение направленной, определенной адекватной изменчивости.

Некоторые современные биологи, не понимая учения И. В. Мичурина и неправильно представляя себе адекватную изменчивость, связывают последнюю с целесообразностью и естественным отбором. Т. Д. Лысенко показал, что «изменчивость процессов развития органов и признаков всегда приспособительна к условиям внешней среды, но нужно помнить, что свойство приспособленности не всегда будет аналогичным целесообразности. Относительная целесообразность, гармоничность растений и животных в естественной природе создавались только естественным отбором, то есть наследственностью, ее изменчивостью и выживаемостью».

Когда мы говорим об адекватной изменчивости, то должны себе ясно представлять, что речь идет о прямых реакциях организма, живого вещества в широком смысле. Адекватная направленная изменчивость наследственности возникает не в результате отбора, а до него, как естественная реакция организма на изменение условий жизни. Не всякое внешнее влияние характеризуется адекватной: изменчивостью, а именно изменение необходимых условий жизни.

Никого не удивляет, что в неорганической природе изменение тел и предметов под влиянием внешних условий вполне определенно, закономерно, адекватно. Соответственно своей природе при затвердении металлы сжимаются, а вода расширяется, при накаливании происходят последовательные изменения окраски тел, при соединении разных веществ возникают сплавы или смеси с определенными новыми свойствами, яды могут стать безвредными и т. д., и т. п. Изучив эти свойства и особенности окружающих его предметов, человек стал их подлинным хозяином. Познав законы изменения неорганической природы, он уверенно использует их в тысячах производственных операций, вплоть до получения атомной энергии и ее широкого применения в народном хозяйстве. И ни у кого не появляется сомнений, что цепная ядерная реакция при известных условиях идет определенным образом, сколько бы раз ее не повторять, что при 0° чистая вода всегда будет замерзать и т. п., и т. д.

Однако среди части биологов все еще распространены наивные представления об отсутствии всяких закономерностей в изменении организмов, как будто бы протоплазма не состоит из тех же неорганических элементов, которые подчиняются определенным физикохимическим процессам. И подобно тому, как на холоде или жаре вода реагирует определенно, так и протоплазма, состоящая в большей части из той же воды, будет реагировать также вполне определенно, и было бы сверхестественно, если бы дело обстояло иначе. Но, конечно, организмы устроены сложнее тел неорганических, и потому их изменения под влиянием внешних сил подчиняются более сложным закономерностям.

Адекватная изменчивость организмов одного вида вовсе не означает их однотипного, одинакового изменения. В природе нет двух тождественных особей. В силу разнообразия исходных свойств и различия в условиях развития на протяжении индивидуальной жизни, особи вида разнокачественны и будут меняться по-разному, но не произвольно и случайно, а адекватно, соответственно своей природе и внешнему воздействию.

В этих условиях для проявления естественного отбора открывается широкий простор. Адекватность означает приспособительное изменение по отношению к отдельным факторам среды, но в условиях сложной природной обстановки не все может быть целесообразным. Естественный отбор и создает относительную целесообразность. Можно думать, что способность организмов к адекватному изменению наследственности при изменении условий жизни развилась под влиянием естественного отбора. Последний содействовал закреплению в историческом развитии животных и растительных форм, обладавших в наибольшей степени способностью к приспособительной изменчивости.

 

 

Заяц-беляк (Lepus timidus sibiricorum). Вверху: в летнем меху на лежке. Мошковский район, Новосибирской области. Май 1954 г. Внизу: в зимнем меху на кормежке. Там же.

 

Бабочка голубая орденская лента (Catocala fraxini) на коре ствола осины (Populus tremula). Кожевниковский район Томской области 2 сентября 1957 г.

 

 

 

 

 

 

Семейство краснощеких сусликов (Citellus erythrogenys) на кормежке. Карасук, Новосибирская область Июль. 1952 г.

 

 

 


 

Насиживающая тетерка (Lyrurus tetrix), Бараба, Новосибирская область. Июнь 1951г.

 

 

 

 

 

 

Вылупление птенцов в гнезде белой куропатки (Lagopus lagopus). Купинский район Новосибирской области, 2 мая 1949 г.

