Вторник, 23.05.2017, 19:53
Высшее образование
Приветствую Вас Гость | RSS
Поиск по сайту



Главная » Статьи » Экология

ЭКОЛОГИЯ И ЭВОЛЮЦИЯ

С.С.Шварц

ЭКОЛОГИЯ И ЭВОЛЮЦИЯ

Уже более столетия изучение законов, управляющих эволюцией живых существ, стоит в центре внимания теоретической биологии, что обусловлено исключительным мировоззренческим значением эволюционной проблематики. Происхождение жизни, происхождение человека, происхождение человеческих рас, соотношение процессов видообразования и внутривидовой изменчивости, движущие силы эволюционных преобразований, соотношение наследственного и благоприобретенного в природе организма (в том числе и человека!)—правильное решение этих вопросов оказывает серьезное влияние на идеологию современного человека, а нередко приобретает и политическое значение.

Современный молодой человек воспринимает описание знаменитых «обезьяньих процессов» в Америке как далекую историю. Но ведь и в наши дни (в 1969 г.!) в крупнейших штатах США, Калифорнии и Техасе, вновь был поднят вопрос с запрещении преподавания эволюционного учения в школах. Не стал только лишь достоянием далекой истории и расизм — идейная основа фашизма. И вновь, как десятилетия назад, «ученые» расисты стремятся использовать отдельные недостаточно разработанные положения эволюционной теории для «научного» обоснования своих человеконенавистнических идей. Не случайно президент Американского общества по изучению эволюции X. Карсон в своей президентской речи в 1971 г. вынужден был уделить основное внимание вопросам, связанным с доказательством биологической абсурдности расистских псевдотеорий. Становится ясным, что эволюционная проблематика не потеряла своей идеологической актуальности и в наши дни. Но именно сегодня вопросы эволюции приобрели и практическое значение в самом непосредственном значении этого слова.

Попытаемся в самом общем виде определить, что такое эволюция и каковы ее движущие силы. Эволюция— это историческое развитие живых существ, которое сопровождалось прогрессирующим совершенствованием морфофизиологической организации животных и растений и привело в итоге к появлению человека, к возникновению новой, высшей формы движения материи — социальной; эволюция совершалась и совершается в процессе прогрессирующего приспособления живых существ к окружающей среде.

Это определение не означает, что автор не учитывает многочисленных случаев совершающегося в процессе эволюции морфофизиологического регресса (паразитизм и родственные ему явления), что ему не известны примеры, когда различия между отдельными видами и даже таксонами более высокого ранга определяются не приспособлением к разным условиям существования, а «эволюционными случайностями», так называемыми «эволюционными ловушками». Анализ подобных случайностей, равно как и анализ явлений морфофизиологического регресса, представляет большой интерес. Но эти явления не должны заслонять от нас изучения магистрального пути эволюции — от низшего к высшему на основе приспособления к изменяющимся условиям жизни. Отсюда должен быть сделан практический вывод и о магистральном пути исследования эволюционного процесса.

Изменение среды обитания определяет темпы и формы эволюционных преобразований организмов. Под влиянием деятельности человека природа изменяется значительно быстрее и резче, чем во все предшествовавшие геологические эпохи. Соответственно с этим и характер эволюционных преобразований должен совершаться с необычайной скоростью. Факты это полностью подтверждают.

Широко известные ядостойкие формы микроорганизмов и насекомых, возникающие в течение немногих лет, со всей очевидностью свидетельствуют о том, что живые организмы не являются пассивными объектами антропогенных воздействий. Они к ним активно приспособляются, и характер этих адаптаций обладает всеми признаками эволюционного процесса. Эволюция совершается на наших глазах, а ее направленность не соответствует потребностям человека.

Дело не только в том, что новые условия среды естественно вызывают изменения в направлении эволюционного процесса, но и в том, что вносимые в среду изменения создают предпосылки для резкого увеличения темпов эволюции.

