Эволюционная экология

Давно уже привлекает внимание исследователей огромное разнообразие живых организмов, характеризующееся в то же время определенной общностью. Живым организмам свойственно многообразие жизненных форм, сложность внешней и внутренней структуры, сходство химического состава, приспособительная направленность всех признаков. Приспособление (адаптивность) организмов к разным условиям среды обусловлено в пределах гомеостаза их внутренними и внешними характеристиками, а экосистем - в пределах устойчивости связей между составляющими их популяциями и организмами разных видов. Факт огромного разнообразия различных форм живых организмов в природе указывает на множество приспособительных типов у них.

Для специалистов в различных областях биологии большой интерес представляет спектр вопросов от собственно происхождения живых организмов до образования у них сложных структур (внутренних и внешних), а также под влиянием каких факторов происходили такие изменения. Научные основы объяснения этих и других явлений в биосфере заложены в эволюционной теории развития органического мира, а в прошлом такие вопросы нередко обрастали мифами и объяснялись различными религиозными догмами.

Органический мир весьма разнообразен. Всего в мире описано свыше 100 тыс. видов моллюсков, свыше 200 тыс. цветковых растений, 750 тыс. насекомых, около 4 тыс. видов млекопитающих, свыше 9 тыс. птиц, около 20 тыс. видов рыб, всех позвоночных около 42 тыс. видов. Весь живой мир нашей планеты разделен на 5 царств.

Фото: Karen

Общее число видов, существовавших за всю историю Земли, составляет более миллиарда. Хорошо изучены таксономически и описаны птицы и млекопитающие, остальные группы организмов изучены еще недостаточно. Большое количество цветковых растений и морских беспозвоночных еще не описаны и мало изучены. По оценкам специалистов число видов рыб в мире сегодня достигает 40000, а изучено только 20000. Еще хуже обстоит дело с изучением насекомых. Считается, что описанные около 80000 видов насекомых составляют всего 10% от обитающих сегодня на Земле. Число видов, ныне живущих на Земле, по разным оценкам составляет до 30 млн. (Wilson, 1988). Эти цифры указывают на огромное разнообразие организмов, обитающих в современной биосфере Земли.

Эволюция понимается в самом широком смысле как постепенное развитие вообще, хотя большей частью употребление этого термина соотносится с развитием органического мира, к которому экология имеет непосредственное отношение.

Эволюционная (динамическая) экология представляет широкое полотно развития жизни на нашей планете от её зарождения (происхождение жизни) до наших дней и рассматривает пути управления развитием органического мира. Иными словами, эволюционная экология является теоретической основой экологии как биологической науки. Эволюционная экология включает широкий круг проблем развития биосферы, основными из которых являются следующие:

1) происхождение жизни и роль экологических факторов в становлении жизни на земле;

2) основные факторы эволюционного развития биосферы (взаимоотношение живых организмов и среды, борьба за существование, естественный отбор, изменчивость и наследственность в развитии организмов и т.д.);

3) направления в развитии биосферы и её отдельных структур (филогенез организмов, видообразование, целесообразность развития, прогресс и регресс и др.);

4) основные процессы макроэволюции и биосферы в целом (направления и скорость эволюции, специализация, физические и биотические факторы и т.д.);

5) эволюция человека (биологические и социальные аспекты, основные факторы, определившие качественный скачок от органической эволюции к эволюции человека);

6) управление эволюцией (создание человеком новых форм, влияние человека на скорость процесса видообразования и вымирания видов, гибель экосистем, ландшафтных систем и т.д.).

Эволюционная история человека окончилась формированием вида, качественно отличного от остальных животных, населяющих Землю, однако механизмы и факторы, действовавшие в ходе эволюции предков Homo sapiens, ничем не отличались от механизмов и факторов эволюции любого другого вида живых существ. Лишь с определенного этапа развития в эволюции человечества социальные факторы стали играть большую роль, чем биологические. Поэтому основные принципы общей теории эволюции вполне приложимы к проблеме антропогенеза. Происхождение и эволюция человека рассматриваются, как и эволюция любого биологического вида, с точки зрения взаимодействия наследственных факторов с окружающей средой, то есть с позиций экологических.

Экологи изучают взаимоотношения между организмом и окружающей средой с тем, чтобы выявить принципы, их контролирующие. Однако сами эти взаимоотношения могут быть крайне разнообразными.

Биологическая эволюция – сложное явление, состоящее из многих процессов, но в основе их лежит механизм естественного отбора.

Стержнем эволюционной теории является принцип естественного отбора, т.е. дифференциальный репродуктивный успех биологических существ. Из этого следует, что эволюционный подход сконцентрирован на понимании действия естественного отбора – его последствий для живой материи и условий, на фоне которых разворачивается его действие.

Принципиальным среди них является то, что при рассмотрении адаптивных преимуществ следует исходить из уровня отдельных особей, а не их групп или видов. Особи являются основным материалом для эволюции и поэтому должны рассматриваться как аналитическая единица адаптивного поведения.

Результат естественного отбора – дифференцированное выживание биологических существ – способствует развитию адаптации. Адаптация – это термин, который хотя и часто используется в экологии, но имеет несколько значений или оттенков.

В эволюционном смысле понятие «адаптация» должно относиться не столько к отдельной особи, сколько к популяции и виду. Изменения же в пределах отдельной особи в ответ на те или иные изменения окружающей среды происходят в пределах унаследованной каждой особью нормы реакции».

По происхождению различают преадаптивные, комбинативные и постадаптивные адаптации.

По масштабу адаптации делятся на специализированные, пригодные в узколокальных условиях жизни вида (например, строение языка у муравьедов в связи с питанием муравьями, приспособления хамелеона к древесному образу жизни и т.п.), и общие, пригодные в широком спектре условий среды и характерные для больших таксонов.

Адаптация – это тенденция к оптимизации соответствия между поведением организма и средой его обитания. Отбор благоприятствует «оптимальному решению» проблем, с которыми сталкивается организм.

Те особенности индивидуума, которые дают ему эволюционные преимущества по сравнению с другими, отчетливо проявляются во время его роста и развития. Можно сказать, следовательно, что эволюционные изменения происходят путем преобразования индивидуального развития.

Биологический вид, к которому относится современный человек, появился на свет в результате эволюционного процесса. В современной теории эволюции существует значительное количество разнообразных теорий и гипотез, спорных и противоречивых.