Adaptace

Obecné zásady

Adaptace je především proces, nikoli fyzická součást těla.

Adaptace... již nemohla být považována za statický stav, produkt tvůrčí minulosti, a stala se naopak pokračujícím dynamickým procesem. Ernst Mayr.

Dobrým příkladem je vnitřní parazit (např. motolice), který má velmi jednoduchou tělesnou stavbu, ale přesto je organismus vysoce přizpůsoben svému konkrétnímu prostředí. Z toho vidíme, že adaptace není jen záležitostí viditelných znaků: u takových parazitů probíhají kritické adaptace v životním cyklu, který je často poměrně složitý.

Jako praktický termín se však adaptace často používá pro produkt: ty vlastnosti druhu, které jsou výsledkem procesu. Mnoho aspektů živočichů nebo rostlin lze správně nazvat adaptacemi, ačkoli vždy existují vlastnosti, jejichž funkce je sporná. Používáním termínu adaptace pro evoluční proces a adaptivního znaku pro tělesnou část nebo funkci (produkt) lze oba významy slova rozlišit.

Adaptace je jedním ze dvou hlavních procesů, které vysvětlují rozmanitost druhů, s nimiž se v biologii setkáváme. Druhým je speciace (rozdělení druhů nebo kladogeneze). Oblíbeným příkladem, který se dnes používá ke studiu vzájemného působení adaptace a speciace, je evoluce cichlid v afrických jezerech.

Organismus musí být životaschopný ve všech fázích svého vývoje a ve všech fázích svého vývoje. To klade omezení na vývoj vývoje, chování a struktury organismů.

Obecně platí, že každá genetická a fenotypová změna během evoluce by měla být relativně malá, protože vývojové systémy jsou velmi složité a vzájemně propojené. Ale polyploidie u rostlin je poměrně běžnou velkou genetickou změnou. Exotičtějším příkladem je vznik eukaryot symbiózou mikroorganismů.

Ekologické niky

Všechny adaptace pomáhají organismům přežít v jejich ekologických nikách. To znamená zvýšení biologické zdatnosti.

Tyto adaptivní znaky mohou být strukturální, behaviorální nebo fyziologické. Strukturální adaptace jsou fyzické vlastnosti organismu (tvar, tělesný pokryv, výzbroj; a také vnitřní uspořádání).

Adaptace chování se skládá z dědičných řetězců chování a/nebo schopnosti učit se: chování může být zděděno v detailech (instinkty) nebo může být zděděna tendence k učení (viz neuropsychologie). Příklady: hledání potravy, sex, vokalizace.

Fyziologické adaptace umožňují organismu vykonávat speciální funkce (například tvorbu jedu, vylučování slizu, fototropismus), ale také obecnější funkce, jako je růst a vývoj, regulace teploty, iontová rovnováha a další aspekty homeostázy. Adaptace tedy ovlivňuje všechny aspekty života organismu.

Obleky úprav

Důležitá přizpůsobení nejsou ojedinělá. Přicházejí ve skupinách, které společně přispívají k tomu, aby byl živočich nebo rostlina úspěšná ve své konkrétní nice nebo životním stylu.

Datel

Přizpůsobení datla je dobrým příkladem toho, že pro úspěšný způsob života je zapotřebí celá řada vlastností.

1. Zobák: jeho špička je dlátovitá a samoostří se klováním do dřeva. Pták se jím dostává k larvám pod kůrou, rozšiřuje díru pro stavbu hnízda a bubnováním signalizuje své teritorium. Mnoho způsobů hledání potravy, hnízdění a signalizace u datlů zahrnuje bubnování a tlučení pomocí zobáku.
2. Dlouhými lepkavými jazyky chytají hmyzí larvy, které žijí pod kůrou.
3. Milisekundu před kontaktem se dřevem se uzavře ztluštělá nikotinová membrána, která chrání oko před odletujícími úlomky. Chráněny jsou i nozdry, které jsou často štěrbinovité a mají zvláštní peříčka, která je kryjí.
4. Aby se zabránilo poškození mozku v důsledku rychlého a opakovaného zpomalování, vyvinula se u datlů řada adaptací, které mozek chrání. Mezi ně patří např.

