Підручник з Біології і екології (профільний рівень). 11 клас. Задорожний - Нова програма

§ 11. Подразливість і пристосування до умов середовища

Поміркуйте

  • Чому в різних середовищах існування у тварин провідну роль відіграють різні сенсорні системи?

Згадайте

  • Адаптація
  • Середовище
  • Сенсорні системи
  • Подразливість

Адаптивне значення подразливості

Здатність сприймати подразнення є однією з найважливіших адаптацій живих організмів до середовища існування. Сприйняття подразнень надає організму інформацію про сприятливі місця перебування, можливу небезпеку, джерела живлення, наявність партнерів для розмноження тощо.

На процес сприйняття подразнень організмами завжди впливала велика кількість факторів. Найбільш важливими серед них були властивості середовища існування, особливості способу життя виду і наявність тих чи інших чутливих структур, отриманих від предків. Справа в тому, що ніяка нова структура (у тому числі й пов'язана зі сприйняттям подразнень) не з'являється в еволюції миттєво. Вона завжди виникає зі структур, утворених предками організму на попередніх етапах еволюції. І від особливостей сприйняття подразнень предками залежать потенційні можливості органів чуття нащадків.

Розвиток подразливості та способи життя організмів

Розвиток подразливості тісно пов'язаний зі способом життя організмів. Для організмів, які ведуть малорухомий спосіб життя, швидкість реагування на подразники не має такого великого значення. Середовище навколо них зазвичай є доволі стабільним. Це добре видно на прикладі квіткових рослин, які більшу частину життєвого циклу розташовані на одному місці й активно переміщуються у просторі тільки на стадії поширення насіння.

У сидячих або вільно дрейфуючих у складі планктону тварин вимоги до сприйняття подразнень теж не дуже високі, хоча і більші, ніж у рослин. Адже їм ще доводиться забезпечувати власне живлення. Проте такий спосіб життя примушує очікувати дію подразників з усіх боків приблизно з однаковою ймовірністю. Саме тому в цих тварин так поширена радіальна симетрія тіла, а рецептори розташовані рівномірно по всьому тілу.

Ті тварини, які ведуть достатньо рухливий спосіб життя, зазвичай мають двобічну симетрію тіла. Їхні органи чуття розташовані переважно на голові або в передній частині тіла. Таке розміщення є найбільш вигідним, бо саме передня частина тіла найчастіше першою зазнає дії подразника.

Але і серед рухливих тварин розвиток сенсорних систем може суттєво різнитися. Так, хижаки, які полюють на активну здобич, що швидко рухається в умовах гарного освітлення, мають добре розвинений зір. А тим, хто полює на малорухливу здобич у мутній воді або в місцях, де мало світла, дісталися маленькі очі й поганий зір, але дуже гарна дотикова сенсорна система (мал. 11.1).

Сенсорні системи та умови існування

Кожне середовище має притаманні тільки йому властивості, які зумовлюють важливість того чи іншого подразника для отримання інформації про події, що відбуваються навколо. У наземно-повітряному середовищі найбільш ефективним подразником є світло, бо воно легко поширюється на великі відстані й забезпечує організм інформацією про небезпеку і джерела харчування. Тому наземні тварини часто мають добрий зір. Але це стосується насамперед тих, хто веде денний спосіб життя. Тим, хто є активним уночі, світло не дуже допомагає. Для них більше значення мають інші сенсорні системи. Так, кажани є завзятими нічними хижаками, які полюють на літаючих комах. У них основною сенсорною системою стала слухова. Саме вона дозволяє кажанам активно полювати, використовуючи розвинену здатність до ехолокації.

Мал. 11.1. Органи зору у тварин, які полюють на малорухливу здобич (планарія) та на здобич, яка швидко рухається (бабка)

Мал. 11.2. Організми, які використовують електричну сенсорну систему: качкодзьоб, скат, гнатонем (нільський слоник)

Для ямкоголових змій зорова сенсорна система також не основна. Їхньою здобиччю є наземні гризуни, і для полювання на них вони використовують іншу сенсорну систему. Це терморецептори, здатні сприймати інфрачервоні промені. Для полювання на теплокровнихгризунів така система найбільш ефективна, бо дозволяє легко їх знаходити у траві й лісовій підстилці.

Умови існування у водному середовищі не дуже сприятливі для поширення світла. Тому не дивно, що зорові системи водних організмів часто не дуже добре розвинені. А в мешканців великих глибин, де світла немає, вони зазвичай взагалі відсутні.

Найбільш ефективними системами сприйняття подразнень у водному середовищі є ті, які сприймають коливання середовища (бічна лінія риб, органи слуху водних ссавців тощо). Також багато важливої інформації може надходити через нюхову сенсорну систему. Вона, наприклад, дуже розвинена в акул, багатьох кісткових риб та членистоногих. А для тих, хто шукає здобич на дні, часто найважливішою стає дотикова сенсорна система (хижі кільчасті черви, деякі молюски і членистоногі тощо).

Цікавою адаптацією для пошуку їжі в умовах низької ефективності органів зору є використання електрорецепторів. Чутливі електрорецепторні органи активно використовують акули і скати. Скати взагалі не можуть без них обходитися, бо їхній рот розташований на нижній стороні тіла, а очі — на верхній, і бачити свою здобич вони не можуть навіть теоретично. Представником ссавців, здатним активно використовувати електрорецепцію, є качкодзьоб (мал. 11.2). Саме завдяки електрорецепторам він може знаходити здобич на дні водойм, де шукає собі їжу.

Суттєво впливає на особливості сприйняття подразнення і ґрунтове середовище. Для його мешканців світло практично не має значення. Тому очі в них часто відсутні або сильно редуковані (кріт, сліпак тощо). Найбільше значення в цьому середовищі мають органи, які сприймають коливання та вібрації (слух, дотикова система) і запахи (нюхова система).

Ключова ідея

Здатність сприймати подразнення є однією з головних адаптацій організмів до умов життя. Особливості сприйняття подразнень і домінування тієї або іншої сенсорної системи у конкретного виду зумовлене його середовищем існування, способом життя і попередньою еволюційною історією розвитку.

Запитання та завдання

1. На прикладі сов поясніть, як особливості подразливості цих тварин пов'язані зі способом життя нічного літаючого хижака. 2. Як, на вашу думку, особливості розвитку сенсорних систем дельфіна пов'язані з умовами його існування та способом життя? 3. Чому використання електричної сенсорної системи поширене серед водних організмів?