Адаптация к меняющейся среде

 

Возможны две принципиально различные реакции живых организмов изменение окружающей среды.

В первом случае отклонение от оптимального для жизни состояния окружающей среды вызывает направленную на возвращение среды к оптималь-ному состоянию реакцию всех видов, скоррелированных в естественные сообщества. Другими словами, при всех случайных флуктуациях среды жизнь возвращает среду к оптимальному состоянию, не позволяя среде значительно отклоняться от оптимума. Эта реакция соответствует биотической регуляции окружающей среды.

Во втором случае особи каждого вида приспосабливаются к изменяющим условиям окружающей среды, так что эти изменившиеся условия становятся оптимальными для приспособившихся к ним организмов. Особи одних видов приспосабливаются к присутствию особей других видов. Возникает согласованное существование разных видов, что и составляет сообщество. Подобная реакция соответствует адаптации к меняющейся среде.

Эти две реакции не могут быть со­вместимыми. Особи биологических видов могут либо возвращать среду к выделенному оптимальному состоянию, либо приспосабливаться к изменив­шимся условиям. Если существует био­тическая регуляция, то виды биоты, в основной своей массе, не могут адап­тироваться к произвольно изменившим­ся условиям окружающей среды. Если биота в целом придерживается страте­гии адаптации, то биотической регуля­ции быть не может. Какой из двух стра­тегий биота следует в действительнос­ти, может быть установлено только на основании однозначно интерпретируе­мого эмпирического материала. Выше было показано, что многие данные об устойчивости климата и глобальном круговороте веществ свидетельствуют в пользу биотической регуляции окружа­ющей среды.

Биотическая регуляция — сложней­шая программа, информация о которой должна быть записана в геномах видов естественного сообщества. Эта програм­ма направлена на поддержание сообще­ствами конкретной оптимальной окру­жающей среды. Информация о харак­теристиках этой среды также должна быть записана в геномах видов. Если под воздействием случайных измене­ний внешних условий виды будут ме­нять свою генетическую программу, оп­тимальной для них может стать другая, новая окружающая среда, что и состав­ляет сущность адаптации. Однако слу­чайные изменения генома, связанные с адаптацией, не могут привести к по­явлению новой "осмысленной" програм­мы, которая бы поддерживала в устой­чивом состоянии новую окружающую среду. Если же биота регулирует окружа­ющую среду, то никаких неконтролируе­мых изменений среды произойти не может, и потребности в адаптации не возникает. Таким образом, адаптация исключает биотическую регуляцию, и наоборот.

Адаптация связывается со способнос­тью выживания в определенных условии-

 

ях. Степень адаптации связывается со способностью производства максималь­ного количества потомков в заданных условиях. Существуют примеры того, что две популяции особей, принадлежащих к одному и тому же виду, оказываются приспособленными к двум различным типам условий, так что особи первой по­пуляции не выживают (или дают мень­шее количество потом-ков, чем особи вто­рой популяции) в условиях существова­ния второй популяции, и наоборот. Это считается доказательством генетической адаптации.

Все подобные примеры имеют про­стое объяснение, не соответствующее адаптации. Генетическая программа особей неустойчива и подвергается сти­ранию и распаду в результате происхо­дящих мутаций. Предотвращает такой распад конкурентное взаимодействие особей в популяции. Особи с сильно стертой генетической программой при­обретают явные уродливые отклонения и вытесняются из популяции в резуль­тате стабилизирующего отбора. Однако процесс конкурентного взаимодействия есть процесс измерения качества осо­бей и, как любой процесс измерения, характеризуется разрешающей способ­ностью. Особи, накопившие распадные изменения генома меньше определен­ного порога, не проявляют явных урод­ливых отклонений и не подвергаются отбору. Все накопленные допороговые отклонения от нормальной генетической программы сохраняются в популяции и определяют генетическое разнообра­зие ее особей. Это разнообразие являет­ся случайным и при этом не адаптив­ным. Подтверждением существования порога накопления генетических откло­нений является наблюдаемое у всех видов жесткое ограничение гене­тического разнообразия.

