Пристосованість організмів до довкілля нерозривно пов'язана з їх життєздатністю, здатністю до конкуренції (конкурентоспроможністю) та залишенню нормального потомства.
Життєздатність
Тварини
Рослини
Забарвлення тіла метеликів
Кішка та її дикі родичі (тигр, леопард) полюють із засідки, приховуючи видобуток. Всі котячі стежать за собою і вилизують вовну, щоб не було запаху. Адже жертви не повинні відчути хижака. Полює кішка найчастіше в темряві, адже, причаївшись, у цей час вона стає непомітнішою. Тому всі котячі у темряві добре бачать. Кішка - одиночний звір, вона "гуляє сама по собі"; тому цих тварин важко дресирувати.
Зовсім інша річ — собака. Собачі родичі (вовки, шакали) здебільшого полюють зграєю, тому вони дуже компанейські і легко звикають слухатися свого ватажка. Собаку можна дресирувати, і він стає дуже слухняним. Собаки вилизують себе дуже рідко і пахнуть псиною – адже ці тварини не сидять у засідці. Щоб знайти видобуток, собака та її родичі використовують гостре чуття. Воно у собак чудове, ці тварини можуть довго йти слідом.
Еволюційний процес передбачає постійні оновлення, виникнення корисних ознак, їхнє закріплення в організмах живих істот. І ці зміни не обов'язково виявляються генетично. Дуже важливі ідіоадаптації - пристосування тварин, рослин та мікроорганізмів до конкретних умов проживання, факторів середовища та фізичним характеристикамареалу.
Механізм виникнення пристроїв - глибокий еволюційний процес, який формує необхідні ознаки з часом, поступово. Який закріплює необхідні характеристики в геномі живих істот для прояву в майбутніх поколіннях.
Адаптації, чи пристосування організмів
Дуже часто можна зустріти організм рослинного або тваринного походження, який має якусь незвичайну особливість у будові, поведінці чи зовнішньому вигляді. Наприклад, паличники, які на вигляд анітрохи не відрізняються від гілочки дерева. Або муха-журчалка, яка має таке ж забарвлення, як оса. Серед рослин прикладами можуть служити товстостеблові м'ясисті кактуси, ходульні та повітряні корені, коріння-підпірки.
У будь-якому випадку все це - пристосування до середовища проживання, умов довкіллячи захист себе від інших істот. Такі явища мають важливе значення, оскільки є важливими етапами еволюційного процесу. Механізм виникнення пристроїв завжди має у своїй основі саме генетичні вибірки та закріплення важливих і потрібних генів, що кодують прояв тієї чи іншої ознаки. Наприклад, ген, відповідальний за зміну забарвлення хамелеоном, сформувався в геном цих тварин кілька тисяч років тому і досі передається у спадок всім майбутнім поколінням.
Адаптації рослин: загальна характеристика
Пристосування у рослин є невід'ємна частинаїх життя. Усі їх можна поділити на кілька основних груп.
- До температурних умов довкілля.
- Вологість повітря.
- Способам запилення.
- До споживання їжі.
Механізм виникнення пристосувань відповідає тим самим основам - еволюційні зміни із закріпленням і передачею у спадок необхідних у конкретних умовах ознак. Тому якщо будь-яка рослина адаптувалася до території, умов середовища, температури, то всім своїм майбутнім поколінням вона обов'язково передасть всі особливості для комфортного існування.
Рослини в умовах сухості
При температурному режимі, в якому переважають надто високі значення та постійні сонячні дні, пристосування рослин мають яскраво виражений характер, спрямований на зменшення випаровування вологи. А також на збереження маси тіла та поживних речовин разом із пов'язаною водою всередині стебла.
Для цього листові пластини редукуються до мінімуму або повністю видозмінюються. Самим типовим прикладомє пустельні рослини - кактуси. Жорстокі умови існування під палючим спекотним сонцем змусили ці рослини перетворити листя на колючі голки, а стебло - у товстий м'ясистий стовбур, наповнений паренхімними клітинами (основною тканиною) з великою кількістю зв'язаної та вільної води.
Механізм виникнення пристроїв кактуса дуже чітко показує, наскільки майстерними можуть бути рослини у своїх адаптаціях. Завдяки колючкам рослина не випаровує воду з поверхні листя, а отже, заощаджує велику її кількість. Крім цього, у стеблі, видозміненому під товстий м'ясистий стовбур, відбувається накопичення ряду речовин, що утримують воду. Наприклад, акумулюються:
- гідрофільні білкові молекули;
- пролін (амінокислота, що утримує воду);
- моносахариди та різні органічні кислоти.