 

В то же время, по-видимому, имеет место и ненаправленная изменчивость признаков, наблюдаемая, например, при действии радиоизлучений, колхицина и других факторов, которые не являются условиями жизни подопытных объектов. Подобные явления могут иметь место не только в эксперименте, но и в природе, где также возможно влияние на организмы не только измененных условий существования и развития, но и прочих факторов воздействия, с которыми тот или иной организм не находится в определенных отношениях и которые он не ассимилирует.

В биологии долгое время идет борьба двух школ, односторонне трактующих явления изменчивости. Генетики, действуя на дрозофилу рентгеном и обнаруживая ненаправленные мутации, считают наблюдаемое явление проявлением всеобщего закона изменчивости. Напротив, агробиологи, воздействуя на культурные растения измененными условиями жизни, обнаруживают адекватные изменения и также придают им всеобщее значение, совершенно исключая возможность ненаправленных изменений. Мы полагаем, что указанные две точки зрения не являются двумя принципиальными позициями в биологии, на что они долгое время претендуют. Это—объяснения двух разных групп фактов.

Воздействие на организмы через условия жизни, с которыми они в истории вида неоднократно сталкивались, естественно вызывает у них адекватную изменчивость соответствующих свойств. Но если на организм действуют колхицин, рентген или другие излучения, которых нормально в природе он никогда не испытывал, то неудивительно, что изменения некоторых признаков могут быть самые различные, хотя в ряде работ уже показано, что и под влиянием мутагенных факторов происходят направленные изменения признаков. Очевидно, что наследственность изменяется адекватно внешним воздействиям, но ее проявления через признаки могут быть довольно вариабильными, что нередко затрудняет установление прямых корреляций «признак — фактор».

В последнее время Г. В. Никольский (1958) показал, что при воздействии нового фактора организм реагирует на него как на близкое воздействие (например, при попадании на тело кислоты — так же, как при прикосновении к горячему предмету).

Мы не можем согласиться с теми, исследователями, которые полагают, что все в природе приспособлено и потому якобы не происходит отбора и выживания «наиболее приспособленных».

Среда непрерывно меняется, условия существования одних видов меняются быстро, других — медленно, третьих — продолжительное время остаются стабильны. Там, где условия постоянны, у организмов складывается определенная приспособленность, возникает консерватизм наследственности; где условия меняются — и организмы оказываются пластичными, их признаки не имеют возможности окончательно сформироваться.

Изменения условий жизни всегда идут впереди изменений организма, поэтому приспособление запаздывает, оно не бывает полным. При перемене условий жизни организм не обязательно погибает или перестраивается скачком, приспособление может затянуться. В этом случае возможно появление рудиментов и других «не-нужных» признаков и свойств, представляющих отражение филогенеза в онтогенезе.

История развития жизни на Земле свидетельствует о том что при резких переменах в условиях жизни (на границах геологических эпох и периодов) прежде существовавшие животные и растения оказываются неприспособленными, вымирают, а на смену им приходят новые формы, более приспособленные. Процесс вымирания— не всегда внезапная катастрофа, а часто длительный исторический процесс, начинающийся снижением численности особей вида. Такие явления происходят и в настоящее время, наряду с прогрессивным развитием других видов.

Г. В. Никольский считает, что все признаки и свойства имеют приспособительное значение, даже рудименты, но мы якобы не знаем, в чем оно заключается. С этим согласиться нельзя.

Д. Н. Кашкаров обращает внимание не только на относительность адаптаций, но и их ограниченность. Не все в организации вида является адаптацией. Наряду с органами, имеющими несомненно адаптивное значение, вид может обладать признаками, не имеющими такового. Очевидно эти признаки имели адаптивное значение в прошлом, как, например, крылья у некоторых перешедших к жизни в воде и нелетающих насекомых (водяные скорпионы: Nepa cinerea, Ranatra linearis и др. ), соски у самцов млекопитающих и т. д.

