Механизмы адаптации животных к меняющимся условиям среды. Нарушение адаптации

Учебник соответствует Федеральному государственному образовательному стандарту среднего (полного) общего образования, рекомендован Министерством образования и науки РФ и включен в Федеральный перечень учебников.

Учебник адресован учащимся 11 класса и рассчитан на преподавание предмета 1 или 2 часа в неделю.

Современное оформление, многоуровневые вопросы и задания, дополнительная информация и возможность параллельной работы с электронным приложением способствуют эффективному усвоению учебного материала.

Рис. 33. Зимняя окраска зайца

Итак, в результате действия движущих сил эволюции у организмов возникают и совершенствуются адаптации к условиям окружающей среды. Закрепление в изолированных популяциях различных адаптаций может в итоге привести к образованию новых видов.

Вопросы для повторения и задания

1. Приведите примеры приспособленности организмов к условиям существования.

2. Почему одни животные имеют яркую, демаскирующую окраску, а другие, наоборот, – покровительственную?

3. В чём состоит сущность мимикрии?

4. Распространяется ли действие естественного отбора на поведение животных? Приведите примеры.

5. Каковы биологические механизмы возникновения приспособительной (скрывающей и предупреждающей) окраски у животных?

6. Являются ли физиологические адаптации факторами, определяющими уровень приспособленности организма в целом?

7. В чём сущность относительности любого приспособления к условиям обитания? Приведите примеры.

Подумайте! Выполните!

1. Почему не существует абсолютного приспособления к условиям обитания? Приведите примеры, доказывающие относительный характер любого приспособления.

2. Детёныши кабана обладают характерной полосатой окраской, которая с возрастом исчезает. Приведите аналогичные примеры изменения окраски у взрослых особей по сравнению с потомством. Можно ли считать эту закономерность общей для всего животного мира? Если нет, то для каких животных и почему она характерна?

3. Соберите информацию о животных с предостерегающей окраской, обитающих в вашем регионе. Объясните, почему знание этого материала важно для каждого. Сделайте информационный стенд об этих животных. Выступите с сообщением по этой теме перед школьниками младших классов.

Работа с компьютером

Обратитесь к электронному приложению. Изучите материал и выполните задания.

Повторите и вспомните!

Человек

Поведенческие адаптации – врождённое безусловно-рефлекторное поведение. Врождённые способности существуют у всех животных, в том числе и у человека. Новорождённый ребёнок умеет сосать, глотает и переваривает пищу, моргает и чихает, реагирует на свет, звук и боль. Это примеры безусловных рефлексов. Такие формы поведения возникли в процессе эволюции как результат приспособления к определённым, относительно постоянным условиям окружающей среды. Безусловные рефлексы передаются по наследству, поэтому все животные рождаются уже с готовым комплексом таких рефлексов.

Каждый безусловный рефлекс возникает на строго определённый раздражитель (подкрепление): одни – на пищу, другие – на боль, третьи – на появление новой информации и т. д. Рефлекторные дуги безусловных рефлексов постоянны и проходят через спинной мозг или ствол головного мозга.

Одной из наиболее полных классификаций безусловных рефлексов является классификация, предложенная академиком П. В. Симоновым. Учёный предложил разделить все безусловные рефлексы на три группы, отличающиеся по особенностям взаимодействия особей друг с другом и с окружающей средой. Витальные рефлексы (от лат. vita – жизнь) направлены на сохранение жизни индивида. Их невыполнение ведёт к гибели особи, а для реализации не требуется участия другой особи того же вида. В эту группу относят пищевые и питьевые рефлексы, гомеостатические рефлексы (поддержание постоянной температуры тела, оптимальной частоты дыхания, сердцебиения и т. п.), оборонительные, которые, в свою очередь, делят на пассивно-оборонительные (убегание, затаивание) и активно-оборонительные (нападение на угрожающий объект) и некоторые другие.

К зоосоциальным, или ролевым, рефлексам относят те варианты врождённого поведения, которые возникают при взаимодействии с другими особями своего вида. Это половые, детско-родительские, территориальные, иерархические рефлексы.

Третья группа – это рефлексы саморазвития. Они не связаны с адаптацией к конкретной ситуации, а как бы обращены в будущее. Среди них исследовательское, подражательное и игровое поведение.

<<< Назад

Вперед >>>

Жизнь человека исторически связана с адаптацией – непрерывным процессом приспособления человека к природным и социальным условиям. Еще Чарльз Дарвин в основу своей теории об эволюции заложил идею о необходимости адаптации живых организмов к меняющимся условиям окружающего мира, неспособность приспособления к которому приводит к вымиранию неприспособленных особей. Это связано с тем, что окружающий людей мир подвержен постоянным изменениям. Так, движение небесных тел вызывает циклическую смену климатических условий, а научно-технический прогресс в сфере информационных технологий привел к практически глобальной перестройке уклада жизни современного человека, сделав возможным то, что еще несколько десятилетий назад казалось невозможным.

Адаптацией называют последовательность изменений, приводящих к перестройке биологических или поведенческих характеристик организма с последующим достижением наиболее выгодного состояния для дальнейшей жизнедеятельности.

Адаптация организмов является проявлением жизни, в связи с чем природа возникновения адаптивных процессов издавна вызывала споры у философов.

Так, Эмпедокл не полагал, что процессы адаптации преследуют определенную цель, являясь естественными механизмами.

Теология же интерпретировала факт того, что существует адаптация организмов, как работу божества и представляла это как одно из доказательств существования бога. Также широко пропагандировалось мнение, что именно бог создавал “лучший из всех возможных миров”. Появление трудов Чарльза Дарвина, в которых он подчеркнул многие недостатки и ограничения, отмеченные им в растительном и животном мирах.

Появление трудов Ламарка, в которых он усовершенствовал теорию эволюции Дарвина, позволило частично объяснить адаптацию организмов как естественный процесс. Также он считал, что существует тенденция к усложнению организмов, связанная с влиянием факторов внешней среды. Однако, работа Менделя и его открытие законов наследственности привело к опровержению ламарксизма.

В настоящее время считается, что в основе адаптации лежит естественная фенотипическая изменчивость, выраженность которой определяется генотипом, наследуемым от потомков. Появление новых признаков, не проявлявшихся ранее у предков, возможно как в результате мутации, так и при проявлении рецессивного признака в случае его наличия в генотипе двух родителей. Также считается, что компенсаторные возможности, лежащие в основе адаптации живого организма определяются уже при его рождении генотипом и не могут быть расширены под влиянием факторов внешней или внутренней среды.

Адаптация ребенка

Весь период жизни человека с момента появления на свет и до самой смерти сопряжен с непрерывным динамическим приспособлением к меняющимся факторам как внешней, так и внутренней среды.

Так, детская адаптация начинается с самого рождения и сопровождается рядом существенных изменений в организме, что связано со сменой условий существования – из защищенного от внешних воздействий материнского организма, дети оказываются под влиянием огромного количества факторов.

В раннем послеродовом периоде адаптация ребенка к окружающему миру включает в себя:

• запуск первого вдоха и начало регулярного дыхания с использованием воздухоносных путей и легких;
• перестройку работы кровеносной системы, связанную с переходом на газообмен в легких;
• полноценную активацию работы желудочно-кишечного тракта и отказ от получения питательных веществ при контакте с материнской кровью в плаценте;
• перестройку работы нервной системы с переходом на режим сон-бодрствование;
• активацию органов чувств с развитием органов зрения, обоняния, вкуса;
• развитие системы самостоятельной терморегуляции, способной нивелировать колебания температуры во внешней среде.

Особого внимания заслуживает развитие иммунной системы, защищающей организм малыша от многочисленных чужеродных агентов, представленных вирусами, бактериями и грибками.

Адаптация ребенка до трех лет заключается в активном в познании мира. Именно в этом периоде он начинает поднимать головку, ползать, сидеть и ходить, учится использовать предметы, планировать и оценивать свои действия и поступки. В этом периоде дети пробуют все, что им интересно, на вкус, активно развивается тактильная чувствительность.

Период от трех до семи лет играет большую роль в психологической адаптации ребенка и связан, как правило, с закладкой личностных качеств и характера ребенка, развитием механизмов поведения. Происходит своеобразное копирование модели поведения родителей, которые являются для него примером. Большое значение для дальнейшей социализации играет развитие речи, что позволяет ребенку вливаться в коллективы сверстников. В этом возрасте большое значение играет количество времени, уделяемое родителями не только на воспитание, но и на времяпрепровождение. Отрицательное влияние на дальнейшее оказывает отвлечение малыша современными гаджетами, которые не только не ускоряют интеллектуальное развитие, но и могут значительно замедлить его.

Возраст от 6 до 14-16 лет является серьезным периодом, фактически определяющим дальнейший жизненный путь ребенка. В этом временном периоде огромное количество информации, полученной ребенком формирует кругозор, развивает эрудированность, позволяет составить основные понятия о поведении в обществе, что играет большое значение не только для детской адаптации, но и взрослой. В ряде случаев, при наличии предрасположенности к развитию психологических нарушений, требуется особый подход к воспитанию ребенка, целью которого будет максимально возможная компенсация отклонений в поведении.

Сложности при воспитании ребенка могут возникать во время полового созревания, биологической основой которого является изменение гормонального фона и переосмысление жизненных ценностей и формирование собственных взглядов. Может наблюдаться изменение поведения, дети думают, что их не понимают.

Социальная адаптация ребенка в возрасте от 16 до 18 лет играет большое значение в связи с выбором будущей профессии и поступлением в высшие учебные заведения, что практически определяет дальнейший жизненный путь.

Наибольшее значение в возрасте от 18 до 65 лет для человека играет приспособление к самостоятельной жизни в социуме, что включает профессиональную адаптацию и создание семьи – базовой ячейки современного общества. Для многих людей такая серьезная перестройка жизни становится серьезным стрессом, побороть который получается далеко не у всех, что приводит к большому количеству разводов, причинами которых могут стать:

• зависимость от психоактивных веществ одного из супругов, которая становится самой частой причиной распада и наблюдается в 41% случаев;
• отсутствие собственного жилья – 14% случаев;
• вмешательство сторонних лиц в семейную жизнь – 14 % случаев;
• отсутствие детей приводит к распаду брака в 8% случаев;
• раздельное проживание, в том числе по служебным или судебным обязательствам – 8%;
• инвалидность одного из супругов – 1%.

Профессиональная адаптация важна для материального обеспечения созданной семьи, воспитания детей и оказывает большое влияние на достижение психологического комфорта. Также, стабильный, хороший доход позволяет человеку правильно питаться, отдыхать, заниматься спортом и следить за состоянием своего здоровья.

Адаптация пожилых

Особенности адаптации у человека старше 65 лет связаны с физиологическим старением многих систем, что требует от них более тщательного контроля за состоянием своего здоровья с соблюдением следующих рекомендаций:

• снижения больших физических нагрузок;
• увеличения расстояния, проходимого ежедневно;
• своевременного посещения врача и точного соблюдения рекомендаций;
• правильного и здорового питания.

Проблемы адаптации у пожилых людей нередко могут быть связаны с возрастной адаптацией – когда наступает глубокий психологический кризис. На его возникновение оказывают влияние факторы:

• анализ прожитой жизни (происходит оценка прошлого, настоящего и будущего);
• проблемы со здоровьем;
• изменение привычного уклада жизни.

Как правило, в пожилом возрасте хронические заболевания, сопровождающиеся тяжелыми осложнениями, встречаются практически у каждого пациента, что значительно повышает риск инвалидизации. Так, согласно статистическим данным, более 80% людей в возрасте старше 75 лет имеют те или иные нарушения, приводящие к нарушению ежедневной жизнедеятельности. Инвалидность всегда становится серьезным потрясением для пациента, в связи с чем психологическая адаптация, позволяющая справиться с переживаниями и новым образом жизни, просто необходима.

