Organismide kohanemine erinevate eksistentsitingimustega - Teadmiste hüpermarket. Näide inimeste ja loomade kohanemisest ümbritsevas maailmas. Füsioloogilised kohanemised: näited Loetlege organismide kohanemised keskkonnatingimustega
Kohanemine- see on keha kohanemine keskkonnatingimustega morfoloogiliste, füsioloogiliste ja käitumuslike omaduste kompleksi tõttu.
Erinevad organismid kohanevad erinevate keskkonnatingimustega ja sellest tulenevalt niiskust armastavad hüdrofüüdid ja "kuivakandjad" - kserofüüdid(joonis 6); soolase mulla taimed halofüüdid; varju taluvad taimed sciofüüdid) ja normaalseks arenguks on vaja täielikku päikesevalgust ( heliofüüdid); kõrbetes, steppides, metsades või soodes elavad loomad on öised või ööpäevased. Nimetatakse liigirühmi, mis suhtuvad keskkonnatingimustesse sarnaselt (ehk elavad samades ökotoopides). keskkonnarühmad.
Taimede ja loomade võime kohaneda ebasoodsate tingimustega on erinev. Tänu sellele, et loomad on liikuvad, on nende kohanemised mitmekesisemad kui taimede omad. Loomad võivad:
- vältida ebasoodsaid tingimusi (talvisest näljast ja külmast lendavad linnud soojematesse ilmastikutingimustesse, hirved ja teised kabiloomad rändavad toitu otsima jne);
- langeda peatatud animatsiooni - ajutine seisund, kus eluprotsessid on nii aeglustunud, et nende nähtavad ilmingud puuduvad peaaegu täielikult (putukate stuupor, selgroogsete talveunestus jne);
- kohanevad eluga ebasoodsates tingimustes (karvkate ja nahaalune rasv päästavad neid pakase eest, kõrbeloomadel on seadmed säästlikuks veekasutuseks ja jahutamiseks jne). (Joonis 7).
Taimed on passiivsed ja juhivad kiindunud elustiili. Seetõttu on nende jaoks võimalikud ainult kaks viimast kohanduste varianti. Seega iseloomustab taimi elutähtsate protsesside intensiivsuse vähenemine ebasoodsatel perioodidel: nad heidavad lehti, talvituvad pinnasesse maetud uinuvate elunditena - sibulate, risoomide, mugulatena ning jäävad mulda seemnete ja eoste olekusse. . Samblataimedel on kogu taimel anabioosivõime, mis kuivas olekus võib püsida mitu aastat.
Taimede vastupanuvõime ebasoodsatele teguritele suureneb tänu spetsiaalsetele füsioloogilistele mehhanismidele: osmootse rõhu muutused rakkudes, aurustumise intensiivsuse reguleerimine stoomide abil, “filtri” membraanide kasutamine ainete selektiivseks imendumiseks jne.
Erinevad organismid arendavad kohanemisi erineva kiirusega. Need esinevad kõige kiiremini putukatel, kes suudavad kohaneda uue insektitsiidiga 10–20 põlvkonna jooksul, mis seletab putukakahjurite populatsioonitiheduse keemilise tõrje ebaõnnestumist. Taimede või lindude kohanemisprotsess toimub aeglaselt, sajandite jooksul.
Täheldatud muutusi organismide käitumises seostatakse tavaliselt varjatud tunnustega, mis neil justkui "varuks" olid, kuid uute tegurite mõjul need ilmnesid ja suurendasid liikide vastupanuvõimet. Sellised peidetud tunnused seletavad osade puuliikide (papel, lehis, paju) ja osade umbrohuliikide vastupidavust herbitsiidide toimele.
Sama ökoloogilise rühma koosseisu kuuluvad sageli organismid, mis ei ole üksteisega sarnased. See on tingitud asjaolust, et erinevat tüüpi organismid võivad kohaneda sama keskkonnateguriga erineval viisil.
Näiteks kogevad nad külma erinevalt soojavereline(neid nimetatakse endotermiline, kreeka sõnadest endon - sees ja terme - soojus) ja külmavereline (ektotermiline, kreeka sõnast ectos – väljaspool) organismid. (Joonis 8.)