1. malá velikost mozku
2. poloha mozku rozprostírá oblast kontaktu mezi mozkem a lebkou.
3. krátká doba kontaktu
4. nestejnou délkou horní a dolní části zobáku (dolní je delší). Tím je síla nárazu směrována dolů, pryč od mozku.
5. mozek datla je uložen v lebce s nerovnými houbovitými destičkami, které tlumí nárazy.
6. datlové mají zvláštní jazylku, která se táhne od zobáku, smyčkou přes vrchol lebky a zcela obklopuje mozek. Tím udržuje mozek na svém místě. Otřes mozku způsobuje spíše pohyb mozku uvnitř lebky během nárazu než samotný úder. Pokud je mozek udržován na místě, riziko zranění se výrazně snižuje.

5. Datel má zygodaktylní nohy. Tyto nohy mají čtyři prsty, první a čtvrtý směřují dozadu a druhý a třetí dopředu. Toto uspořádání nohou je vhodné k uchopení větví a kmenů stromů. Příslušníci této čeledi mohou chodit po kmeni stromu ve svislé poloze. Kromě silných drápů a chodidel mají datlové krátké silné nohy. To je typické pro ptáky, kteří se živí potravou na kmenech stromů.
6. Ocas datla je ztuhlý, a když pták sedí na svislé ploše, ocas a nohy ho společně podpírají.
7. Celému systému pomáhají změny v mozku, nervové soustavě, svalech a vazech oproti tomu, co bylo obvyklé u jejich předků.

Předchůdci datlů, kteří přešli na šplhání po kmenech stromů, měli předcházející stavbu nohou a ocasu. To naznačuje, že změna chování, možná kvůli lepšímu zdroji potravy, byla jednou z prvních věcí, ke které v řetězci událostí došlo. Způsob, jakým evoluční novinky začínají, je důležitým tématem.

Datel zelený: všimněte si zobáku, nohou a ocasu


Datel černý

Funkce adaptací

Znaky bez funkce

Ne všechny vlastnosti organismu jsou adaptací. Možná bude potřeba terénní výzkum nebo pokusy, abychom zjistili, zda má nějakou funkci v životě druhu.

Adaptace obvykle odrážejí minulý život druhu. Pokud druh nedávno změnil svůj životní styl, může se kdysi cenná adaptace stát zanikajícím pozůstatkem. Zvířata, která žijí v tmavých jeskyních, často během dlouhé doby ztratí své barvy a zrak.

Důvody mohou být různé. Ztráta struktury a funkce může být pozitivní adaptací, která šetří energii a materiál. Může však jít o pouhý vedlejší produkt genů vybraných pro jiné funkce (pleiotropie). Nebo může být struktura spojena ve vývoji a ovlivněna selekcí pro nějakou jinou strukturu.

Obecně platí, že všechny adaptace, které již nejsou užitečné, se buď stávají vestigiálnímiorgány (viz vermiformní apendix), nebo mohou být vybrány a přizpůsobeny jiným funkcím (viz ušní kůstky).

Adaptace s více funkcemi

Mnoho adaptací plní více než jednu funkci. To je často důvodem, proč se některé znaky stanou tak nápadnými, že téměř definují daný druh. Nohy koně jsou také hlavní obranou: koňský kop je velmi ničivý. Parohy jeleních samců plní sexuální funkci i obranu proti predátorům. Velký mozek člověka slouží nejen k řeči, ale také k myšlení a řešení problémů. Ptačí peří neslouží jen k létání; je základem jeho tepelné ochrany, regulace teploty a signalizace.

Kompromis a konflikt mezi adaptacemi

Je hlubokou pravdou, že příroda neví všechno nejlépe, že genetická evoluce... je příběhem plýtvání, provizoria, kompromisů a omylů. Peter Medawar.

Adaptace nejsou nikdy dokonalé. Vždy existují kompromisy mezi různými funkcemi a strukturami v těle. Organismus jako celek žije a rozmnožuje se, a proto je to kompletní soubor adaptací, který se předává dalším generacím.

