Валерия Мокляк

При выборе главы в “Происхождении жизни” Дарвина моё внимание привлекла глава III: борьба за существование. Попробую разобраться в данном вопросе и найти подтверждения либо опровержения его гипотезам, опираясь на знания современной науки.

Дарвин начинает свою главу с определения базового в данной главе термина. “Борьба за существование - это зависимость одного вида от другого, включая не только жизнь одной особи, но и успех её в оставлении после себя потомства”^[1].В современном понимании этого термина ещё нужно добавить, что борьба за существование включает в себя отношения между организмом и окружающей средой. Можно наблюдать приспособления организмов к условиям среды. В горах Алтая, где холодная суровая малоснежная зима, а лето знойное и ветреное, растения на горах низкорослые, прижатые к земле. Кустарники, деревья и травы стелятся по земле, а ветви густо переплетены. Теперь более конкретный пример: в своей курсовой по ботанике на 2 курсе я сравнивала морфологию двух видов звездчатки: Stellaria dichotoma и Stellaria crassifolia. Оба вида встречаются в Курайской степи республики Алтай. Stellaria crassifolia обитает вблизи водоёмов в лиственничнике, в котором берега реки в районе 30-50 см. покрыты мхами. Stellaria dichotoma была найдена на северо-восточном и восточном склонах западной экспозиции Курайского хребта, которые освещены только в первой половине дня. Изучив морфологическое строение стеблей, удалось провести корреляцию между строением и местообитанием. У Stellaria dichotoma трихомы заметны без микроскопа, одна из функций которых - защита от потери влаги, что вполне логично для растения, живущего в условиях низкой влажности. Также её стебли оказались непрочными на излом, что связано с запасанием влаги, поэтому они мало одревеснены. Достаточно развитые проводящие пучки имеет Stellaria crassifolia, это связано с интенсивностью фотосинтеза: чем больше поступает воды, тем активнее идёт фотосинтез, а это требует быстрой скорости перемещения всего необходимого для фотосинтеза и его продуктов.

Мы можем задаться вопросом: а почему происходит борьба за существование? Чарльз Дарвин пишет о том, что рождается больше особей, чем может выжить, и поэтому, собственно, и идёт борьба либо между особями одного вида, либо разных видов, либо борьба с внешними условиями. Говорится о необходимости данного процесса: в главе приводится пример - в период 740 - 750 лет от одной пары слонов получилось бы примерно 19 миллионов потомков, если бы на размножение этих животных не оказывали влияние различные подавляющие факторы. На данную тему вспоминается факт, подтверждающий сказанное. В 1859 году в Австралию были завезены кролики, которые оказались агрессивным видом по отношению к сельскохозяйственным культурам. Они бы размножались и дальше, являясь доминирующим травоядным видом, если бы не угнетающий фактор в виде вируса миксомы, который значительно сократил численность этих животных.

На основе увеличения численности вида в геометрической прогрессии и невозможности заполнения нашей планеты одним видом был сделан вывод о том, что численность вида сокращается на каком-то этапе развития организма. Также было сказано про K- и r-стратегов, но не в данных терминах. Дарвин писал про организмов, производящих тысячи потомков (это r-стратеги, которые увеличивают скорость размножения в надежде, что хоть кто-то выживет), и про организмов, производящих мало потомков (это K-стратеги, которые предпочитают заботиться о своём малочисленном потомстве). Но опять же, было сказано, что средняя численность лишь косвенно зависит от количества потомков, и это вполне логично - яйца, семена или детёныши могут быть подвергнуты истреблению независимо от их количества, и будет необходимо восполнить эту потерю.

Существует система Раменского - Грайма, которая описывает стратегии поведения и выживания всех видов животных. Первый тип - виоленты, которые являются мощными конкурентами и характеризуются агрессивным поведением при захвате территории или пищевых ресурсов. Второй тип - патиенты, характеризующиеся выносливостью по отношению к экстремальных условий. Третий тип - эксплеренты, которые способны к быстрому захвату какого-либо ресурса, но не способны к конкуренции.

В настоящее время существует модель Ферхюльста, которая точно описывает ограниченный рост. Можно описать эту модель следующим образом: с увеличением численности популяции скорость роста замедляется, доходит до некоторого уровня, превышает его и стремится поддерживать этот уровень постоянным.