Endotermiliste organismide kehatemperatuur ei sõltu ümbritseva õhu temperatuurist ja on alati enam-vähem konstantne, selle kõikumine ei ületa 2–4 o ka kõige suuremate külmade ja kõige intensiivsema kuumuse ajal. Need loomad (linnud ja imetajad) säilitavad oma kehatemperatuuri sisemise soojuse tootmisega, mis põhineb intensiivsel ainevahetusel. Nad hoiavad oma kehasoojust soojade sulgedest, villast jne tehtud “kasukate” arvelt.
Füsioloogilistele ja morfoloogilistele kohanemistele lisandub kohanemiskäitumine (tuule eest kaitstud ööbimiskohtade valimine, urgude ja pesade rajamine, rühmade ööbimised näriliste juures, pingviinide lähedased rühmad üksteise soojendamisel jne). Kui ümbritseva õhu temperatuur on väga kõrge, jahutatakse endotermilisi organisme spetsiaalsete kohanduste abil, näiteks niiskuse aurustamise teel suuõõne ja ülemiste hingamisteede limaskestade pinnalt. (Sel põhjusel kiireneb koera hingamine kuumuse käes ja ta ajab keele välja.)
Ektotermiliste loomade kehatemperatuur ja liikuvus sõltuvad ümbritseva õhu temperatuurist. Putukad ja sisalikud muutuvad jaheda ilmaga loiuks ja passiivseks. Samas on paljudel loomaliikidel võimalus valida soodsate temperatuuri-, niiskus- ja päikesevalgustingimustega paik (sisalikud peesitavad valgustatud kiviplaatidel).
Absoluutset ektotermiat täheldatakse aga ainult väga väikestes organismides. Enamik külmaverelisi organisme on endiselt võimelised kehatemperatuuri halvasti reguleerima. Näiteks aktiivselt lendavatel putukatel - liblikatel, kimalastel hoitakse kehatemperatuuri 36–40 °C ka õhutemperatuuril alla 10 °C.
Samamoodi erinevad taimede sama ökoloogilise rühma liigid oma välimuse poolest. Samuti võivad nad kohaneda samade keskkonnatingimustega erineval viisil. Niisiis säästavad eri tüüpi kserofüüdid vett erineval viisil: mõnel on paksud rakumembraanid, teistel on lehtedel pubestsents või vahakate. Mõned kserofüüdid (näiteks häbememokkade sugukonnast) eraldavad eeterlike õlide aure, mis ümbritsevad neid nagu "tekk", mis vähendab aurustumist. Mõne kserofüüti juurestik on võimas, läheb pinnasesse mitme meetri sügavusele ja ulatub põhjavee tasemeni (kaameli okas), teistel aga pindmine, kuid tugevalt hargnev, mis võimaldab koguda sademevett.
Kserofüütide hulgas on väga väikeste kõvade lehtedega põõsaid, mida saab kõige kuivemal aastaajal maha ajada (karaganapõõsas stepis, kõrbepõõsad), kitsaste lehtedega murukõrrelisi (sulehein, aruhein), sukulendid(ladina keelest succulentus - mahlane). Sukulendid on mahlakad lehed või varred, mis koguvad vett ja taluvad kergesti kõrget õhutemperatuuri. Sukulentide hulka kuuluvad Kesk-Aasia kõrbetes kasvavad Ameerika kaktused ja saksaul. Neil on eriline fotosüntees: stoomid avanevad lühikest aega ja ainult öösel, neil jahedatel tundidel, säilitavad taimed süsihappegaasi ja päeval kasutavad nad seda suletud stoomiga fotosünteesiks. (Joonis 9.)
