Реферат: Естественный отбор и приспособленность видов

Естественный отбор и приспособленность видов

Вертьянов С. Ю.
Осетр выметывает в среднем 2 млн. икринок, но только незначительная часть мальков достигает зрелого возраста. В одном плоде кукушкиных слезок около 200 тыс. семян, но лишь ничтожная их часть дает начало новому растению. Пара слонов за всю свою жизнь (около 100 лет) рождает в среднем 6 слонят, и ее потомство теоретически способно за 800 лет образовать популяцию в 20 млн. слонов. Однако наблюдается явное несоответствие теоретической репродуктивности существ и их количества. Существа пожирают друг друга, гибнут от болезней, чрезмерно низких или высоких температур, им не хватает корма. Такая дисгармония в природе, согласно Писанию, была не всегда, а появилась в мире с отпадением человека от Бога. Мир был сотворен "хорошо весьма" (Быт. 1,31), святые отцы обращают наше внимание на отсутствие смерти и тления до грехопадения Адама (см. прилож.2).

Межвидовая борьба.

Волки и лисы охотятся на зайцев. Успех одних означает неуспех других. Существование зайцев в свою очередь зависит от наличия кормов. Сорняки вытесняют культурные растения, лишая их света, влаги и питательных веществ.
Скальные поползни бывают двух видов. В местах перекрывания ареалов эти виды интенсивно соперничают в добывании корма. В этих районах длина клюва и способ добывания пищи у поползней существенно различаются, в неперекрывающихся зонах эти признаки у них одинаковы. Серые крысы крупнее и агрессивнее черных. В европейских поселениях человека серая крыса практически вытеснила черную. Привезенная из Европы в Австралию пчела вытесняет не имеющую жала маленькую туземную пчелу. Интенсивное размножение вида дрозда-дерябы привело в некоторых районах Шотландии к сокращению численности певчих дроздов.
Молодые ели на открытых местах вымерзают, а под защитой сосен, берез, осин — хорошо растут. Когда кроны подросших елей смыкаются, лишенный достаточного количества света подрост лиственных деревьев не развивается (происходит сукцессия, см. § 69).

Внутривидовая борьба.

Принято считать, что внутривидовая борьба характеризуется особой интенсивностью из-за сходства потребностей особей одного вида. Расплодившимся хищникам не хватает жертв, размножившимся грызунам — растительных кормов. Но есть практика и групповых посевов растений, и стадного содержания (или природного обитания) животных, когда большая численность особей одного вида обеспечивает его процветание. Кроме соперничества среди животных наблюдается взаимопомощь и сотрудничество в совместном выкармливании, воспитании и охране потомства (например, в табунах лошадей или в пчелиных семьях).
Особи каждого вида используют способы, позволяющие избежать прямого столкновения. Зяблики и синицы возвещают о занятии кормового участка песней, медведи обозначают его границы царапинами на деревьях, а зубры обдирают рогами часть коры. Соболи на подошвах лап имеют особые пахучие железы.

Борьба с неблагоприятными внешними условиями.

