Ejemplos de adaptación conductual. Adaptaciones conductuales de los organismos a la acción de factores ecológicos. Ejemplos. Adaptaciones complejas y cruzadas
La identificación de los factores limitantes es de gran importancia práctica. En primer lugar, para el cultivo: aplicación de los fertilizantes necesarios, encalado del suelo, saneamiento, etc. permitir aumentar la productividad, mejorar la fertilidad del suelo, mejorar la existencia de plantas cultivadas.
- ¿Qué significa el prefijo "evry" y "steno" en el nombre de la especie? Dé ejemplos de eurybionts y stenobionts.
Amplio límite de tolerancia de la especie. en relación con los factores ambientales abióticos, denotados agregando prefijos al nombre del factor "todo. La incapacidad para tolerar fluctuaciones significativas en los factores o un límite de resistencia bajo se caracteriza por el prefijo "steno", por ejemplo, animales estenotérmicos. Los pequeños cambios de temperatura tienen poco efecto sobre los organismos euritermales y pueden ser fatales para los estenotérmicos. La especie adaptada a las bajas temperaturas es criofilico(del griego krios - frío), y a altas temperaturas - termofílico. Patrones similares se aplican también a otros factores. Las plantas pueden ser hidrófilo, es decir. exigente en agua y xerofílico(resistente a la sequedad).
En relación con el contenido sales en el hábitat, se distinguen eurygales y stenogals (del griego gals - sal), hasta iluminacion - euryphotes y stenohots, en relación con a la acidez del ambiente- Especies euriónicas y esteniónicas.
Dado que el euribiontismo hace posible poblar una variedad de hábitats, y el estenobiontismo reduce drásticamente el rango de lugares adecuados para la especie, estos 2 grupos a menudo se denominan evry - y estenobiontes. Muchos animales terrestres que viven en un clima continental pueden soportar fluctuaciones significativas de temperatura, humedad y radiación solar.
Los estenobiontes incluyen- orquídeas, truchas, urogallos del Lejano Oriente, peces de aguas profundas).
Los animales que son estenobiontes simultáneamente con respecto a varios factores se denominan estenobiontes en el sentido amplio de la palabra ( peces que viven en ríos y arroyos de montaña, no toleran temperaturas demasiado altas y bajo contenido de oxígeno, habitantes de los trópicos húmedos, no adaptados a las bajas temperaturas y la baja humedad del aire).
Los eurbiontes son Escarabajo de patata de Colorado, ratón, ratas, lobos, cucarachas, juncos, pasto de trigo.
- Adaptación de los organismos vivos a los factores ambientales. Tipos de adaptación.
adaptación ( de lat. adaptación - adaptación ) - esta es una adaptación evolutiva de los organismos del medio ambiente, expresada en un cambio en sus características externas e internas.
Los individuos que por alguna razón han perdido la capacidad de adaptación, en las condiciones de cambios en los regímenes de los factores ambientales, están condenados a eliminación, es decir. a la extinción.
Tipos de adaptación: adaptaciones morfológicas, fisiológicas y conductuales.
La morfología es la doctrina de las formas externas de los organismos y sus partes.
1.Adaptación morfológica- esta es una adaptación que se manifiesta en la adaptación a la natación rápida en animales acuáticos, a la supervivencia en condiciones de altas temperaturas y deficiencia de humedad - en cactus y otras plantas suculentas.
2.Adaptaciones fisiológicas consisten en las características del conjunto enzimático en el tracto digestivo de los animales, determinadas por la composición del alimento. Por ejemplo, los habitantes de los desiertos secos pueden satisfacer la necesidad de humedad debido a la oxidación bioquímica de las grasas.
3.Adaptaciones conductuales (etológicas) aparecen en una variedad de formas. Por ejemplo, existen formas de comportamiento adaptativo de los animales destinadas a garantizar un intercambio de calor óptimo con el medio ambiente. El comportamiento adaptativo se puede manifestar en la creación de refugios, el movimiento en la dirección de condiciones de temperatura preferidas más favorables, la elección de lugares con humedad o luz óptimas. Muchos invertebrados se caracterizan por una actitud selectiva hacia la luz, que se manifiesta al acercarse o alejarse de la fuente (taxis). Se conocen migraciones diurnas y estacionales de mamíferos y aves, incluidas migraciones y vuelos, así como movimientos intercontinentales de peces.
El comportamiento adaptativo puede manifestarse en los depredadores en el proceso de caza (seguimiento y persecución de presas) y en sus presas (esconderse, confundir el rastro). El comportamiento de los animales durante la época de apareamiento y durante la crianza de las crías es excepcionalmente específico.
Hay dos tipos de adaptación a factores externos. Forma pasiva de adaptación.- esta adaptación por el tipo de tolerancia (tolerancia, resistencia) consiste en la aparición de un cierto grado de resistencia a este factor, la capacidad de mantener funciones cuando cambia la fuerza de su influencia. Este tipo de adaptación se forma como una característica propiedad de la especie y se realiza a nivel celular y tisular. El segundo tipo de accesorio. activo. En este caso, el cuerpo, utilizando mecanismos de adaptación específicos, compensa los cambios causados por el factor que influye, de modo que el entorno interno permanece relativamente constante. Las adaptaciones activas son adaptaciones de tipo resistente (resistencia) que mantienen la homeostasis del medio interno del cuerpo. Un ejemplo de un tipo de adaptación tolerante son los animales poiquiloosmóticos, un ejemplo de un tipo resistente es el homoyosmótico. .
- Defina una población. Mencione las principales características del grupo de la población. Da ejemplos de poblaciones. Poblaciones en crecimiento, estables y moribundas.
población- un grupo de individuos de la misma especie que interactúan entre sí y habitan conjuntamente un territorio común. Las principales características de la población son las siguientes:
1. Número: el número total de personas en un área determinada.
2. Densidad de población: el número promedio de individuos por unidad de área o volumen.
3. Fertilidad: el número de nuevos individuos que aparecieron por unidad de tiempo como resultado de la reproducción.
4. Mortalidad - el número de individuos muertos en la población por unidad de tiempo.
5. Crecimiento demográfico - la diferencia entre fecundidad y mortalidad.
6. Tasa de crecimiento - crecimiento promedio por unidad de tiempo.
Las poblaciones se caracterizan por una cierta organización, la distribución de los individuos en el territorio, la proporción de grupos por sexo, edad y características de comportamiento. Se forma, por un lado, sobre la base de las propiedades biológicas generales de la especie, y por otro lado, bajo la influencia de factores ambientales abióticos y poblaciones de otras especies.
La estructura de la población es inestable. El crecimiento y desarrollo de organismos, el nacimiento de otros nuevos, la muerte por diversas causas, cambios en las condiciones ambientales, un aumento o disminución en el número de enemigos: todo esto conduce a un cambio en varias proporciones dentro de la población.
Aumento o crecimiento de la población- esta es una población dominada por individuos jóvenes, dicha población está creciendo en número o se está introduciendo en el ecosistema (por ejemplo, países del "tercer" mundo); Más a menudo, hay un exceso de nacimientos sobre muertes y la población crece hasta tal punto que puede ocurrir un brote de reproducción masiva. Esto es especialmente cierto para los animales pequeños.
Con una intensidad equilibrada de fecundidad y mortalidad, una población estable. En tal población, la mortalidad se compensa con el crecimiento y su número, así como su rango, se mantienen al mismo nivel. . Población estable - esta es una población en la que el número de individuos de diferentes edades varía uniformemente y tiene el carácter de una distribución normal (como ejemplo, podemos nombrar a la población de Europa Occidental).
Población en disminución (muerte) Es una población en la que la tasa de mortalidad es superior a la tasa de natalidad. . Una población en declive o moribunda es una población dominada por personas mayores. Un ejemplo es Rusia en la década de 1990.
Sin embargo, tampoco puede encogerse indefinidamente.. A cierto nivel de abundancia, la intensidad de la mortalidad comienza a disminuir y la fecundidad aumenta. . En última instancia, una población en declive, habiendo alcanzado un cierto número mínimo, se convierte en su opuesto: una población en crecimiento. La tasa de natalidad en dicha población aumenta gradualmente y en un momento determinado se nivela con la mortalidad, es decir, la población se estabiliza por un corto período de tiempo. Las poblaciones decrecientes están dominadas por individuos viejos que ya no pueden reproducirse intensamente. Esta estructura de edad indica condiciones desfavorables.
- Nicho ecológico del organismo, conceptos y definiciones. Hábitat. Arreglo mutuo de nichos ecológicos. El nicho ecológico del hombre.
Cualquier tipo de animal, planta, microbio es capaz de vivir, alimentarse, reproducirse normalmente solo en el lugar donde ha sido "registrado" por la evolución durante muchos milenios, a partir de sus antepasados. Para referirse a este fenómeno, los biólogos han tomado prestado término de la arquitectura - la palabra "nicho" y comenzaron a decir que cada tipo de organismo vivo ocupa su propio nicho ecológico único en la naturaleza.
Nicho ecológico de un organismo.- es la totalidad de sus requisitos para las condiciones ambientales (composición y regímenes de los factores ambientales) y el lugar donde se cumplen estos requisitos, o la totalidad del conjunto de características biológicas y parámetros físicos del medio ambiente que determinan las condiciones para el existencia de una determinada especie, su transformación de energía, el intercambio de información con el medio ambiente y otros similares.
