Реферати українською » Биология » Як вижити, не будучи найсильнішим?


Реферат Як вижити, не будучи найсильнішим?

Страница 1 из 2 | Следующая страница

>Реферат

«Як вижити, який був найсильнішим?»


При докладнішому вивченні теза «виживає сильніший» приховує у собі низку дуже глибоких проблем. Беручи йому цю тезу на віру, залишається лише дивуватися величезному розмаїттям існуючих у світі видів. Мабуть, їх усіх свого часу найкращими? Очевидно, доведеться зайнятися питанням виживання грунтовніше.

Насправді, вирішивши провернути трюк з «виживанням найсильніших», Природа вдалася до безлічі викрутасів. По-перше, конкурентна боротьба можлива лише тому випадку, коли різні конкуруючі між собою види перебувають у тому ж оточенні. Природно, неспроможна іти врозріз і промови ні про яку конкурентної боротьби між сухопутними тваринами, котрі живуть різними материках і розділеними океаном. Так, скажімо, в Австралії розвився зовсім інший тваринний світ, ніж інших континентах, — наприклад, унікальні сумчасті, однією з представників якого є кенгуру.

Проте й у разі, коли різновиди живуть поблизу друг від друга, їм вдається створити свій власний життєвий простір. Пригадаємо, приміром, про птахів, які завдяки розмаїттям форм дзьоба освоїли різні джерела харчування (>Рис. 1).Обустроив, в такий спосіб, собі власну «екологічну нішу», птахи уникли жорсткої конкурентної боротьби між видами. У цьому плані, природно, можна сказати, що з цих видів став найкращим — у ніші, адже кожна має своїми специфічними здібностями, єдиними і неповторними. Екологічна ніша — це у певному сенсі резервація, заповідник, безпечна зона, де певний вид може безперешкодно жити та розвиватися. Наш приклад, що стосується джерел харчування, показує, що екологічні ніші — це у жодному разі непросто просторове поділ, хоча вона, безумовно, обмежує екологічну нішу найімовірніше.


>Рис. 1. Різниця форм пташиних дзьобів (з прикладу різних пороввьюрков), яке свідчить високого рівня спеціалізації. Поруч схематично показано, чим харчується кожен вид.

На островах, відрізаних від зовнішнього світу, виникли породивьюрков з особливими формами дзьоба.Породи — але з види: цей птах досі залишаютьсявьюрками! Першим їх описав ще Дарвін. 1.Насекомоядниевьюрки; 2-6.Вьюрки, котрі воліють харчуватися комахами, проте спроможні добувати і рослинну їжу; 7-12.Вьюрки, які харчуються переважно рослини; 13.Растительноядниевьюрки. (По КонрадуЛоренцу.)

Співіснування, що забезпечує вузької спеціалізацією, у разі не обмежується рамками живої природи. Щось подібне є має місце й у лазері: різні світлові хвилі можуть з'являтися це й не розпочинати боротьбу між собою, якщо вони мають свою енергію від різних атомів. Питання конкурентної боротьби відіграють вирішальну роль й у економічного життя; до цього ми ще повернемося пізніше.

Цікаво, що у природі є приклади виживання тільки завдяки спеціалізації, але й завдяки генералізації, що полягає у тому, певний вид приймає наскільки можна найбільш велику «програму харчування»; у такий спосіб надійшли, приміром, дикі кабани.

Але найбільше цікавий спосіб вижити у нас жорсткої конкурентної боротьби — це, мабуть, симбіоз.Симбиотические відносини розуміють взаємну підтримку одне одного представниками дуже різних видів; а часом симбіоз стає просто підмогою для виживання, але основою існування які входять усимбиотические відносини видів. Природа вказує на цілу палітру яскравих прикладів симбіозу: тут і бджоли, які харчуються квітковим нектаром і навіть одночасно турбуються про запиленні — отже, і про розмноженні — своїх годувальників; і птиці,залетающие в роззявлені пащі крокодилів у пошуках їжі собі — а й у той час допомагаючи крокодилу утримувати зуби чистими і порядок; і мурахи, використовують попелицею як «молочних корів». Деревокальвария перебуває під загрозою вимирання (у разі так вважалося досі) тому, що тількидронти — вид птахів, зникле у нинішньому столітті, а до того часу жила цих деревах — через особливості свого травлення могли поширювати їх насіння в такий спосіб, що вони могли потім зійти. (Відповідно до останніх повідомленням, біологи виявили, що піклування про виживання цього дерева готові взяти він індики, зуміли «допомогти» зійти насіннямкальварии, яким завжди було понад сто.)

Проте розгляд окремі випадки на повинен завадити нам побачити всю картину загалом. Не треба думати, що тільки двоє чи троє виду нині напівживі конкурентної боротьби чи живуть у симбіозі; навпаки: всі, які у природі, нескінченно тісно пов'язані між собою. Природа у сенсі є синергетичну систему найвищої складності.