Halofüütide puhul on täheldatud ka mitmesuguseid kohanemisi, et ellu jääda soolasetel muldadel ebasoodsates tingimustes. Nende hulgas on taimi, mis on võimelised koguma oma kehasse sooli (solero, sarve, sarsazan), eritama spetsiaalsete näärmetega (kermek, tamariksy) lehtede pinnale liigseid sooli, "hoidma" soolasid kudedest eemal. sooladele mitteläbilaskev "juuretõke" (koirohi). Viimasel juhul peavad taimed olema vähese veega rahul ja neil on kserofüütide välimus.
Sel põhjusel ei tasu imestada, et samades tingimustes on üksteisest erinevad taimed ja loomad, kes on nende tingimustega erineval viisil kohanenud.
testi küsimused
1. Mis on kohanemine?
2. Millised loomad ja taimed võivad ebasoodsate keskkonnatingimustega kohaneda?
2. Tooge näiteid taimede ja loomade ökoloogilistest rühmadest.
3. Rääkige meile organismide erinevatest kohanemistest samade ebasoodsate keskkonnatingimustega.
4. Mille poolest erinevad endotermiliste ja ektotermiliste loomade kohanemine madala temperatuuriga?
Nagu teate, elab meie planeedil tohutul hulgal erinevaid elusorganisme. Igaüks neist elab eranditult nendes elutingimustes, millega ta on kohanenud. Organismide omadust kohaneda keskkonna uute omadustega nimetatakse kohanemiseks. Selline kohanemisvõime on terve hulk konkreetse liigi füsioloogilise struktuuri ja käitumisomaduste erinevaid tunnuseid, mis võimaldavad tal elada teatud keskkonnatingimustes. Räägime veidi üksikasjalikumalt organismide keskkonnatingimustega kohanemise tunnustest.
Kohanemine on evolutsiooniprotsessi kõige olulisem osa, see aitab organismil lahendada teatud ökoloogilisi probleeme, mida keskkond talle ette seab. Selliseid ülesandeid lahendatakse inimeste muutumise, täiustamise ja mõnikord isegi kadumise teel. Need protsessid aitavad saavutada organismide kohanemisseisundit ökoloogiliste niššidega, mida nad hõivavad. Vastavalt sellele võib kohanemist vaadelda kui laiapõhjalist alust teatud organite ilmnemisel või kadumisel, liikide jagunemisel erinevateks, uute populatsioonide ja sortide tekkeks ning ka organisatsiooni keerukusele.
Kohanemine on pidev protsess, mis mõjutab organismi erinevaid omadusi.
Mõned uued kohandused võivad tekkida ainult siis, kui konkreetsel isikul on pärilikku teavet, mis aitab kaasa struktuuride või funktsioonide õiges suunas muutumisele. Nii et imetajate ja putukate hingamissüsteemi areng on võimalik ainult teatud geenide kontrolli all.
Vaatleme üksikasjalikumalt elusorganismide erinevaid kohanemistüüpe.
Passiivne kaitse
Evolutsiooni käigus on paljud elavad indiviidid välja töötanud teatud vahendid enda ja oma järglaste kaitsmiseks. Nii et sellise kohanemise ilmekaks näiteks peetakse kaitsevärvi, mille tulemusena muutub isendeid kiskjate eest raskesti eristatavaks ja kaitstuks. Näiteks liivale või maapinnale munetud munad on vastavalt halli ja pruuni värvi erinevate laikudega, neid on ümbritseva mulla hulgast raske leida. Kiskjatele ligipääsmatutes piirkondades on munadel enamikul juhtudel värvuseta.
Sama tüüpi kohanemist kasutavad ka kõrbeloomad, sest nende värvi esindavad tavaliselt erinevad kollakaspruuni ja liivakollase toonid.
Passiivse kaitse variandina võib kõne alla tulla ka hirmutav värvimine, sest see aitab end kaitsta kiskjate eest, justkui hoiatades konkreetse organismi mittesöödavuse eest.
Lisaks võib sellist kohanemist kaaluda ka juhtudel, kui kehal tekib sarnasus keskkonnaga. Näitena võib tuua samblike välimusega mardikad, põõsaste okkadena meenutavad tsikaadid ja okstest eristamatud putukad.