Všechna přizpůsobení mají i své stinné stránky: koňské nohy jsou skvělé pro běhání po trávě, ale nemohou se škrábat na zádech; srst savců pomáhá regulovat teplotu, ale poskytuje prostor pro ektoparazity. Kompromisy a náhražky se vyskytují ve velké míře, nikoliv dokonalost. Selekční tlaky působí různými směry a výsledná adaptace je určitým druhem kompromisu.

Vzhledem k tomu, že cílem selekce je fenotyp jako celek, není možné zlepšit současně všechny aspekty fenotypu ve stejné míře. Ernst Mayr. ^p589

Pávi

Kamufláž, která má zabránit odhalení, je zničena, když se v době páření objeví živé barvy. Riziko ohrožení života je zde vyváženo potřebou rozmnožování. Známou adaptací je okrasná vlečka pávů (která se v každém období páření pěstuje znovu). Musí omezovat jeho manévrovací schopnosti a let a je nesmírně nápadná; její růst navíc stojí zdroje potravy.

Darwin vysvětloval její výhodu pohlavním výběrem: "závisí na výhodě, kterou mají určití jedinci oproti jiným jedincům stejného pohlaví a druhu ve vztahu k rozmnožování". Druh pohlavního výběru, který představuje páv, se nazývá "výběr partnera", což znamená, že tento proces vybírá vhodnější jedince oproti méně vhodným, a má tak hodnotu pro přežití. V praxi je páv modrý (Pavo cristatus) poměrně úspěšným druhem s velkým přirozeným areálem v Indii, takže celkový výsledek jeho párovacího systému je docela životaschopný.

Narození člověka

Velikost mozku lidského plodu při narození znamená, že mozek novorozence je poměrně nezralý. Mozek novorozence nemůže být větší než asi 400 cm3, jinak se nedostane přes pánev matky. Přitom velikost potřebná pro mozek dospělého člověka je asi 1400 cm3.

Nejdůležitější věci v lidském životě (pohyb, řeč) musí počkat, než mozek vyroste a dozraje. To je výsledek kompromisu při narození. Velká část problému pramení z našeho vzpřímeného dvojnožce, bez kterého by naše pánev mohla být pro porod vhodněji tvarovaná. Podobný problém měli i neandrtálci.

Změna funkce v čase

Funkce znaku se může v průběhu času měnit a často se mění. K popisu tohoto jevu se používá několik termínů: preadaptace, exaptace, kooptace. "Preadaptace" je nejčastěji používaný termín, kdy se u již existující struktury nebo znaku zděděného po předkovi vyvine jiná funkce. Tento termín používali Julian Huxley a Ernst Mayr. Termín "pre-" neznamená žádnou předvídavost, znamená pouze, že adaptace již byla k dispozici a sloužila nějaké starší funkci. "Exaptace" bylo slovo Stephena J. Goulda.

Jedním z příkladů preadaptace jsou dinosauři, u nichž se peří vyvinulo s funkcí tepelné izolace a zobrazování dlouho předtím, než je první ptáci začali používat k letu. Potní žlázy u savců se později přeměnily na mléčné žlázy. Dalším příkladem je dlouhá cesta ušních boltců savců, které začaly v žaberních krytech dávných ryb, pak se staly součástí spodní čelisti plazů a posléze se staly součástí vnitřního ucha savců. Dalším příkladem jsou křídla tučňáků. Kdysi sloužila k létání, nyní slouží k "létání" pod vodou.

Změna funkce orgánů a struktur je v evoluci velmi častá. Mnoho funkcí čtyřnožců (suchozemských obratlovců) se vyvinulo z funkcí s různými funkcemi u předků lalokoploutvých ryb (Sarcopterygii).

Výcvik indického páva v plné parádě

Definice

Následující definice jsou především zásluhou Theodosia Dobzhanského.

1. Adaptace je evoluční proces, při kterém se organismus stává schopnějším žít ve svém prostředí nebo prostředích.
2. Adaptabilita je stav přizpůsobení: míra, do jaké je organismus schopen žít a rozmnožovat se v daném prostředí.
3. Adaptivní znak je aspekt vývojového vzorce organismu, který zvyšuje pravděpodobnost přežití a reprodukce organismu.

Související stránky

• Evoluce
• Adaptivní záření
• Přírodní výběr
• Fitness
• Specifikace
• Mimikry