Стабилизирующий отбор строго дей­ствует только в условиях естественной экологической ниши вида. Здесь особи с нормальными генотипами, содержа­щие генетические изменения, не превы­шающие пороговых, обладают наиболь­шей конкурентоспособностью. При силь­ном отклонении от нормальных условий жизни конкурентоспособность нормаль­ных особей падает. Стабилизирующий отбор эффективно выключается, и в по­пуляции начинается накопление особей с явными уродливыми отклонениями. Некоторые из них, очевидно, будут про­изводить наибольшее количество потом­ков. Появление этих явно уродливых особей, которые подвергаются жесткому стабилизиру-ющему отбору в нормаль­ных условиях, интерпретируется как адаптация к новым условиям. Их гено­типы утрачивают информацию о том, что такое нормальные условия и какие дей­ствия необходимо выполнять для воз­врата к этим условиям. Если подобные отклонения от нормальных генотипов произошли бы во всех видах глобаль­ной биоты, то биотическая регуляция была бы полностью утрачена и начался бы процесс не контролируемого биотой изменения внешних условий с перехо­дом климата в непригодные для жизни состояния.

Очевидно, что измененные распадными процессами генотипы, обладатели которых выживают и дают наибольшее количество потомков в одних искажен­ных условиях, не будут выживать или давать наибольшее количество потомков в других искаженных условиях. Наибо­лее ярким примером подобной ситуации являются домашние животные и культур­ные сорта растений. Действительно, до­машние животные, выпущенные в ди­кую природу, погибают, а близкород­ственные дикие животные не могут жить в домашних условиях, потому что не удовлетворяют потребностям человека. Культурные сорта растений не прижива­ются в дикой природе, а родственные им сорняки на полях уничтожаются челове­ком.

Нежелательные соседи человека — клопы, вороны, мыши и пр. — это при­меры неосознанного, ненаправленного культивирования видов путем под-дер­жания (или создания) нарушенных со­стояний биоты. В результате нахожде­ния вне естественных сообществ неко­торые виды распадаются настолько, что теряют возможность вернуться к есте­ственному состоянию — домашняя мышь, клопы. У некоторых видов изме­няется естественное распределение осо­бей: например, у даурской лиственни­цы в результате постоянных антропоген­ных пожаров отсутствуют деревья с тон­кой корой. Подобные примеры иллюст­рируют не адаптацию, а разрушение ге­нома. Естественные ниши многих ви­дов были очень узки до преобразования природы человеком. Естественные луга, например, встречаются в узкой при­брежной полосе рек и берегов морей. Многие виды, жившие в этих областях, теперь живут на полях и лугах, создан­ных людьми. Численность этих видов увеличилась на много порядков в срав­нении с естественной. Таковы полевые жаворонки и чибисы в сельской местности, вороны (в естественной при­роде встречающи-еся чрезвычайно ред­ко), голуби, стрижи в городах. Воробьи развили огромную численность вблизи жилья людей и вообще исчезли в есте­ственных условиях.

Все это не примеры адаптации, а ил­люстрации использования антропоген­ных условий, близких (по соответствую­щим характеристикам) к естественным для вида. В частности, жизнь многих птиц-дуплогнездников в домиках, пост­роенных человеком, не есть адаптация. Не является адаптацией построение гнезд в стенах каменных домов голубями и стрижами. Изменение плотности популя­ций многих видов в сравнении с их ес­тественным уровнем искажает естествен­ную структуру сообществ и нарушает биотическую регуляцию окружающей сре­ды.

Таким образом, различия в выживае­мости и плодовитости генотипов в откло­няющихся от нормы внешних условиях, которые подвергаются стабилизирующе­му отбору в нормальных условиях, свидетельствуют не об адаптации, а о существовании процессов распада ге­нома, стирающих информацию програм­мы биотической регуляции окружающей среды.

Отметим еще одно необходимое ус­ловие существования биотической ре­гуляции окружающей среды. Биота не может быть глобально скоррелирован-ной системой — Геей (в терминологии, предложенной Лавлоком). В любой упо­рядоченной, внутренне скоррелированной системе случайные процессы должны приводить к распаду ее упоря­доченности. Этот процесс эквивалентен накоплению неупорядоченности (энтро­пии) в замкнутых физически организованных системах. Единствен­ным механизмом сохранения упорядоченности является стабилизи­рующий отбор, который может действо­вать только посредством конкурентного взаимодействия одинаково орга­низованных особей в достаточно боль­шой популяции. Основной ор­ганизованной единицей, осуществляю­щей биотическую регуляцию, является сообщество организмов. Поэтому биота должна состоять из совокупности кон­курентно взаимодействующих между собой однородных сообществ. При этом нормальным сообществом является то, которое регулирует среду наилучшим способом в локальных масштабах, обес­печивая наилучший режим жизни всех видов, образующих сообщество.

При отсутствии адаптации биоты к искаженным условиям среды разруше­ние биотической регуляции на освоен­ных человеком территориях обратимо. После прекращения антропогенного воз­мущения происходит восстановление аборигенных естественных сообществ, содержащих правильную информацию о нормальных условиях среды и способах их регуляции.

 

Восстановление естественных