Passiivsed kaitsvad kohanemismehhanismid hõlmavad ka teatud isendite suurt viljakust, aga ka muid vahendeid, nagu vähkide ja krabide kõvad katted, ogad, okkad ja taimede mürgised karvad.
Kohanemise suhtelisus ja otstarbekus
Organismide struktuuri ja käitumise muutused ilmnevad vastusena teatud keskkonnaprobleemidele, need erinevad suhtelisuse ja otstarbekuse poolest. Nii et kui me räägime relatiivsusest, siis see seisneb selliste adaptiivsete muutuste piiramises sõltuvalt elutingimustest. Nii muutub näiteks ööliblikate eriline pigmenteeritud värv, erinevalt nende valgetest sortidest, märgatavaks ja väärtuslikuks vaid siis, kui neid suitsutatud puutüvel näeb. Kui keskkonnatingimused muutuvad, ei pruugi sellised kohandused kehale mingit kasu tuua ja isegi kahjustada.
Näiteks rottide lõikehammaste aktiivne ja pidev kasv on kasulik ainult siis, kui nad söövad tahket toitu. Pehmele dieedile üleminekul võivad lõikehambad kasvada liiga suureks ja muuta söömise võimatuks.
Samuti tasub rõhutada, et adaptiivsed muutused ei suuda nende omanikele 100% kaitset pakkuda. Mesilaste ja herilaste eriline värvus kaitseb neid paljude lindude söömise eest, kuid on linnusorte, kes ei pööra sellele tähelepanu. Siilid on võimelised sööma mürgiseid madusid. Ja see kõva kest, mis kaitseb maakilpkonni vaenlaste eest, puruneb, kui röövlinnud nad kõrgelt maha kukuvad.
Organismide kohanemine inimese elus
Just erinevate organismide kohanemisomadused seletavad uute bakterite ja muude ravimite suhtes resistentsete mikroorganismide tekkimist. See suundumus on eriti selge antibiootikumide kasutamisel, kuna aja jooksul muutub nende kasutamine ebaefektiivseks. Mikroorganismid võivad õppida sünteesima spetsiaalset ensüümi, mis hävitab kasutatava ravimi, või muutuvad nende rakuseinad ravimi toimeainetele mitteläbilaskvaks.
Resistentsete mikroorganismitüvede ilmnemises on sageli süüdi arstid, kes kasutavad kõrvaltoimete tõenäosuse vähendamiseks minimaalseid ravimiannuseid. Kui selline omadus välismaailmale üle kanda, saab selgeks, kuidas putukatel ja imetajatel tekib resistentsus mitmesuguste mürkide suhtes.
Kõigi organismide kohanemisomadusi tuleks käsitleda loodusliku valiku osana.
Organismide kohanemine erinevate eksisteerimistingimustega
1. Kuidas taimed kohanevad eluga karmides tingimustes?
2. Mille poolest erinevad veeimetajad maismaalastest?
Organismide ehituse ja elustiili sõltuvus keskkonnast.
Inimese kohanemine uue keskkonnaga on tema jaoks keeruline sotsiaal-bioloogiline protsess, mis põhineb keha süsteemide ja funktsioonide muutumisel, aga ka harjumuspärasel käitumisel. Inimese kohanemine viitab tema keha kohanemisreaktsioonidele muutuvatele keskkonnateguritele. Kohanemine avaldub elusaine organiseerituse erinevatel tasanditel: molekulaarsest kuni biotsenootiliseni. Kohanemine areneb kolme teguri mõjul: pärilikkus, varieeruvus, loomulik/kunstlik valik. Organismid oma keskkonnaga kohanevad kolmel peamisel viisil: aktiivne viis, passiivne viis ja kahjulike mõjude vältimine.
aktiivne tee- vastupanuvõime tugevdamine, regulatoorsete protsesside arendamine, mis võimaldavad täita kõiki organismi elutähtsaid funktsioone, hoolimata keskkonnateguri kõrvalekaldumisest optimaalsest. Näiteks püsiva kehatemperatuuri hoidmine soojaverelistel loomadel (linnud, inimesed), mis on optimaalne rakkudes toimuvate biokeemiliste protsesside kulgemiseks.
passiivne viis- organismi elutähtsate funktsioonide allutamine keskkonnategurite muutustele. Näiteks ebasoodsates keskkonnatingimustes üleminek anabioosi seisundisse (varjatud elu), mil ainevahetus organismis peaaegu täielikult peatub (taimede talvine puhkeperiood, seemnete ja eoste säilimine pinnases, putukate stuupor, talveunne, jne.).