Також механізм виникнення пристосувань кактуса включає вироблення сполук гормональної природи, які загальмують дію гормонів росту (гібберелліни, ауксини). Це дозволяє рослинам швидко зупиняти своє зростання при настанні несприятливих умов, що тривають тривалий час.
Пристосування до різних видів запилення
Ще одним яскравим прикладом адаптацій у рослин є їхня здатність підлаштовуватися до запилювачів. Наприклад, вітрозапильні форми утворюють насіння сухе і легке, яке просто розсіюватиметься навіть несильними рухами повітря.
Якщо рослина комахозапильна, то вона формує квітки певної будови та забарвлення:
- яскраво забарвлені;
- великі або зібрані у великі суцвіття;
- із сильним приємним ароматом.
Будова самої квітки також може бути пристосована під запилювача. Існують рослини, запилювані суворо певним видомптахів або комах.
Перехреснозапильні або самозапильні рослини в структурі квітки мають довгі тичинки і глибоко посаджений маточка, щоб пилок потрапляв на рильце. Кожне їх таких пристроїв грає важливу рольу репродукції і також закріплюється спадково у геномі.
Умови надмірної вологості для рослин
У тропічних і субтропічних місцях проживання часто є явище надмірної вологості повітря. Адже відомо, що в деяких місцевостях тропічні зливи можуть йти понад місяць. Звичайно, такий надлишок води рослинам дуже шкідливий. Тому деякі види сформували певні адаптації, що зводять до мінімуму такий вплив природи. Це гідатоди - водяні гирла, що збільшують кількість води, що виділяється рослиною. Вона виходить цілими краплями. Таке явище отримало назву гуттації.
Також пристосуваннями до надмірної вологості у рослин є великі листові пластини. величезною кількістюпродихів. Відповідно, транспірація також посилена.
Механізм виникнення пристосувань у тварин
Представники фауни змушені як підлаштовуватися під умови середовища, а й захищати себе від нападу сильніших особин, котрим вони - їжа. Це призвело до формування кількох типів адаптацій у тварин:
- зміна форми тіла та кінцівок, шерстного (шкірного, пухового) покриву;
- заступне забарвлення;
- мімікрія (наслідування більш захищеним та небезпечним тваринам);
- застерігаюче забарвлення;
- лякаюча поведінка.
Яскравим прикладом пристосувань за допомогою зміни форми тіла, кінцівок і покривів є птахи (пір'я, кіль, легкий скелет, форма тіла, що обтікає). Також водні ссавці та риби, які мають хвости та плавці, гладку поверхню, відсутність потужного шерстного покриву. Зате у них присутні повітряні бульбашки, перетинки на лапах ласти (морські ссавці).
Виявляється у багатьох тварин, як наземних, і водних. Наприклад, що ховаються в траві, морські голки, що приховують себе у водоростях. Хамелеони, п'ядениці (паличкоподібні гусениці), каліма (метелик, що імітує листок), строкаті та сіре забарвлення зайців та багато інших прикладів, що відображають пристосування у тварин.
Мімікрія, тобто наслідування з метою захисту себе від поїдання та нападу, характерна для, наприклад, мухи-журчалки (нагадує осу), деяких видів вужів, що копіюють отруйних змій і так далі.
Застерігаюче забарвлення комах і тварин спрямоване на чесне попередження про неїстівність виду, його отруйність. Прикладом служать отруйні змії, оси, бджоли, джмелі, сонечка та інші представники. Це дуже поширені пристрої у тварин.
Відлякує поведінка - це шипіння, гарчання, відстрибування убік, випускання біологічних рідин (чорнила восьминогів та кальмарів, скунси). Сюди можна віднести особливості деяких тварин, які у холодну пору року формують зграї для полегшення добування харчування.
Всі перелічені пристосування носять механізм освіти, що еволюційно сформувався і генетично закріпився.
Адаптації білих ведмедів
Механізм виникнення пристосувань білого ведмедя сформувався за умов вкрай холодних місць проживання. Усі його адаптації спрямовані саме на збереження тепла та видобуток їжі. До них можна віднести:
- заступне біле забарвлення (маскування);
- товстий шар підшкірного жиру, що грає подвійну роль: теплоізоляцію та полегшення маси тіла при плаванні та пірнанні;
- густе щільне і тепле хутро, що покриває всю поверхню тіла.