В 75% случаев хроническими заболеваниями, приводящими к инвалидности, являются болезни:

• сердечно-сосудой системы;
• злокачественные опухоли;
• нервной системы;
• психические нарушения;
• опорно-двигательного аппарата;
• органов дыхания.

Имеются определенные особенности адаптации у человека пожилого возраста, которые связаны с тем, что большинство из них – одиноко проживающие люди, что существенно осложняет реабилитацию и приспособление к новым условиям жизни.

Можно выделить следующие виды адаптации организмов:

• биологический;
• физиологический;
• социальный.

Как правило, эти виды адаптации организмов оказывают значительное влияние на жизнь не только человека, но других живых существ, позволяя им существовать и оставлять потомство.

Биологическая адаптация

В основе биологической адаптации лежит постоянное изменение морфофункциональных и поведенческих характеристик, что позволяет приспособиться условиям обитания в определенном месте обитания и обеспечить наилучшую выживаемость не только по сравнению с другими видами, но и по сравнению с особями своей популяции. В итоге жизнеспособные особи оставляют потомство, что позволяет виду существовать в дальнейшем, в то время как не приспособленные особи либо меняются дальше, либо исчезают.

Для осуществления биологического вида адаптации организмов требуется взаимодействие внутренних характеристик организмов (отвечающих за приспособление) и внешних (факторы окружающей среды, к которым следует приспособиться).

Примерами биологической адаптации могут служить:

• приспособление к новым условиям обитания;

При изменении условий обитания с живыми существами могут произойти следующие вещи:

смена среды обитания, генетические перестройки, позволяющее приспособиться к новым условиям и исчезновение вида.

Цикличная смена среды обитания представлена, как правило, у птиц и некоторых обитателей океана, которые в определенное время года перемещаются на новое место.

Генетические перестройки приводят к изменению состава популяции под влиянием естественного отбора. В ряде случаев благодаря им живые организмы приобретают новые особенности. Генетические изменения могут приводить к изменению как видимых структур, так и могут существенно влиять на физиологические процессы. В связи с тем, что место обитания подвержено постоянным изменениям, процесс адаптации происходит непрерывно. Однако, возможны ситуации, когда среда изменяется быстрее, чем к ней приспосабливаются организмы, так и наоборот. Если у вида не получается приспособиться к новым условиям, происходит его вытеснение из биотопа более адаптированными существами.

Как правило, из этих возможных исходов лишь генетические перестройки являются истинной биологической адаптацией.

• коадаптации;

Явление коадаптации обусловлено тесным сосуществованием видов и наблюдается, когда появление нового признака у одного организма значительно повышает адаптационные возможности второго. Примером может служить взаимодействие между насекомыми и цветущими растениями.

В основе мимикрии лежит мутационная изменчивость, позволяющая живым организмам быть похожими друг на друга. Это значительно расширяет возможности живых организмов. Примером могут служить как безобидные насекомые, по окраске напоминающие опасных, так и любые живые существа, окраска которых позволяет им не выделяться на фоне окружающей среды (хамелеон, тигр, леопард).

• преадаптация;

Преадаптацией называют возможный механизм развития новых органов из ранее не функционирующих или выполняющих другие задачи. В основе лежит идея, что невозможно появление сложного органа, который бы идеально выполнял возложенную на него функцию. Также преадаптация позволяет объяснить, как происходит смена функций органов в течение эволюции. Суть теории в том, что у организма имеются зачатки органа или орган, который не функционирует или выполняет другую функцию, однако изменение условий окружающей среды приводит к тому, что орган начинает выполнять другую задачу, более важную для выживания. В такой ситуации подключается естественный отбор, который позволяет отобрать особей, наиболее приспособленных к новым условиям.

• акклиматизация.

Адаптация организмов к новым условиям среды, которая происходит при их искусственном или естественном территориальном перемещении с формированием стабильных, самовоспроизводящихся групп, называется акклиматизацией. Это достигается путем расширения своих адаптационных возможностей и эволюционного отбора. Так, коренные обитатели Крайнего Севера имеют хорошую устойчивость к низким температурам, в то же время обитатели пустынь способны переносить не только высокие температуры, но и продолжительное отсутствие воды. Некоторым живым организмам для адаптации к условиям среды пришлось перейти на ночной образ жизни.

Если население не способно к перемещению или развитию новых качеств, способных повысить жизнеспособность, происходит его вымирание в этом регионе. Для полного исчезновения вида смертность должна преобладать над рождаемостью, тогда, спустя какое-то время, популяция особей исчезнет.

Если же процесс адаптации у каких-то видов еще не закончен, это может серьезно сказываться на биоценозе в целом даже при отсутствии изменений в окружающей среде.

Имеются некоторые особенности адаптации у человека, как вида, что связано с наличием абстрактного мышления, позволяющего моделировать сложные ситуации, и предусматривать возможные варианты их развития. В дальнейшем, это стало основой для формирования науки. Способность к образному мышлению позволила значительно расширить возможности человеческой популяции за счет создания сложных приспособлений, позволяющих практически полностью избавиться от воздействия внешних факторов окружающей среды, определяющих направление эволюционного процесса. Так, человек смог достигнуть дна океана, посетить космос, хотя его организм абсолютно не приспособлен к нагрузкам, возникающим в таких условиях. Современный уровень развития медицины также позволил значительно корректировать препятствия для качественной жизни человека и существенно продлить его жизнь.

Таким образом, особенностью адаптации у человека к условиям внешнего мира является некоторая обособленность, по сравнению с другими живыми организмами, а на выживаемость и продление рода в большей степени оказывают влияние социальные качества.

Физиологическая адаптация организмов

Живые существа являются сложным саморегулирующимся механизмом, который существенно зависит от влияния факторов окружающей среды, постоянные изменения которой, как правило, приводят к нарушению равновесия между теми или иными процессами, протекающими в организме. Таким образом, физиологическая адаптация организмов заключается в адекватной реакции на внешние раздражения путем регулирования внутренних процессов.

Интерес к изучению механизма физиологической адаптации организмов возник еще у Чарльза Дарвина, который изучал совпадения и различия в эмоциональных реакциях у людей и животных. В дальнейшем, Волтер Бредфорд Кеннон открыл влияние симпато-адреналовой системы на мобилизацию организма при стрессовом воздействии. Работа Павлова и его учеников доказала общность внутренних нарушений у живых организмов в условиях длительного воздействия чрезвычайного раздражителя.

Однако, фундаментальную роль в формировании понятия о роли процессов адаптации сыграла концепция о постоянстве внутренней среды организма, выдвинутая Клодом Бернаром, сутью которой было мнение о том, что любые внешние воздействия окружающей среды мгновенно компенсируются живым организмом. Его концепция в дальнейшем служила основой трудов Волтера Бредфорда Кеннона о гомеостазе – способности организма сохранять постоянство внутренней среды. По сути, физиологическая адаптация организмов является синонимом гомеостаза.

В подтверждение идей о роли гомеостаза, были проведены исследования Гансом Селье, основанные на изучении адаптационного синдрома (каскада изменений, происходящих в организме в ответ на стресс), что привело к выявлению общих тенденций, подтверждающих, что организм вне зависимости от природы воздействия старается компенсировать возникшие последствия.

Компонентами организма, позволяющими осуществлять физиологическую адаптацию организмов, являются:

• нервная система;
• гуморальная система;
• буферные системы.

Согласно уставу ВОЗ, здоровьем принято считать состояние полного физического, духовного и социального благополучия, а не только отсутствие различных патологий. Глупо было бы отрицать влияние процессов, происходящих в детском возрасте, на дальнейшую судьбу организма. Также следует разделять на психологическое и физическое.

Детская психологическая адаптация состоит в вырабатывании собственного отношения к обществу, моральных и духовных качеств, что в будущем серьезно сказывается на взаимодействии с другими людьми. Особую сложность представляют сироты и дети, выросшие в неблагополучных семьях, что в большинстве случаев сопровождается получением тяжелых психологических травм, сохраняющихся до конца жизни.

В более старшем возрасте на ребенка значительное влияние оказывает коллектив, в котором он проводит время. В связи с этим рекомендуется после школы занимать ребенка секциями, художественными кружками или помочь ему найти другие увлечения, которые будут помогать ему развиваться.

Детская адаптация к окружающему миру, направленная на достижение физического здоровья, включает в себя окончательное созревание систем организма, на что оказывают влияние факторы внешней среды.

Сложно не вспомнить о важности детского питания, особенно в течение первого года после рождения, что является важным условием для правильного развития ребенка. Наиболее оптимально для этой цели подходит кормление грудью (в очень редких случаях может быть противопоказано). Это связано с большим содержанием не только энергетических и пластических веществ, обеспечивающих растущий детский организм всем необходимым, но и факторов иммунной защиты, играющих огромную роль в первый год жизни ребенка, пока длится период адаптации к контакту с многочисленными чужеродными бактериями.

Также большую роль на формирование физического и духовного здоровья оказывает проведение закаливания, начинать которое следует с раннего возраста. Закаливанием называют метод физиотерапии, при котором используется частое повторное воздействие природных факторов с целью повысить функциональные резервы организма.

К используемым природным факторам относят:

• воздух;
• солнечные лучи;
• низкие или высокие температуры;
• низкое атмосферное давление.

При редком воздействии этих факторов в организме происходит запуск сложного физиологического комплекса ответных реакций, направленных на компенсацию возникших изменений. Регулярное непродолжительное воздействие тех же факторов низкой интенсивности позволяет организму адаптироваться к ним, что сопровождается уменьшением выраженности системной реакции совместно с улучшением физико-химического состояния клеток, функционирования всех органов и систем. К положительным сторонам закаливания можно отнести повышение работоспособности, снижение заболеваемости, улучшение самочувствия. Длительные перерывы в закаливании приводят к снижению его эффективности или исчезновению эффекта.

Как правило, закаливание ребенка в возрасте до года проводят с помощью воздушных ванн в течение непродолжительного промежутка времени (порядка нескольких минут). Хорошим закаливающим эффектом обладает ежедневное купание, что положительно сказывается на эмоциональном состоянии и иммунной защите ребенка. Детям после трех лет, если уровень адаптации к воздействию внешних факторов достаточно высок, в ряде случаев разрешается проведение контрастных закаливающих процедур.

В ряде случаев проведение закаливания может быть противопоказано, поэтому перед его проведением следует проконсультироваться со специалистом.

Система адаптации организма к инфекционным заболеваниям

У человеческого организма имеется система адаптации организма, позволяющая ему бороться с инфекционными заболеваниями, называемая иммунитетом. Цель этой системы – защита организма от генетически чужеродных агентов и поддержание гомеостаза на клеточном и молекулярном уровнях организации.

Иммунитет является важной системой адаптации организма, позволяющей поддерживать генетическую целостность организма в течение всей его жизни вне зависимости от количества и интенсивности факторов внешней среды, окружающей его. Благодаря иммунитету сложно организованные организмы приобрели возможность к существованию.

В основе системы иммунитета лежат клеточный и гуморальный компоненты.

К клеточному компоненту иммунной защиты относят все клетки, связанные с осуществлением генетической стабильности организма (макрофаги, NK-клетки, лимфоциты, нейтрофилы, базофилы, эозинофилы). К гуморальному компоненту иммунной системы относят систему комплемента, антитела и различные вещества, препятствующие инвазии чужеродных организмов в органы и ткани организма.