Ebasoodsate tingimuste vältimine- selliste elutsüklite ja käitumisviiside arendamine keha poolt, mis võimaldavad vältida kahjulikke mõjusid. Näiteks loomade hooajalised ränded.
Tavaliselt toimub liigi kohanemine keskkonnaga kõigi kolme võimaliku kohanemisviisi ühel või teisel kombinatsioonil.
Kohanemised võib jagada kolme põhitüüpi: morfoloogilised, füsioloogilised, etoloogilised.
Morfoloogilised kohandused- muutused organismi ehituses (näiteks lehe muutmine okkaks kaktustel veekadu vähendamiseks, lillede erksad värvid tolmeldajate ligimeelitamiseks jne). Loomade morfoloogilised kohanemised viivad teatud eluvormide tekkeni.
Füsioloogilised kohanemised- muutused organismi füsioloogias (näiteks kaameli võime varustada keha niiskusega oksüdeerides rasvavarusid, tselluloosi lagundavate ensüümide esinemine tselluloosi hävitavates bakterites jne).
Etoloogilised (käitumuslikud) kohandused- käitumise muutused (näiteks imetajate ja lindude hooajalised ränded, talvine talveunne, lindude ja imetajate paaritumismängud pesitsusperioodil jne). Etoloogilised kohanemised on loomadele iseloomulikud.
Elusorganismid on hästi kohanenud perioodiliste teguritega. Mitteperioodilised tegurid võivad põhjustada haigusi ja isegi elusorganismi surma. Inimene kasutab seda antibiootikume ja muid mitteperioodilisi tegureid rakendades. Kuid nende kokkupuute kestus võib põhjustada ka nendega kohanemist.
Keskkonnal on inimesele tohutu mõju. Sellega seoses muutub üha olulisemaks inimese oma keskkonnaga kohanemise probleem. Sotsiaalökoloogias on see probleem ülimalt tähtis. Samas on kohanemine alles algstaadium, kus domineerivad reaktiivsed inimkäitumise vormid. Selles etapis inimene ei peatu. Ta näitab füüsilist, intellektuaalset, moraalset, vaimset tegevust, muudab (halvemaks või halvemaks) oma keskkonda.
Inimese kohanemine jaguneb genotüübiliseks ja fenotüübiliseks. Genotüüpne kohanemine: inimene väljaspool oma teadvust suudab kohaneda muutuvate keskkonnatingimustega (temperatuurimuutused, toidu maitse jne), see tähendab, kui kohanemismehhanismid on juba geenides. Fenotüüpse kohanemise all mõistetakse teadvuse, inimese isiklike omaduste kaasamist, et kohaneda keha uue keskkonnaga, säilitada tasakaal uutes tingimustes.
Kohanemise peamised liigid hõlmavad füsioloogilist, tegevusega kohanemist, ühiskonnaga kohanemist. Keskendume füsioloogilisele kohanemisele. Inimese füsioloogilise kohanemise all mõistetakse keha kui terviku funktsionaalse seisundi säilitamise protsessi, tagades selle säilimise, arengu, jõudluse, maksimaalse eluea. Füsioloogilises kohanemises omistatakse suurt tähtsust kohanemisele ja aklimatiseerumisele. On selge, et inimese elu Kaug-Põhjas erineb tema elust ekvaatoril, kuna tegemist on erinevate kliimavöönditega. Veelgi enam, lõunamaalane, olles elanud teatud aja põhjas, kohaneb sellega ja võib seal alaliselt elada ja vastupidi. Aklimatiseerumine on aklimatiseerumise esialgne kiireloomuline etapp muutuvates kliima- ja geograafilistes tingimustes. Mõnel juhul on füsioloogilise kohanemise sünonüümiks aklimatiseerumine, see tähendab taimede, loomade ja inimeste kohanemine nende jaoks uute kliimatingimustega. Füsioloogiline aklimatiseerumine toimub siis, kui inimene kohanemisreaktsioonide abil suurendab töövõimet, parandab enesetunnet, mis võib kohanemisperioodil järsult halveneda. Kui uued tingimused asenduvad vanadega, võib keha naasta endisesse olekusse. Selliseid muutusi nimetatakse aklimatiseerumiseks. Neidsamu muutusi, mis uue keskkonnaga kohanemise käigus on genotüüpi kandunud ja päritud, nimetatakse adaptiivseteks.
