Адаптации живых организмов

Адаптации — совокупность особенностей организма, обеспечивающих успех в конкуренции с другими организмами и способность оставлять потомство в данных условиях среды.

В заданиях экзамена часто проверяют знание одного важного правила: абсолютных приспособлений не существует. Любая адаптация работает исключительно в строго определённых условиях. При изменении внешних факторов полезный признак теряет свою актуальность, становится бесполезным или даже вредным.

Разберём основные виды приспособлений, которые регулярно встречаются в вариантах экзаменационных работ. Чтобы успешно выполнять тесты, нужно чётко понимать разницу между группами.

Морфологические адаптации

Связаны с изменением внешнего или внутреннего строения тела. Эти признаки можно увидеть невооружённым глазом.

• Оптимальная форма тела. Водные обитатели отличаются обтекаемой формой, которая снижает трение о воду.
• Видоизменения листьев. Листья кактуса превратились в колючки для снижения потерь влаги в условиях дефицита воды.
• Перепонки на лапах. Образуются у водоплавающих птиц и земноводных для эффективного перемещения в водной среде.

Физиологические адаптации

Эта группа включает изменения во внутренних процессах жизнедеятельности. Работа органов перестраивается под условия среды.

• Получение метаболической воды. Пищеварительная система верблюда способна окислять накопленный в горбах жир, в результате чего образуется жидкость.
• Зимняя спячка. В холодное время года у многих млекопитающих замедляется обмен веществ, снижается частота дыхания и сердцебиения. Это помогает пережить период отсутствия корма.
• Эхолокация. Летучие мыши и дельфины улавливают отражённые звуковые волны для ориентации в пространстве.

Поведенческие (этологические) адаптации

К ним относят инстинкты и формы поведения, спасающие от хищников или неблагоприятных условий.

• Реакция на опасность. Животное замирает на месте при появлении хищника, имитируя неживой объект.
• Миграции и перелёты. Птицы перемещаются в более тёплые широты при наступлении зимы.
• Запасание корма. Мелкие грызуны собирают семена в норах на период бескормицы.

Биохимические адаптации

К этому типу относится выработка специфических молекул и химических соединений.

• Выработка ядов. Змеи и пауки синтезируют токсины для нападения или защиты.
• Выработка антифризов. В крови некоторых рыб накапливаются структурные белки, которые мешают жидкости кристаллизоваться при отрицательных температурах.

Отдельно рассмотрим визуальные способы защиты животных. Эта тема часто встречается в экзаменационных КИМах.

• Маскировка. Животное приобретает форму окружающих объектов. Палочник визуально неотличим от сухой ветки, а рыба-игла повторяет контуры водорослей.
• Покровительственная окраска (криптизм). Организм полностью сливается с фоном окружающей среды. Классический пример криптизма — белоснежная шерсть белого медведя на фоне льдов.
• Расчленяющая окраска. На теле чередуются контрастные полосы или пятна, которые визуально разбивают единый контур. При быстром движении хищнику сложно сфокусировать зрение на одной особи зебры. Защита работает по принципу оптической иллюзии.
• Предостерегающая окраска. Организмы используют яркие цвета. Так, ядовитая оса или божья коровка сигнализирует хищнику о своей несъедобности.
• Мимикрия. Беззащитный вид подражает защищённому. Абсолютно безобидная муха-журчалка имеет такую же полосатую окраску, как и ядовитая оса. Птицы путают муху с осой и не трогают её.

В заданиях второй части экзамена часто просят описать схему появления конкретной адаптации. В этом случае требуется применить чёткий алгоритм. Частая ошибка в бланках ответов — указывать на «желание» животного измениться под среду. Мутации появляются случайно, а уже потом природой отбирается лучший вариант.

