Защитная функция поведения. Для всех животных важнейшую роль в борьбе за существование играет активное поведение. Одноклеточные простейшие стараются избегать вредного воздействия яркого света, окрашенные личинки насекомых сохраняются на зеленом фоне ветвей и листвы, пчелы способны отыскивать своими локаторами медоносные растения за несколько километров и возвращаться к родным ульям. Некоторые животные формой тела поразительно схожи с частями растений и становятся совершенно незаметными для хищников, причем выбирают для маскировки подходящие места на деревьях. Поразительный пример сходства с листьями растения и затаивания в неподвижной позе демонстрирует листохвостный геккон, у которого даже трудно разобрать, где голова, а где туловище.
Листохвостный геккон
Эволюция шла по пути совершенствования форм поведения от беспозвоночных животных с примитивной ганглиозной системой управления внутренними процессами к позвоночным животным с централизованной регуляцией физиологического обмена веществ и поведенческих реакций. В итоге появился человек, обладающий второй сигнальной системой, на ее основе сознательным поведением и обменом информацией посредством членораздельной речи.
Популяционно-видовые адаптации. В природе организмы не живут изолированно друг от друга, как может показаться, на первый взгляд, они организованы в популяции, которые являются основной единицей существования и эволюции вида. Только фантасты и шарлатаны от науки показывают мифического «снежного» человека в виде отшельника, подобного некоему Робинзону Крузо. С момента эволюционного становления предки человека могли существовать в суровых условиях жизни только в организованных сообществах (микропопуляциях).
Популяционно-видовые адаптации связаны с размножением организмов, начиная с образования брачных пар и заканчивая воспитанием и защитой потомства. Они не всегда столь очевидны как индивидуальные, подобно покровительственной окраске, и требуют определенного абстрактного восприятия. К таким адаптациям относится мутабильность – частота возникновения мутаций на один ген или на одно поколение. Средняя мутабильность у плодовой мушки дрозофилы по окраске глаз (желтые, бесцветные) составляет одно изменение на сто тысяч особей, частота заболеваний гемофилией у человека одно на двадцать тысяч здоровых людей. Приведенные примеры относятся к отрицательным мутациям, в качестве адаптивного признака вида, мутабильность регулируется отбором. Высокая концентрация вредных мутаций, как и низкая частота полезных мутаций уменьшают приспособленность популяции и эволюционную пластичность вида в целом. Поэтому для экологической устойчивости и способности вида к эволюционному развитию необходима оптимальная величина мутационной изменчивости.
Биоценотические адаптации. Представляют класс приспособлений у системы взаимосвязанных популяций разных видов – биоценозов (или экосистем). Типичным примером простого биоценоза является зеленая роща из разных видов растений, которыми кормятся насекомые, грызуны, копытные, представляющие пищу паразитам и хищникам. Следовательно, биоценоз состоит из двух блоков: продукционного и деструкционного. В продукционном блоке зелеными растениями из углекислого газа, воды и солнечного света путем фотосинтеза создаются органические вещества (глюкоза). В деструкционном блоке органика потребляется растительноядными и плотоядными животными, в том числе человеком.
Таким образом, если популяционная форма организации жизни обеспечивает размножение организмов, биоценотическая форма ее существование и развитие. Поэтому связи в биоценозе между организмами разных видов и являются его адаптациями. Особенно наглядно они проявляются в системе «жертва-хищник»: волки снижают численность жертв и тем самым поддерживают ее на оптимальном уровне, что препятствует полному уничтожению кормовых растений и массовому распространению среди них болезней. Все пищевые отношения между организмами разных видов имеют для каждого из них определенное полезное значение, а вместе они составляют систему адаптаций биоценоза как целостного образования.
Биосферные адаптации. В свою очередь, взаимосвязанные биоценозы создают высшую форму организации жизни на планете – биосферу, со своим специфическим комплексом адаптаций. Фотосинтезирующий блок Мирового океана в виде гигантской массы фитопланктона, вместе с лесами Амазонии и Сибири, являются основными поставщиками атмосферного кислорода для всех организмов. Биосфера находится под защитным от космической радиации озоновым экраном, которая в свободном доступе к земной поверхности губительна для всего живого. В начале эволюции жизни на Земле не было свободного кислорода, фотосинтезирующие организмы не только создали самозащиту от радиации, но и обеспечили процесс кислородного дыхания для всего живого. В этих двух полезных функциях заключается основная адаптация биосферы.
Образование видов
Первобытному человеку был очевиден сам факт видового многообразия животных и растений, но недоступен пониманию процесс образования видов. Для ответа на вопрос оставалось снова просить помощи у всевышних сил и не получить ничего сколько-нибудь вразумительного.
Научное понятие «вид» впервые четко сформулировал Джон Рей (1686) по трем основным критериям: морфологической определенности, эколого-географической приуроченности, размножению по поколениям. Зайцы-беляки похожи друг на друга по внешнему виду, обитают в лесной зоне, имеют сходное с родителями потомство. Отсюда определение понятию: вид есть совокупность одинаковых по внешним признакам и поведению индивидов, обитающих на одной территории и оставляющих похожее на себя потомство. С таким определением понятия появился инструмент для практической систематизации (классификации) видов.
Впервые с научных позиций объяснение видообразования получает в теории эволюции на основе естественного отбора (natural selection, по Ч. Дарвину). Эволюционный процесс начинается с наследственной изменчивости (мутаций), поставляющей материал отбору в виде отклоняющихся от родительских признаков, полезность которых оценивается выживанием в борьбе за существование. Секрет явления борьбы за существование, как фактора эволюции, заключается в том, что организмы конкурируют между собой не непосредственно, а на фоне общих условий среды. Хищник гонится за двумя зайцами, и выживает тот из них, кто оказывается более приспособленным по скорости бега в сравнении с его неудачным собратом. Дарвин раскрыл этот простой секрет в понятии «внутривидовая борьба за существование», как главный фактор эволюции, и увековечил свое имя.
Постепенно полезные признаки усиливаются в том же направлении, происходит отклонение от родительской формы настолько, что образуется новый вид. Так в теорию эволюции вводится еще одно понятие – дивергенция, или отхождение от прежней формы, схема видообразования и более крупных таксонов (родов, отрядов, классов) приобретает аналогию с разветвленным древом. Логически стройная картина эволюции подтверждается фактами практической селекции, где исходной является также наследственная изменчивость, борьба за существование исключается, естественный отбор заменяется искусственной селекцией (artificial selection).