El concepto de nicho ecológico se suele utilizar cuando se utilizan las relaciones de especies ecológicamente próximas pertenecientes al mismo nivel trófico. El término "nicho ecológico" fue propuesto por J. Grinnell en 1917 caracterizar la distribución espacial de las especies, es decir, se definió el nicho ecológico como un concepto cercano al hábitat. c elton definió un nicho ecológico como la posición de una especie en una comunidad, enfatizando la particular importancia de las relaciones tróficas. Un nicho puede pensarse como parte de un espacio multidimensional imaginario (hipervolumen), cuyas dimensiones individuales corresponden a los factores necesarios para la especie. Cuanto más varía el parámetro, es decir, la adaptabilidad de una especie a un determinado factor ambiental, cuanto más amplio sea su nicho. El nicho también puede aumentar en el caso de una competencia debilitada.
hábitat de la especie- este es el espacio físico ocupado por una especie, organismo, comunidad, está determinado por la totalidad de las condiciones del ambiente abiótico y biótico que proporcionan todo el ciclo de desarrollo de los individuos de la misma especie.
El hábitat de la especie se puede designar como "nicho espacial".
La posición funcional en la comunidad, en las formas de procesar la materia y la energía en el proceso de nutrición, se denomina nicho trófico.
Hablando en sentido figurado, si un hábitat es, por así decirlo, la dirección de los organismos de una especie determinada, entonces un nicho trófico es una profesión, el papel de un organismo en su hábitat.
La combinación de estos y otros parámetros se denomina comúnmente nicho ecológico.
nicho ecológico(del nicho francés - un hueco en la pared) - este es el lugar ocupado por una especie biológica en la biosfera, incluye no solo su posición en el espacio, sino también su lugar en las interacciones tróficas y de otro tipo en la comunidad, por así decirlo , la “profesión” de la especie.
Nicho ecológico fundamental(potencial) es un nicho ecológico en el que una especie puede existir en ausencia de competencia de otras especies.
Nicho ecológico realizado (real) – nicho ecológico, parte de un nicho fundamental (potencial) que una especie puede defender en competencia con otras especies.
Según la disposición mutua de los nichos de los dos tipos, se dividen en tres tipos: nichos ecológicos no contiguos; nichos contiguos pero no superpuestos; nichos contiguos y superpuestos.
El hombre es uno de los representantes del reino animal, una especie biológica de la clase de los mamíferos. A pesar de que tiene muchas propiedades específicas (mente, habla articulada, actividad laboral, biosocialidad, etc.), no ha perdido su esencia biológica y todas las leyes de la ecología son válidas para él en la misma medida que para otros organismos vivos. . . El hombre tiene lo suyo, solo lo suyo, nicho ecológico. El espacio en el que se localiza el nicho humano es muy limitado. Como especie biológica, una persona solo puede vivir dentro de la tierra del cinturón ecuatorial (trópicos, subtrópicos), donde surgió la familia de los homínidos.
- Formule la ley fundamental de Gausa. ¿Qué es una "forma de vida"? ¿Qué formas ecológicas (o de vida) se distinguen entre los habitantes del medio acuático?
Tanto en el mundo vegetal como en el animal, la competencia interespecífica e intraespecífica está muy extendida. Hay una diferencia fundamental entre ellos.
Regla (o incluso ley) Causa: dos especies no pueden ocupar el mismo nicho ecológico al mismo tiempo y, por lo tanto, necesariamente se desplazan mutuamente.
En uno de los experimentos, Gause crió dos tipos de ciliados: Paramecium caudatum y Paramecium aurelia. Como alimento, recibieron regularmente uno de los tipos de bacterias que no se multiplican en presencia de paramecio. Si cada tipo de ciliado se cultivaba por separado, sus poblaciones crecían según una curva sigmoidea típica (a). Al mismo tiempo, el número de paramecios se determinó por la cantidad de comida. Pero al coexistir, los paramecios comenzaron a competir, y P. aurelia reemplazó por completo a su competidor (b).
Arroz. Competencia entre dos especies estrechamente relacionadas de ciliados que ocupan un nicho ecológico común. a - Paramecium caudatum; b - P. aurelia. 1. - en una cultura; 2.- en una cultura mixta
Con el cultivo conjunto de ciliados, después de un tiempo solo quedó una especie. Al mismo tiempo, los ciliados no atacaron individuos de otro tipo y no emitieron sustancias nocivas. La explicación radica en que las especies estudiadas diferían en tasas de crecimiento desiguales. En la competencia por la comida, ganó la especie que se reproduce más rápido.
al criar P. caudatum y P. bursaria no se produjo tal desplazamiento, ambas especies se encontraban en equilibrio, estando la última concentrada en el fondo y paredes de la vasija, y la primera en el espacio libre, es decir, en un nicho ecológico diferente. Los experimentos con otros tipos de ciliados han demostrado la regularidad de la relación entre presa y depredador.
Principio de gasa se llama el principio competiciones de eliminación. Este principio conduce a la separación ecológica de especies estrechamente relacionadas oa una disminución de su densidad donde pueden coexistir. Como resultado de la competencia, una de las especies es expulsada. El principio de Gause juega un papel muy importante en el desarrollo del concepto de nicho, y también obliga a los ecologistas a buscar respuestas a una serie de preguntas: ¿Cómo coexisten especies similares?, ¿Qué tan grandes deben ser las diferencias entre especies para que puedan existir? ¿coexistir? ¿Cómo evitar la exclusión competitiva?
La forma de vida de la especie. es un complejo históricamente desarrollado de sus propiedades biológicas, fisiológicas y morfológicas, que determina una cierta reacción a la influencia del medio ambiente.
Entre los habitantes del medio acuático (hidrobiontes), la clasificación distingue las siguientes formas de vida.
1.Neuston(del griego neuston - capaz de nadar) – colección de organismos marinos y de agua dulce que viven cerca de la superficie del agua , por ejemplo, larvas de mosquitos, muchos protozoos, chinches de agua y, de las plantas, la conocida lenteja de agua.
2. Más cerca de la superficie del agua habita plancton.
Plancton(del griego planktos - altísimo) - organismos flotantes capaces de realizar movimientos verticales y horizontales principalmente de acuerdo con el movimiento de las masas de agua. Asignar fitoplancton algas fotosintéticas que nadan libremente y zooplancton- pequeños crustáceos, larvas de moluscos y peces, medusas, peces pequeños.
3.nekton(del griego nektos - flotante) - organismos que flotan libremente capaces de un movimiento vertical y horizontal independiente. nekton vive en la columna de agua - estos son peces, en los mares y océanos, anfibios, grandes insectos acuáticos, crustáceos, también reptiles (serpientes marinas y tortugas) y mamíferos: cetáceos (delfines y ballenas) y pinnípedos (focas).
4. perifiton(del griego peri - alrededor, sobre, phyton - planta) - animales y plantas adheridos a los tallos de las plantas superiores y que se elevan por encima del fondo (moluscos, rotíferos, briozoos, hidras, etc.).
5. Bentos ( del griego bentos - profundidad, fondo) - organismos bentónicos que llevan un estilo de vida adjunto o libre, que incluye: vivir en el espesor del sedimento del fondo. Estos son principalmente moluscos, algunas plantas inferiores, larvas de insectos rastreros y gusanos. La capa inferior está habitada por organismos que se alimentan principalmente de restos en descomposición.
- ¿Qué es la biocenosis, biogeocenosis, agrocenosis? La estructura de la biogeocenosis. ¿Quién es el fundador de la doctrina de la biocenosis? Ejemplos de biogeocenosis.
Biocenosis(del griego koinos - bios común - vida) es una comunidad de organismos vivos que interactúan, formada por plantas (fitocenosis), animales (zoocenosis), microorganismos (microbocenosis) adaptados para coexistir en un territorio determinado.
El concepto de "biocenosis" - condicional, ya que los organismos no pueden vivir fuera del medio ambiente de existencia, pero es conveniente utilizarlo en el proceso de estudio de las relaciones ecológicas entre organismos, dependiendo de la zona, la actitud ante la actividad humana, el grado de saturación, utilidad, etc. hay biocenosis de tierra, agua, naturales y antropogénicas, saturadas y no saturadas, plenas y no plenas.
Biocenosis, como poblaciones - este es un nivel supra-orgánico de organización de la vida, pero de un rango superior.
Los tamaños de los grupos biocenóticos son diferentes.- también son grandes comunidades de almohadas de líquenes sobre troncos de árboles o un tocón podrido, pero también es una población de estepas, bosques, desiertos, etc.
La comunidad de organismos se llama biocenosis, y la ciencia que estudia la comunidad de organismos - biocenología.
VN Sukachev el término ha sido propuesto (y generalmente aceptado) para referirse a comunidades biogeocenosis(del griego bios - vida, geo - tierra, cenosis - comunidad) - es un conjunto de organismos y fenómenos naturales característicos de un área geográfica determinada.
La estructura de la biogeocenosis incluye dos componentes. biótico - comunidad de organismos vivos vegetales y animales (biocenosis) - y abiótico - un conjunto de factores ambientales no vivos (ecotopo o biotopo).