Завдяки своїм пристосуванням білий ведмідь може не побоюватися навіть найсуворіших холодів. А біле забарвлення дозволяє йому непомітно підкрадатися до джерела живлення – тюленів.
Пристосування підземних ссавців
Найяскравішим представником є, безумовно, кріт і всі його родичі (цокори, сліпки та інші). Тому на його прикладі розглянемо адаптацію. Механізм виникнення пристосувань крота пов'язаний з підземним місцем існування, позбавленим деяких важливих світла, достатньої кількості вологи, тепла. Тому адаптації даної тварини такі:
- потужні кінцівки, що риють;
- відсутність зору;
- товстий підшкірний шар жиру;
- гладка та жорстка вовна чорного кольору;
- обтічна форма тіла.
Адаптації великих пустельних тварин
До таких насамперед відносяться верблюди, різні їх види. Механізм виникнення пристосувань верблюда формувався в умовах нестачі вологи та високих температур. Адаптації наступного характеру:
- наявність залоз, що рятують від зайвих солей в організмі;
- знижене потовідведення;
- здатність довгий час голодувати, втрачаючи масу тіла на третину;
- особливі риси травлення та метаболізму;
- наявність горбів, заповнених жиром, що зберігає зв'язану воду;
- швидке насичення водою поповнення внутрішніх запасів.
Всі ці адаптації роблять для верблюдів умови пустелі цілком комфортними та прийнятними для життя.
Пропрацювавши ці теми, Ви повинні вміти:
- Сформулювати своїми словами визначення: еволюція, природний відбір, боротьба існування, адаптація, рудимент, атавізм, ідіоадаптація, біологічний прогрес і регрес.
- Коротко описати, як та чи інша адаптація зберігається добором. Яку роль відіграють гени, генетична мінливість, частота генів, природний відбір.
- Пояснити, чому відбору не утворюється населення ідентичних, бездоганно адаптованих організмів.
- сформулювати, що таке генетичний дрейф; навести приклад ситуації, у якій відіграє важливу роль, і пояснити, чому його роль особливо велика в невеликих популяціях.
- Описати два способи виникнення видів.
- Порівнювати природний та штучний відбір.
- Коротко перерахувати ароморфози в еволюції рослин та хребетних, ідіоадаптація в еволюції птахів та ссавців, покритонасінних рослин.
- Назвати біологічні та соціальні чинникиантропогенезу.
- Порівнювати ефективність споживання рослинної та тваринної їжі.
- Коротко описати риси найдавнішої, стародавньої, викопної людини, людини сучасного типу.
- Вказати риси розвитку та подібності людських рас.
Іванова Т.В., Калінова Г.С., М'ягкова О.М. "Спільна біологія". Москва, "Освіта", 2000
- Тема 14. " Еволюційне вчення." §38, §41-43 стор. 105-108, стор.115-122
- Тема 15. "Пристосованість організмів. Видоутворення." §44-48 стор. 123-131
- Тема 16. "Докази еволюції. Розвиток органічного світу." §39-40 стор 109-115, §49-55 стор 135-160
- Тема 17. "Походження людини." §49-59 стор. 160-172
Розгляньте малюнки 158-163. У чому полягають пристрої у зображених на малюнках організмів до умов проживання? Подумайте, чи збережуться ці пристрої в організмів, якщо умови їх проживання зміняться.
Всі організми мають різноманітні пристосування до умов проживання. Ці пристосування розвиваються у процесі еволюції у два етапи. Спочатку в організмів внаслідок мутаційної та комбінативної мінливостей з'являються нові ознаки. Потім ці ознаки відчуваються природним добором з їхньої відповідність умовам середовища.
Приклади пристроїв організмів.Приклади пристосувань організмів до умов проживання настільки численні, що описати їх практично неможливо. Наведемо лише деякі приклади.
Мал. 158. Заступне забарвлення у тварин: 1 - суцільне забарвлення зимового оперення у тундрової куріпки; 2 - забарвлення, що розчленовує, у оленів-аксісів
До морфологічних пристроїв відносять, що зустрічаються у різних організмів, різні типизапобіжного, застережливого забарвлення, маскування та засобів пасивного захисту.
Заступне забарвлення розвивається у особин, що живуть відкрито, що робить їх менш помітними на навколишньому тлі. Таке забарвлення буває суцільним ( білий коліроперення у тундрової куріпки взимку), якщо навколишній фон однорідний, або розчленовує (світлі та темні точки на шкурі оленів-аксісів), якщо на навколишньому фоні чергуються плями світла і тіні (рис. 158). Ефект покровительственного забарвлення посилюється відповідною поведінкою тварини. У момент небезпеки вони приховуються, що робить їх ще менш помітними на навколишньому тлі.