Во время холодных малоснежных зим гибнет множество растений, вымерзают обитающие в почве насекомые, личинки, дождевые черви. В результате другие животные, например кроты, оказываются без пищи. В таких условиях выживают не самые крупные и сильные, а как раз наоборот — наиболее мелкие существа. Суровые и продолжительные зимы 1940-х стали причиной уменьшения размера кротов.
Многие виды бабочек неиндустриальных районов имеют светлую окраску тела и крыльев. На светлых стволах, покрытых лишайниками, такие бабочки незаметны для птиц. В промышленных районах стволы покрываются сажей, лишайники гибнут, и в популяциях бабочек и других насекомых резко возрастает количество темноокрашенных (меланистических) особей.
По эволюционной теории, борьба существ между собой и с природными условиями играет определяющую роль в образовании видов, населяющих планету. Эта позиция ученых-эволюционистов не соответствует тексту Писания, в котором сказано, что такого противостояния не было в первозданном мире, оно возникло лишь с грехопадением первых людей, когда весь животный и растительный мир уже был создан. Гипотеза о последовательном формировании видов вследствие борьбы за существование противоречит также целому ряду научных данных. Существа созданы Творцом адаптированными к внешним условиям с возможностью некоторых изменений в зависимости от среды обитания. В тех или иных условиях до некоторой степени варьируются их признаки. Все это, конечно, было предусмотрено Творцом и происходит по Его Промыслу.
Один из основоположников теории эволюции, Чарльз Дарвин, утверждая, что виды создает естественный отбор (борьба за существование), говорил о его "творческой роли". По Дарвину, в процессе естественного отбора выживают и оставляют потомство преимущественно особи с полезными в данных условиях признаками, и в результате формируются новые виды, роды, отряды и т.д., материалом для естественного отбора при этом служит наследственная изменчивость. Гипотеза Дарвина не нашла подтверждения.
С изменением внешних условий характер взаимодействия особей внутри вида и с особями других видов меняется. Естественный отбор может приводить к изменению признаков в сторону большей приспособленности к новым условиям. В этом, по Дарвину, состоит движущая роль естественного отбора. Дарвин распространял термин "движущая роль" на формирование совершенно новых существ, однако правдоподобные изменения не выходят за пределы групп очень сходных видов.
Если популяция находится в равновесии, то естественный отбор только стабилизирует ее фенотипический облик и генофонд. Возникающие в популяции особи с неблагоприятными отклонениями устраняются отбором. Выполняя стабилизирующую роль, естественный отбор благоприятствует распространению особей с признаками, близкими к среднему значению. Стабилизируются размеры тела и его отдельных частей у животных и растений, концентрация гормонов в крови позвоночных и др. Значение стабилизирующей роли отбора раскрыл в своих трудах российский ученый И. И. Шмальгаузен.
У насекомоопыляемых растений размеры и форма цветков стабильны. В слишком узкий венчик не проникнет, например, шмель, а слишком длинный может препятствовать бабочке доставать хоботком до тычинок. Во время одной из снежных бурь в Англии погибли воробьи с маленькими или слишком большими крыльями, в популяции получили распространение особи со средней длиной крыла. Стабилизирующую роль выполняют и хищные виды, уничтожая, прежде всего, ущербных особей.

Приспособленность видов к условиям существования

Все виды животных и растений наделены свойствами, позволяющими благополучно существовать в конкретных условиях. Рассматривая характерные приспособительные признаки различных видов, постараемся ответить на вопрос, могли ли они возникнуть сами по себе постепенно в процессе дарвинского естественного отбора или являются частью замысла Творца?
Форма и строение тела. Дельфины охотятся за рыбой и имеют обтекаемую форму, практически не образующую завихрений водных потоков даже при максимальных скоростях движения — до 40-50 км/ч. Перья птиц идеально сглаживают форму, способствуя быстрому передвижению в воздушной среде. Сокол-сапсан пикирует за добычей со скоростью до 290 км/ч. Антарктические пингвины двигаются в воде со скоростью 35 км/ч.
Стрижи ловят насекомых на лету, у них длинные быстрые крылья и короткий широкий клюв. Дятлы добывают пищу из-под коры деревьев прочным клювом и длинным языком. Язык дятла зачастую длиннее самой птицы. В его основании — удивительно пластичная ткань, начинающаяся у правой ноздри и оборачивающая всю голову птицы. Не менее премудро устроен и череп дятла, сохраняющий от повреждений его мозг. У тропической рыбки четырехглазки верхние половинки глаз, выступающие над поверхностью воды, приспособлены к зрению на воздухе, а нижние — в воде. Нижняя часть овального хрусталика выпуклая, а верхняя — более плоская.
Забота о потомстве. Многие виды рыб не беспокоятся о своем потомстве, для сохранения вида они мечут огромное количество икры. Треска выметывает до 4 млн. икринок и не охраняет их. Азовские и каспийские бычки откладывают икру в предварительно вырытые ямки и бдительно стерегут потомство в течение всего периода развития. Самец другой рыбы — колюшки — строит гнездо из морских растений, скрепляя их серебристо-белыми нитями выделяемой слизи. Самец периодически подправляет гнездо, время от времени он забирается внутрь и тихо шевелит грудными плавниками, создавая ток свежей воды, необходимой для благополучного развития потомства. Самка колюшки откладывает в гнездо всего 120-150 икринок, благодаря заботе самца это небольшое количество икринок обеспечивает сохранение вида. Существуют рыбы, вынашивающие икру на брюхе (сом), на голове (куртус) или даже во рту (губан). В этот период губаны ничего не едят. Мальки, пока не подрастут, держатся вблизи родителя и в случае опасности прячутся в его рот.
У некоторых видов лягушек икринки развиваются в выводковой сумке на спине. Высшие позвоночные, как правило, бережно относятся к потомству, защищают от непогоды, выкармливают и охраняют детенышей.
Многие насекомые тоже заботятся о своем потомстве. Осы нападают на кузнечиков, сверчков, пауков, жуков, бабочек, гусениц и, погружая жало в нервные узлы, обездвиживают насекомых, а затем откладывают яйца на их теле. Вылупившиеся личинки питаются тканями живой жертвы, они объедают ее упорядоченно, начиная с менее важных для жизни частей, и жертва долго не умирает. Для питания потомства (и для его охраны) осы часто используют ядовитые виды насекомых, например, тарантулов. Организмы ос наделены веществом, нейтрализующим смертоносный яд этих пауков.