Espacio con condiciones más o menos homogéneas, que está ocupada por una biocenosis, se denomina biotopo (topis - lugar) o ecotopo.
Ecotop incluye dos componentes principales: cumbre climática- el clima en todas sus diversas manifestaciones y edaphotop(del griego edafos - suelo) - suelo, relieve, agua.
Biogeocenosis\u003d biocenosis (fitocenosis + zoocenosis + microbocenosis) + biotopo (climatotop + edaphotop).
Biogeocenosis - estas son formaciones naturales (contienen el elemento "geo" - la Tierra ) .
Ejemplos biogeocenosis puede haber un estanque, un prado, un bosque mixto o de una sola especie. A nivel de biogeocenosis tienen lugar todos los procesos de transformación de energía y materia en la biosfera.
Agrocenosis(del latín agraris y griego koikos - común) - una comunidad de organismos creados por el hombre y sostenidos artificialmente por él con mayor productividad (productividad) de una o más especies vegetales o animales seleccionadas.
La agrocenosis difiere de la biogeocenosis componentes principales. No puede existir sin el apoyo humano, ya que es una comunidad biótica creada artificialmente.
- El concepto de "ecosistema". Tres principios de funcionamiento de los ecosistemas.
sistema ecológico- uno de los conceptos más importantes de la ecología, abreviado como ecosistema.
Ecosistema(del griego oikos - vivienda y sistema) - esta es cualquier comunidad de seres vivos, junto con su hábitat, conectados internamente por un complejo sistema de relaciones.
ecosistema - estas son asociaciones supraorgánicas, incluidos los organismos y el entorno inanimado (inerte), que están en interacción, sin los cuales es imposible mantener la vida en nuestro planeta. Esta es una comunidad de organismos vegetales y animales y un ambiente inorgánico.
Con base en la interacción de los organismos vivos que forman un ecosistema, entre sí y con su hábitat, en cualquier ecosistema, se distinguen agregados interdependientes biótico(organismos vivos) y abiótico(naturaleza inerte o inanimada) componentes, así como factores ambientales (como la radiación solar, la humedad y la temperatura, la presión atmosférica), factores antropogénicos otro.
A los componentes abióticos de los ecosistemas incluyen sustancias inorgánicas: carbono, nitrógeno, agua, dióxido de carbono atmosférico, minerales, sustancias orgánicas que se encuentran principalmente en el suelo: proteínas, carbohidratos, grasas, sustancias húmicas, etc., que han ingresado al suelo después de la muerte de los organismos.
A los componentes bióticos del ecosistema incluyen productores, autótrofos (plantas, quimiosintéticos), consumidores (animales) y detritófagos, descomponedores (animales, bacterias, hongos).
adaptaciones de comportamiento - estas son las características del comportamiento desarrollado en el proceso de evolución que les permiten adaptarse y sobrevivir en las condiciones ambientales dadas.
Ejemplo típico- sueño de invierno de un oso.
También son ejemplos 1) la creación de refugios, 2) movimiento para seleccionar las condiciones óptimas de temperatura, especialmente en condiciones de t extrema. 3) el proceso de rastrear y perseguir presas de depredadores y presas, en reacciones de respuesta (por ejemplo, esconderse).
común para los animales manera de adaptarse a los malos tiempos- migración (Saiga saigas parte anualmente para el invierno en los semidesiertos del sur sin nieve, donde los pastos de invierno son más nutritivos y accesibles debido al clima seco. Sin embargo, en verano, el pasto del semidesierto se quema rápidamente, por lo tanto, durante el temporada de cría, las saigas se trasladan a estepas septentrionales más húmedas).
Ejemplos 4) comportamiento en la búsqueda de alimento y pareja sexual, 5) apareamiento, 6) alimentación de las crías, 7) evitación del peligro y protección de la vida en caso de amenaza, 8) agresividad y posturas amenazantes, 9) cuidado de las crías, lo que aumenta la probabilidad de supervivencia de los cachorros, 10) unirse en bandadas, 11) imitación de herida o muerte en caso de amenaza de ataque.
21. Formas de vida, como resultado de la adaptación de los organismos a la acción de un complejo de factores ambientales. Clasificación de formas de vida de plantas según K.Raunkier, I.G.Serebryakov, animales según D.N.Kashkarov.
El término "forma de vida" fue introducido en los años 80 por E. Warming. Entendió la forma de vida como "una forma en la que el cuerpo vegetativo de una planta (individuo) está en armonía con el ambiente externo a lo largo de su vida, desde la cuna hasta el ataúd, desde la semilla hasta la muerte". Esta es una definición muy profunda.
Las formas de vida como tipos de estructuras adaptativas demuestran: 1) una variedad de formas de adaptar diferentes especies de plantas incluso a las mismas condiciones,
2) la posibilidad de similitud de estos caminos en plantas que son completamente independientes, pertenecientes a diferentes especies, géneros, familias.
-> La clasificación de las formas de vida se basa en la estructura de los órganos vegetativos y refleja II caminos convergentes y de evolución ecológica.
Según Raunkier: aplicó su sistema para averiguar la relación entre las formas de vida de las plantas y el clima.
Destacó una característica importante que caracteriza la adaptación de las plantas a la transferencia de una estación desfavorable: fría o seca.
Este signo es la posición de los brotes de renovación en la planta en relación con el nivel del sustrato y la capa de nieve. Raunkier atribuyó esto a la protección de los riñones durante las épocas desfavorables del año.
1)fanerófitas- los brotes hibernan o soportan el período seco "abiertos", muy por encima del suelo (árboles, arbustos, enredaderas leñosas, epífitas).
-> por lo general están protegidos por escamas de brotes especiales, que tienen una serie de dispositivos para preservar el cono de crecimiento y los primordios de hojas jóvenes encerrados en ellos de la pérdida de humedad.
2)camefitas- los brotes se sitúan casi al nivel del suelo oa una altura no superior a 20-30 cm (arbustos, semiarbustos, plantas rastreras). En climas fríos y muertos, estos riñones reciben muy a menudo una protección adicional en invierno, además de sus propias escamas renales: hibernan bajo la nieve.
3)criptofitos- 1) geófitos: los brotes se ubican en el suelo a cierta profundidad (se dividen en rizomatosos, tuberosos, bulbosos),
2) hidrófitos: los brotes hibernan bajo el agua.
4)hemicriptófitos- plantas generalmente herbáceas; sus brotes de renovación están al nivel del suelo o se hunden muy superficialmente, en la hojarasca formada por desechos de hojas, otra "cubierta" adicional para los brotes. Entre los hemicriptófitos, Raunkier distingue " irotogeiicryptophytes"con brotes alargados, muriendo anualmente hasta la base, donde se ubican los brotes de renovación, y hemicriptófitos en roseta, en el que los brotes acortados pueden pasar el invierno en todo el nivel del suelo.
5)terófitos- grupo especial; estas son plantas anuales en las que todas las partes vegetativas mueren al final de la temporada y no hay brotes que hibernan; estas plantas se renuevan al año siguiente a partir de semillas que hibernan o sobreviven un período seco en el suelo o en el suelo.
Según Serebryakov:
Usando y resumiendo las clasificaciones propuestas en diferentes momentos, propuso llamar a una forma de vida una especie de habitus - (forma característica, apariencia de un org-ma) de opgroups de plantas que surgen como resultado del crecimiento y desarrollo en condiciones definidas - como una adaptación de la expresión a estas condiciones.
La base de su clasificación es un signo de la vida útil de toda la planta y sus ejes esqueléticos.
A. Plantas leñosas
1. árboles
2. Arbustos
3. Arbustos
B. Plantas semileñosas
1.Subarbustos
2.Subarbustos
B. Hierbas molidas
1.Hierbas policárpicas (hierbas perennes, florecen muchas veces)
2. Hierbas monocárpicas (viven varios años, florecen una vez y mueren)
D. Pastos de agua
1. Hierbas anfibias
2. Hierbas flotantes y subacuáticas.
La forma de vida de un árbol resulta ser una extrusión de adaptaciones a las condiciones más favorables para el crecimiento.
EN bosques de los trópicos húmedos- la mayoría de las especies de árboles (hasta el 88% en la región amazónica de Brasil), y en la tundra y las tierras altas no hay árboles reales. En la zona bosques de taiga los árboles están representados por sólo unas pocas especies. No más del 10-12% del número total de especies son árboles y en la flora de la zona forestal templada de Europa.
Según Kashkarov:
I. Formas flotantes.
1. Puramente acuático: a) nekton; b) plancton; c) bentos.
2. Semiacuático:
a) buceo b) no bucear; c) solo obtener comida del agua.
II. Formas de madriguera.
1. Excavadores absolutos (que pasan toda su vida bajo tierra).
2. Excavaciones relativas (saliendo a la superficie).
tercero formas de suelo.
1. No hacer agujeros: a) corriendo; b) saltar; c) gatear.
2. Hacer agujeros: a) correr; b) saltar; c) gatear.
3. Animales de las rocas.
IV. Formas de escalada en madera.
1. No descender de los árboles.
2. Solo trepando árboles.
V. Formas aéreas.
1. Obtención de alimentos en el aire.
2. Buscando comida desde el aire.
En la apariencia externa de las aves se manifiesta en gran medida su confinamiento en determinados tipos de hábitats y la naturaleza del movimiento a la hora de obtener alimento.
