§ 12. Пристосування організмів до умов існування

На Землі дуже унікальні умови, вони сприятливі для життя. Ці умови називають також чинниками середовища: наявність рідкої води, достатня кількість світла та сприятлива температура.

Організми розселені по Земній кулі нерівномірно. Найбільша кількість видів живе в тропіках біля екватора, найменше — на полюсах. Чому так відбувається?

На різні частини поверхні Землі потрапляє різна кількість сонячного світла й теплоти. Вона зменшується від екватора до полюсів. Саме тому біля полюсів холодно, а біля екватора значно тепліше, що зумовлює розселення організмів.

Освітленість

Організми пристосовуються до умов середовища, у якому вони існують.

Різним рослинам потрібна неоднакова кількість світла. За відношенням до світла розрізняють рослини:

• світлолюбні — оселяються на відкритих, освітлених місцях (ковила, пирій, тополя, пшениця тощо). Ці рослини переважно невисокі, із розсіченим листям та іноді восковим покривом для захисту від занадто сильного освітлення;

• тіньовитривалі — люблять рости на сонці, проте можуть витримати й певний дефіцит світла (калина, липа, сосна тощо). Зазвичай це дерева й кущі, листки яких з країв крони схожі на листки світлолюбних рослин, а в середині крони — на тіньолюбних;

• тіньолюбні — ростуть на затінених ділянках ґрунту (мох зозулин льон, плаун булавовидний, хвощ польовий, папороть щитник чоловічий тощо). Це трав’янисті рослини, що мають витягнуте стебло або широкі листки темно-зеленого кольору для кращого вловлювання світла.

Різна освітленість упродовж доби визначає зміни в поведінці тварин.

Деякі тварини ведуть денний спосіб життя, коли багато світла, а деякі — нічний. Наприклад, більшість птахів мають чудовий зір і харчуються вдень. А сови, кажани, рисі виходять на полювання лише вночі, а вдень сплять.

Температура

Температура довкілля також упливає на життєдіяльність організмів. Більшість організмів чудово почуваються за помірної температури, наприклад, дуб, лисиця, горобець та багато інших. Але є організми, які пристосувалися до життя за екстремальних температурних умов. Бактерії з термальних джерел здатні жити за температури понад +100 °С! А білі ведмеді в Арктиці витримують морози до -70 °С.

Пристосування тварин до низьких температур — наявність щільного хутра та товстий шар підшкірного жиру, що є не лише джерелом енергії, але й гарно утримує тепло (мал. 12.1а). Аби пережити зимові холоди, деякі тварини впадають у сплячку, а перелітні птахи прямують у теплі краї.

Мешканці спекотних пустель часто ведуть нічний спосіб життя, коли повітря стає прохолоднішим. Багато хто риє глибокі нори, де ховається від спеки (мал. 12.1б).

Обговоріть, у який спосіб пристосовуються тварини, щоб бути непомітними для ворогів (заєць і білий ведмідь, богомол, зебра, хамелеон тощо).

Мал. 12.1. Тварини на нашій планеті пристосувалися до різної температури середовища

Теплокровні тварини можуть жити в певному діапазоні температур і пристосовуватись до температурних змін. Однак, якщо температура довкілля змінюється занадто швидко, тварини не встигають пристосуватися. Так, глобальне потепління загрожує зникненням багатьох видів тварин і рослин, насамперед тим, які живуть в Арктиці й Антарктиці.

На життєдіяльність організмів також упливає вологість навколишнього середовища. У посушливих куточках нашої планети рослини і тварини пристосувалися до виживання. Певно, ви бачили кактуси. Більшість рослин, які ростуть у посушливих місцях, у процесі еволюційного розвитку пристосувалися до нестачі вологи. У них відбулося зменшення площі листків, які перетворилися на колючки. Вони також пристосувалися запасати воду з поживними речовинами у своє м’ясисте стебло (мал. 12.2а).

Тварини в пустелях зазвичай ведуть нічний спосіб життя. Уявляєте, іноді вони навіть збирають вологу з поверхні свого тіла. Наприклад, в Австралії ящірка молох здатна вбирати вологу своєю шкірою, а потім ця волога системою канальців переправляється та виступає краплями біля роту. Ящірці залишається лише проковтнути її (мал. 12.2б).

Мал. 12.2. Мешканці посушливого середовища — кактус і ящірка молох по-різному пристосувалися до виживання в посушливих умовах

Натомість мохи, папороті, молюски, більшість червів і жаб мешкають виключно у вологому середовищі (мал. 12.3). Так, мохам, папоротям, хвощам і плаунам вода необхідна для розмноження, хоч і ростуть ці рослини на суходолі. А молюски, більшість наземних червів і жаби потребують вологого середовища, бо лише через вологу шкіру вони можуть дихати.