Выделяют врожденный и адаптивный виды иммунитета.

Под врожденным иммунитетом подразумевают эволюционно выработанную защиту, позволяющую распознавать и уничтожать чужеродные агенты, попавшие внутрь организма благодаря выявлению общих для них признаков. За врожденный иммунитет отвечают кожные и слизистые покровы, выполняющие барьерную функцию, лизоцим, система комплемента, макрофаги и NK-клетки, атакующие любой чужеродный материал, не соответствующий генетическим характеристикам собственного организма.

Приобретенный иммунитет является сложной системой адаптации организма к окружающей среде, в которой большое количество вирусов, бактерий и грибков, не способных существовать без других живых существ. От врожденного иммунитета, приобретенный отличается способностью к распознаванию индивидуальных антигенов, что приводит к развитию сложного ответа, с вовлечением гуморального и клеточного компонентов иммунной системы. Для этого вида защиты организма характерно наличие иммунологической памяти, позволяющей при повторной встрече реагировать быстрее и эффективнее.

Приобретенный иммунитет разделяют на активный и пассивный.

Развитие активного иммунитета является частью самостоятельной адаптации организмов к условиям среды и происходит путем контакта с чужеродным агентом (при болезни или вакцинации), что сопровождается появлением не только защитной реакции, но и иммунологической памяти.

Пассивный иммунитет возникает при передаче готовых антител при введении их в организм:

• внутривенно;
• с молоком матери;
• через плаценту.

Также иммунитет, как система адаптации организма к меняющимся условиям внешней и внутренней среды, является важнейшей защитой от онкологических процессов, осуществляя выявление и уничтожение дефектных клеток. Поэтому иммуносупрессия значительно повышает риск развития злокачественных образований.

В современном обществе проблемы при адаптации организма человека к условиям внешней среды сведены к минимуму, что связано с тесным переплетением природных и техногенных факторов.

Однако, высокая распространенность технологий имеет и обратную сторону медали – так, все большее распространение приобретает малоподвижный образ жизни, что значительно усугубляет прогноз в отношении сердечно-сосудистых заболеваний. Люди мало двигаются и обильно питаются, что стало причиной увеличения ожирения. Так, согласно статистике, более 39% людей старше 18 лет имеют избыточный вес, а страдают от ожирения еще 13%. Повышение массы тела значительно повышает риск прогрессирования таких заболеваний, как артериальная гипертензия, сахарный диабет, атеросклероз, которые в совокупности существенно уменьшают продолжительность жизни и повышают нагрузку на общественное здравоохранение, связанную с их лечением. В связи с этим регулярные физические нагрузки должны стать частью жизни как можно большего количества людей. Однако, сложно представить, что неподготовленный человек способен с первых же дней занятий показывать те же результаты, что и профессиональные спортсмены в связи с тем, что требуется определенная адаптация организма к физическим нагрузкам.

Механизм адаптации организма к нагрузкам заключается в последовательности изменений, происходящих в ответ на стрессовое воздействие или раздражение, возникающее в момент физического напряжения. Задача этого процесса адаптации организма – приспособление к нагрузкам, которое происходит при любой методике выполнения тех или иных упражнений, вне зависимости от поставленной цели.

Следует знать, какие изменения происходят в процессе адаптации организма к нагрузкам. Для организма физическая нагрузка является раздражителем, который вызывает соответствующую реакцию центральной нервной системы. Это проявляется выбросом адреналина из коры надпочечников, что приводит к увеличению частоты сердечных сокращений и вентиляции легких за счет учащения дыхания. Такая реакция является общей для любого раздражителя – психологического стресса или физической нагрузки и позволяет организму адаптироваться к работе иных условиях. После определения источника раздражения наблюдается относительно устойчивое состояние, при котором выброс адреналина снижается и стабилизируется, сопровождаясь специфическими в отношении причины раздражения, реакциями.

Так, если причиной изменений стала физическая нагрузка, происходит перестройка организма с целью обеспечения мышц необходимым количеством питательных веществ и кислорода. Запуск процессов, направленных на компенсацию изменений происходит в устойчивом состоянии. Далее, пока система равновесна и потребность в энергии, затрачиваемой при физических нагрузках соответствует имеющимся возможностям организма существенных перемен не происходит.

Когда же организм не справляется с возложенными на него нагрузками, начинается истощение, что требует снижения интенсивности физической работы или полный отказ от нее. Если этого не происходит, наблюдается декомпенсация систем, отвечающих за жизнеобеспечение. Описанные изменения развиваются при непродолжительном влиянии на организм и называются срочной адаптацией.

Продолжительность этого вида адаптации организмов составляет от 6 до 48 часов, что зависит от длительности и интенсивности нагрузки. В основе же долгосрочной адаптации лежит регулярное повторение средней по интенсивности нагрузки, что позволяет увеличить эффективность компенсаторных реакций. Это обусловлено частичным сохранением изменений, вызванных срочной адаптацией и их закреплением путем систематических повторений.

Описанные выше изменения можно применить на практике путем проведения тренировок, если соблюдать основные принципы: регулярность, доступность и постепенность.

В первую очередь для закрепления и развития компенсаторных возможностей необходимо соблюдать принцип регулярности. Так, однократная нагрузка приводит к однократным физиологическим изменениям, которые наблюдаются до 48 часов. Поэтому, если человек хочет добиться повышения эффективности процессов, вызывающих эти изменения и закрепить их, то перерыв между тренировками не должен составлять более двух суток. Если не соблюдать этот принцип, то по истечении 48 часов организм возвращается в исходное состояние, что не позволяет закрепить полученные адаптационные сдвиги.

В основе принципа доступности лежит адекватная оценка имеющихся компенсаторных возможностей организма. Так, многие нетренированные люди считают, что они ничем не хуже спортсменов, в связи с чем пытаются показать хорошие результаты с первых тренировок. Однако, организм нетренированного человека не способен переносить большие нагрузки, что связано с достаточно ограниченным функционированием энергетических систем организма, потенциал которых можно раскрыть лишь при регулярных, правильных тренировках. Проявляются попытки тем, что если значительные нагрузки у адаптированных к ним людей вызывают устойчивое состояние, то те, у кого период адаптации только начался, переходят сразу в фазу истощения, что чревато не только декомпенсацией в работе органов и систем, но и тяжелыми повреждениями внутренних органов.

Постепенность в достижении поставленных задач при регулярных тренировках является важным условием. Так, как известно, закрепление и развитие адаптационных сдвигов возможно лишь в фазе устойчивого состояния, в связи с чем необходимо наблюдать за внешними проявлениями организма, повышая нагрузки постепенно, до наступления фазы истощения.

Несоблюдение вышеупомянутых принципов может не только сделать проведение тренировок бессмысленным, но и навредить организму.

Кроме того, при ряде заболеваний физические нагрузки могут привести к тяжелым последствиям, поэтому перед выбором спортивного направления рекомендуется посетить врача, который, с учетом имеющихся противопоказаний, сможет порекомендовать род занятий.

Адаптация организмов к условиям среды

Адаптация организмов к условиям окружающей среды хорошо прослеживается у живых существ. Как правило, приспособление к конкретному месту обитания является необходимым условием для выживания.

Проследить механизмы адаптации организма живых существ к условиям окружающей среды можно на примере рас человека, формирование которых происходило на протяжении сотен и тысяч лет в соответствии с ареалом обитания.

Можно выделить:

• европеоидную расу;
• негроидную расу;
• монголоидную расу;
• американоидную расу;
• австрало-веллоидную расы.

Выделение расовых признаков стало возможным после развития земледелия, что позволило за относительно незначительный промежуток времени увеличить численность и ареал распространения людей. В дальнейшем, механизм адаптации организма действовал так, что некоторые особи человеческого вида, имеющие черты, делающие их более приспособленными в конкретных климатических условиях, выживали гораздо чаще, что привело формированию рас. Однако, для формирования новой расы, территория должна была быть ограничена, чтобы не происходило смешивания и размывания признаков, что в настоящее время практически невозможно в связи с прогрессивным развитием инфраструктуры по всему миру.

Можно выделить ряд признаков, согласно которым происходила эволюция человеческого вида.

У европеоидной расы кожа светлая, хотя у их потомков, она была смуглой. Биологический смысл этого явления в улучшении синтеза витамина D, низкое образование которого в условиях плохой освещенности чревато развитием рахита.

Негроиды представлены сочетанием как минимум четырех рас. Пигментированная кожа позволяет им ограничивать количество солнечного излучения, которое в больших количествах приводит к ее повреждению, а в ряде случаев – и к онкологическим заболеваниям. Кучерявые волосы также играют большую роль в адаптации организма человека к высоким температурам, создавая теплоизолирующий слой, предохраняющий от перегрева головной мозг.

Еще одним примером может быть наличие у монголоидной расы эпикантуса – особой складки в углу глаза, ролью которого в адаптации организма человека была защита глазного яблока от ветров и избыточного освещения.

Период психологической адаптации человека в новом коллективе определяется индивидуальными характеристиками индивида и особенностями социальной структуры. Так, у человека происходит усвоение новых образцов поведения, ценностей, социальных норм, что позволяет ему вливаться в общество и успешно функционировать в нем.

Продолжительность периода адаптации организма к физическим нагрузкам определяется способностями определенного индивида и сложностью поставленной задачи. Также значительное влияние оказывает стремление человека добиться поставленных цели, что позволяет мобилизовать все свои силы. Однако, следует помнить о том, что даже максимальные уровни адаптации в ряде случаев не позволяют достигнуть желаемого.

Социальная адаптация

Под социальным процессом адаптации понимают активное приспособление индивида к социальной среде.

Возможно три варианта социальной адаптации в обществе:

• нормальную (человек не выделяется из коллектива, подчиняясь правилам, нормам и следуя общепринятым принципам);
• девиантную (человек адаптирован, но нарушает принятые ценности и нормы поведения);
• патологическую (приспособление осуществляется благодаря патологическим формам поведения, связанными с различными нарушениями психики).

Психологическая адаптация

Психологическая адаптация заключается в обеспечении нормального функционирования всех структур психики под влиянием внешних факторов. Результатом эффективной работы этой области сознания является принятие обдуманных решений, прогнозирование событий, а также активные действия по преобразованию окружающего мира с учетом своих интересов и способностей.

В зависимости от направленности адаптивных процессов, выделяют тенденции:

• приспособительную (организм приспосабливается к условиям);
• преобразующую (организм изменяет среду в соответствии с его потребностями).

По проявлениям психологической адаптированности, можно выделить:

• внутреннюю (происходит структурное преобразование внутренних структур в соответствии с ожиданиями социума);
• внешнюю (поведение соответствует ожиданиям общества, однако внутренней перестройки не происходит);
• смешанную (частично изменяются личностные ценности и нормы, сохраняя свое «я»).

Под профессиональной адаптацией понимают процесс вливания человека в трудовую среду с приспособлением к ней для продуктивной деятельности.

На этот процесс оказывают влияние внешние (особенности трудовой деятельности, социальные условия и система отношений между сотрудниками) и внутренние (адаптационные возможности и мотивация) факторы.

Профессиональная адаптация имеет ряд направлений:

• профессионально-деятельностное (приспособление к самой деятельности);
• организационно-нормативное (усвоение организационных норм, правил);
• социально-профессиональное (изменение социального поведения на основе профессиональных функций – врач, учитель);
• социально-психологическое (усвоение неформальных правил поведения в обществе).

Проблемы адаптации могут возникать при несоответствии ожиданий молодого специалиста реалиям профессиональной деятельности. Это вызывает значительные сложности при встрече с препятствиями, в связи с чем формирование адекватного образа профессиональной деятельности в сознании специалиста еще во время обучения играет большое влияние.