1) vegetación leñosa;
2) espacios abiertos de tierra;
3) pantanos y bajíos;
4) espacios de agua.
En cada uno de estos grupos se distinguen formas específicas:
a) conseguir comida trepando (palomas, loros, pájaros carpinteros, paseriformes)
b) alimentación en vuelo (alas largas, en los bosques - búhos, chotacabras, sobre el agua - nariz de tubo);
c) alimentación mientras se desplaza por el suelo (en espacios abiertos - grullas, avestruces; bosque - la mayoría de los pollos; en pantanos y aguas poco profundas - algunos paseriformes, flamencos);
d) los que obtienen alimento nadando y buceando (somormujos, copépodos, gansos, pingüinos).
22. Los principales ambientes de vida y sus características: tierra-aire y agua.
tierra-aire- la mayoría de los animales y plantas viven.
Se caracteriza por 7 factores abióticos principales:
1. Baja densidad del aire dificulta el mantenimiento de la forma del cuerpo y provoca la imagen del sistema de apoyo.
EJEMPLO: 1. Las plantas acuáticas no tienen tejidos mecánicos: aparecen sólo en formas terrestres. 2. Los animales deben tener un esqueleto: un hidroesqueleto (en los gusanos redondos), o un esqueleto externo (en los insectos), o un esqueleto interno (en los mamíferos).
La baja densidad del medio facilita el movimiento de los animales. Muchas especies terrestres son capaces de volar.(aves e insectos, pero también hay mamíferos, anfibios y reptiles). El vuelo está asociado a la búsqueda de presas o al reasentamiento. Los habitantes de la tierra se extienden únicamente sobre la Tierra, que les sirve de apoyo y punto de unión. En relación con el vuelo activo en tales organismos. extremidades anteriores modificadas y músculos pectorales desarrollados.
2) Movilidad de las masas de aire
*Aporta la existencia de aeroplancton. Se compone de polen, semillas y frutos de plantas, pequeños insectos y arácnidos, esporas de hongos, bacterias y plantas inferiores.
Este grupo ecológico de org-in se adaptó debido a la gran variedad de alas, excrecencias, telarañas o debido a tamaños muy pequeños.
* método de polinización de plantas por el viento - anemofilia- Har-n para abedules, abetos, pinos, ortigas, hierbas y juncos.
* asentamiento con la ayuda del viento: álamos, abedules, fresnos, tilos, dientes de león, etc. Las semillas de estas plantas tienen paracaídas (dientes de león) o alas (arces).
3) Baja presión, norma=760 mm. Las caídas de presión, comparadas con el hábitat acuático, son muy pequeñas; así, a h=5800 m es sólo la mitad de su valor normal.
=> casi todos los habitantes de la tierra son sensibles a fuertes caídas de presión, es decir, son estenobiontes en relación con este factor.
El límite superior de vida para la mayoría de los vertebrados es de 6000 m, porque caídas de presión con la altura, lo que significa que la solubilidad de o en la sangre disminuye. Para mantener una concentración constante de O 2 en la sangre, la frecuencia respiratoria debe aumentar. Sin embargo, exhalamos no solo CO2, sino también vapor de agua, por lo que la respiración frecuente debe conducir invariablemente a la deshidratación del organismo. Esta dependencia simple no es característica solo de especies raras de organismos: aves y algunos invertebrados, garrapatas, arañas y colémbolos.
4) Composición de gases tiene un alto contenido de O 2: es más de 20 veces mayor que en el medio acuático. Esto permite que los animales tengan tasas metabólicas muy altas. Por lo tanto, sólo en tierra podría surgir homoiotermia- la capacidad de mantener una t constante del cuerpo debido a la energía interna. Gracias a la homotermia, las aves y los mamíferos pueden permanecer activos en las condiciones más severas.
5) Suelo y relieve son muy importantes, en primer lugar, para las plantas.Para los animales, la estructura del suelo es más importante que su composición química.
*Para ungulados que realizan largas migraciones en terrenos densos, la adaptación es una disminución en el número de dedos y => una disminución en el S-soporte.
* Para los habitantes de arenas que fluyen libremente, es característico un aumento en el apoyo de Spov-ti (gecko de dedos en abanico).
* La densidad del suelo también es importante para los animales de madriguera: perritos de las praderas, marmotas, jerbos y otros; algunos de ellos desarrollan extremidades cavadoras.
6) Importante escasez de agua en tierra provoca el desarrollo de diversas adaptaciones encaminadas para conservar el agua en el cuerpo:
El desarrollo de órganos respiratorios capaces de absorber O 2 del ambiente aéreo del tegumento (pulmones, tráquea, sacos pulmonares)
Desarrollo de cubiertas impermeables.
El cambio destacará el sistema y los productos metabólicos (urea y ácido úrico)
Fertilización interna.
Además de proporcionar agua, la precipitación también juega un papel ecológico.
*El valor de la nieve reduce las fluctuaciones en t a profundidades de 25 cm La nieve profunda protege los brotes de las plantas. Para el urogallo negro, el urogallo avellanado y la perdiz de la tundra, los ventisqueros son un lugar para pasar la noche, es decir, a 20-30 o bajo cero a una profundidad de 40 cm, permanece ~0 °С.
7) Régimen de temperatura más variable que el agua. ->muchos habitantes de la tierra euribionte a este f-ru, es decir, pueden existir en una amplia gama de t y demostrar formas muy diferentes de termorregulación.
Muchas especies animales que viven en zonas donde los inviernos son nevados mudan en otoño, cambiando el color de su pelaje o plumas a blanco. Es posible que tal muda estacional de aves y animales también sea una adaptación: una coloración de camuflaje, que es típica de la liebre, la comadreja, el zorro ártico, la perdiz de la tundra y otros. Sin embargo, no todos los animales blancos cambian de color estacionalmente, lo que nos recuerda el neopremismo y la imposibilidad de considerar todas las propiedades del cuerpo como beneficiosas o dañinas.
Agua. El agua cubre el 71% del S de la tierra o 1370 m3. La masa principal de agua - en los mares y océanos - 94-98%, el hielo polar contiene alrededor del 1,2% de agua y una proporción muy pequeña - menos del 0,5%, en aguas dulces de ríos, lagos y pantanos.
Unas 150.000 especies de animales y 10.000 plantas viven en el medio acuático, lo que supone sólo el 7 y el 8% del total de especies de la Tierra. Así que en tierra, la evolución fue mucho más intensa que en el agua.
En los mares-océanos, como en las montañas, se expresa zonificación vertical.
Todos los habitantes del medio acuático se pueden dividir en tres grupos.
1) plancton- incontables acumulaciones de diminutos organismos que no pueden moverse por sí mismos y son arrastrados por las corrientes en la capa superior del agua de mar.
Se compone de plantas y organismos vivos: copépodos, huevos y larvas de peces y cefalópodos, + algas unicelulares.
2) nekton- una gran cantidad de org-in flotando libremente en el espesor de los océanos. Los más grandes son las ballenas azules y los tiburones gigantes que se alimentan de plancton. Pero también hay depredadores peligrosos entre los habitantes de la columna de agua.
3) Bentos- los habitantes del fondo. Algunos habitantes de las profundidades marinas están privados de los órganos de la visión, pero la mayoría puede ver en la penumbra. Muchos residentes llevan un estilo de vida apegado.
Adaptaciones de los organismos acuáticos a la alta densidad del agua:
El agua tiene una alta densidad (800 veces la densidad del aire) y viscosidad.
1) Las plantas tienen tejidos mecánicos muy poco desarrollados o ausentes.- son sostenidos por el agua misma. La mayoría son flotantes. Har-pero la reproducción vegetativa activa, el desarrollo de la hidrocoria: la eliminación de los tallos de las flores sobre el agua y la propagación de polen, semillas y esporas por las corrientes superficiales.
2) El cuerpo tiene una forma aerodinámica y está lubricado con moco, lo que reduce la fricción al moverse. Se han desarrollado adaptaciones para aumentar la flotabilidad: acumulaciones de grasa en los tejidos, vejigas natatorias en los peces.
En animales que nadan pasivamente: excrecencias, púas, apéndices; el cuerpo se aplana, se produce la reducción de los órganos esqueléticos.
Diferentes modos de transporte: flexión del cuerpo, con la ayuda de flagelos, cilios, modo de locomoción a chorro (cefalomoluscos).
En los animales bentónicos, el esqueleto desaparece o está poco desarrollado, aumenta el tamaño del cuerpo, es común la reducción de la visión y el desarrollo de los órganos táctiles.
Adaptaciones de los hidrobiontes a la movilidad del agua:
La movilidad es causada por flujos y reflujos, corrientes marinas, tormentas, diferentes niveles de elevación de los lechos de los ríos.
1) En aguas que fluyen, las plantas y los animales están firmemente adheridos a objetos estacionarios bajo el agua.. La superficie inferior para ellos es principalmente un sustrato. Estas son algas verdes y diatomeas, musgos de agua. De los animales - gasterópodos, percebes + esconderse en grietas.
2) Diferentes formas del cuerpo. En los peces que fluyen por las aguas, el cuerpo tiene un diámetro redondo y en los peces que viven cerca del fondo, el cuerpo es plano.