Фундаментальна значення має тут і питання у тому, чи можливо привести окремі взаємозалежні природні процеси в рівновагу. Багато і з бажанням ідеться про екологічному рівновазі, дедалі більшенарушаемом втручанням людини у справи Природи. Сучасні дослідження, проте, переконують, як і без людського втручання екологічне чи біологічне рівновагу так цілком, як уявлялося довгі роки. Причому думали ми, загалом, про статистичному рівновазі, у якому розмір популяції якогось певного виду, скажімо, птахів, з часом мало змінюється.

Однак у природі усе інакше. Усім нам ж добре відомо, що загрозливі рівноваги зміни виникають найбільш звичайними природними катаклізмами: скажімо, занадто суворої взимку, чи спекотним, посушливим влітку, чи заморозками, від яких гинуть, наприклад, квіти, і бджоли залишаються без їжі. Деякі вчені пояснюють вимирання динозаврів падінням на Землю гігантського метеорита, т. е. подією, яке трагічним чином позначилося на кліматичних — отже, і життєвих — умовах цих тварин. Ще одна приклад того, може порушитися рівновагу у природі, — це безперервно повторювані спустошливі навали гризунів чи комах, мають вплив і інших сфер життя. Розглянемо це докладніше.

Навіть якщо після природних катастроф, подібних до описаних, ми сприймаємо відновлення колишнього рівноваги чимось належне. Надалі побачимо, як і теза про вільний розвиток ринкової економіки грунтується на аналогічному поданні.

Проте чи Природа настільки стабільна? Існує чимало прикладів, які доводять, що у природі зовсім на панує статична рівновагу. До початку ХХ століття рибалками,промишлявшими на Адріатиці, було встановлено, що й вилови коливаються у певному ритмі. Незабаром вони виявили, що це ритм грунтується на ритмічних ж коливаннях популяції риб (>Рис. 2). У двадцяті роки що цього явища вдалося незалежно друг від друга дати двом видатним математикам — А.Лотке і У.Вольтерра (1860-1940). Виявилося, що його виникає внаслідок існування два види риб, одна з яких — хижаки, а другий — їх видобуток. Механізм ж коливань популяцій такий: спочатку хижаків відносно небагато, і тоді період їх «жертви» можуть безперешкодно розмножуватися, даючи тим самим своїм природним ворогам можливість краще харчуватися, отже, і швидше розмножуватися, поки чисельність хижаків не збільшується настільки, що й харчування катастрофічно скорочує розмір другий популяції (>риб-жертв), що, своєю чергою, негативно б'є по харчуванні хижаків і скорочує вже нині їх чисельність. Потім усі починається спочатку.

>Рис. 2. Періодичні коливання чисельності риб

У межах математичну модель може бути такий варіант розвитку подій: якось хижаки випадково з'їдять всіх представників другий популяції і тим самим приречуть себе вимирання. Природа перешкоджає такому результату, готуючи заздалегідь затишні притулку, дериба-жертва може сховатися переслідуваньраспоясавшихся хижаків.

Схожий цикл виявили й у Канаді: хижаками тут є рисі, а жертвами — зайці (>Рис. 3). Оскільки народжуваність й дитяча смертність піддаються і з різним іншим впливам, описані нами модельні уявлення схильні до критики, але що вони переконливо показують, що статична рівновагу природі глибоко чуже.

>Рис. 3. Періодичні коливання чисельності популяцій зайців і рисей

>Рис. 4. Тимчасові коливання чисельності популяцій комах

Ще виразні приклади такої поведінки можна знайти для дослідження популяцій деяких комах, чия чисельність коливається цілком хаотично (>Рис. 4). Надалі ми обговоримо доступні сьогодні математичні моделі, дозволяють ученим суворо обробляти навіть абсолютно нерегулярні процеси.

Наведені приклади показують, наскільки наївна ідея статичного рівноваги в біологічних системах. З іншого боку, будь-коли слід забувати у тому, що реальний природне рівновагу найвищою мірою відчутно, і це її властивість знову повертає нас до головної засади синергетики.

У певних критичних точках навіть мінімальні зміни зовнішніх умов можуть викликати серйозні зміни на макроскопічному рівні. У результаті розгляду наведених прикладів ми постійо зустрічалися з такої роду змінами зовнішніх умов, унаслідок чого системи досягали вищого рівня упорядкованості. Природно, всі ці процеси можна розглядати і з іншого боку, й інші напрямі, т. е. маю на увазі те, що мінімальні зміни зовнішніх умов можуть, крім іншого, й цілком зруйнувати що у системі порядок.