Локальное повышение радиоактивного фона, столь незначительное, что оно не ведет к изменению морфофизиологических свойств организмов (но увеличивает, повышает их мутабильность), создает предпосылки для быстрых эволюционных преобразований, направление которых определяется опять-таки изменившимися под влиянием человека условиями обитания. Вряд ли можно сомневаться в том, что аналогичный эффект может быть вызван и внесением в среду многих химических веществ, действующих как мутагены. В результате человек сталкивается, по существу, с новыми формами, специфическим образом приспособленными к тем условиям, в которые их поставил человек: вредоносная деятельность некоторых организмов усиливается, а бороться с ними подчас невозможно. Если мы вспомним, что речь идет не только о вредителях сельского или лесного хозяйства, но и о возбудителях болезней, то станет ясным, что исследования законов эволюции приобретают первостепенное практическое значение. При этом сам характер этого изучения кардинально изменяется. Если рассматривать эволюционную проблематику лишь с точки зрения ее хмировоззренческого значения, то изучение процесса эволюции представляет собой конечную цель исследования. Новая точка зрения требует большего — разработки методов вмешательства в стихийный процесс эволюции и методов управления этим процессом. Анализ сложившегося положения вещей приводит к выводу, что решение этой задачи требует более энергичной работы по синтезу идей эволюционного учения и экологии.

Самое общепринятое определение: экология — это наука о живых организмах в их естественной среде обитания, наука об образе жизни животных. Так как эволюция — это в конечном счете процесс приспособления к среде, то нет необходимости доказывать, что без знания экологии конкретное понимание своеобразия той или иной формы или группы организмов невозможно. Но современных экологов такое определение перестает удовлетворять. Одно из важнейших уточнений: экология интересуется не отдельными индивидами, а их естественными группировками, популяциями; процесс приспособления популяций к окружающей среде становится главной задачей экологии. Но популяция — это центральное понятие современной эволюционной теории. Именно в преобразовании генетической структуры популяций современные эволюционисты видят первый шаг эволюции, элементарный эволюционный акт. Предмет исследования экологии и эволюционного учения совпал.

Становится очевидным, что прогресс эволюционной теории немыслим вне синтеза с экологией, которая и составляет, по-нашему мнению, сущность эволюционной экологии. Эта точка зрения требует аргументации, ибо многие биологи воспринимают экологию до сих пор как науку об образе жизни животных. Не удивительно поэтому, что, согласно одной из наиболее распространенных точек зрения, сущность эволюционной экологии сводится к изучению законов, которые управляют изменением образа жизни вида (его «экологии» в широком смысле слова) в соответствии с изменениями условий обитания.

Известный английский орнитолог Лэк, книга которого по теории динамики численности животных пользуется в нашей стране большой известностью, в статье «Эволюционная экология» поясняет, что этот раздел науки должен включать в круг своих основных задач изучение эволюционной обусловленности экологического своеобразия определенных видов и форм (динамика численности, биология размножения, территориализм, распределение по биотипам и т. д.).

Направление исследований, которое представляют Лэк и многие его единомышленники, имеет серьезный научный интерес. Действительно, внедряясь в новую среду обитания, многие виды животных изменяют свой образ жизни, в том числе суточную и сезонную цикличность жизнедеятельности, биологию размножения и развития и другие особенности, которые мы привыкли называть «экологическими». Так, многолетние исследования, которые мы проводили на Крайнем Севере, убедили нас в том, что увеличение плодовитости и увеличение скорости полового созревания должно быть отнесено к числу основных приспособлений млекопитающих к жизни в тундре. Для того чтобы пояснить, каких масштабов достигают изменения этого типа, приведем лишь один пример. Молодые самки тундровых популяций узкочерепной полевки и полевки-экономки, родившиеся в июне, становятся способными к размножению уже в возрасте менее 20 дней (отдельные особи 10—12 дней). Смысл подобных приспособлений абсолютно ясен. Суровые условия среды, вызывающие повышенную смертность молодняка, и короткий период размножения требуют своеобразной «компенсации» в форме повышенной плодовитости животных и их раннего полового созревания. И эволюционный, и экологический смысл подобных наблюдений совершенно очевиден, и поэтому кажется естественным, что накопление подобных наблюдений и должно составлять основу эволюционной экологии. Однако теоретический анализ сразу же приводит к затруднениям и показывает ограниченность подобной точки зрения.

Изменения плодовитости или скорости полового созревания воспринимаются как экологические потому, что они в наиболее ясной форме отражаются на образе жизни вида, его экологии. В действительности же подобные изменения основаны на глубоких физиологических (прежде всего — эндокринологических) сдвигах. Это выясняется при анализе некоторых более сложных случаев. Ограничимся двумя примерами.