Застерігаюче забарвлення розвивається у особин, що мають хімічні засоби захисту від ворогів. До них відносять, наприклад, жалючих або отруйних комах, неїстівні або обпалюючі рослини. У процесі еволюції вони виробилися як отруйні хімічні речовини, а й яскрава, зазвичай красночерная чи жовточорна забарвлення (рис. 159). Деякі тварини з застережливим забарвленням у момент небезпеки демонструють хижакові яскраві плями, приймають загрозливу позу, чим суперечать ворога.
Мал. 159. Застерігаюче забарвлення у жаб-древолазів
Маскування - захист, який служить не тільки забарвлення, а й форма тіла. Розрізняють два типи маскування. Перший полягає в тому, що організм, що маскується, за своїм зовнішнім виглядом нагадує якийсь предмет - лист, сучок, камінь і т. п. Такий тип маскування широко зустрічається у комах: паличників, клопів і гусениць метеликів п'ядець (рис. 160).
Мал. 160. Маскування у клопів-листотелок
Другий тип маскування заснований на наслідувальному схожості незахищених організмів із захищеними. Так, нешкідливі метелики-скляниці забарвленням черевця нагадують жалючих комах - ос, тому комахоїдні птахи їх не чіпають (рис. 161).
Мал. 161. Маскування у метелика-скляниці
p align="justify"> Засоби пасивного захисту збільшують ймовірність збереження організму в боротьбі за існування. Наприклад, панцирі черепах, раковини молюсків, голки їжаків захищають їхню відмінність від нападу ворогів. Шипи на стеблах троянди та колючки у кактусів перешкоджають поїданню цих рослин травоїдними ссавцями (рис. 162).
Мал. 162. Засоби пасивного захисту у кактуса-опунції
Фізіологічні пристрої забезпечують стійкість організмів до зміни температури, вологості, освітленості та інших умов неживої природи.
Так, при зниженні температури навколишнього повітря у земноводних і плазунів в організмі знижується рівень обміну речовин і настає зимовий сон. У птахів та ссавців, навпаки, при зниженні температури навколишнього повітря обмін речовин в організмі посилюється, що підвищує теплопродукцію. Густий пір'яний, шерстий покрив і підшкірний шар жиру, що розвивається при цьому, перешкоджає втраті організмом тепла (рис. 163).
Мал. 163. Зимове хутро білки відрізняється густим підшерстком
Поведінкові пристрої зустрічаються тільки у тварин з високорозвиненою нервовою системою. Вони є різні форми поведінки, створені задля виживання як окремих особин, і виду загалом.
Усі поведінкові пристрої можна розділити на вроджені та набуті. До вроджених відносять, наприклад, шлюбну поведінку, захист і вирощування потомства, уникнення хижаків, міграції. Так, левиця при вилизуванні своїх дитинчат запам'ятовує їхній запах. Той самий процес пробуджує в неї потребу захищати левенят від ворогів (рис. 164, 1).
Мал. 164. Поведінкові пристрої організмів: 1 - левиця, що вилизує левенят; 2 - макаки японські, що гріються в гарячому джерелі; 3 - водоплавні птахи, що зимують на незамерзаючій водоймі в місті
Важливу роль життя тварин грають і набуті поведінкові пристосування. Наприклад, найпівнічніший вид мавп - макак японський, що зустрічається на півночі Японії, перейшов до сніжно-водного способу життя (рис. 164, 2). Взимку при настанні сильніших морозів ці мавпи спускаються з гір до гарячих джерел, де гріються у теплій воді. Інший наочний приклад. У великих містахСередня смуга Росії змінила поведінку перелітних птахів. Так, деякі водоплавні птахи перестали відлітати на зимівлю в теплі краї. Вони збираються у великі зграї на водоймах, що незамерзають, де завжди є необхідна їжа (мал. 164, 3).
Відносна доцільність пристроїв.Всі пристосування в організмів виробляються в конкретних умовах їх довкілля. Якщо умови середовища змінюються, пристосування можуть втратити своє позитивне значення, іншими словами, вони мають відносну доцільність.
Існує безліч доказів відносної доцільності пристроїв: захист організму від одних ворогів виявляється неефективним від інших; поведінка організму може стати безглуздою; корисний в одних умовах орган виявляється марним в інших. Наприклад, очерет, завдяки батьківському інстинкту, вигодовує кукушонка, що вилупилося з яйця, підкинутого в гніздо зозулею (рис. 165).