Дарвин говорил о внутривидовом отборе как о наиболее жесточайшем отборе. На основе различных примеров автор сделал очень важный вывод: “строение каждого органического существа неотделимо, хотя иногда и скрытым образом связано со строением всех других органических существ, с которыми оно конкурирует за пищу или местообитание, которыми оно питается или от которых оно спасается”^[2].Вполне логично говорить, что в борьбе за лидерство в стае из двух кандидатов больше шансов победить у того хищника, который имеет более длинные клыки, когти, более поворотлив и обладает другими особенностями своего строения, которые могут помочь в борьбе со своими сородичами за лидерскую позицию, а также для защиты от вражеской стаи. Стоит сказать, что преимущества в морфологическом строении и особенностях физиологических функций могут сыграть важную роль при определённых условиях. Серповидно-клеточная анемия - генетическое заболевание, в результате которого нарушается правильная структура гемоглобина в эритроцитах. У здоровых людей на 6 месте от N-конца в каждой β-цепи вместо глутаминовой кислоты(отрицательно заряженный радикал) стоит валин(аминокислота с неполярным радикалом), вследствие чего нарушается правильная первичная и как следствие третичная структура глобул. Внешние проявления данной болезни - эритроциты приобретают изогнутую форму в виде серпа или полумесяца. Такие эритроциты быстро разрушаются, теряют пластичность и могут закупоривать сосуды. Современная медицина считает заболевание неизлечимым, но знает, как существенно облегчить судьбу таких больных, и если больной выполняет все рекомендации, то может дожить до глубокой старости. Но у этого заболевания есть одно преимущество - гетерозиготы и гомозиготы по данному заболеванию невосприимчивы к малярии, потому что малярийный плазмодий способен поражать только нормальные эритроциты. Как мне кажется, это достаточно весомое преимущество для людей, проживающих в очагах распространения малярии. Природа, на самом деле, очень продуманная по отношению к регуляции всего происходящего между организмами. Для уменьшения конкуренции у насекомых можно наблюдать разобщение различных генераций: личинки певчей цикады находятся под землёй на глубине около 1 метра целых 17 лет, а затем, выползая на поверхностные слои, дозревают в норках до стадии имаго. Такая разобщённость генераций устраняет конкуренцию за пищу и местообитание. Но также можно наблюдать усиление конкуренции. Весьма распространён каннибализм: он может присутствовать в трудные времена, когда взрослые особи поедают личинок из-за недостатка корма, а также может быть обязательным на каком-то этапе жизни. Всем известен пример,когда после спаривания самка богомола откусывает голову самца, получая протеины для начального этапа развития оплодотворённых яйцеклеток.

В дополнение о внутривидовой борьбе хотелось бы упомянуть об альтруизме, о котором писал Ричард Докинз. Существует реципрокный и парохиальный альтруизм. Реципрокный альтруизм основан на принципе “ты - мне, я - тебе”. Например, у людей это может наблюдаться в сотрудничестве для достижения каких-то своих целей: если говорить уж совсем честно, то самкам Homo sapiens нужны богатые мужчины, чтобы жить в роскоши и ей самой, и её детям, а самцам нужна богиня, способная поддерживать семейный очаг и мотивировать его для достижения успеха в различных областях. На основе этого мужчины и женщины подстраиваются друг под друга. Это лучше, конечно, назвать скрытым эгоизмом, но принцип реципрокного альтруизма здесь выполняется. Также можно привести в пример ситуацию, когда какой-то член стаи или общества помогает другим, тем самым повышая собственный авторитет.

Суть парохиального альтруизма - жертвовать собой ради своих родственников. Данный вид альтруизма имеет огромное значения для животных, живущих семьями, в частности для человека - сюда входит, например, забота о потомстве и пренебрежение своим комфортом ради комфорта детей.

На основе парохиального альтруизма Мейнард Смит предложил термин кин-отбора - это такой отбор, при котором особь может, жертвуя собой, способствовать выживанию своих близких родственников. Гамильтон ввел понятие коэффициента родственности - это вероятность нахождения у родственников идентичного своему аллеля в каком-либо гене. Это хорошо объясняет механизм родственного альтруизма.