Adaptaciones de los hidrobiontes a la salinidad del agua:
Los reservorios naturales se caracterizan por una determinada composición química. (carbonatos, sulfatos, cloruros). En cuerpos de agua dulce, la concentración de sal no es> 0,5 g /, en los mares, de 12 a 35 g / l (ppm). Con una salinidad de más de 40 ppm, el reservorio se llama g hiperhalino o sobresalado
1) * En agua dulce (ambiente hipotónico) los procesos de osmorregulación se expresan bien. Los hidrobiontes se ven obligados a eliminar constantemente el agua que penetra en ellos, homoiosmótico.
* En agua salada (medio isotónico), la concentración de sales en los cuerpos y tejidos de los hidrobiontes es la misma que la concentración de sales disueltas en agua: poiquiloosmótico. -> Los habitantes de cuerpos de agua salada no han desarrollado funciones osmorreguladoras, y no podrían poblar cuerpos de agua dulce.
2) Las plantas acuáticas pueden absorber agua y nutrientes del agua - "caldo", toda la superficie por lo tanto, sus hojas están fuertemente disecadas y los tejidos conductores y las raíces están poco desarrolladas. Las raíces sirven para adherirse al sustrato submarino.
Especies típicamente marinas y típicamente de agua dulce - estenohalino, no puede tolerar cambios en la salinidad. Especies eurihalinas Pequeño. Son comunes en aguas salobres (lucio, besugo, salmonete, salmón costero).
Adaptación de los hidrobiontes a la composición de los gases en el agua:
En el agua, el O 2 es el factor ambiental más importante. Su fuente es atm-ra y plantas fotosintéticas.
Cuando el agua se agita y t disminuye, el contenido de O 2 aumenta. *Algunos peces son muy sensibles a la deficiencia de O2 (truchas, pececillos, tímalos) y, por lo tanto, prefieren ríos y arroyos fríos de montaña.
*Otros peces (carpa cruciana, carpa, cucaracha) no tienen pretensiones de contenido de O 2 y pueden vivir en el fondo de cuerpos de agua profundos.
* Muchos insectos acuáticos, larvas de mosquitos, moluscos pulmonares también son tolerantes al contenido de O 2 en el agua, porque de vez en cuando suben a la tierra y tragan aire fresco.
Hay suficiente dióxido de carbono en el agua, casi 700 veces más que en el aire. Se utiliza en la fotosíntesis de las plantas y va a la formación de formaciones esqueléticas calcáreas de animales (conchas de moluscos).
Adaptaciones (dispositivos)
biología y genética
La naturaleza relativa de la adaptación: según un hábitat específico, las adaptaciones pierden su importancia cuando cambia, la liebre se nota contra el fondo de la tierra cultivable y los árboles durante un retraso en el invierno o durante un deshielo a principios de la primavera; las plantas acuáticas mueren cuando los cuerpos de agua se secan, etc. Ejemplos de adaptación Tipo de adaptación Características de la adaptación Ejemplos Forma y estructura especiales del cuerpo Forma aerodinámica del cuerpo branquias aletas Pez pinnípedo Coloración protectora A veces continua y disecante; se forma en los organismos que viven abiertamente y los hace invisibles...
Adaptaciones (dispositivos)
La adaptación (o adaptación) es un complejo de características morfológicas, fisiológicas, conductuales y de otro tipo de un individuo, población o especie que asegura el éxito en la competencia con otros individuos, poblaciones o especies y la resistencia a los factores ambientales.
■ La adaptación es el resultado de los factores de la evolución.
La naturaleza relativa de la adaptación: correspondiente a un hábitat específico, las adaptaciones pierden su importancia cuando cambia (la liebre blanca durante un retraso en el invierno o durante el deshielo, a principios de la primavera se nota sobre el fondo de la tierra cultivable y los árboles; plantas acuáticas mueren cuando los cuerpos de agua se secan, etc.).
Ejemplos de adaptación
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Tipo de adaptación |
Característica de adaptación |
Ejemplos |
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La forma y estructura especial del cuerpo. |
Forma aerodinámica del cuerpo, branquias, aletas. |
Peces, pinnípedos |
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coloración protectora |
Sucede continuo y desmembrante; se forma en organismos que viven abiertamente, y los hace invisibles contra el fondo del medio ambiente |
perdices grises y blancas; cambio estacional en el color del pelaje de una liebre |
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Coloración de advertencia |
Brillante, notable en el contexto del medio ambiente; se desarrolla en especies con medios protectores |
Anfibios venenosos, insectos venenosos y que pican, plantas no comestibles y ardientes |
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Mimetismo |
Los organismos menos protegidos de una especie son similares en color a los venenosos protegidos de otra especie. |
Algunas serpientes no venenosas tienen una coloración similar a las venenosas. |
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Ocultar |
La forma y el color del cuerpo hacen que el cuerpo parezca objetos del entorno. |
Las orugas de las mariposas son similares en color y forma a los nudos de los árboles donde viven. |
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Accesorios funcionales |
Metabolismo activo de sangre caliente |
Permitir vivir en diferentes condiciones climáticas. |
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Defensa Pasiva |
Estructuras y características que determinan la mayor probabilidad de salvar vidas |
Conchas de tortuga, conchas de moluscos, púas de erizo, etc. |
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instintos |
Enjambre de abejas cuando aparece una segunda reina, cuidando a las crías, buscando comida |
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hábitos |
Cambios de conducta en momentos de peligro |
La cobra infla la capucha, el escorpión levanta la cola |
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El libro de texto cumple con el Estándar educativo estatal federal para la educación general secundaria (completa), está recomendado por el Ministerio de Educación y Ciencia de la Federación Rusa y está incluido en la Lista federal de libros de texto.
El libro de texto está dirigido a estudiantes de grado 11 y está diseñado para enseñar la materia 1 o 2 horas a la semana.
El diseño moderno, las preguntas y tareas de varios niveles, la información adicional y la posibilidad de trabajar en paralelo con una aplicación electrónica contribuyen a la asimilación efectiva del material educativo.
Arroz. 33. Coloración invernal de una liebre.
Así, como resultado de la acción de las fuerzas motrices de la evolución, los organismos desarrollan y mejoran las adaptaciones a las condiciones ambientales. La fijación en poblaciones aisladas de diversas adaptaciones puede eventualmente conducir a la formación de nuevas especies.
Revisar preguntas y tareas
1. Dar ejemplos de la adaptabilidad de los organismos a las condiciones de existencia.
2. ¿Por qué algunos animales tienen un color brillante que desenmascara, mientras que otros, por el contrario, son condescendientes?
3. ¿Cuál es la esencia del mimetismo?
4. ¿La acción de la selección natural se extiende al comportamiento de los animales? Dar ejemplos.
5. ¿Cuáles son los mecanismos biológicos para la aparición de la coloración adaptativa (de ocultación y advertencia) en los animales?
6. ¿Son las adaptaciones fisiológicas factores que determinan el nivel de aptitud del organismo en su conjunto?
7. ¿Cuál es la esencia de la relatividad de cualquier adaptación a las condiciones de vida? Dar ejemplos.
¡Pensar! ¡Ejecutar!
1. ¿Por qué no hay una adaptación absoluta a las condiciones de vida? Dé ejemplos que demuestren la naturaleza relativa de cualquier dispositivo.
2. Los cachorros de jabalí tienen una coloración rayada característica que desaparece con la edad. Dé ejemplos similares de cambios de color en adultos en comparación con la descendencia. ¿Se puede considerar este patrón común a todo el reino animal? Si no, ¿para qué animales y por qué es típico?
3. Reúna información sobre animales de colores de advertencia en su área. Explique por qué el conocimiento de este material es importante para todos. Haz un stand informativo sobre estos animales. Haga una presentación sobre este tema frente a estudiantes de primaria.
trabajar con computadora
Consulte la solicitud electrónica. Estudie el material y complete las tareas.
¡Repite y recuerda!
Hombre
Las adaptaciones conductuales son conductas reflejas innatas e incondicionadas. Las habilidades innatas existen en todos los animales, incluidos los humanos. Un bebé recién nacido puede succionar, tragar y digerir alimentos, parpadear y estornudar, reaccionar a la luz, al sonido y al dolor. estos son ejemplos reflejos no condicionados. Tales formas de comportamiento surgieron en el proceso de evolución como resultado de la adaptación a ciertas condiciones ambientales relativamente constantes. Los reflejos incondicionados se heredan, por lo que todos los animales nacen con un complejo ya preparado de tales reflejos.
Cada reflejo incondicionado se produce en respuesta a un estímulo estrictamente definido (refuerzo): unos a la comida, otros al dolor, otros a la aparición de nueva información, etc. Los arcos reflejos de los reflejos incondicionados son constantes y pasan por la médula espinal o el tronco encefálico. .
Una de las clasificaciones más completas de los reflejos incondicionados es la clasificación propuesta por el académico P. V. Simonov. El científico propuso dividir todos los reflejos no condicionados en tres grupos, que difieren en las características de la interacción de los individuos entre sí y con el medio ambiente. reflejos vitales(del lat. vita - vida) tienen como objetivo preservar la vida del individuo. El incumplimiento de las mismas acarrea la muerte del individuo, y su realización no requiere la participación de otro individuo de la misma especie. En este grupo se incluyen los reflejos de comida y bebida, los reflejos homeostáticos (mantener una temperatura corporal constante, frecuencia respiratoria óptima, frecuencia cardíaca, etc.), los defensivos, que a su vez se dividen en pasivo-defensivos (fugarse, esconderse) y defensivos activos. (ataque a un objeto amenazante) y algunos otros.
