101 ключевая идея. Эволюция

Вместе с этим произошла эволюция экскреторной (выделительной) физиологии, которая стала полностью отличаться от физиологии водных животных. Беспозвоночные и рыбы, которые постоянно обитают в воде, выделяют токсичный аммиак. Он получается из избыточных аминокислот, потребляемых белков, в результате простых биохимических реакций. Аммиак растворяется в большом количестве воды, в которой обитают эти животные. Но в яйце, которое откладывается на сушу, эмбрион не может выжить, если будет выделять ядовитый аммиак — накопление этого химического вещества внутри оболочки яйца окажется фатальным. Поэтому развился ряд более сложных химических реакций, при котором выделяется безвредная и нерастворимая мочевая кислота, хранящаяся внутри яйца до тех пор, пока из него не вылупится детеныш. Развитие клейдоического яйца привело к следующим последствиям:

• Устранение стадии головастика с жабрами. Пресмыкающиеся появляются из яйца похожими на взрослых особей; при этом не происходит никакого метаморфоза (как у земноводных).

• Развитие способа внутреннего оплодотворения. Половые клетки уже не выделяются в воду, так как оплодотворение происходит внутри организма, до того как вокруг эмбриона в яйцеводе образуется относительно непроницаемая оболочка яйца.

КОНВЕРГЕНЦИЯ

Конвергенция (конвергентная эволюция) — это возникновение сходства в строении у далеких по происхождению групп организмов в результате обитания в аналогичных экологических условиях. Примером конвергенции может служить развитие крыльев у позвоночных и насекомых — так различные группы животных, независимо друг от друга, приспособились к передвижению в воздухе. Крылья у этих животных можно назвать аналогичными образованиями, тогда как крылья птиц и летучих мышей произошли от одной и той же пятипальцевой конечности и, следовательно, являются гомологичными образованиями. Когда у родственных животных возникают сходные черты в результате обитания в аналогичных условиях, например развитие похожих конечностей у китов и тюленей, то это называется «параллельная эволюция».

Отдельные организмы занимают определенные экологические ниши в экосистемах. Для того чтобы выжить в определенном окружении, животные должны обладать определенными признаками, которые возникают благодаря естественному отбору. Очевидно, что крупное животное с острыми хищными клыками не сможет жить на дереве, питаясь орехами, плодами и ягодами. Идеально приспособленное к жизни на дереве животное должно быть маленьким, чтобы ветви выдержали его вес. Такому животному необходимы длинные пальцы и когти, чтобы цепляться за ветви, и точное стереоскопическое зрение, чтобы оценивать расстояние для прыжка.

Одним из лучших примеров конвергенции является адаптивная радиация австралийских сумчатых млекопитающих, которые заняли на своем материке многие ниши, в остальных частях света свойственные плацентарным млекопитающим. Там существуют сумчатые эквиваленты муравьедов, кротов, землероек, котов и мышей, обладающих значительным внешним сходством с их плацентарными «собратьями».

См. также статьи «Естественный отбор», «Ниша», «Пятипальцевая конечность».

КОЭВОЛЮЦИЯ

Взаимодействие между растениями и животными в процессе эволюции породило интересный феномен, называемый «коэволюция». Этот термин обычно относят к двум (или более) видам, эволюционные изменения которых оказались на пользу обоим.

Широко известна связь между птицами и некоторыми растениями. На некоторых растениях образуются плоды, которые обеспечивают птиц пищей; птицы же разносят семена, содержащиеся внутри этих плодов. В процессе эволюции появились яркие, красивые плоды с сочной и питательной мякотью, которые привлекают птиц, распространяющих семена. Опыление цветов с помощью насекомых привело к изменениям в строении обеих сторон. Форма и оттенки цветов, запахи и нектар — все это существует для того, чтобы привлечь насекомых и оставить на их теле пыльцу, которую они перенесут на другие цветы.

Некоторые специалисты определяют термином «коэволюция» любые черты, которые образовались в результате постоянно действующих отношений, служивших давлением отбора. В экосистемах существует тесная связь между животными и растениями. В процессе эволюции организмы развивали механизмы, призванные защитить их от конкуренции и уничтожения, например у растений выработались ядовитые вещества — токсины. Но тесно связанные с ними животные, особенно травоядные, выработали защиту против этих токсинов. В этом отношение интересно взаимодействие между различными видами плодовых мушек дрозофил (Drosophila) и кактусом (Lophocereus schottii), который производит токсичные алкалоиды. Кактус оказался ядовитым для восьми видов дрозофил, но Drosophila pachea выработала вещество, устраняющее влияние яда, и может откладывать яйца в гниющие стебли кактуса.