Екологія: біологія взаємодії. I-14. (доповнення) Сила еволюційно-екологічного підходу: чому світ саме такий, який він є

I-14. (доповнення) Сила еволюційно-екологічного підходу: чому світ саме такий, який він є

Наведемо приклад застосування еколого-еволюційного підходу для розуміння того, чому організми є такими, якими ми їх спостерігаємо. Ключ до пояснення властивостей будь-якої біосистеми лежить у розгляді особливостей її стосунків з середовищем протягом її історії. Чому людина має дві руки та дві ноги, а не нагадує кентавра, як в експерименті на моделі Мєншуткіна-Мєднікова (I-13)? Тому що вона є прямоходячим представником групи (надкласу) Tetrapoda — Чотириногі. До тетрапод належать наземні (та вторинноводні) хребетні. Чому хребетні, які вийшли на суходіл, зробили це саме на чотирьох (а не, припустимо, на шести, як комахи) ногах? Докладна відповідь на це питання потребує багато місця, але коротко викласти її логіку можна і тут.

В ту епоху, коли відбувалося становлення планів будови типів тварин (в кембрійському періоді), та з груп, нащадками якої є хребетні, перейшла до фільтрації морської води завдяки активному плаванню. Придонні шари води в той час (як і зараз) фільтрували представники багатьох інших груп тварин. Підйом фільтраторів в товщу ще ніким не відфільтрованої води був ефективним способом пом’якшення конкуренції.

Успішним буде той спосіб життя, за якого організм отримує більше енергії, ніж витратить на її отримання. Витрати енергії на плавання мали були бути меншими за той виграш, який можна було отримати від перетравлення харчових часток, що будуть відфільтровані з води. Найощадливіший спосіб плавання — той, при якому все тіло використовується як весло, яке плавно згинається. Гнучка струна, що тягнулася уздовж всього тіла, дозволяла запасати частину витраченої на вигин тіла енергії, і робила плавання економнішим. Хвилю скорочень, які пробігали уздовж тіла, забезпечували сегментовані м'язи.

Удосконалювати образ життя можна не тільки завдяки економії енергії при плаванні, а й при підвищенні ефективності живлення. Підвищити його ефективність можна, якщо споживати не тільки завислі у воді частинки, а й вибірково поїдати водних тварин (спочатку дрібних, потім — все більших...). Саме тому деякі з активноплаваючих фільтраторів перейшли до хижого живлення. Щоб ловити рухливі жертви, їм довелося зробити своє плавання швидшим і маневровнішим. Щоб дати опору м'язам, навколо хорди в кожному сегменті тіла розвивалися хрящі або кістки — хребці.

Здобич, за якою полює хижак, що перевершує її за розмірами, намагається уходити від переслідування завдяки різким ривкам у боки. Тому хижакові для плавання необхідні керма. Чим далі розташоване кермо від центру корпусу, тим ефективніше його рух розвертатиме тіло. Такими кермами стали парні плавці — грудні та черевні. Згідно з теорією бічної складки (існують і альтернативні версії) парні плавці утворилися зі шкірної складки, що тяглася уздовж тіла та розбивалася з еволюційним часом на окремі ділянки (рис. I-14.1). Найефективнішими кермами виявилися передні ділянки такої складки, що стали грудними плавцями, та задні ділянки — черевні плавці (рис. I-14.2). Коли далекі нащадки цих тварин перейшли до наземного життя, хребет став опорою тіла — чимось на зразок горизонтальної балки між двома мостами, поясами кінцівок, а парні плавці стали кінцівками. Коли нащадки цих нащадків від лазіння по деревах перейшли до двоногого життя на землі, хребет став вертикальною опорою їх тіла.

Рис. I-14.1. У цієї девонської акантоди (Climatius) зберігалося кілька пар парних плавців

Рис. I-14.2. Розвиток парних плавців з бічної складки 

Зверніть увагу, які аргументи були використані в ході відповіді на поставлене запитання. Вони стосувалися способу життя, історії розвитку даної групи та її морфофункціональних особливостей. І історія групи, і особливості її будови та функцій можуть бути пояснені лише через розгляд екологічних причин, що пов'язані зі специфікою взаємодії з середовищем. Причини спостережуваного стану біосистем лежать у минулому!