Проблемы адаптации в обществе

Если человек способен жить в обществе, иметь семью и содержать ее, то его считают нормальным. Однако, понимание “нормальности” может отличаться в соответствии с возрастом или контингентом лиц. Проблемы адаптации могут возникать при несоблюдении человеком принятых норм, ценностей, индивидуальных особенностях индивида. Так, если человек застенчив по своей натуре, то и на рабочем месте он не сможет активно проявлять себя.

Сколько продолжается процесс адаптации в обществе

Как ни удивительно, но окружение человека на протяжении всей жизни непрерывно изменяется, требуя постоянного приспособления к новым условиям, будь то учеба в высшем образовательном учреждении или профессиональная адаптация на новой работе. В связи с этим можно сказать, что процесс адаптации в обществе происходит непрерывно.

В соответствии с возрастом, выделяют уровни адаптации в обществе:

• первичный (от рождения до становления личности);
• вторичный (происходит при перестройке личности в соответствии с требованиями социума).

Для внутренних изменений в организме, советский физиолог П.К. Анохин ввел понятие функциональной системы, в основе которого лежит сочетание процессов и механизмов их развития, направленных на устранение последствий внешних воздействий. Как правило, задействуется путь, позволяющий наиболее рационально вывести организм из стрессовой ситуации. К таким системам относят иммунитет, биологические ритмы, физические нагрузки.

Если же рассматривается существование человека в социуме, то вне зависимости от того, какой вид социальной адаптации – первичная или вторичная, осуществляется, он включает в себя три фазы:

• освоения социальных ценностей и норм, что позволяет личности относиться к обществу;
• стремления личности к персонализации, воздействия на других членов общества;
• интеграции индивида в конкретную социальную группу, в которой он себя реализует.

Уровни адаптации

Выделяют ряд уровней, на которых осуществляются механизмы адаптации организма:

• биохимический (на этом уровне адаптации происходят ферментативные реакции);
• физиологический (на котором происходит нейро-гуморальная регуляция функций органов);
• морфоанатомический (наличие особенностей, связанных с особенностями жизни);
• поведенческий (создание семьи, поиск жилья);
• онтогенетический (изменение скорости индивидуального развития).

Адаптация организма к физическим нагрузкам и скоординированность действий в группе издавна были необходимы для выживания в суровых условиях окружающей среды. Так, охота на животных, постройка жилища и даже возделывание земли требовали от человека колоссальных затрат сил. В настоящее время потребность в использовании физической силы практически сведена к минимуму – технологии практически избавили человека от этого. Подъем на верхние уровни многоэтажного дома можно осуществить с помощью лифта, тяжелую работу по возделыванию земли берет на себя техника. В настоящее время у человека имеется возможность даже выхода в космос – среду, в которой отсутствует кислород. Таким образом, в настоящее время проблемы адаптации организма человека к условиям внешней среды практически сведены к минимуму в отличие от тех времен, когда окружающая людей природа определяла направление эволюции и в настоящее время все большее влияние на качество жизни оказывает социальный фактор.

Тем не менее, проблемы при адаптации организма человека к новым условиям окружающей среды могут возникнуть и в настоящее время. Так, в последнее время отмечается тенденция к урбанизации – росту крупных городов, что приводит к увеличению процента городского населения во всем мире. Проживание в больших городах сопряжено с высокими информационными и интеллектуальными нагрузками, что неминуемо приводит к усталости и эмоциональным стрессам. Постоянный стресс не только существенно снижает качество жизни, но и предрасполагает к развитию невротических, сердечно-сосудистых и эндокринных болезней.

Также, согласно проведенным исследованиям, высокие эмоциональные и физические нагрузки стали причиной развития артериальной гипертонии у лиц трудоспособного и пожилого возрастов. Особенно отчетливо прослеживалась связь с нарушением материального положения, что говорит о тесной связи качества жизни с состоянием организма.

Жизнь в условиях городской среды нередко сопряжена с многочисленными неудачами, что при нарушении психологической адаптации организма человека проявляется многочисленными срывами, сильнейшими стрессами, нередко летальными исходами в результате суицида или нарушений кровообращения.

Также необходима адаптация организма человека в условиях городской среды к вредным химическим веществам, появление которых связано с производственной или бытовой деятельностью человека (выбросы свинца). Для этого требуется ежегодное прохождение диспансеризации, а также регулярные физические нагрузки в сочетании с закаливанием, что значительно может повысить адаптивные возможности организма.

Обратимы ли процессы адаптации организма

Любые процессы адаптации организма происходят в рамках заложенной при рождении генетической программы, в связи с чем при попадании в определенные условия окружающей среды как максимальное развитие, так и полная деградация какого-либо признака возможна лишь в определенных пределах. Так, человек может регулярно заниматься спортом, что приведет к хорошей физической форме и высокой выносливости, однако прекращение занятий в сочетании с нарушением питания вызовет практически полный возврат к начальному состоянию организма.

Если же рассматривать процессы адаптации организма в рамках эволюции вида, то приобретение новых признаков с каждым последующим поколением, при негативном или отсутствии влияния на выживаемость новые качества могут как бесследно утрачиваться, как бесполезные, так и возникать вновь, в результате новых мутаций.

100 р бонус за первый заказ

Выберите тип работы Дипломная работа Курсовая работа Реферат Магистерская диссертация Отчёт по практике Статья Доклад Рецензия Контрольная работа Монография Решение задач Бизнес-план Ответы на вопросы Творческая работа Эссе Чертёж Сочинения Перевод Презентации Набор текста Другое Повышение уникальности текста Кандидатская диссертация Лабораторная работа Помощь on-line

Узнать цену

Все адаптации делят на аккомодации и эволюционные адаптации. Аккомодации представляют собой обратимый процесс. Они возникают при резком изменении условий среды. Например, при переселении животные попадают в новую для них обстановку, но постепенно привыкают к ней. Например, человек, переселившийся из средней полосы в тропики или на Крайний Север, некоторое время испытывает дискомфорт, но со временем привыкает к новым условиям. Эволюционная адаптация необратима и возникшие изменения генетически закрепляются. Сюда относят все приспособления, на которые действует естественный отбор. Например, покровительственная окраска или быстрый бег.

Приспособления также делят на организменные и видовые. Организменные адаптации в свою очередь подразделяются на морфологические, физиологические, биохимические и этологические.

Морфологические адаптации проявляются в преимуществах строения, покровительственной окраске, предостерегающей окраске, мимикрии, маскировке, приспособительном поведении.

Преимущества строения – это оптимальные пропорции тела, расположение и густота волосяного или перьевого покрова и т.п..

У животных, ведущих скрытный, затаивающийся образ жизни, полезным оказываются приспособления, придающие им сходство с предметами окружающей среды. Причудливая форма тела у рыб, обитающих в зарослях водорослей (морской конёк-тряпичник, рыба-клоун, морская игла и др.), помогает им успешно скрываться от врагов. Сходство с предметами среды обитания широко распространено у насекомых. Известны жуки, своим внешним видом напоминающие лишайники, цикады, сходные с шипами тех кустарников, среди которых они живут. Насекомые палочники похожи на небольшую бурую или зелёную веточку, а прямокрылые насекомые имитируют лист. Плоское тело имеют рыбы, ведущие придонный образ жизни (напр., камбала).

Покровительственная окраска позволяет быть незаметным среди окружающего фона. Благодаря покровительственной окраске организм становится трудно различимым и, следовательно, защищенным от хищников. Яйца птиц, откладываемые на песок или на землю, имеют серый и бурый цвет с пятнышками, сходный с цветом окружающей почвы. В тех случаях, когда яйца недоступны для хищников, они обычно лишены окраски. Гусеницы бабочек часто зелёные, под цвет листьев, или тёмные, под цвет коры или земли. Донные рыбы обычно окрашены под цвет песчаного дна (скаты и камбалы). При этом камбалы обладают ещё способностью менять окраску в зависимости от цвета окружающего фона. Способность менять окраску путём перераспределения пигмента в покровах тела известна и у наземных животных (хамелеон). Животные пустынь, как правило, имеют желто-бурую или песочно-желтую окраску. Однотонная покровительственная окраска свойственна как насекомым (саранча) и мелким ящерицам, так и крупным копытным (антилопы) и хищникам (лев).

Если фон среды не остается постоянным в зависимости от сезона года, многие животные меняют окраску. Например, обитатели средних и высоких широт (песец, заяц, горностай, белая куропатка) зимой имеют белую окраску, что делает их незаметными на снегу.

Вариант покровительственной окраски – расчленяющая окраска в виде чередования на теле светлых и тёмных полос и пятен. Зебры и тигр плохо видны уже на расстоянии 40-50 метров из-за совпадения полос на теле с чередованием света и тени в окружающей местности. Расчленяющая окраска нарушает представления о контурах тела.

Предостерегающая (угрожающая) окраска предупреждает потенциального врага о наличии защитных механизмов (наличие ядовитых веществ или специальных органов защиты). Предостерегающая окраска выделяет из окружающей среды яркими пятнами или полосами ядовитых, жалящих животных и насекомых (змеи, осы, шмели).

Эффективность предостерегающей окраски послужила причиной очень интересного явления – подражания (мимикрии). Мимикрией называется сходство в окраске, форме тела безопасных животных с ядовитыми и опасными животными. Отдельные виды мух, не имеющие жала, похожи на жалящих шмелей и ос, неядовитые змеи – на ядовитых. Во всех случаях сходство чисто внешнее и направлено на формирование определенного зрительного впечатления у потенциальных врагов. Сейчас известны два основных вида мимикрии: мимикрия Бейтса и мимикрия Мюллера.

При мимикрии Бейтса модель хорошо защищена и обычно имеет яркую, предостерегающую окраску. При мимикрии Мюллера сходными оказываются два и более несъедобных вида: в результате их сходства хищник скорее отучается схватывать таких животных. Первый тип мимикрии можно сравнить с мелкой фирмой, подделывающейся под рекламу какой-то хорошо известной крупной фирмы. Второй тип сравним с несколькими фирмами, которые для экономии средств пользуются общей рекламой. Пример мимикрии Бейтса: часто под видом ос скрываются беззащитные мухи, формой тела и жёлто-чёрной окраской имитирующие ос (муха-сирфида и муха-большеголовка). Пример мимикрии Мюллера: некоторые виды бабочек капустных белянок похожи на несъедобных южноамериканских геликонид.

Мимикрия – это результат гомологичных (одинаковых) мутаций у разных видов, которые помогают выжить незащищённым животным. Для видов-подражателей важно, чтобы их численность была невелика по сравнению с моделью, которой они подражают, иначе у врагов не будет выработан устойчивый отрицательный рефлекс на предостерегающую окраску. Низкая численность мимикрирующих видов поддерживается высокой концентрацией летальных генов в генофонде. В гомозиготном состоянии эти гены вызывают летальные мутации, в результате чего высокий процент особей не доживает до половозрелого состояния.

Кроме защитной окраски, у животных и растений наблюдаются и другие средства защиты. У растений нередко образуются иглы и колючки, защищающие их от поедания травоядными животными (кактусы, шиповник, боярышник, облепиха и др.). Такую же роль играют ядовитые вещества, обжигающие волоски, например у крапивы. Кристаллы щавелевокислого кальция, накапливающиеся в шипах некоторых растений, предохраняют их от поедания гусеницами, улитками и даже грызунами. Образования в виде твёрдого хитинового покрова у членистоногих (жуки, крабы), раковин у моллюсков, чешуи у крокодилов, панциря у броненосцев и черепах хорошо защищают их от многих врагов. Этому же служат иглы у ежа и дикобраза. Все эти приспособления могли появиться лишь в результате естественного отбора, т.е. преимущественного выживания лучше защищенных особей.