Para zoosocial, o juegos de rol reflejos incluyen aquellas variantes del comportamiento innato que surgen al interactuar con otros individuos de su especie. Son reflejos sexuales, padre-hijo, territoriales, jerárquicos.
El tercer grupo es reflejos de autodesarrollo. No están conectados con la adaptación a una situación específica, sino que, por así decirlo, se volvieron hacia el futuro. Entre ellos se encuentran el comportamiento exploratorio, imitativo y lúdico.
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Las reacciones a factores ambientales desfavorables solo bajo ciertas condiciones son perjudiciales para los organismos vivos y, en la mayoría de los casos, tienen un valor adaptativo. Por ello, estas respuestas fueron denominadas por Selye “síndrome general de adaptación”. En trabajos posteriores, utilizó los términos "estrés" y "síndrome de adaptación general" como sinónimos.
Adaptación- este es un proceso genéticamente determinado de formación de sistemas protectores que proporcionan un aumento en la estabilidad y el flujo de ontogénesis en condiciones desfavorables para ello.
La adaptación es uno de los mecanismos más importantes que aumenta la estabilidad de un sistema biológico, incluido un organismo vegetal, en las condiciones de existencia modificadas. Cuanto mejor se adapta el organismo a algún factor, más resistente es a sus fluctuaciones.
La capacidad determinada genotípicamente de un organismo para cambiar el metabolismo dentro de ciertos límites, dependiendo de la acción del ambiente externo, se llama velocidad de reacción. Está controlado por el genotipo y es característico de todos los organismos vivos. La mayoría de las modificaciones que ocurren dentro de los límites de la norma de reacción son de importancia adaptativa. Corresponden a cambios en el hábitat y proporcionan una mejor supervivencia de las plantas en condiciones ambientales fluctuantes. En este sentido, tales modificaciones son de importancia evolutiva. El término "velocidad de reacción" fue introducido por V.L. Johansen (1909).
Cuanto mayor sea la capacidad de una especie o variedad para modificarse de acuerdo con el entorno, mayor será su velocidad de reacción y mayor será su capacidad de adaptación. Esta propiedad distingue variedades resistentes de cultivos agrícolas. Como regla general, los cambios leves y a corto plazo en los factores ambientales no conducen a violaciones significativas de las funciones fisiológicas de las plantas. Esto se debe a su capacidad para mantener el equilibrio dinámico relativo del entorno interno y la estabilidad de las funciones fisiológicas básicas en un entorno externo cambiante. Al mismo tiempo, los impactos agudos y prolongados provocan la interrupción de muchas funciones de la planta y, a menudo, la muerte.
La adaptación incluye todos los procesos y adaptaciones (anatómicas, morfológicas, fisiológicas, conductuales, etc.) que aumentan la estabilidad y contribuyen a la supervivencia de la especie.
1.Adaptaciones anatómicas y morfológicas. En algunos representantes de las xerófitas, la longitud del sistema de raíces alcanza varias decenas de metros, lo que permite que la planta use agua subterránea y no experimente falta de humedad en condiciones de suelo y sequía atmosférica. En otras xerófitas, la presencia de una cutícula gruesa, la pubescencia de las hojas y la transformación de las hojas en espinas reducen la pérdida de agua, lo cual es muy importante en condiciones de falta de humedad.
Los pelos y las espinas ardientes protegen a las plantas de ser devoradas por los animales.
Los árboles en la tundra o en las alturas de las montañas altas parecen arbustos rastreros achaparrados, en invierno están cubiertos de nieve, lo que los protege de las heladas severas.
En áreas montañosas con grandes fluctuaciones de temperatura diurna, las plantas a menudo tienen la forma de almohadas aplanadas con numerosos tallos densamente espaciados. Esto le permite mantener la humedad dentro de las almohadas y una temperatura relativamente uniforme durante todo el día.
En las plantas de pantano y acuáticas, se forma un parénquima especial portador de aire (aerénquima), que es un depósito de aire y facilita la respiración de las partes de la planta sumergidas en agua.
2. Adaptaciones fisiológicas y bioquímicas. En suculentas, una adaptación para crecer en condiciones desérticas y semidesérticas es la asimilación de CO 2 durante la fotosíntesis a lo largo de la vía CAM. Estas plantas tienen los estomas cerrados durante el día. Así, la planta evita que las reservas internas de agua se evaporen. En los desiertos, el agua es el principal factor que limita el crecimiento de las plantas. Los estomas se abren durante la noche y, en ese momento, el CO 2 ingresa a los tejidos fotosintéticos. La posterior implicación del CO2 en el ciclo fotosintético se produce durante el día ya con estomas cerrados.
Las adaptaciones fisiológicas y bioquímicas incluyen la capacidad de los estomas para abrirse y cerrarse, según las condiciones externas. La síntesis en las células de ácido abscísico, prolina, proteínas protectoras, fitoalexinas, fitoncidas, un aumento de la actividad de las enzimas que contrarrestan la descomposición oxidativa de sustancias orgánicas, la acumulación de azúcares en las células y una serie de otros cambios en el metabolismo contribuyen a una aumento de la resistencia de las plantas a las condiciones ambientales adversas.
La misma reacción bioquímica puede llevarse a cabo por varias formas moleculares de la misma enzima (isoenzimas), mientras que cada isoforma exhibe actividad catalítica en un rango relativamente estrecho de algún parámetro ambiental, como la temperatura. La presencia de varias isoenzimas permite que la planta lleve a cabo la reacción en un rango de temperaturas mucho más amplio, en comparación con cada isoenzima individual. Esto permite que la planta realice con éxito funciones vitales en condiciones de temperatura cambiantes.
3. Adaptaciones conductuales o evitación de un factor adverso. Un ejemplo son las efímeras y las efemérides (amapola, estrella, azafranes, tulipanes, campanillas). Pasan por todo el ciclo de su desarrollo en la primavera durante 1,5-2 meses, incluso antes del inicio del calor y la sequía. Por lo tanto, se van o evitan caer bajo la influencia del factor estresante. De manera similar, las variedades de cultivos agrícolas de maduración temprana forman un cultivo antes del inicio de eventos estacionales adversos: nieblas de agosto, lluvias, heladas. Por lo tanto, la selección de muchos cultivos agrícolas tiene como objetivo la creación de variedades maduras tempranas. Las plantas perennes pasan el invierno como rizomas y bulbos en el suelo bajo la nieve, lo que las protege de la congelación.
La adaptación de las plantas a los factores desfavorables se lleva a cabo simultáneamente en muchos niveles de regulación, desde una sola célula hasta una fitocenosis. Cuanto mayor sea el nivel de organización (célula, organismo, población), mayor será el número de mecanismos simultáneamente involucrados en la adaptación de las plantas al estrés.
La regulación de los procesos metabólicos y adaptativos dentro de la célula se lleva a cabo con la ayuda de sistemas: metabólico (enzimático); genético; membrana. Estos sistemas están estrechamente relacionados. Por tanto, las propiedades de las membranas dependen de la actividad de los genes, y la actividad diferencial de los propios genes está bajo el control de las membranas. La síntesis de enzimas y su actividad se controlan a nivel genético, al mismo tiempo, las enzimas regulan el metabolismo de los ácidos nucleicos en la célula.
Sobre el nivel de organismo a los mecanismos celulares de adaptación, se agregan otros nuevos, que reflejan la interacción de los órganos. En condiciones desfavorables, las plantas crean y retienen una cantidad tal de elementos frutales que reciben en cantidades suficientes las sustancias necesarias para formar semillas completas. Por ejemplo, en las inflorescencias de los cereales cultivados y en las copas de los árboles frutales, en condiciones adversas, se pueden caer más de la mitad de los ovarios depositados. Tales cambios se basan en las relaciones competitivas entre los órganos por los nutrientes y fisiológicamente activos.
En condiciones de estrés, los procesos de envejecimiento y caída de las hojas inferiores se aceleran considerablemente. Al mismo tiempo, las sustancias necesarias para las plantas pasan de ellas a los órganos jóvenes, respondiendo a la estrategia de supervivencia del organismo. Gracias al reciclaje de nutrientes de las hojas inferiores, las más jóvenes, las hojas superiores, siguen siendo viables.
Existen mecanismos de regeneración de los órganos perdidos. Por ejemplo, la superficie de la herida se cubre con un tejido tegumentario secundario (periderma de la herida), la herida en el tronco o la rama se cura con influjos (callos). Con la pérdida del brote apical, las yemas latentes despiertan en las plantas y los brotes laterales se desarrollan intensamente. La restauración primaveral de las hojas en lugar de las caídas en otoño también es un ejemplo de regeneración natural de órganos. La regeneración como dispositivo biológico que proporciona la propagación vegetativa de las plantas mediante segmentos de raíces, rizomas, talos, esquejes de tallos y hojas, células aisladas, protoplastos individuales, es de gran importancia práctica para la producción de cultivos, fruticultura, silvicultura, jardinería ornamental, etc.