Во взаимодействии среды и организма решающее значение имеет среда, условия жизни, в которых организм черпает энергию и материал для ассимиляции. Но от организма зависит содержание обмена веществ: потребление одних элементов и выделение других. В этом смысле организм выступает в качестве активной силы, а среда — пассивной.

Как указывает А. П. Шенников, активное отношение организма к среде, избирательное усвоение ее, переработка в свое тело составляет содержание активного приспособления. Приспособление растения к среде есть в то же время его изменение. Когда растение оказывается в новой для него среде, последняя, усваиваясь и становясь телом растения, делает его новым, иным, перестроенным. Не всякая среда может быть освоена любым растением. Например, гибель растения или части его от заморозка означает, что оно не смогло приспособиться к сильному понижению температуры среды и последствий его. Следовательно, отношение растения к среде, взаимодействие с нею не ограничиваются приспособлением к ней. Часто оно выражается полным прекращением обмена со средой, не пригодной для природы растения. Отсюда следует, что экологию неправильно определять как учение о приспособлениях, что некоторыми делается.

Сказанное здесь полностью приложимо и к животным. Поэтому нельзя согласиться с Д. Н. Кашкаровым, утверждающим, что проблема адаптаций — проблема экологическая, притом основная, центральная. Проблема адаптаций — биологическая, и каждая из отраслей биологии рассматривает адаптации «по принадлежности»: морфология—морфологические, физиология—физиологические и т. п..

Существуют два основных способа физиологической адаптации животных к изменениям среды: 1) физиологическое приспособление, т. е. изменение внутреннего состояния организма при изменении среды, и 2) физиологическая регуляция, т. е. поддержание относительного постоянства внутреннего состояния организма в пределах довольно значительных изменений среды (Проссер, 1955).

В. А. Пегель (1949, 1950) обосновал гипотезу о механизме регуляции соотношения функций при изменении температуры и его эволюции у позвоночных животных. Названный автор показал, что у животных организмов эволюция приспособлений к температуре среды заключалась в перестройке механизма координации, свойственного холоднокровным, в механизм терморегуляции, характерный для теплокровных.

Экологический аспект проблемы адаптаций заключается в том, что они определяют степень выживаемости и уровень численности различных видов. Адаптации наглядно проявляются в выработке определенных жизненных форм. Несомненно, что в каждое данное время и в данном месте наиболее многочисленные виды растений и животных являются в то же время и наиболее приспособленными, а малочисленные — менее приспособленными. Поэтому уровень численности разных видов можно рассматривать в качестве косвенного показателя степени адаптированности вида к условиям жизни. По мере приспособления вида к среде возрастает численность особей, расширяется ареал, усиливается внутривидовая изменчивость, т. е. происходит то, что А. Н. Северцов называл биологическим прогрессом. И, напротив, сокращение численности особей и ареала, вида, характеризующее биологический регресс, означает сокращение приспособительных возможностей вида вследствие того, что изменения среды вышли за рамки требований вида.

Во взаимоотношениях организма и среды следует различать, и разграничивать две группы явлений: физиологические и экологические взаимоотношения (С. А. Северцов именовал последние отношениями борьбы за существование). Физиологические отношения определяют жизненные отправления организмов на основе непосредственного обмена веществ с внешней средой (дыхание, питание и прочие функции.

Экологические отношения возникают при реализации жизненных отправлений в биоценозе, где имеют место разнообразные взаимодействия самих организмов. Физиологические отношення организмов со средой известны и изучаются давно, экологические — открыты Дарвином, но изучены еще очень слабо. Под влиянием физиологических воздействий среды изменяются строение и функция органов, и происходит адекватная изменчивость наследственности организмов; отношения же экологические вызывают изменение приспособлений организма — возникновение адаптаций, т. е. реакций вида на отношения организмов в биоценозе.

 

Используемая литература: Основы Экологии: Учеб. лит-ра./Б. Г. Иоганзен
Под. ред.: А. В. Коваленок,-
Т.: Типография № 1,-58 г.

 

Скачать реферат: У вас нет доступа к скачиванию файлов с нашего сервера. КАК ТУТ СКАЧИВАТЬ

Пароль на архив: privetstudent.com

Категория: Рефераты / Биология

Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.