Маскировка – приспособления, при которых форма тела и окраска животных сливаются с окружающими предметами. Например, в тропических лесах многие змеи неразличимы среди лиан, лохматый морской конёк похож на водоросль, насекомые на коре деревьев похожи на лишайники (жуки, усачи, пауки, бабочки). Иногда приспособление к цвету и узору субстрата может осуществляться путём физиологического изменения окраски тела (каракатицы, скаты, камбалы, квакши) или переменой окраски при очередной линьке (кузнечики).

Защитное действие покровительственной окраски или формы тела повышается при сочетании её с соответствующим поведением. Приспособительное поведение – принятие определённых поз покоя (гусеницы некоторых насекомых в неподвижном состоянии очень похожи на сучок дерева; бабочка каллима со сложенными крыльями удивительно напоминает сухой лист дерева), либо, наоборот, демонстративное поведение, отпугивающее хищников. Помимо затаивания или демонстративного, отпугивающего поведения при приближении врага существует много других вариантов приспособительного поведения, обеспечивающего выживаемость взрослых особей или молоди. Сюда относится запасание корма на неблагоприятный сезон года. Особенно это присуще грызунам. Например, полёвка-экономка, распространённая в таёжной зоне, собирает зерна злаков, сухую траву, корешки – всего до 10 килограммов. Роющие грызуны (слепыши и др.) накапливают кусочки корней дуба, желуди, картофель, степной горошек – до 14 килограммов. Большая песчанка, живущая в пустынях Средней Азии, в начале лета срезает траву и затаскивает её в норы или оставляет на поверхности в виде стожков. Корм этот используется во второй половине лета, осенью и зимой. Речной бобр собирает обрубки деревьев, веток и пр., которые складывает в воду возле своего жилища. Склады эти могут достигать объёма 20 кубических метров. Запасы кормов делают и хищные животные. Норка и некоторые хорьки запасают лягушек, ужей, мелких зверьков и т.д. Примером приспособительного поведения служит и время наибольшей активности. В пустынях многие животные выходят на охоту ночью, когда спадает зной.

Физиологические адаптации - приобретение специфических особенностей обмена веществ в разных условиях среды. Они обеспечивают функциональные преимущества организма. Их условно разделяют на статические (постоянные физиологические параметры - температура, водно-солевой баланс, концентрация сахара и т. п.) и динамические (адаптации к колебаниям действия фактора - изменение температуры, влажности, освещенности, магнитного поля и т. п.).

Соответствующая форма и окраска тела, целесообразное поведение обеспечивают успех в борьбе за существование только тогда, когда эти признаки сочетаются с приспособленностью процессов жизнедеятельности к условиям обитания, т.е. с физиологической адаптацией. Без такой адаптации невозможно поддержание устойчивого обмена веществ в организме в постоянно колеблющихся условиях внешней среды. Приведем некоторые примеры.

Растения, живущие в полупустынных и пустынных районах, имеют многочисленные и разнообразные адаптации. Это и уходящий на десятки метров в глубь земли корень, извлекающий воду, и резкое уменьшение испарения воды благодаря особому строению кутикулы на листьях, и полная утрата листьев. У кактусов это преобразование особенно удивительно: преобразование стебля не только в орган, выполняющий опорную и проводящую функции, но и в структуру, запасающую воду и обеспечивающую фотосинтез. Крупные экземпляры кактусов накапливают до 2000 литров воды. Расходуется она медленно, так как клеточный сок содержит с органическими кислотами и сахарами также слизистые вещества, обладающие водоудерживающими свойствами. Стебли опунции даже после трёхмесячной засухи содержали почти 81% воды. Испарение воды значительно уменьшено благодаря ребристой структуре стеблей у кактусов, равномерно распределяющей свет и тень. Этому же способствует утолщение стенок эпидермиса, обычно покрытых слоем воска, наличие многочисленных колючек и волосков и многое другое.

У наземных амфибий большое количество воды теряется через кожу. Однако многие их виды проникают даже в пустыни и полупустыни. Выживание амфибий в условиях недостатка влаги в этих местах обитания обеспечивается целым рядом приспособлений. У них меняется характер активности: она приурочивается к периодам повышенной влажности. В умеренной зоне жабы и лягушки активны ночью и после выпадения дождей. В пустынях лягушки охотятся только ночью, когда влага конденсируется на почве и на растительности, а днем укрываются в норах грызунов. У пустынных видов амфибий, размножающихся во временных водоемах, личинки развиваются очень быстро и в сжатые сроки совершают метаморфоз.

Разнообразные механизмы физиологической адаптации к неблагоприятным условиям выработали птицы и млекопитающие. Многие пустынные животные перед наступлением засушливого сезона накапливают много жира: при его окислении образуется большое количество воды. Птицы и млекопитающие способны регулировать потери воды с поверхности дыхательных путей. Например, верблюд при лишении воды резко сокращает испарение как с дыхательных путей, так и через потовые железы.

У человека плохо регулируется солевой обмен, и поэтому он не может долго обходиться без пресной воды. Но рептилии и птицы, проводящие большую часть жизни в морских просторах и пьющие морскую воду, приобрели специальные железы, позволяющие им быстро избавляться от избытка солей.

Очень интересны приспособления, развивающиеся у ныряющих животных. Многие из них могут сравнительно долго обходиться без доступа кислорода. Например, тюлени ныряют на глубину 100-200 и даже 600 метров и находятся под водой 40-60 минут. Что позволяет ластоногим нырять на столь длительный срок? Это, прежде всего, большое количество особого пигмента, находящегося в мышцах, - миоглобина. Миоглобин способен связать в 10 раз больше кислорода, чем гемоглобин. Кроме того, в воде целый ряд приспособлений обеспечивает гораздо более экономное расходование кислорода, чем при дыхании на поверхности.

Путем естественного отбора возникают и совершенствуются приспособления, облегчающие поиск пищи или партнера для размножения. Поразительно чувствительны органы химического чувства насекомых. Самцов непарного шелкопряда привлекает запах ароматической железы самки с расстояния 3 километров. У некоторых бабочек чувствительность рецепторов вкуса в 1000 раз превосходит чувствительность рецепторов человеческого языка. Ночные хищники, например совы, превосходно видят в условиях слабого освещения. У некоторых змей хорошо развита способность к термолокации. Они различают на расстоянии объекты, если разница их температур составляет всего 0, 2 °С. Многие животные прекрасно ориентируются в пространстве с помощью эхолокации (летучие мыши, совы, дельфины).

Биохимические адаптации обеспечивают оптимальное течение биохимических реакций в клетке, например, упорядочение ферментативного катализа, специфическое связывание газов дыхательными пигментами, синтез нужных веществ в определенных условиях и т. п.

Этологические адаптации представляют собой все поведенческие реакции, направленные на выживание отдельных особей и, следовательно, вида в целом. Такими реакциями являются:

Поведение при поиске пищи и полового партнера,

Спаривание,

Выкармливание потомства,

Избегание опасности и защита жизни в случае угрозы,

Агрессия и угрожающие позы,

Незлобивость и многие другие.

Некоторые поведенческие реакции наследуются (инстинкты), другие приобретаются в течение жизни (условные рефлексы). У различных организмов соотношение инстинктивного и условнорефлекторного поведения неодинаково. Например, у беспозвоночных и низших хордовых преобладает инстинктивное поведение, а у высших млекопитающих (приматов, хищных) - условнорефлекторное. Высший уровень поведенческой адаптивности, основанный на механизмах высшей нервной деятельности, имеется у человека.

Особенно большое значение имеют приспособления, обеспечивающие защиту потомства от врагов.

Забота о потомстве может проявляться в разной форме. Многие рыбы охраняют икру, откладываемую между камнями, активно отгоняя и кусая приближающихся возможных врагов. Азовские и каспийские бычки откладывают икру в ямки, вырытые в дне, и охраняют её затем в течение всего развития. Самец колюшки строит гнездо с выходом и входом. Некоторые американские сомы прилепляют икру на брюхо и носят её на себе все время развития. Многие рыбы вынашивают икру во рту или даже в желудке. В это время родитель ничего не ест. Вылупившиеся мальки некоторое время держатся вблизи самки (или самца, в зависимости от вида) и при опасности прячутся в рот родителя. Существуют виды лягушек, у которых икринки развиваются в специальной выводковой сумке на спине или в голосовых мешках самца.

Наибольшая безопасность потомства достигается, очевидно, в тех случаях, когда зародыши развиваются в теле матери. Плодовитость в этих случаях снижается, однако это компенсируется возрастанием выживаемости молоди.

У членистоногих и низших позвоночных образующиеся личинки ведут самостоятельный образ жизни и не зависят от родителей. Но в некоторых случаях забота родителей о потомках проявляется в форме обеспечения их пищей. Знаменитый французский естествоиспытатель Ж.А.Фабр впервые описал такое поведение у одиночных ос. Осы нападают на жуков, пауков, сверчков, богомолов, гусениц различных бабочек, обездвиживают их, погружая жало точно в нервные узлы, и откладывают на них яйца. Вылупляющиеся личинки ос обеспечены пищей: они питаются тканями живой жертвы, растут и затем окукливаются.

Описанные примеры заботы о потомстве у членистоногих и низших позвоночных встречаются у очень небольшого числа видов. В большинстве случаев оплодотворённые яйца бывают брошены на произвол судьбы. Именно этим объясняется очень высокая плодовитость беспозвоночных и низших позвоночных животных. Большое число потомков в условиях высокой истребляемости молоди служит средством борьбы за существование вида.

Значительно более сложные и многообразные формы заботы о потомстве наблюдаются у высших позвоночных. Сложные инстинкты и способность к индивидуальному обучению позволяют им со значительно большим успехом выращивать потомство. Так, птицы откладывают оплодотворённые яйца в специальные сооружения – гнёзда, а не просто в наружную среду, как поступают все виды нижестоящих классов. Яйца развиваются под влиянием тепла, сообщаемого им телом родителей, и не зависят от случайностей погоды. Гнездо родители защищают от врагов теми или иными способами. Выведенных птенцов не оставляют на произвол судьбы, а длительное время выкармливают и охраняют их. Всё это резко повышает эффективность размножения у птиц.

Наивысшей степени развития достигают формы поведения у млекопитающих животных. Это проявляется и в отношении к детёнышам. Звери не только кормят своё потомство, но и обучают ловить добычу. Ещё Ч.Дарвин отмечал, что хищные звери учат своих детёнышей избегать опасностей, в том числе охотников.

Таким образом, особи с более совершенными формами заботы о потомстве выживают в большем числе и передают эти черты далее по наследству.

Видовые адаптации обнаруживаются при анализе группы особей одного вида, по своему проявлению они весьма разнообразны. Основными из них являются различные конгруэнции, уровень мутабильности, внутривидовой полиморфизм, уровень численности и оптимальная плотность населения.

Конгруэнции представляют собой все морфофизиологические и поведенческие особенности, которые способствуют существованию вида как целостной системы. Репродуктивные конгруэнции обеспечивают размножение. Некоторые из них непосредственно связаны с репродукцией (соответствие половых органов, приспособления к вскармливанию и др.), тогда как другие лишь опосредованно (различные сигнальные признаки: зрительные - брачный наряд, ритуальное поведение; звуковые - пение птиц, рев самца оленя во время гона и др.; химическими - различные аттрактанты, например, феромоны насекомых, выделения у парнокопытных, кошачьих, собачьих и др.).