El sistema hormonal también está involucrado en los procesos de protección y adaptación a nivel de la planta. Por ejemplo, bajo la influencia de condiciones desfavorables en una planta, el contenido de inhibidores del crecimiento aumenta considerablemente: etileno y ácido abscísico. Reducen el metabolismo, inhiben los procesos de crecimiento, aceleran el envejecimiento, la caída de órganos y la transición de la planta a un estado latente. La inhibición de la actividad funcional bajo estrés bajo la influencia de inhibidores del crecimiento es una reacción característica de las plantas. Al mismo tiempo, disminuye el contenido de estimulantes del crecimiento en los tejidos: citoquinina, auxina y giberelinas.
Sobre el nivel de población se añade la selección, que conduce a la aparición de organismos más adaptados. La posibilidad de selección está determinada por la existencia de variabilidad intrapoblacional en la resistencia de las plantas a diversos factores ambientales. Un ejemplo de variabilidad intrapoblacional en la resistencia puede ser la apariencia hostil de las plántulas en suelo salino y un aumento en la variación del tiempo de germinación con el aumento de la acción de un estresor.
Desde el punto de vista moderno, una especie consta de una gran cantidad de biotipos: unidades ecológicas más pequeñas, genéticamente idénticas, pero que muestran diferente resistencia a los factores ambientales. Bajo diferentes condiciones, no todos los biotipos son igualmente vitales, y como resultado de la competencia, solo quedan aquellos que mejor cumplen con las condiciones dadas. Es decir, la resistencia de una población (variedad) a un factor particular está determinada por la resistencia de los organismos que componen la población. Las variedades resistentes tienen en su composición un conjunto de biotipos que brindan buena productividad aún en condiciones adversas.
Al mismo tiempo, en el proceso de cultivo a largo plazo, la composición y la proporción de biotipos en la población cambia en las variedades, lo que afecta la productividad y la calidad de la variedad, a menudo no para mejor.
Así, la adaptación incluye todos los procesos y adaptaciones que aumentan la resistencia de las plantas a condiciones ambientales adversas (anatómicas, morfológicas, fisiológicas, bioquímicas, de comportamiento, demográficas, etc.)
Pero para elegir la forma más efectiva de adaptación, lo principal es el tiempo durante el cual el cuerpo debe adaptarse a las nuevas condiciones.
Con la acción repentina de un factor extremo, la respuesta no puede retrasarse, debe seguir de inmediato para excluir daños irreversibles a la planta. Con impactos a largo plazo de una fuerza pequeña, los reordenamientos adaptativos ocurren gradualmente, mientras aumenta la elección de posibles estrategias.
En este sentido, existen tres estrategias principales de adaptación: evolutivo, ontogenético y urgente. La tarea de la estrategia es el uso eficiente de los recursos disponibles para lograr el objetivo principal: la supervivencia del organismo bajo estrés. La estrategia de adaptación tiene como objetivo mantener la integridad estructural de las macromoléculas vitales y la actividad funcional de las estructuras celulares, mantener los sistemas de regulación de la actividad vital y proporcionar energía a las plantas.
Adaptaciones evolutivas o filogenéticas(filogenia - el desarrollo de una especie biológica en el tiempo) - estas son adaptaciones que surgen durante el proceso evolutivo sobre la base de mutaciones genéticas, selección y se heredan. Son los más fiables para la supervivencia de las plantas.
Cada especie de plantas en proceso de evolución ha desarrollado ciertas necesidades por las condiciones de existencia y adaptabilidad al nicho ecológico que ocupa, una adaptación estable del organismo al medio ambiente. La tolerancia a la humedad ya la sombra, la resistencia al calor, la resistencia al frío y otras características ecológicas de especies de plantas específicas se formaron como resultado de la acción a largo plazo de las condiciones relevantes. Por lo tanto, las plantas que aman el calor y los días cortos son características de las latitudes del sur, las plantas que requieren menos calor y los días largos son características de las latitudes del norte. Son bien conocidas numerosas adaptaciones evolutivas de las plantas xerófitas a la sequía: uso económico del agua, sistema de raíces profundas, desprendimiento de hojas y transición a un estado latente, y otras adaptaciones.
En este sentido, las variedades de plantas agrícolas muestran resistencia precisamente a aquellos factores ambientales contra los cuales se realiza el mejoramiento y selección de formas productivas. Si la selección se lleva a cabo en varias generaciones sucesivas en el contexto de la influencia constante de algún factor desfavorable, entonces la resistencia de la variedad puede aumentar significativamente. Es natural que las variedades creadas por el Instituto de Investigación de Agricultura del Sureste (Saratov) sean más resistentes a la sequía que las variedades creadas en los centros de cultivo de la región de Moscú. De la misma manera, en zonas ecológicas con condiciones edafoclimáticas desfavorables, se formaron variedades vegetales locales resistentes, y las especies vegetales endémicas son resistentes al estresor que se expresa en su hábitat.
Caracterización de la resistencia de variedades de trigo de primavera de la colección del Instituto de Industria Vegetal de toda Rusia (Semenov et al., 2005)
| Variedad | Origen | Sostenibilidad |
| Enita | región de Moscú | Resistente a la sequía media |
| Saratovskaya 29 | Región de Saratov | resistente a la sequía |
| Cometa | región de Sverdlovsk. | resistente a la sequía |
| Karazino | Brasil | resistente a los ácidos |
| Preludio | Brasil | resistente a los ácidos |
| Kolonias | Brasil | resistente a los ácidos |
| Thrintani | Brasil | resistente a los ácidos |
| PPG-56 | Kazajistán | tolerante a la sal |
| Osh | Kirguistán | tolerante a la sal |
| Surjak 5688 | Tayikistán | tolerante a la sal |
| Messel | Noruega | tolerante a la sal |
En un entorno natural, las condiciones ambientales suelen cambiar muy rápidamente, y el tiempo durante el cual el factor de estrés alcanza un nivel dañino no es suficiente para la formación de adaptaciones evolutivas. En estos casos, las plantas no utilizan mecanismos de defensa permanentes, sino inducidos por estresores, cuya formación está predeterminada (determinada) genéticamente.
Adaptaciones ontogenéticas (fenotípicas) no están asociados con mutaciones genéticas y no se heredan. La formación de tales adaptaciones requiere un tiempo relativamente largo, por lo que se denominan adaptaciones a largo plazo. Uno de esos mecanismos es la capacidad de varias plantas para formar una vía de fotosíntesis de tipo CAM que ahorra agua en condiciones de déficit de agua causado por sequía, salinidad, bajas temperaturas y otros factores estresantes.
Esta adaptación está asociada a la inducción de la expresión del gen de la fosfoenolpiruvato carboxilasa, inactiva en condiciones normales, y de los genes de otras enzimas de la vía CAM de captación de CO2, con la biosíntesis de osmolitos (prolina), con la activación de antioxidantes y con cambios en los ritmos diarios de los movimientos estomáticos. Todo esto conduce a un consumo de agua muy económico.
En los cultivos de campo, por ejemplo, en el maíz, el aerénquima está ausente en condiciones normales de crecimiento. Pero en condiciones de inundación y falta de oxígeno en los tejidos de las raíces, algunas de las células de la corteza primaria de la raíz y el tallo mueren (apoptosis o muerte celular programada). En su lugar, se forman cavidades a través de las cuales se transporta oxígeno desde la parte aérea de la planta hasta el sistema radicular. La señal de muerte celular es la síntesis de etileno.
Adaptación urgente Ocurre con cambios rápidos e intensos en las condiciones de vida. Se basa en la formación y funcionamiento de los sistemas de protección contra choques. Los sistemas de defensa contra choques incluyen, por ejemplo, el sistema de proteína de choque térmico, que se forma en respuesta a un rápido aumento de la temperatura. Estos mecanismos brindan condiciones de supervivencia a corto plazo bajo la acción de un factor dañino y, por lo tanto, crean los requisitos previos para la formación de mecanismos de adaptación especializados a largo plazo más confiables. Un ejemplo de mecanismos de adaptación especializados es la nueva formación de proteínas anticongelantes a bajas temperaturas o la síntesis de azúcares durante la hibernación de cultivos de invierno. Al mismo tiempo, si el efecto dañino del factor excede las capacidades protectoras y reparadoras del cuerpo, inevitablemente se produce la muerte. En este caso, el organismo muere en la etapa de urgencia o en la etapa de adaptación especializada, dependiendo de la intensidad y duración del factor extremo.
Distinguir específico y no específico (general) respuestas de las plantas a los estresores.
Reacciones inespecíficas no dependen de la naturaleza del factor actuante. Son los mismos bajo la acción de altas y bajas temperaturas, falta o exceso de humedad, altas concentraciones de sales en el suelo o gases nocivos en el aire. En todos los casos, aumenta la permeabilidad de las membranas en las células vegetales, se altera la respiración, aumenta la descomposición hidrolítica de sustancias, aumenta la síntesis de etileno y ácido abscísico, y se inhiben la división y elongación celular.
La tabla muestra un complejo de cambios no específicos que ocurren en las plantas bajo la influencia de varios factores ambientales.