Алгоритм рассуждения:

1. В популяции случайным образом появляются новые мутации (рождаются особи с новым полезным признаком).
2. Этот признак передаётся потомкам — происходит наследование изменений.
3. Начинается борьба за существование, в ходе которой действует естественный отбор. Особи без полезного признака погибают, а организмы, у которых он есть, выживают.
4. Выжившие организмы дают плодовитое потомство. Признак постепенно закрепляется в поколениях, и происходит изменение генофонда всей популяции.

Задание 1

Подробно разберём пример задания на соответствие из открытого банка ФИПИ.

Установите соответствие между примерами и видами адаптаций организмов к условиям обитания: к каждой позиции, данной в первом столбце, подберите соответствующую позицию из второго столбца.

ПРИМЕРЫ

А) Охотничья стратегия затаивания у хищных млекопитающих.

Б) Процесс выведения лишней влаги через устьица листьев.

В) Рост содержания сахаров в клетках весенних цветов для защиты от мороза.

Г) Специфический полосатый узор на теле насекомого.

Д) Деятельность пернатых по строительству мест для высиживания птенцов.

Е) Энергосберегающее замедление функций организма во время зимнего сна.

ВИДЫ АДАПТАЦИЙ

1. Физиологическая.
2. Морфологическая.
3. Поведенческая.

Решение

Проанализируем каждый пример:

• Пункт А описывает действия лисицы, то есть её поведение. Это поведенческая адаптация.
• Пункт Б описывает процесс транспирации (испарение воды). Это внутренний процесс жизнедеятельности растения, следовательно, перед нами физиологическая адаптация.
• В пункте В говорится об изменении химического состава клеточного сока. Повышение концентрации веществ внутри органа относится к физиологическим адаптациям.
• Пункт Г обращает внимание на окраску. Строение, цвет и форма тела всегда относятся к морфологическим признакам.
• Пункт Д показывает сложный инстинкт строительства. Устройство гнезда является поведенческой адаптацией.
• Пункт Е рассказывает о замедлении обмена веществ. Изменение скорости реакций относится к физиологии.

Ответ: 311231.

Задание 2

Разберём классическое задание второй части на понимание относительности приспособлений.

Почему яркая окраска божьей коровки считается адаптацией и в каких случаях она становится неэффективной?

Решение

Формируем ответ с объяснением каждого логического шага:

1. Яркая окраска божьей коровки называется предостерегающей. Она предупреждает потенциальных хищников, например птиц, о том, что насекомое ядовито (жук выделяет едкую гемолимфу при опасности).
2. Такая окраска защищает популяцию, так как хищник, однажды попробовав невкусное насекомое, впредь будет избегать питания особями с таким же цветом.
3. Яркая окраска теряет свой смысл и становится неэффективной на светлом фоне, где насекомое видно издалека, или при появлении нового хищника, не чувствительного к яду божьей коровки.
4. Адаптация прекращает работать в случае появления молодых, неопытных птиц. Они попытаются съесть насекомое, так как ещё не сталкивались с его защитными свойствами.

Закрепим теорию на практике. Ниже приведено экзаменационное задание второй части с развёрнутым ответом. Прочитай вопрос и постарайся ответить на него самостоятельно, применяя новые знания, а затем сверься с решением.

В чём заключается биологический смысл шарообразной формы и глубоких устьиц у кактусов? Почему для этих суккулентов характерны корни, растущие в верхних слоях почвы?

Изучение адаптаций строится на понимании чётких причинно-следственных связей. Теперь ты умеешь:

• безошибочно различать физиологические, морфологические, поведенческие и биохимические адаптации;
• определять типы покровительственной окраски животных;
• применять универсальный алгоритм рассуждения при ответе на вопросы о механизмах эволюции.

Помни, что любые приобретённые признаки полезны только в тех условиях, в которых они закрепились. Чтобы довести навык до автоматизма, прорешай 5–10 типовых заданий на установление соответствия и письменно разбери несколько примеров естественного отбора из открытого банка экзаменационных заданий.