К конгруэнциям относят все формы внутривидовой кооперации, - конституциональной, трофической и репродуктивной. Конституциональная кооперация выражается в согласованных действиях организмов в неблагоприятных условиях, которые повышают шансы на выживание. Зимой пчелы собираются в шар, и выделяемое ими тепло расходуется на совместное согревание. При этом самая высокая температура будет в центре шара и особи с периферии (где холоднее) будут постоянно стремиться туда. Таким образом происходит постоянное перемещение насекомых и они совместными усилиями благополучно перезимуют. Также сбиваются в тесную группу пингвины во время насиживания, овцы в холодное время и др.

Трофическая кооперация состоит в объединении организмов с целью добывания пищи. Совместная деятельность в этом направлении делает процесс более продуктивным. Например, стая волков гораздо эффективнее охотится, нежели отдельная особь. При этом у многих видов имеет место разделение обязанностей - одни особи отделяют выбранную жертву от основного стада и гонят ее в засаду, где затаились их сородичи и т. д. У растений подобная кооперация выражается в совместном затенении почвы, что способствует удержанию в ней влаги.

Репродуктивная кооперация повышает успешность размножения и способствует выживанию потомства. У многих птиц особи собираются на токовищах, и в таких условиях облегчается поиск потенциального партнера. То же самое происходит на нерестилищах, лежбищах ластоногих и др. Вероятность опыления у растений повышается, когда они растут группами и расстояние между отдельными особями невелико.

Мутабильность - представляет собой частоту возникновения мутаций в единицу времени (количество поколений) и на один ген. Для каждого вида характерна своя частота, которая определяется уровнем стабильности генетического материала и устойчивостью к мутагенам. Мутации делают популяции гетероморфными и дают материал для осуществления отбора. Для вида опасна как чрезмерно высокая, так и недостаточная мутабильность. В первом случае возникает угроза целостности вида, а во втором - невозможно осуществляться отбору.

Внутривидовой полиморфизм обусловливает уникальность сочетания аллелей у разных особей. Причиной полиморфизма служат половое размножение, которое обеспечивает комбинативную изменчивость, и мутации, изменяющие субстрат наследственности. Поддержание внутривидового полиморфизма обеспечивает устойчивость вида и гарантирует его существование в различных условиях среды.

Уровень численности определяет крайние значения количества особей вида. Снижение численности ниже порогового уровня ведет к гибели вида. Это связано с невозможностью встречи партнеров, нарушением внутривидовых адаптации и др. Чрезмерное увеличение численности также губительно, поскольку подрывает кормовую базу, способствует накоплению в популяции больных и ослабленных особей, у некоторых это приводит к развитию стресса.

Оптимальная плотность населения показывает специфические для каждого вида особенности сосуществования особей. Многие организмы предпочитают одиночный образ жизни и встречаются лишь для спаривания. Так ведут себя, например, тигры, леопарды, самцы слонов и др. У других сильно выражен инстинкт коллективности, поэтому они нуждаются в высокой численности. Например, самые многочисленные группы среди позвоночных образовывали американские странствующие голуби, стаи которых насчитывали миллиарды (!) особей. После того как человеком была подорвана их численность, странствующие голуби перестали размножаться и вид исчез.

Относительная целесообразность приспособлений (адаптаций)

Наличие разнообразных адаптаций к условиям жизни, зачастую экстремальным, - основа, позволяющая видам занять самые трудно доступные и неожиданные места обитания. Жизнь распространена повсеместно: от высоких широт Арктики, где обитают белые медведи, до охладительных контуров ядерных реакторов, где обитают некоторые виды микроорганизмов; от горных вершин, где встречаются лишайники, и до глубин океана, где обитают рыбы и другие животные. Каждый организм имеет множество различных адаптаций, но тем не менее представляет собой единое целое. Следовательно, у представителей любого вида осуществляется координация и взаимодействие адаптаций так, чтобы приспособленность организмов была максимальной.

Ни одна адаптация не является абсолютно идеальной. Некоторые из них достигают своего предела, например, глаз человека способен воспринимать отдельные фотоны (при соблюдении всех условий можно видеть пламя свечи на расстоянии двух км!), но в обычной жизни эта возможность не может быть достигнута, поскольку мешает атмосферная пыль, другие источники света, да и потребности такой у человека нет. Следовательно, такие адаптации (они называются абсолютными) не используются в полной мере. Однако большинство адаптации не достигает своего предельного значения (относительные адаптации).

Адаптации не бывают универсальными - каждая из них облегчает выполнение лишь определенной функции. Например, длинные крылья стрижа, позволяющие ему быстро летать, затрудняют взлет с ровной поверхности. Есть птицы, которые поедают ос и пчел, а также мух, мимикрирующих под них. Постоянный рост резцов у грызунов дает возможность грызть очень твердые предметы, однако если их не стачивать, отрастают так, что животное не может закрыть рот. Поэтому любой адаптивный признак оказывается целесообразным лишь в определенной среде. При резком изменении условий обитания чрезмерно развитые признаки могут оказаться нецелесообразными и принести вред организму. Поэтому после глобальных экологических катастроф преимущественно погибают высокоспециализированные виды (например, динозавры в меловом периоде палеозойской эры). То же самое происходит при отрицательном действии биотических факторов, например, гигантский торфяной олень был полностью уничтожен хищниками из-за своих огромных рогов, сделавших его малоподвижным.

Следует помнить, что все приспособления, сколь бы совершенными они не были, носят относительный характер. Дело в том, что естественный отбор есть результат переживания и более эффективного размножения в данном месте и в данное время. Значит, естественный отбор конкретен, т. е. обеспечивает развитие приспособлений к существующим, а не ко всем возможным условиям среды. Понятно, что развитие способности к полету не очень хорошо совмещается с возможностью быстро бегать. Поэтому птицы, обладающие наилучшими способностями к полету, плохие бегуны. Напротив страусы, которые не способны летать, прекрасно бегают. Приспособление к определенным условиям может быть бесполезно или даже вредно при появлении новых условий. Однако условия обитания меняются постоянно и иногда очень резко. В этих случаях накопленные ранее адаптации могут затруднить формирование новых, что может вести к вымиранию больших групп организмов, как это случилось более 60-70 миллионов лет назад с некогда очень многочисленными и разнообразными динозаврами.

Восторгаясь адаптацией видов к условиям существования, мы часто приходим к неверному заключению о том, что каждая черта строения и функционирования организма имеет существенное адаптивное значение. В действительности дело обстоит не так. Одна из причин этого состоит в целостности организма и плейотропном действии генов. Пусть в данных условиях преимущество получают организмы с ферментной системой, обеспечивающей детоксикацию ядовитых веществ в среде путем их превращения в нерастворимый пигмент. Приспособленность организмов к условиям среды возрастет, однако изменение окраски может не иметь к этому никакого отношения. Хотя в других условиях, как видно в примере с индустриальным меланизмом, окраска бабочек имеет принципиальное значение для выживания вида.

Рассмотрим другой пример: у носорогов Юго-Восточной Азии один рог, а у их африканских родственников два. Нет оснований думать, что это морфологическое различие у носорогов имеет принципиальное значение для адаптации одних в Азии, а других в Африке. Наиболее вероятно, что это "побочный" результат естественного отбора двух исходно различающихся генетических систем. Возникает вопрос: означает ли это, что в последующей эволюции виду легко "расстаться" с признаком, не имеющим прямого адаптивного значения? Как ни странно, сделать это, по-видимому, сложно. Можно прибегнуть к аналогии. Большое ли значение имеет для здания цвет одного кирпича в основании? По-видимому, нет, однако извлечь такой кирпич не просто. Обратимся к эксперименту с дрозофилой - в ряду поколений был проведен отбор на изменение числа щетинок на брюшной поверхности четвертого и пятого сегментов. В исходной линии число щетинок составляло в среднем 36. Попытки отобрать мух с меньшим числом щетинок были малоуспешными - такие особи гибли либо оказывались стерильными. Отбор на увеличение числа щетинок оказался более успешным - за 20 поколений удалось увеличить число щетинок до 56, однако в результате такого отбора стала сильно проявляться стерильность и после прекращения отбора число щетинок за 1-2 поколения стало почти равным исходному - 39. Один из важных выводов, который следует сделать, состоит в том, что существует немало признаков, не имеющих большого адаптивного значения, их появление в значительной мере случайно, однако они тесно увязаны в, единую систему фенотипа организма.

Суммируя, следует подчеркнуть, что формирование адаптации - сложный результат взаимодействия факторов эволюционного процесса, где направляющую роль играет естественный отбор, который связует требования среды со структурой генотипа и фенотипа организмов.

Адаптация к факторам среды

Согласно теории Ч. Дарвина, организмы изменчивы. Невозможно найти двух абсолютно тождественных особей одного вида. Эти различия частично передаются по наследству. Все это легко объяснимо и с точки зрения генетики. Каждый вид и каждая популяция насыщены разнообразными мутациями, то есть изменениями в строении организмов, вызванными соответствующими изменениями в хромосомах, которые происходят под влиянием факторов внешней или внутренней среды. Эти изменения в признаках организма имеют скачкообразный характер и передаются по наследству. В подавляющем большинстве эти мутации оказывается, как правило, неблагоприятными, поэтому практически все они рецессивные, то есть их проявления исчезают через определенное количество поколений. Однако вся эта совокупность изменений представляет собой резерв наследственности, генофонд вида или популяции, который может быть мобилизован через естественный отбор при изменении условий существования популяций.

Если популяция живет в относительно постоянных условиях, то практически все мутации отсекаются естественным отбором, который в данном случае называется стабилизирующим. Закрепляются лишь мутации, ведущие к меньшей изменчивости признаков, а также мутации, способствующие экономии энергии за счет избавления от функций, ставших в неизменных условиях “лишними”. Это способствует формированию стенобионтов. Часто стабилизирующий отбор ведет к дегенерации, то есть эволюционным изменениям, связанным с упрощением формы организации, сопровождающимся обычно исчезновением каких-то органов, потерявших свое значение. Так киты потеряли задние конечности, ланцетник не имеет собственных органов пищеварения и т.п. Взамен потерянным могут быть приобретены новые органы.

При изменении условий среды обитания формируется давление среды на популяцию, при этом наибольшие шансы на выживание получают носители таких мутаций, которые “угадали” такие изменения, которые более благоприятны для новых условий среды, чем исходные формы. Именно они дают наибольшее потомство, в котором происходит еще большее уточнение форм, удовлетворяющих новому состоянию среды. В результате с каждым новым поколением формы постепенно изменяются. Такой естественный отбор называется движущим.

Незначительные эволюционные изменения, способствующие лучшему приспособлению к определенным условиям среды обитания, называются идеоадаптацией. Это различного рода частные приспособления: защитная окраска, плоская форма придонных рыб, приспособления семян к рассеиванию, вырождение листьев в колючки для уменьшения транспирации т.п. Путем идеоадаптации возникают обычно мелкие систематические группы: виды, рода, семейства.

Более существенные эволюционные изменения, не являющимися приспособлениями к отдельным факторам среды, приводящие к существенным изменениям форм жизни, давая начало новым отрядам, классам, типам и т.п., называются ароморфозом. Примером ароморфоза является выход древних рыб на сушу и формирование класса земноводных. Следствиями ароморфоза являются также и возникновение таких качеств живых существ, как психика и сознание. Ароморфоз знаменует собой крупные революционные изменения в структуре биосферы, вызванные, по-видимому, глобальными изменениями среды обитания.