Keha kohandamine elutingimustega (linn, küla, muu paikkond). ei piirdu ainult kliimatingimustega. Inimene võib elada linnas ja maal. Paljud inimesed eelistavad metropoli oma müra, saaste, meeletu elutempoga. Objektiivselt on inimestele soodsam elamine külas, kus puhas õhk, rahulik, mõõdetud rütm.
Sama kohanemisvaldkond hõlmab ka näiteks teise riiki kolimist. Mõned kohanduvad kiiresti, ületavad keelebarjääri, leiavad töö, teised suurte raskustega, teised, olles väliselt kohanenud, kogevad tunnet, mida nimetatakse nostalgiaks.
Võime esile tõsta tegevusega kohanemist. Erinevad inimtegevuse liigid esitavad indiviidile erinevaid nõudeid (mõned nõuavad visadust, hoolsust, täpsust, teised reageerimiskiirust, oskust iseseisvalt otsustada jne). Nende ja muude tegevustega saab inimene aga üsna edukalt hakkama. On tegevus, mis on inimesele vastunäidustatud, kuid ta saab seda sooritada, kuna toimivad kohanemismehhanismid, mida nimetatakse individuaalse tegevusstiili arendamiseks.
Erilist tähelepanu tuleks pöörata kohanemisele ühiskonna, teiste inimeste ja meeskonnaga. Inimene saab kohaneda grupiga, assimileerides selle norme, käitumisreegleid, väärtushinnanguid jne Kohanemise mehhanismideks on siinkohal sugestiivsus, tolerantsus, konformsus kui alistuva käitumise vormid, teisalt aga oskus leida oma koht, kohanemisvõime, tolerantsus, konformsus kui alistuva käitumise vormid. leidke nägu ja näidake üles otsusekindlust.
Võime rääkida kohanemisest vaimsete väärtustega, asjadega, seisunditega, näiteks stressirohketega, ja paljude muude asjadega. 1936. aastal avaldas Kanada füsioloog Selye sõnumi "Erinevatest kahjustavatest elementidest põhjustatud sündroom", milles kirjeldas stressi fenomeni – organismi üldist mittespetsiifilist reaktsiooni, mille eesmärk on mobiliseerida oma kaitsejõud ärritavate tegurite mõjul. Stressi kujunemisel eristati 3 etappi: 1. ärevusstaadium, 2. vastupanu staadium, 3. kurnatuse staadium. G. Selye sõnastas adaptiivse reaktsiooni tagajärjena üldise kohanemissündroomi (GAS) ja adaptiivsete haiguste teooria, mille kohaselt GAS avaldub alati, kui inimene tunneb enda jaoks ohtu. Stressi nähtavad põhjused võivad olla vigastused, operatsioonijärgsed seisundid jms, muutused abiootilistes ja biootilistes keskkonnategurites. Viimastel aastakümnetel on oluliselt suurenenud kõrge stressiefektiga inimtekkeliste keskkonnategurite hulk (keemiline saaste, kiirgus, kokkupuude arvutitega süstemaatilisel tööl nendega jne). Kaasaegse ühiskonna negatiivsete muutuste arvele tuleks panna ka keskkonnas esinevad stressitegurid: kasv, linna- ja maarahvastiku suhte muutumine, tööpuuduse kasv ja kuritegevus.