Cambios en los parámetros fisiológicos de las plantas bajo la influencia de condiciones estresantes (según G.V., Udovenko, 1995)
| Opciones | La naturaleza del cambio en los parámetros bajo condiciones | |||
| sequías | salinidad | alta temperatura | baja temperatura | |
| La concentración de iones en los tejidos. | creciente | creciente | creciente | creciente |
| Actividad de agua en la célula. | Cayendo | Cayendo | Cayendo | Cayendo |
| Potencial osmótico de la célula. | creciente | creciente | creciente | creciente |
| Capacidad de retención de agua | creciente | creciente | creciente | — |
| Escasez de agua | creciente | creciente | creciente | — |
| Permeabilidad del protoplasma | creciente | creciente | creciente | — |
| Tasa de transpiración | Cayendo | Cayendo | creciente | Cayendo |
| Eficiencia de transpiración | Cayendo | Cayendo | Cayendo | Cayendo |
| Eficiencia energética de la respiración. | Cayendo | Cayendo | Cayendo | — |
| Intensidad de respiración | creciente | creciente | creciente | — |
| Fotofosforilación | Disminuye | Disminuye | — | Disminuye |
| Estabilización del ADN nuclear | creciente | creciente | creciente | creciente |
| Actividad funcional del ADN | Disminuye | Disminuye | Disminuye | Disminuye |
| concentración de prolina | creciente | creciente | creciente | — |
| Contenido de proteínas hidrosolubles | creciente | creciente | creciente | creciente |
| Reacciones sintéticas | suprimido | suprimido | suprimido | suprimido |
| Absorción de iones por las raíces | suprimido | suprimido | suprimido | suprimido |
| Transporte de sustancias | Deprimido | Deprimido | Deprimido | Deprimido |
| Concentración de pigmento | Cayendo | Cayendo | Cayendo | Cayendo |
| división celular | ralentiza | ralentiza | — | — |
| Estiramiento celular | suprimido | suprimido | — | — |
| Número de elementos frutales | Reducido | Reducido | Reducido | Reducido |
| Envejecimiento de órganos | Acelerado | Acelerado | Acelerado | — |
| cosecha biológica | Degradado | Degradado | Degradado | Degradado |
Con base en los datos de la tabla, se puede ver que la resistencia de las plantas a varios factores va acompañada de cambios fisiológicos unidireccionales. Esto da motivos para creer que un aumento de la resistencia de la planta a un factor puede ir acompañado de un aumento de la resistencia a otro. Esto ha sido confirmado por experimentos.
Los experimentos en el Instituto de Fisiología Vegetal de la Academia de Ciencias de Rusia (Vl. V. Kuznetsov y otros) han demostrado que el tratamiento térmico a corto plazo de las plantas de algodón va acompañado de un aumento de su resistencia a la salinización posterior. Y la adaptación de las plantas a la salinidad conlleva un aumento de su resistencia a las altas temperaturas. El choque térmico aumenta la capacidad de las plantas para adaptarse a la sequía posterior y, por el contrario, en el proceso de sequía, aumenta la resistencia del cuerpo a las altas temperaturas. La exposición breve a altas temperaturas aumenta la resistencia a los metales pesados ya la radiación UV-B. La sequía precedente favorece la supervivencia de las plantas en condiciones de salinidad o frío.
El proceso de aumento de la resistencia del cuerpo a un factor ambiental dado como resultado de la adaptación a un factor de diferente naturaleza se denomina adaptación cruzada.
Para estudiar los mecanismos generales (no específicos) de resistencia, es de gran interés la respuesta de las plantas a los factores que provocan deficiencia hídrica en las plantas: salinidad, sequía, bajas y altas temperaturas, entre otros. A nivel de todo el organismo, todas las plantas reaccionan a la falta de agua de la misma manera. Caracterizado por la inhibición del crecimiento de los brotes, aumento del crecimiento del sistema radicular, síntesis de ácido abscísico y disminución de la conductancia estomática. Después de algún tiempo, las hojas inferiores envejecen rápidamente y se observa su muerte. Todas estas reacciones tienen como objetivo reducir el consumo de agua al reducir la superficie de evaporación, así como aumentar la actividad de absorción de la raíz.
Reacciones específicas son reacciones a la acción de cualquier factor de estrés. Así, las fitoalexinas (sustancias con propiedades antibióticas) se sintetizan en las plantas en respuesta al contacto con patógenos (patógenos).
La especificidad o no especificidad de las respuestas implica, por un lado, la actitud de una planta ante diversos estresores y, por otro lado, las reacciones características de plantas de diferentes especies y variedades ante el mismo estresor.
La manifestación de respuestas específicas e inespecíficas de las plantas depende de la fuerza del estrés y la velocidad de su desarrollo. Las respuestas específicas ocurren con mayor frecuencia si el estrés se desarrolla lentamente y el cuerpo tiene tiempo para reconstruirse y adaptarse a él. Las reacciones inespecíficas generalmente ocurren con un efecto más breve y más fuerte del factor estresante. El funcionamiento de mecanismos de resistencia no específicos (generales) permite a la planta evitar grandes gastos de energía para la formación de mecanismos de adaptación especializados (específicos) en respuesta a cualquier desviación de la norma en sus condiciones de vida.
La resistencia de las plantas al estrés depende de la fase de la ontogenia. Las plantas más estables y los órganos de las plantas en estado latente: en forma de semillas, bulbos; perennes leñosas - en un estado de letargo profundo después de la caída de las hojas. Las plantas son más sensibles a una edad temprana, ya que los procesos de crecimiento se dañan en primer lugar bajo condiciones de estrés. El segundo período crítico es el período de formación de gametos y fertilización. El efecto del estrés durante este período conduce a una disminución de la función reproductiva de las plantas y una disminución del rendimiento.
Si las condiciones de estrés se repiten y tienen una intensidad baja, entonces contribuyen al endurecimiento de las plantas. Esta es la base de los métodos para aumentar la resistencia a las bajas temperaturas, el calor, la salinidad y un mayor contenido de gases nocivos en el aire.
Fiabilidad de un organismo vegetal está determinada por su capacidad para prevenir o eliminar fallas en los diferentes niveles de la organización biológica: molecular, subcelular, celular, tisular, orgánico y poblacional.
Para evitar interrupciones en la vida de las plantas bajo la influencia de factores adversos, los principios redundancia, heterogeneidad de componentes funcionalmente equivalentes, sistemas para la reparación de estructuras perdidas.
La redundancia de estructuras y funcionalidades es una de las principales formas de garantizar la fiabilidad de los sistemas. La redundancia y redundancia tiene múltiples manifestaciones. A nivel subcelular, la reserva y duplicación de material genético contribuye al aumento de la confiabilidad del organismo vegetal. Esto lo proporciona, por ejemplo, la doble hélice del ADN, al aumentar la ploidía. La fiabilidad del funcionamiento del organismo vegetal en condiciones cambiantes también está respaldada por la presencia de varias moléculas de ARN mensajero y la formación de polipéptidos heterogéneos. Estos incluyen isoenzimas que catalizan la misma reacción, pero difieren en sus propiedades fisicoquímicas y la estabilidad de la estructura molecular bajo condiciones ambientales cambiantes.
A nivel celular, un ejemplo de redundancia es un exceso de orgánulos celulares. Así, se ha establecido que una parte de los cloroplastos disponibles es suficiente para proporcionar a la planta los productos de la fotosíntesis. Los cloroplastos restantes, por así decirlo, permanecen en reserva. Lo mismo se aplica al contenido total de clorofila. La redundancia también se manifiesta en una gran acumulación de precursores para la biosíntesis de muchos compuestos.
A nivel organísmico, el principio de redundancia se expresa en la formación y puesta en diferentes momentos de más brotes, flores, espiguillas de las necesarias para el cambio de generaciones, en una enorme cantidad de polen, óvulos, semillas.
A nivel de población, el principio de redundancia se manifiesta en un gran número de individuos que difieren en la resistencia a un factor de estrés particular.
Los sistemas de reparación también funcionan a diferentes niveles: molecular, celular, de organismo, de población y biocenótico. Los procesos reparativos van con el gasto de energía y sustancias plásticas, por lo tanto, la reparación sólo es posible si se mantiene una tasa metabólica suficiente. Si el metabolismo se detiene, la reparación también se detiene. En condiciones extremas del ambiente externo, la preservación de la respiración es especialmente importante, ya que es la respiración la que proporciona energía para los procesos de reparación.
La capacidad reductora de las células de los organismos adaptados está determinada por la resistencia de sus proteínas a la desnaturalización, es decir, la estabilidad de los enlaces que determinan la estructura secundaria, terciaria y cuaternaria de la proteína. Por ejemplo, la resistencia de las semillas maduras a las altas temperaturas suele estar asociada a que, tras la deshidratación, sus proteínas se vuelven resistentes a la desnaturalización.
La principal fuente de energía material como sustrato para la respiración es la fotosíntesis, por lo tanto, el suministro de energía de la célula y los procesos de reparación relacionados dependen de la estabilidad y capacidad del aparato fotosintético para recuperarse del daño. Para mantener la fotosíntesis en condiciones extremas en las plantas, se activa la síntesis de los componentes de la membrana de los tilacoides, se inhibe la oxidación de los lípidos y se restaura la ultraestructura de los plástidos.
A nivel de organismo, un ejemplo de regeneración es el desarrollo de brotes de reemplazo, el despertar de yemas latentes cuando se dañan los puntos de crecimiento.
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