Мал. 165. Відносна доцільність пристосувань організмів - очерет, що вигодовує кукушонка
Отже, основним результатом дії рушійних сил еволюції є поява в нових організмів і вдосконалення наявних пристосувань. Оскільки умови існування організмів змінюються, абсолютних пристосувань у природі немає, і їх появи нескінченний. У особин, які належать одного виду, розбіжності у наявних пристосуваннях незначні. Закріплення цих відмінностей за умов ізоляції, призводить до появи нових видів, тобто. до видоутворення.
Вправи з пройденого матеріалу
- Як виникають пристосування у особин до довкілля?
- У чому виявляється відносна доцільність пристроїв? Відповідь проілюструйте прикладами.
- Чи можуть у організмів у ході тривалої еволюції виникнути абсолютні, тобто досконалі пристосування? Відповідь аргументуйте.
Багато пернатів освоїли наземно-повітряне середовище проживання. Пристосування птахів до польоту стало можливим через багато змін у зовнішньому виглядіта внутрішньої будови.
Основні ознаки пристосування птахів до польоту
- Подвійне дихання.
- Літальні м'язи містять велика кількістьміоглобіну.
- Пір'яний покрив.
- Легкий скелет.
- Розвинена кровоносна система.
- Швидкий обмін речовин.
- Видозміна передніх кінцівок у крилах.
- Обтічна форма тіла.
- Є спеціальна кістка – кіля.
- Теплокровність.
- Один яєчник.
- Зменшено кількість кісток.
- Збільшено мозок.
- Добре розвинена нервова система.
Як птахи пристосовані до польоту?
У птахів легені немає можливості розширюватися чи стискатися, як в людей. Повітряні мішки виконують усю цю роботу. При вдиху та видиху через легкі птахи рухається свіже повітря, яке запасається в мішках. Тому дихання у птахів називається «подвійним». Щоб запастись достатньою кількістю кисню, у птахів літальні м'язи містять багато міоглобіну.
Внутрішня будова птиці схема
Птахи змушені багато харчуватися, щоб отримувати велику кількість енергії. У них дуже добре розвинена кровоносна та дихальна система. Середній тиск пернатих становить близько 130 мм рт. ст., тоді як у ссавців вона всього — 95 мм рт. ст.
Птахи мають дуже швидкий обмін речовин, температура тіла досягає від 40 до 42 градусів. Висока температуратіла істотно впливає на всі процеси життєдіяльність, а також скорочення м'язів відбувається в рази швидше.
У великій мірі великі м'язи, що рухають кінцівки, розташовані на тілі, а до них вже йдуть сухожилля.
Птахи пережовують свою їжу в шлунку, тому всі жувальні процеси розташовані всередині тіла, що покращує їхню аеродинаміку.
Пернаті мають пір'я, яким не потрібні кровоносні судини, вони надто легкі та м'які. Також крім усього цього у птахів легкийскелет, наповнений повітрям. А для кращої координації рухів було збільшено мозок.
Пристосування птахів до довкілля
Залежно від місця проживання зовнішню будову пернатих сильно видозмінено. Наприклад, дятел має дзьоб, який схожий на долото. Він використовує його, щоб діставати комах та личинок з кори дерев. До того ж у нього занадто довга липка мова та гострі пазурі, які дозволяють йому виконувати всі необхідні завдання для продовження життєдіяльності.
Птахи, які живуть у водоймищах, теж мають деякі зміни. Вони мають короткі нижні кінцівки з плавальними перетинками і суцільний пір'яний покрив. Пернаті, що мешкають у пустелях і степах мають захисне забарвлення пір'я, у них прекрасний зір і сильні ноги.
Страусоподібні птахи населяють Африку. Вони не можуть літати, тому що у птахів недорозвинені крила, проте добре розвинені ноги. Птахи можуть розвивати швидкість до 70 км/год, їхня вага становить 50-90 кг, а зростання близько 2,5-2,7 метрів. Мешкають страусоподібні в саванах, пустелях, степах.
- Стаття по темі
Хижі птахи мають велику вигнуту дзьоб, яку використовують для розриву видобутку на дрібні шматочки. Маючи потужні гострі пазурі, вони чіпляються у видобуток, після чого завдають їм смертоносних поранень або переносять їжу до себе в гніздо. Хижаки можуть довго ширяти в повітрі, у них чудовий гострий зір і чудовий слух.