Чимало понять з процесів, що протікають всередині популяцій в тваринний світ, може бути описані з допомогою математики, отже, ми маємо можливості використовуватиме вирішення аналогічних проблем математичні методи синергетики. На математичному рівні знову виявляються далекосяжні аналогії між які у живої та неживої природі. Результати можна викласти кількома словами. Невеликі зміни зовнішніх умов й у живої природи можуть спричинить виникненню стану упорядкованості, повністю відмінного від попереднього стану системи, т. е. до нового розподілу різних видів. Це очевидним, варто розглянути, приміром, розподіл різноманітних рослин, у горах. Тут часто є дуже суворе поділ за висотою, що б кордону різних рослинних поясів, чи зон, схожих із добре всім відомими кліматичними зонами Землі. У цьому прикладі чітко видно, що у конкурентної боротьби переможцями можуть виявитися схожі друг на друга рослини, і опинитися практично раптово, якщо, приміром, мало змінити середньорічну температуру у регіоні. Такого ж слід і за зміни умов довкілля результаті втручання людини. Скажімо, коли ми спустимо у ріку стічні води та підвищимо цим рівень забруднення води, скажімо, до 10 відсотків, те з нашого боку буде, по меншою мірою, наївно очікувати, як і чисельність які у такий воді риб скоротиться ті ж десять відсотків. Тоді як з наближенням до критичним значенням досить мінімального підвищити рівень забруднення, щоб це й зміна призвело до повного вимиранню тій чи іншій популяції чи, інакше кажучи, до руйнації рівноваги, яка була в водної системі доти. Тут основний принцип синергетики, вже у вкотре згадуваний цих сторінках, проявляється особливо яскраво: у певних точках нестійкого рівноваги найменші зміни зовнішніх умов може мати системі найтрагічніші наслідки.

Останніми роками зрозуміли, наскільки актуальними виявилися спостереження, зроблені мною ще у першому виданні цієї книжки. У цьому треба ще згадати про озонової дірку і кліматичної катастрофи. У першому випадку відносно невеликі кількості певних газів (>хлорфторуглеводороди,CFC) призводять до розростання озонової діри, унаслідок чого вже у південній півкулі — приблизно районі Австралії — рівень що проникає крізь атмосферу випромінювання стає загрозливо високий. Коли говорять про кліматичної катастрофи, мають на увазі передусім який протягом усього планету ефект і глобального потепління, викликаний, зокрема, викидами у повітря великих кількостей вуглекислого газу. Проте, мій погляд, залишається питанням відкритим питання, чи досяг вже клімат завдяки зробленому людством впливу («антропогенний ефект») критичної — саме у синергетичному значенні — точки або ж біосфера може підтримувати існуючі контрольних механізмів для стабілізації клімату. Землі, зрештою, тривалий час (сотні мільйонів років) вдавалося зберігати сприятливі не для життя умови на вельми вузьких рамках. Сказане мною в жодному разі означає, що ми можемо легковажно ставитися до загазованості атмосфери тощо., проте слід остерігатися поспішних ісеющих паніку висновків.

На закінчення повернемося раз до самої Природі. У природі також відбуваються зміни: наприклад, через зміну клімату змінюються умови довкілля. З особливоюявственностью з усього вищесказаного випливає, що незначні кліматичні зміни спроможні запустити принципово нові селективні процеси, покликані «форсувати» темпи розвитку.

Але такий «прискорення розвитку» зовсім не від означає, що знову виниклі у своїй види мають бути об'єктивно краще витіснених колишніх видів — вони лише будуть ліпшими пристосовані до нових умов життя. До того ж ми виключено виникнення цих змін, які можна розглядати як зворотний розвиток: наприклад, високоорганізовані організми можуть витіснити простішими. Це може статися на рівні біомолекул, котрі з поступом нових умов життя відкинуть ті частини спадкової інформації, без якому вони непросто зуміють тепер обійтися, але що й дістануть змогу швидше розмножуватися. Такі експерименти проводилисяСоломШпигельманом: йдеться про молекулах РНК певнихфагов.

Хоча у живої природи ми маємо справу з ознаками і сутностями, нітрохи не схожими тих, що ми обговорювали під час розгляду хімічних реакцій чи процесів, які протікають в лазері чи рідини, все-таки й бажання там, й тут діють одні й самі фундаментальні принципи. У ролі параметра порядку тепер виступають ті чи інші біологічні види, але такі параметри порядку виявляються здатні друг з одним, кооперуватися між собою, чи просто співіснувати.

Невеликі зміни зовнішніх умов можуть призвести до виникнення геть нової параметра порядку чи цілого системи таких параметрів. Необхідною у своїй є дотримання одного-єдиного умови: кожен новий параметр порядку — а нашому випадку це нове біологічний вид — повинен спочатку якимось чином виникнути. У лазері це були спонтанне виникнення світловий хвилі, в рідини — невеличке зміна температури, в хімічних реакціях — початкова реакція чи спонтанне виникнення молекули нових типів. Перед нами знову прояв взаємодії потребі - і випадковості. У результаті зовнішніх змін створюються умови, у яких виникає стан упорядкованості, запропоноване відповідним параметром порядку; але спочатку завдяки випадковості — в біології цією роллю перебирає мутація — повинен виникнути нового вигляду, або ж вид, існуючий досі лише у

Страница 1 из 2 | Следующая страница

Схожі реферати:

Навігація