Рассуждая по принципу аналогии, можно предположить, что так же как окружающая среда воздействует на нас, вынуждая нас искать способы приспособления к ней, также и мы можем воздействовать на клетки наших организмов, как надсистема, вынуждая их приспосабливаться к внешним для них условиям теми способами, которые мы от них ожидаем и которые по каким-то причинам нам необходимы. Например, мы начинаем регулярно нагружать наши мышцы, и наши мышечные ткани, адаптируясь к новым условиям, в ответ на эти нагрузки начинают расти и крепнуть. Воздействие может происходить и по более сложной цепи, например, в случае испуга в нашу кровь выделяется адреналин, вынуждающий все клетки перейти в стрессовое, то есть более активное, состояние, использовав для этого свои резервы, что дает всему организму дополнительную силу для преодоления внешней опасности. Таким образом, механизм воздействия на внутренние подсистемы посредством изменения факторов среды для этих подсистем является, по-видимому, достаточно универсальным механизмом воздействия любой надсистемы на свою внутреннюю организацию.

Не является исключением, скорее всего, и внутриклеточный уровень. Если клетка нашего организма попадает в измененные условия, и эти изменения либо закрепляются, либо периодически повторяются, то клетка пытается приспособиться к новым условиям, изменяя соответствующим образом свою структуру, то есть, изменяя внутриклеточную среду, воздействуя тем самым на населяющие ее органоиды, в том числе и на хромосомы, которые также, вероятно, вынуждены приспосабливаться к внешним для них условиям. Не исключено, что при некоторых воздействиях на организм практически весь генетический аппарат во всех клетках подвергается определенному воздействию, которое приводит к вполне однозначным изменениям в строении хромосом. Это значит, что внешняя среда напрямую может воздействовать на наш генетический аппарат.

То есть мутации, о которых мы говорим, могут оказаться вовсе не случайными, а вполне направленными. Тогда теория естественного отбора приобретает небольшую корректировку: среди мутаций, присутствующих в популяции при конкретном изменении условий среды, преобладают те, которые непосредственно инициированы именно данным изменением. То есть сами мутации являются, по-видимому, направленными и призванными найти новые формы, отвечающие требованиям изменившейся среды. А так как ответ жизни на внешние изменения, как мы уже говорили, подчиняясь принципу оптимальности, оказывается вполне однозначным, то не исключено, что конкретная мутация какого-либо признака носит цепной характер. То есть, возникнув однажды в потомстве одной пары, удачная мутация оказывается “заразной” для других пар родителей, дающих свое потомство, но с теми же удачными мутациями. В результате уже в течение одного поколения в рамках вида у разных родителей могут народиться дети, обладающие одинаковыми признаками, отличающимися от признаков родителей, образовав тем самым совершенно новый подвид. И тогда уже бесполезно искать какие-то промежуточные звенья. Новый подвид (а впоследствии новый вид) появляется сразу, практически в одно время, и сразу же оказывается представленным достаточно большим для устойчивого размножения количеством особей. Правда, пока это только гипотеза.

Такие процессы возникают, по-видимому, в те самые периоды серьезных изменений среды, грозящих вымиранием данному виду. Именно тогда формируется “мутовка”, то есть на свет появляется огромное количество мутаций, цель которых: найти верное решение, новую форму. И это решение обязательно будет найдено, потому что, как мы уже говорили, для этого жизнь задействует “технику пробного нащупывания”, являющуюся “специфическим и неотразимым оружием всякого расширяющегося множества” (терминология Тейяра де Шардена). Мутации заполняют все возможное пространство вариантов новых форм, а потом уже сама среда определяет, какие из этих форм закрепятся в жизни, а какие исчезнут, не пройдя испытание естественным отбором. Иногда такая мутовка порождает целый букет новых фил, то есть эволюционных ветвей, являющихся разными ответами на одно и то же изменение среды.

Приспособление организмов к факторам среды вызывается не только эволюционными перестройками, происходящими в биосфере. Часто организмы используют естественную направленность, и периодичность этих факторов для распределения своих функций по времени и программирования своих жизненных циклов, чтобы наилучшим образом использовать благоприятные условия. Благодаря взаимодействию между организмами и естественному отбору, все сообщество становится запрограммированным на разного рода природные ритмы. В этих случаях факторы среды выступают в роли своего рода синхронизаторов процессов в биосфере.

По степени направленности действия факторы среды обитания можно классифицировать следующим образом:

1) периодические факторы (суточные, годовые и т.п.);2) повторяющиеся без строгой периодичности (наводнения, ураганы, землетрясения и т.п.);3) факторы однонаправленного действия (изменение климата, заболачивание и т.п.);4) случайные и неопределенные факторы, наиболее опасные для организма, так как зачастую встречаются впервые.

Наилучшим образом живым организмам удается приспособиться к периодическим и однонаправленным факторам, характеризующимся определенностью действий, поэтому поддающимся однозначной расшифровке. То есть требование надсистемы в этом случае вполне понятно.

Частным случаем таких адаптаций к повторяющимся факторам является, например, фотопериодизм - это реакция организма на длину светового дня в умеренных и полярных зонах, которая воспринимается как сигнал для смены фаз развития или поведения организмов. Примерами фотопериодизма являются такие явления, как листопад, линька животных, перелеты птиц и т.п. Применительно к растениям выделяют обычно растения короткого дня, существующие в южных широтах, где при длительном вегетационном периоде день относительно короткий, и растения длинного дня, характерные для северных широт, где при коротком периоде вегетации день длиннее.

Другим примером адаптации к периодичности природных явлений может служить суточная ритмика. Например, у животных при смене дня и ночи меняется интенсивность дыхания, частота сердцебиений и т.д. К примеру, серые крысы более лабильны по суточной ритмике, чем черные, поэтому они легче осваивают новые территории, заселив уже практически весь земной шар.

Еще одним примером является сезонная активность. Это не обязательно смена времен года, но и смена, например, сезона дожей и засухи и т.п.

Интересны также адаптации к приливно-отливной ритмике, которая связана как с солнечными, так и лунными сутками (24 ч. 50 мин.). Ежедневно приливы и отливы смещаются на 50 мин. Сила приливов меняется в течение лунного месяца (29, 5 дней). При новолунии и полнолунии приливы достигают максимума. Все эти особенности накладывают отпечаток на поведение организмов литорали (приливно-отливной зоны). Например, отдельные рыбы откладывают икру на границе максимального прилива. К этому же периоду приурочен выход мальков из икринок.

Многие ритмические адаптации передаются по наследству даже при перемещениях животных из одной зоны в другую. В таких случаях может быть нарушен весь жизненный цикл организма. Например, страусы на Украине могут откладывать яйца прямо на снег.

Механизмы приспособления к периодичности процессов могут быть самыми неожиданными. Например, у некоторых насекомых на фотопериодизме основан своего рода контроль рождаемости. Длинные дни в конце весны и начале лета вызывают в ганглии нервной цепочки образование нейрогормона, под влиянием которого появляются покоящиеся яйца, дающие личинки только следующей весной, сколь благоприятными бы ни были кормовые и другие условия. Таким образом, рост популяции сдерживается еще до того, как запасы пищи станут лимитирующим фактором.

Адаптация к факторам, повторяющимся без строгой периодичности, формируется гораздо сложнее. Тем не менее, чем более характерен данный фактор для природы (например, пожары, сильные бури, землетрясения), тем больше конкретных механизмов адаптаций находит для них жизнь. Например, в отличие от длины дня количество осадков в пустыне совершенно непредсказуемо, тем не менее, некоторые однолетние растения пустыни используют обычно этот факт в качестве регулятора. Их семена содержат ингибитор прорастания (ингибитор - вещество, тормозящее процессы), который вымывается только определенным количеством осадков, которого будет достаточно для полного жизненного цикла данного растения от прорастания семени до созревания новых семян.

По отношению к лесным пожарам растения также выработали специальные адаптации. Многие виды растений вкладывают больше энергии в подземные запасающие органы и меньше - в органы размножения. Это так называемы “восстанавливающиеся” виды. “Гибнущие в зрелости” виды, наоборот, дают многочисленные семена, готовые прорасти сразу же после пожара. Некоторые из этих семян десятилетиями лежат в лесной подстилке не прорастая и не теряя всхожести.

Наиболее опасны для живых организмов факторы неопределенного действия. Природные системы обладают способностью хорошо восстанавливаться после острых стрессов, типа пожаров и бурь. Более того, многие растения даже нуждаются в случайных стрессах, для поддержания “жизненного тонуса”, повышающего устойчивость существования. Но малозаметные хронические нарушения, особенно характерные для антропогенного влияния на природу, дают слабые реакции, поэтому их трудно отследить, а самое главное трудно оценить их последствия. Поэтому адаптации к ним формируются крайне медленно, иногда, гораздо медленней, чем время накопления последствий хронического стресса сверх пределов, после которых экосистема разрушается. Особенно опасны промышленные отходы, содержащие новые химические вещества, с которыми природа еще не сталкивалась. Одним из опаснейших стрессоров является тепловое загрязнение среды. Умеренное повышение температуры может оказать на жизнь положительное воздействие, но после определенного предела начинают проявляться стрессовые эффекты. Особенно это заметно в водоемах, непосредственно связанных с тепловыми электростанциями.

Приспособление организма к среде обитания называется адаптацией. С позиций экологии можно считать, что становление и существование, многообразие организмов, их изменчивость и сохранение в природе являются результатом воздействия окружающей среды и адаптации. В природе адаптации организмов всегда развиваются под воздействием трех основных факторов: изменчивости, наследственности и естественного отбора. Совокупность адаптаций придает строению и жизнедеятельности организмов черты целесообразности. Приспособленность вида к какой-либо постоянной среде является предпосылкой к его длительному стабильному существованию.

Биологический смысл процесса адаптации сводится к тому, чтобы данная особь выжила при неблагоприятных условиях и оставила потомство. Средства могут быть самые разные. Например, к наступлению зимних холодов у одних животных вырастает густой и теплый меховой покров, который к тому же изменяет свою окраску, у других образуется толстый подкожный слой жира, третьи, откормившись за лето, впадают в спячку. Деревья сбрасывают листья, их почки покрываются толстым восковым слоем и т.п. Это различные биологические реакции в ответ на изменения условий окружающей среды, которые представляют собой иногда сложные и длительные изменения строения и функций организмов, иногда относительно простые и легко обратимые реакции. Например, у берегов Антарктиды рыба Trematotus приобрела способность синтезировать в крови протеиновые соединения. Действуя как антифриз, они не дают образовываться ледяным кристаллам. Все это позволяет рыбе выживать при температуре ниже -2 °С. Некоторые виды насекомых также имеют в теле некое подобие антифриза. Так, личинка аляскинской галлицы может замерзать и оттаивать несколько раз без какого-либо вреда для себя.

Способность к адаптациям — одно из основных свойств жизни на нашей планете. Адаптации обеспечивают возможность существования, выживания и размножения организмов.

Климатическое правило Бергмана , сформулированное в 1847 г., гласит: в пределах вида или достаточно однородной группы близких видов животные с более крупными размерами тела распространены в более холодных областях своего ареала или в горах . Это правило отражает адаптацию животных к поддержанию постоянной температуры тела в разных климатических условиях. На юге, в теплом климате, водятся мелкие разновидности тех же видов. На севере живут самые большие медведи, волки, лоси. Так, белый медведь Арктики имеет вес до 1000 кг, бурый медведь из Аляски весит около 700 кг, а малайский медведь недотягивает и до 70 кг. Крупный королевский пингвин Антарктиды имеет рост до 120 см, а экваториальный галапагосский пингвин — до 40 см.