Песец почти на всех языках называется полярной лисицей. Это действительно лисица, приспособившаяся к жизни в Арктике. Среди этих приспособлений уже знакомое нам повышение плодовитости (известен рекорд— 26 щенят в помете). С другой стороны, песец, в соответствии с условиями жизни, обладает способностью к рекордному накоплению подкожного жира (вплоть до удвоения веса!). Но если у большинства животных ожирение ведет к нарушению воспроизводительной функции организма, то у песца оно сочетается с максимальной плодовитостью. Физиологическая основа экологической специфики песца совершенно очевидна.
Другой пример иллюстрирует еще более интересную сторону вопроса. Наиболее приспособленные к жизни в Арктике мелкие грызуны «решают» экологическую задачу не только путем увеличения плодовитости, но и путем удлинения общего периода размножения. Широко известные лемминги, полевка Миддендорфа, северный подвид узкочерепной полевки начинают размножаться в разгар полярной зимы под снегом. Но мы знаем, что сигналом к началу размножения служит изменение длины светлого времени суток. Под снегом этот фактор теряет свое значение, и сезонная ритмика размножения полностью определяется внутренними биологическими часами организма. Это серьезнейшее физиологическое изменение.

Аналогичных примеров можно было бы привести очень много. Все они показывают, что подобные особенности животных, кардинально изменяющие их образ жизни и поэтому называемые экологическими, по существу, ничем не отличаются от изменения активности тканевых или пищеварительных ферментов или других физиологических и биохимических особенностей животных, изучением которых занимаются физиология и биохимия. Ясно, что специфику эволюционной экологии следует определять по другому принципу.

Исследования, проведенные в лаборатории популяционной экологии позвоночных животных, привели нас к убеждению, что руководящим принципом в развитии эволюционной экологии должно быть изучение экологических механизмов эволюционных преобразований популяций, изучение общих законов приспособления животных (их популяций) к окружающей среде.

С точки зрения генетики популяция—это группа особей, в пределах которой осуществляется свободное скрещивание и которая поэтому должна рассматриваться как единая генетическая система, характеризующаяся общим наследственным богатством (генофондом). Как указывалось, элементарный эволюционный акт заключается в преобразовании популяционного генофонда.
Представление о популяции как о генетической системе оказалось очень плодотворным. Тем не менее указанное определение не может полностью удовлетворить эколога.

Популяция — это такая группа животных, которая обладает всеми необходимыми условиями для поддержания численности вида в течение длительного времени, популяция — это форма существования вида. Поэтому любая популяция характеризуется не только определенным генетическим составом, но и экологической структурой. Важнейшие элементы экологической структуры (или организации) популяции: характер распределения по территории, возрастной состав, тип динамики численности. Любая популяция состоит из группировок животных, не обладающих экологической самостоятельностью. Подобные группировки получили название микропопуляции.

В процессе приспособления популяции к новым условиям ее экологическая структура целесообразно изменяется. Эти изменения определяют характер действия естественного отбора, определяют возможный ход изменений популяционного генофонда. Поэтому есть основание говорить об экологических механизмах преобразования генетического состава популяций и, следовательно, об экологических механизмах микроэволюционного процесса. Соответственно с этим под эволюционной экологией условимся понимать раздел биологии, изучающий взаимосвязь между изменениями экологической структуры популяций животных (которые являются реакцией популяции на перемену во внешней среде) и изменениями ее генетического состава. При этом мы исходим из положения, что необратимое преобразование генетического состава популяций есть элементарное эволюционное событие, первый шаг эволюционного процесса.

С.С.Шварц
Экология и эволюция."Новое в жизни, науке и технике". Серия «Биология», 1974

ЭКОЛОГИЯ И ЭВОЛЮЦИЯ

ЧТО СЛЕДУЕТ СЧИТАТЬ ЭЛЕМЕНТАРНЫМ ЭВОЛЮЦИОННЫМ АКТОМ, ЭЛЕМЕНТАРНЫМ ЭВОЛЮЦИОННЫМ СОБЫТИЕМ?

МЕХАНИЗМЫ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ГЕНЕТИЧЕСКОГО СОСТАВА ПОПУЛЯЦИИ

ВИДООБРАЗОВАНИЕ

ЭВОЛЮЦИОННАЯ ЭКОЛОГИЯ И ВОПРОСЫ ПРАКТИКИ

Категория: Экология | Добавил: x5443 (25.01.2017)
Просмотров: 94 | Теги: экология | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
...




Copyright MyCorp © 2017 Обратная связь