О внешневидовой борьбе можно говорить очень много. Например, есть такое явление, как ко-эволюция. Она наблюдается во взаимоотношениях цветков и насекомых-опылителей: растение специально располагает нектар настолько глубоко, что достать его может только насекомое с определённой длиной хоботка. Таким образом, чем глубже растение стремится расположить нектар, тем более хоботок насекомого удлиняется. Но ведь существуют и другие взаимоотношения между разными видами животных. Отношения “хищник-жертва” первыми приходят на ум. Это выглядит как шахматная партия - обе стороны делают попеременно ходы и вероятность выйти победителем в этой борьбе зависит от навыков и умения “играть” в эту игру. Ли ван Вален предложил следующую гипотезу:” Относительно эволюционной системы виду необходимы постоянное изменение и адаптация, чтобы поддерживать его существование в окружающем биологическом мире, постоянно эволюционирующем вместе с ним”^[3].Эта гипотеза была названа гипотезой Чёрной королевы в честь этого персонажа из “Алисы в Зазеркалье” Льюиса Кэррола, которой принадлежит фраза:”Ну а здесь, знаешь ли, приходится бежать со всех ног, чтобы только остаться на том же месте”^[4].И это действительно так. Вот охотится волк на зайца. Если заяц убежит - останется в живых, для него это, безусловно, добро, но волк может остаться без пищи, что является для него злом. Заяц начинает бежать быстрее, чтобы увеличить свои шансы выжить, и ему это удаётся ровно до тех пор, пока волк не догадается, что и он может бежать быстрее, чтобы не остаться голодным. И этот процесс может продолжаться бесконечно, но его ограничивает физиология: не могут актиновые и миозиновые волокна сокращаться, передвигаясь друг относительно друга, со скоростью света, да и сам процесс работы мышц энергозатратный, а в организме нет бесконечного количества глюкозы для этого. Сюда же относится такой тип взаимоотношений, как “паразит - хозяин”, где паразит стремится максимально упростить своё строение, отложить как можно больше яиц, которые обрастают оболочкой, способствующей сохранению потомства в агрессивной среде хозяина, а хозяин, в свою очередь, может выделять вещества, направленные на уничтожение паразитов (гранулы эозинофилов крови содержат противогельмитные вещества). Эти отношения можно рассматривать как примеры ко-эволюции.

Стоит рассмотреть конкуренцию, где два вида конкурируют за один и тот же ресурс. Можно наблюдать, как на улицах городов воробьи и голуби дерутся за пищевые ресурсы в виде заботливо брошенных людьми кусочками хлеба. В дикой природе явление конкуренции более обширно: конкурируют между собой волк и лиса, малый и большой пёстрые дятлы, и этот список можно продолжать достаточно долго. Межвидовая борьба имеет важное значение и приводит к одному из двух возможных итогов: либо один вид вытесняет другой, либо оба вида расходятся по разным экологическим нишам.

В главе проходит такая мысль, что внешние условия играют важную роль в регуляции средней численности, но климат влияет всё же косвенно: он просто благоприятствует размножению других видов, которые, в свою очередь, могут конкурировать с видами, для которых условия менее благоприятные, или вовсе вытеснять их.

В этой главе Дарвин говорит о важности пищевых цепочек в борьбе за существование. Приводится пример: большое число кошачьих в определённой местности определяет количество мышей, которые влияют на количество шмелей, которые, в свою очередь, влияют на изобилие цветковых растений. Термин не был введён, но на данном примере он был хорошо проиллюстрирован. Пищевая цепь - взаимоотношения между группами организмов, в которых одни особи поедают другие. В настоящее время в этих цепях выделяют продуцентов, консументов и редуцентов. Говорят, что пищевые цепочки осуществляют перенос веществ и энергии, а также обеспечивают круговорот веществ в природе. В этой главе была высказана мысль, что зависимость одного организма от другого связывает между собой существа, находящиеся на разных уровнях такой сложной органической цепи.

Подводя заключение всему вышесказанному, мне хочется выразить восторг в отношении современности “Происхождения видов”, наука лишь дополнила знания Дарвина, но основная мысль осталась практически неизменной и верной для понимания эволюционных процессов и взаимоотношений видов, живущих на нашей планете.

Список использованной литературы

1, 2 – Происхождение видов путём естественного отбора, Чарльз Дарвин.

3 - https://ru.wikipedia.org/wiki/Гипотеза_Чёрной_Королевы

4 – Алиса в Зазеркалье, Льюис Кэррол

Вся остальная информация взята из курса “Экология”, преподаваемая на 1-ом курсе факультета естественных наук биологического отделения и из курсовой работы по общей биологии. Также были использованы знания, сформировавшие мой уровень эрудированности в области биологии.