Следует отметить, что, согласно современным данным, правило Бергмана не столь всеобъемлюще, как предполагали ранее. Быть может, исключения даже преобладают. Однако, несмотря на это, правило сохраняет свое значение. Увеличение размеров тела в холодных областях свойственно в известной степени даже беспозвоночным животным. Нередко такая же зависимость обнаруживается и при сравнении близкородственных видов.

Согласно правилу Аллена (1877), чем холоднее условия в ареале, тем короче конечности у теплокровных животных и более короткое и компактное тело. Многие выступающие части тела (конечности, хвост, уши) становятся тем меньше и короче, а тело тем массивнее, чем холоднее климат. Такую закономерность можно проследить при сравнении видов зайцев в зонах их обитания в направлении от Центральной Америки к Северной. Так, сравнение зайцев Аллена, чернохвостого (калифорнийского) зайца, американского зайца-беляка и полярного зайца демонстрирует постепенное уменьшение длины ушей и конечностей. Крылья птиц становятся $оке и острее, шерсть млекопитающих длиннее, подшерсток гуще. Наконец, у северных птиц сильнее выражен перелетный инстинкт, увеличивается величина кладки и соответственно количество птенцов в выводке.

В качестве примера проявления правила Аллена можно привести отношение длины хвоста к длине тела у пашенной полевки (Microtus agrestis) из различных районов Европы: Португалия — 39 %, Центральная Европа — 33 %, Швеция — 29 %.

В Гамбурге в специальных холодильниках выращивали самых короткохвостых мышей; укорачивались хвосты и у особей, которым в условиях эксперимента регулярно давали препараты, снижающие температуру тела. Выросшие же в тепле мыши были длиннохвостыми и длинноухими.

Правило Аллена подтверждается и при межвидовых сравнениях. Так, у мексиканского зайца длина ушей достигает 189 % длины головы, тогда как у беляка в Гренландии — только 96 %.

На островах у птиц клювы более длинные, чем на континентах. Животные — обитатели жарких мест (африканский слон, американский заяц пустынь) имеют огромные уши, которые служат им для теплоотдачи.

Справедливости ради следует заметить, что правило Аллена также имеет исключения.

Правило Глогера (1833) объясняет тот факт, что у видов животных, обитающих в более влажном и прохладном климате, более темная пигментация тела. Так, черный ворон, обитающий во льдах Гренландии, имеет более черную окраску, нежели живущий в пустынях Сахары, где его оперение приобрело коричневый оттенок. Южные птицы, как правило, ярче и пестрее окрашены.

Еще одно климатическое правило: в направлении от полюсов к экватору пресноводная фауна в целом обнаруживает все больше сходства с морской. В чем тут причина? Известно, что в тропиках морские рыбы проникают в реки легче, чем в средних широтах. Вероятно, это определяется тем, что в условиях более благоприятного климата скорее может быть достигнут тот уровень обмена веществ, который необходим для перехода организма в пресную воду. На океанских островах, кстати, вообще не обитают настоящие пресноводные формы.

Грандиозные изобретения человеческого разума не перестают удивлять, фантазии нет предела. Но то, что много веков создавала природа, превосходит самые креативные идеи и замыслы. Природа создала более чем полтора миллиона видов живых особей, каждая из которых индивидуальна и неповторима в своих формах, физиологии, приспособленности к жизни. Примеры адаптации организмов к постоянно меняющимся условиям проживания на планете - это примеры мудрости создателя и постоянный источник задач для разгадывания биологам.

Адаптация означает приспособленность или привыкание. Это процесс постепенного перерождения физиологических, морфологических или психологических функций существа в условиях изменившейся среды обитания. Изменениям подвергаются как отдельные особи, так и целые популяции.

Яркий пример адаптации непосредственной и косвенной - выживание растительного и животного мира в зоне повышенной радиации вокруг Чернобыльской АЭС. Непосредственная приспособляемость свойственна тем особям, которые сумели выжить, привыкнуть и начать размножаться, некоторые не выдержали испытания и погибли (косвенная адаптация).

Так как условия существования на Земле меняются постоянно, процессы эволюции и приспособленности в живой природе также являются процессом непрерывным.

Свежий пример адаптации - изменение среды обитания колонии зеленых мексиканских попугаев аратингов. С недавних пор они изменили привычное место обитания и поселились в самом жерле вулкана Масая, в среде, постоянно пропитанной серным газом высокой концентрации. Ученые еще не дали объяснение этому феномену.

Виды адаптации

Изменение всей формы существования организма представляет собой функциональную адаптацию. Пример адаптации, когда изменение условий приводит к обоюдному приспосабливанию живых организмов друг к другу, представляет собой коррелятивное приспособление или коадаптацию.

Приспособление может быть пассивным, когда функции или строение субъекта происходят без его участия, или активным, когда он сознательно изменяет свои привычки под стать окружающей среде (примеры адаптации людей к природным условиям или социуму). Бывают случаи, когда субъект приспосабливает окружающую среду под свои потребности - это объективная адаптация.

Биологи разделяют виды адаптации по трем признакам:

• Морфологические.
• Физиологические.
• Поведенческие или психологические.

Примеры адаптации животных или растения в чистом виде редки, большинство случаев привыкания к новым условиям происходит в смешанных видах.

Морфологические адаптации: примеры

Морфологические изменения - это произошедшие в процессе эволюции изменения формы тела, отдельных органов или всего строения живого организма.

Ниже приведены морфологические адаптации, примеры из животного и растительного мира, которые мы рассматриваем как само собой разумеющееся явление:

• Перерождение листьев в колючки у кактусов и других растений засушливых регионов.
• Панцирь черепахи.
• Обтекаемые формы тела жителей водоемов.

Физиологические адаптации: примеры

Приспособление физиологическое - это изменение ряда химических процессов, происходящих внутри организма.

• Выделение цветами сильного запаха для привлечения насекомых способствует запылению.
• Состояние анабиоза, в которое способны входить простейшие организмы, позволяет им сохранять жизнедеятельность через многие годы. Старейшая способная к размножению бактерия имеет возраст 250 лет.
• Накопление подкожного жира, который преобразуется в воду, у верблюдов.

Поведенческие (психологические) адаптации

С психологическим фактором больше связаны примеры адаптации человека. Поведенческие характеристики свойственны флоре и фауне. Так, в процессе эволюции изменение температурного режима заставляет некоторых животных впадать в спячку, птиц - улетать на юг, чтобы возвратиться весной, деревья - сбрасывать листву и замедлять движение соков. Инстинкт выбора наиболее подходящего партнера для продолжения рода движет поведением животных в брачный период. Некоторые северные лягушки и черепахи полностью замерзают на зиму и оттаивают, оживают с наступлением тепла.

Факторы, вызывающие потребность в переменах

Любые процессы адаптации - это ответная реакция на факторы экологии, которые ведут к изменению окружающей среды. Такие факторы подразделяются на биотические, абиотические и антропогенные.

Биотические факторы - это влияние живых организмов друг на друга, когда, к примеру, исчезает один вид, который служит пищей другому.

Абиотические факторы - это изменения в окружающей неживой природе, когда меняется климат, состав почвы, обеспеченность водой, циклы солнечной активности. Физиологические адаптации, примеры влияния абиотических факторов - экваториальные рыбы, которые могут дышать и в воде, и на суше. Они хорошо приспособились к условиям, когда пересыхание рек - частое явление.

Антропогенные факторы - влияние человеческой деятельности, которое изменяет окружающую среду.

Приспособления к среде обитания

• Освещенность . У растений - это отдельные группы, которые отличаются потребностью в солнечном освещении. На открытых пространствах хорошо живут светолюбивые гелиофиты. В противоположность им - сциофиты: растения лесных чащ, хорошо себя чувствуют в затененных местах. Среди животных также есть особи, чья рассчитана на активный образ жизни в ночное время или под землей.
• Температура воздуха. В среднем для всего живого, в том числе и человека, оптимальной температурной средой считается диапазон от 0 до 50 о С. Однако жизнь есть практически во всех климатических регионах Земли.

Противоположные примеры адаптации к аномальным температурам описаны ниже.

Арктические рыбы не замерзают благодаря выработке в крови уникального антифризного белка, который не дает крови заледенеть.

Простейшие микроорганизмы обнаружены в гидротермальных источниках, температура воды в которых превышает градус кипения.

Растения-гидрофиты, то есть те, что живут в воде или около нее, погибают даже при незначительной потере влаги. Ксерофиты, наоборот, приспособлены жить в засушливых регионах, и погибают при большой влажности. Среди животных природа также поработала над адаптацией к водному и безводному окружению.

Адаптация человека

Способности человека к приспособлению поистине грандиозны. Секреты человеческого мышления раскрыты далеко не полностью, и тайны адаптивной способности людей еще долго будут загадочной темой для ученых. Превосходство Гомо сапиенса перед другими живыми существами - в способности сознательно менять свое поведение под требование окружающей среды или, наоборот, окружающий мир под свои потребности.

Гибкость поведения человека проявляется ежедневно. Если дать задание: «приведите примеры адаптации людей», большинство начинает вспоминать исключительные случаи выживания в Это редкие случаи, а в новых для себя обстоятельствах свойственна человеку ежедневно. Мы примеряем на себя новую обстановку в момент рождения на свет, в детском саду, школе, в коллективе, при переезде в другую страну. Именно это состояние принятия новых ощущений организмом называют стрессом. Стресс является психологическим фактором, но тем не менее под его воздействием меняются многие физиологические функции. В случае, когда человек принимает новую среду как положительную для себя, новое состояние становится привычным, а иначе стресс грозит стать затяжным и привести к ряду серьезных заболеваний.

Механизмы приспособления человека

Существуют три типа адаптации человека:

• Физиологическая . Самые простые примеры - акклиматизации и приспособленность к смене часовых поясов или суточного режима работы. В процессе эволюции сформировались различные типы людей, в зависимости от территориального места проживания. Арктический, высокогорный, континентальный, пустынный, экваториальный типы значительно разнятся физиологическими показателями.
• Психологическая адаптация. Это способность человека находить моменты понимания с людьми разных психотипов, в стране с иным уровнем менталитета. Человеку разумному свойственно менять свои устоявшиеся стереотипы под влиянием новой информации, особых случаев, стресса.
• Социальная адаптация. Тип привыкания, который свойственен только человеку.

Все адаптивные типы тесно связаны между собой, как привило, любая смена привычного существования вызывает в человеке потребность в социальной и психологической адаптации. Под их воздействием приходят в действие механизмы физиологических изменений, которые тоже подстраиваются под новые условия.

Такая мобилизация всех реакция организма названа адаптационным синдромом. Новые реакции организма появляются в ответ на резкие изменения обстановки. На первой стадии - тревоги - наблюдается изменение физиологических функций, изменения в работе обмена веществ и систем. Далее подключаются защитные функции и органы (в том числе мозг), начинают включать свои защитные функции и скрытые возможности. Третья стадия адаптации зависит от индивидуальных особенностей: человек или включается в новую жизнь и входит в обычное русло (в медицине в этот период наступает выздоровление), или же организм не принимает стресса, и последствия принимают уже негативную форму.

Феномены человеческого организма

В человеке заложен природой огромный запас прочности, который используется в повседневной жизни только в незначительном объеме. Проявляется он в экстремальных ситуациях и воспринимается как чудо. На самом же деле чудо заложено в нас самих. Пример адаптации: способность людей адаптироваться к нормальной жизни после удаления значительной части внутренних органов.

Природный врожденный иммунитет на протяжении жизни может укрепляться рядом факторов или же, наоборот, ослабевать при неправильном образе жизни. К сожалению, увлечение вредными привычками - это тоже отличие человека от других живых организмов.