Мал. 12.3. Папороть і жаба — організми, які пристосувалися до життя у вологому середовищі

Для водоростей, риб, раків, деяких видів жаб та комах вода є середовищем життя. Вони мають спеціальні плавальні кінцівки, зір, що дозволяє бачити під водою, органи дихання — зябра, якими поглинають розчинений у воді кисень, тощо.

Організми пристосувалися до різних умов життя на планеті, щоб якомога менше конкурувати з іншими видами.

• 1. Які чинники середовища ви знаєте?
• 2. Опишіть ознаки організмів із різною пристосованістю до різної: а) освітленості; б) температури; в) вологості.
• 3. Як пристосувалися організми до різної температури?
• 4. Як пристосувалися організми до різної вологості?

Дзьоби, лапи, камуфляж. Як тварини адаптуються до життя у містах

Пташині дзьоби не можуть їх “подолати”, тому доводиться здійматись у повітря і кидати горіх так, щоб він вдарився об землю й розкрився.

Однак, у 70-ті роки минулого століття місцевий вчений помітив, що птахи змінили тактику. Вони почали кидати горіхи на дорогу, просто під колеса транспорту.

Галки з японського міста Сендай – класичний приклад того, як урбанізація змінює поведінку тварин і в деяких випадках прискорює зміни, на які б за інших умов знадобилися мільйони років.

Адаптація до мегаполіса

До 2050 року близько 70% всіх жителів Землі житимуть у містах

За даними звіту ООН за 2018 рік, більша частина населення планети – 55% – живуть в містах. Для порівняння – у 1960 році цей показник становив 34%.

Очікується, що до 2050 році майже 70% людей стануть мешканцями міст.

Цей фактор негативно вплинув на дику природу і біологічне різноманіття, оскільки більшість ареалів існування були втрачені.

Це також призвело до змін серед видів, які швидко пристосувалися до життя в містах.

“Дуже важливо розуміти зв’язок між урбанізацією і дикою природою, – пояснює голландський біолог-еволюціонер Менно Шільтгайзен, який торкнувся цієї теми у своїй книзі 2018 року “Дарвін приїздить до міста: як міські джунглі стимулюють еволюцію”.

“Ми наближаємось до ситуації, коли єдиним природним середовищем для більшості людей буде урбаністична природа, – додає він. – І важливо, щоб вона була максимально багатою та різноманітною”.

Павуки навчилися плести павутину на міських ліхтарях, щоб бути ближче до метеликів, яких приваблює світло

Швидкі зміни

Пан Шільтгайзен та інші вчені стверджують, що іноді ми маємо справу з прикладами “швидких еволюційних змін, викликаних людиною” (HIREC).

“Павуки, які мешкають на міських мостах і зазвичай уникають світла, плетуть павутиння біля вуличних ліхтарів, котрі приваблюють міль. А нічні метелики, своєю чергою, розвивають стійкість до світла лампочок”, – писав голландський біолог у своїй книзі.

Такі зміни в поведінці можна легко спостерігати у різних видів, а міста – найкраще місце для спостереження за ними.

“Урбанізація – найкращий і наймасштабніший експеримент з випадкової еволюції”, – говорить Марк Джонсон, біолог з Університету Торонто.

Сапсани пристосувалися до міського середовища і почали вити гнізда на хмарочосах

Пан Джонсон є співавтором статті, яку 2017 року опублікував журнал Science, вона містить аналіз 192 випадків міських адаптацій.

Було виявлено, що види знайшли свої ніші в міському середовищі і почуваються цілком щасливими.

Одним з яскравих прикладів є сапсан, хижий птах, який опинився під загрозою зникнення в середині двадцятого століття через вплив хімічних пестицидів.

Сапсани споживали небезпечну кількість пестицидів, оскільки полювали на перелітних птахів, які, в свою чергу, харчувалися комахами.

Хижаки перемістилися у міста, де їм довелося навчитися гніздитися на хмарочосах і високих міських будівлях, попри відсутність ізоляції.

Тепер вони полюють на щурів, голубів і кажанів, яких достатньо в містах, але не так багато в дикій природі.

Довші й широкі дзьоби

Зяблики Дарвіна (або галапагоські в’юрки) займають важливе місце в історії біології. Саме цих птахів Дарвін вивчав на Галапагоських островах, що дуже допомогло йому в розробці його теорії природного відбору.

Птахи пристосувалися до певного типу їжі на різних островах, тому їхні дзьоби були різних форм і розмірів.

Нещодавно зяблики у місті Тусон, штат Арізона, привернули увагу вчених. Виявилося, що вони мають довші та ширші дзьоби, ніж їхні сільські побратими.

Чому? Тому що так їм зручніше діставати насіння соняхів з годівничок для птахів.