Физиологическая приспособленность.

Пустынные животные перед наступлением засушливого сезона накапливают жир, при его расщеплении образуется большое количество воды. Крупные кактусы содержат до 2000 л воды, а в стеблях опунции даже после трехмесячной засухи сохраняется до 80% воды.
Личинки пустынных видов амфибий, развивающиеся во временных водоемах, очень быстро совершают метаморфоз. Лягушки, обитающие в пустынях, охотятся только ночью, когда влага опускается на почву и растительность, днем они прячутся в норы грызунов. Ночные хищники прекрасно видят в темноте. Некоторые змеи обладают тепловым зрением, различая объекты с разницей температур в 0,2°С. Летучие мыши, совы и дельфины ориентируются в пространстве с помощью эхолокации. Чувствительность вкусовых рецепторов бабочки в 1000 раз выше чувствительности рецепторов человеческого языка.
Тюлени способны находиться под водой 40-60 минут и нырять на глубину до 600 м. Что позволяет тюленям так долго обходиться без воздуха? В их мышцах содержится белок миоглобин, связывающий кислород в 10 раз интенсивнее гемоглобина. Весенние ростки голубой перелески содержат в клеточном соке концентрированный раствор сахара и благополучно переносят отрицательные температуры.
Человек не в состоянии пить морскую воду. Рептилии и птицы, обитающие на морских просторах, имеют железы, выводящие избыток солей и позволяющие обходиться морской водой.

Предусмотрительное поведение.

В неблагоприятный сезон многие существа впадают в спячку. Некоторые запасают корм. Распространенная в таежной зоне полевка-экономка собирает зернышки, корешки, травки — всего до 10 кг кормов. Роющие грызуны (кроты, слепыши) натаскивают в норы до 14 кг степного горошка, картофеля, желудей и кусочков корней дуба. Обитающая в пустынях Средней Азии большая песчанка заготавливает стожки травы на вторую половину лета, осень и зиму. Норки и хорьки запасают лягушек, мелких зверьков, ужей.

Маскировка.

