Екологія: біологія взаємодії. 1.14. (доповнення) У чому шукати причини особливостей біосистем?

1.14. (доповнення) У чому шукати причини особливостей біосистем?  

Тигр! О, Тигре! Як огнисто
Ти гориш у хащах млистих!
Хто створив твій досконалий
Обрис жахно-величавий?

В чиїм взорі ти роджений?
Ч’їм звелінням утілений?
Де, в яких глибинах, висях
Огнь очей цих запалився?

...

Не́вже, хто створив ягня,
Є творцем твого вогня?

Тигре, Тигре, що гориш
Вогнисто в лісах нічних,
Позір вічний чий і сила
Твою звершеність сформили?

Вільям Блейк (переклад О. Здір)

Саме еколого-еволюційний підхід (рис. 1.06.1) дозволяє зрозуміти, 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. Чи можна відповісти на питання, чому наземні хребетні виявилися чотириногими, а не шестиногими, як у моделі Мєншуткіна-Мєднікова, яка була описана у пункті 1.12? 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 повинні були бути менше за той виграш, який можна було отримати від перетравлення харчових часток, що будуть відфільтровані з води. Найбільш ощадливий спосіб плавання — той, при якому все тіло використовується як весло, яке плавно згинається. Гнучка струна, що тягнеться уздовж всього тіла, дозволяла запасати частину енергії, що витрачалася на вигин тіла, і робила плавання ще 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 маневренішим. 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 рулі. Їх роль виконувала шкірна складка, що тяглася уздовж тіла та розбивалася на окремі ділянки — парні плавці (рис. 1.14.1). В якості рулів найбільш ефективними виявилися ті ділянки складки, які перебували в передній і задній частині тіла — грудні та черевні плавці (рис. 1.14.2). 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. 1.14.1. У цієї девонської акантоди (Climatius) зберігалося кілька пар парних плавців

Рис. 1.14.2. 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.

Додаткові матеріали:

Колонка: Кредо зоолога или Чему мы можем научиться у собственной животной природы?