“Гадаю, це є переконливим доказом того, що коли ми створюємо нові ресурси для диких популяцій, ми втручаємося у природний відбір”, – говорить Крістофер Вітт з американського музею південно-західної біології.

Комарі

Комарі в лондонському метро – наочний приклад адаптації і “швидкої еволюції”

Culex pipiens (комар звичайний) – один з найбільш поширених видів комарів, що населяють планету.

Ці комахи відомі своєю високою адаптивністю, але є особини, які навіть їх залишили позаду.

Culex molestus – унікальний вид, який зустрічається лише у лондонському метро. Він чудово адаптувався до підземних умов, стоячої води і нових видів поживних речовин.

Комар звичайний харчується кров’ю птахів, тоді як його лондонському родичу смакує людська кров.

Люди, які ховалися в лондонському метро в роки Другої світової війни, розповідали про безжальних комарів

Чому ж цю комаху назвали на честь відомої британської “підземки”?

Тому що у роки Другої світової війни лондонське метро стало притулком для багатьох людей під час німецьких бомбардувань. Саме вони й скаржилися на безжальних комарів.

П’ядун березовий

Пігментація на крилах метеликів – умова виживання

П’ядун березовий (Biston betularia) є ще одним прикладом адаптації через діяльність людини.

У важки роки британської індустріалізації забарвлення крил метеликів, які мешкали в містах, стало значно темнішим.

Сажа з димоходу допомагала їм ховатися від хижаків. Водночас світлокрилі п’ядуни, які селилися на деревах і маскувалися на тлі лишайників, були більш помітними, тому їхня популяція почала зменшуватися.

У 1960-ті роки британці занепокоїлися забрудненням атмосфери в містах і ухвалили закон “Про чисте повітря”.

Результат не змусив себе чекати. П’ядун березовий знову змінив забарвлення і посвітлішав.

Міські жаби

Дивіться більше у YouTubeBBC не несе відповідальності за контент інших сайтів.

Тунгарські жаби мешкають на кордоні тропічних лісів від Мексики до північної частини Південної Америки. Щоб привернути увагу самок, самці видають дуже специфічні звуки.

Цей спів, однак, допомагає хижакам визначити їхнє місцеперебування.

Автор фото, Smithsonian Tropical Research Institute

Самець тунгарської жаби дуже характерно закликає подругу

Дослідники виявили, що самці, які мешкають в містах, мають більш складну систему залучення самок, ніж їхні сільські колеги.

Крім того, жаби, які оселилися в метро, більш захищені від нападів хижаків в міському середовищі.

Чорні дрозди співають вночі

Міські чорні дрозди часто співають по ночах

Чорний дрізд є одним з найстаріших і найбільш досліджених міських тварин у світі.

У особин, що мешкають у міській та сільській місцевості, є певні відмінності. У Європі та Північній Африці міські чорні дрозди фактично перетворилися на новий вид. Міські птахи мають міцніші дзьоби і не мігрують взимку.

Також є свідчення того, що міський шум змусив їх змінити висоту і час співу.

Відомо, що лісові чорні дрозди співають на світанку. Міські ж почали співати вночі, за кілька годин до сходу сонця.

Гладкі стіни й липкі лапи

Автор фото, Kristin Winchell

Ящіркам з родини анолісових доводиться пристосовуватися до життя в міських джунглях

Ящіркам з родини анолісових з Пуерто-Ріко довелося стати лідерами міської адаптації.

Тварини, які звикли лазити по деревах і горах, зіткнулися з гладкими стінами. В результаті їхні кінцівки стали довшими і липкими – тепер вони з легкістю долають будь-які міські перешкоди.

“Міські райони – це просто інше середовище існування. Тварини, які там мешкають, пристосовані до природного відбору”, – говорить біолог, фахівець з ящірок з Вашингтонського університету в Сент-Луїсі Крістін Вінчеллі.

Автор фото, Kristin Winchell

Лапи міської ящірки (зліва) краще пристосовані до міського середовища

“Ми виявили, що в міському середовищі у ящірок на лапах більше луски і більші подушечки пальців”, – говорить вона.

Пані Вінчеллі провела кілька лабораторних досліджень, вивчаючи швидкість пересування міських і сільських ящірок, і виявила, що міські особини в цьому змаганні легко вириваються вперед на слизькій поверхні.

Дослідження також показали, що міські ящірки краще адаптовані до високих температур.

Дослідниця, однак, попереджає: було б помилкою сприймати адаптацію тварин як належне.

“Навіть звичайні тварини можуть зникнути, якщо ми не подбаємо про те, щоб урбанізація не знищувала, а навпаки створювала середовище існування для диких тварин і рослин”, – підкреслює Крістін Вінчеллі.

Хочете отримувати найважливіші новини в месенджер? Підписуйтеся на наш Telegram або Viber !