Похожая на водоросли причудливая форма некоторых рыб скрывает их от врагов. Гусеницы некоторых бабочек по форме и окраске напоминают сучки деревьев. Жуки-усачи схожи с лишайниками или древесной корой, а прямокрылые насекомые — с листьями растений.
Покровительственная окраска. Многие виды, живущие открыто, наделены окраской, сливающейся с фоном. Рыбка таласома в толще воды — темно-синяя, а на дне — желтая. Донные рыбы камбала и скат обычно окрашены под цвет дна. Хамелеон перераспределением пигмента способен подстраивать свою окраску под цвет окружающей среды. Прямо на глазах он может стать, например, из светло-зеленого почти черным с белыми пятнами. Некоторые рыбы способны в течение нескольких секунд поменять 6-8 цветов. Зайцы, песцы, горностаи и куропатки каждую зиму меняют темную маскировочную окраску на белую. Самка открыто гнездящихся птиц (глухарей, тетеревов, рябчиков, гаг), насиживающая яйца, пестротой перышек сливается с фоном растительности. Яйца этих птиц и птенцы имеют защитную пигментацию и незаметны для врагов. Скорлупа яиц крупных хищников и птиц, гнездящихся в недоступных местах, не имеет покровительственной окраски.
Многие животные Крайнего Севера — белые. Пустынные существа окрашены, как правило, в песчано-желтый или желто-бурый цвет. Зебры, тигры, жирафы и ряд змей имеют расчленяющую окраску с чередованием светлых и темных пятен, имитирующих естественное чередование пятен света и тени. Расчлененность скрывает истинную форму и размер животного.
Некоторые существа сочетают покровительственную окраску с особым поведением. Выпь гнездится в камышах. В случае опасности она вытягивает шею, поднимает голову и замирает. Ее трудно различить даже с близкого расстояния. Тропическая рыбка зайцеголовый иглобрюх во время опасности надувается и всплывает к поверхности раздутым брюшком вверх. Подвергшийся нападению опоссум лежит бездвижно с закрытыми глазами и вывалившимся из раскрытой пасти языком. Аналогично действуют ужи и змеи.
Предостерегающая окраска. Существа, наделенные средствами защиты, часто имеют яркую окраску. Они как бы предупреждают хищников: "Не трогай меня"! Предостерегающая окраска свойственна ядовитым, обжигающим или жалящим насекомым: пчелам, осам, гусеницам, а также ядовитым змеям. Божьи коровки выделяют ядовитый секрет, и птицы их не склевывают. Клюнув осу, птица до полугода не трогает и похожих мух, потом она снова начинает склевывать осовидных мух, пока ей вновь не попадется оса. Предостерегающая окраска часто сочетается с демонстративным отпугивающим поведением.
Ярко окрашенная морская улитка эолис покрыта ядовитыми ворсинками. Удивительно, что жалящие (стрекательные) клетки она заимствует у растущих на морском дне актиний. В желудке эолис ядовитые клетки актиний не перевариваются, а по особым канальцам перемещаются к кожным выростам на спине улитки, откуда выстреливаются в того, кто попытается напасть на эолис. Морские обитатели предпочитают не прикасаться ни к актиниям, ни к эолис.
Мимикрия (греч. mimicros подражательный) заключается в подражании беззащитного или съедобного организма хорошо защищенному и наделенному предостерегающей окраской или несъедобному существу. Неядовитые змеи бывают похожими на ядовитых. Съедобные бабочки подражают окраской ядовитым, мухи — осам, тараканы могут походить расцветкой на божьих коровок. Некоторые цикады, сверчки и личинки кузнечиков по форме напоминают муравьев.
Насекомые-подражатели никогда не превосходят численностью вид-оригинал. По какой причине? Оказывается, их генофонд насыщен летальными мутациями, которые в гомозиготном состоянии вызывают гибель. Если бы подражателей было слишком много, предостерегающая окраска не имела бы смысла.
Мимикрия не только защищает существа от хищников, но и помогает им размножаться. Яйца кукушки очень похожи на яйца высиживающей их птички другого вида, которая не в состоянии отличить их от собственных. Удивителен внешний вид цветков львиного зева. Они настолько похожи на опыляющих цветки шмелей, что те принимают их за самок и пытаются завязать брачные отношения. Такая мимикрия помогает львиному зеву успешно опыляться.
Жуки и крабы для защиты имеют хитиновый покров, моллюски — твердые раковины, черепахи и броненосцы — панцирь, ежи и дикобразы — иглы. Растения защищаются колючками, шипами и обжигающими волосками (крапива). В вакуолях клеток некоторых растений вырастают кристаллы щавелевокислого кальция, предохраняющие растения от поедания гусеницами и грызунами.
Жук-бомбардир выстреливает в своего обидчика обжигающей смесью гидрохинона и перекиси водорода. В организме жука эта смесь не вступает в реакцию благодаря стабилизирующему действию специального вещества. Перед выстреливанием особый фермент активирует взаимодействие. Чтобы эта реакция протекала эффективно и была безопасна для самого жука, соотношение химических веществ соблюдается с неизменной точностью. Паук подадора не плетет сетей, он охотится на мух с помощью "лассо" — липкой капельки на длинной паутинке.
Удивительная сложность и целесообразность признаков окружающих нас организмов поражает воображение, могли ли они появиться у существ сами по себе? Расцветка крыльев бабочек, похожая на глаза животного, мимикрия осовидных мух и львиного зева, чужие ядовитые ворсинки улитки эолис или реактивные камеры жука-бомбардира? Премудрая приспособленность организмов к условиям существования очевидным образом подсказывает человеку мысль о существовании и величии Творца. По словам М. В. Ломоносова, "природа есть в некотором смысле Евангелие, благовествующее громко творческую силу, премудрость и величие Бога".