tekib evolutsiooni käigus, et lahendada organismi keskkonnaprobleeme, mida keskkond esitab. Need on organismide muutuv, paranev, mõnikord kaduv kohanemine konkreetsete keskkonnateguritega. Kohanemise arengu tulemusena saavutatakse kohanemisseisund (või organismide morfoloogia, füsioloogia ja käitumise vastavus) nende hõivatud ökoloogiliste niššidega, mis esindavad kogu antud organismi keskkonnatingimuste ja elustiili kogumit. . See. kohanemist võib pidada laiapõhjaliseks elundite tekke või kadumise, liikide lahknemise (lahknemise), uute populatsioonide ja liikide tekke ning organiseerimise komplitseerumise aluseks.
Kohanemise arenemisprotsess toimub pidevalt ja sellega on seotud palju keha märke. [saade] .
Lindude evolutsioon roomajatest hõlmas näiteks järjestikuseid muutusi luudes, lihastes, nahas ja jäsemetes.
Rinnaku suurenemine, luude histoloogilise struktuuri ümberkorraldamine, mis koos tugevusega andis neile kerguse, sulestiku areng, mis viis paremate aerodünaamiliste omaduste ja termoregulatsioonini, jäsemete paari muutumine tiibadeks, andis lahenduse lennuprobleemile.
Mõned lindude esindajad arendasid hiljem maismaa- või veeelustiiliga (jaanalind, pingviin) kohandusi, samas kui sekundaarsed kohandused haarasid ka mitmeid tegelasi. Näiteks pingviinid vahetasid oma tiivad uimede vastu ja nende katted muutusid veekindlaks.
Kohanemine moodustub aga ainult siis, kui geenivaramus on teatud tüüpi pärilik informatsioon, mis aitab kaasa struktuuride ja funktsioonide muutumisele vajalikus suunas. Nii kasutavad imetajad ja putukad hingamiseks vastavalt kopse ja hingetoru, mis arenevad erinevate geenide kontrolli all erinevatest algetest.
Kohanemine toob mõnikord kaasa uue mutatsiooni, mis genotüübisüsteemi kaasatuna muudab fenotüüpi keskkonnaprobleemide tõhusama lahendamise suunas. Sellist kohanemise viisi nimetatakse kombinatiivseks.
Ühe ökoloogilise probleemi lahendamiseks saab kasutada erinevaid kohandusi. Seega on paks karusnahk soojusisolatsiooni vahendiks karudel, arktilistel rebastel ja vaalalistel rasvase nahaaluse kihina.
Kohanemisel on mitu klassifikatsiooni.
Vastavalt toimemehhanismile eraldama
Passiivsed kaitseseadmed
- kaitsev värvus. Tänu kaitsevärvile muutub organism raskesti eristatavaks ja seetõttu kaitstuks kiskjate eest.
- Liivale või maapinnale munetud linnumunad on hallid ja pruunid täppidega, mis sarnanevad ümbritseva pinnase värvusega. Juhtudel, kui munad pole röövloomadele kättesaadavad, on neil tavaliselt värvuseta.
- Liblikaröövikud on sageli rohelised, lehtede värvusega või tumedad, koore või maa värviga.
- Põhjakalad värvitakse tavaliselt liivapõhja värvi järgi (raid ja lest). Samas on lestadel ka võime muuta värvi sõltuvalt ümbritseva tausta värvist.
- Võime muuta värvi, jaotades ümber pigmendi kehas, on tuntud ka maismaaloomadel (kameeleonil).
- Kõrbeloomad on reeglina kollakaspruuni või liivakollase värvusega.
- Ühevärviline kaitsevärvus on iseloomulik nii putukatele (jaanitirtsud) kui ka väikestele sisalikele, aga ka suurtele kabiloomadele (antiloobid) ja röövloomadele (lõvi).
- Kaitsev värvuse lahkamine vahelduvate heledate ja tumedate triipude ja laikudena kehal. Sebrasid ja tiigreid on raske näha juba 50-40 m kaugusel, kuna kehal olevad triibud langevad kokku ümbritseva valguse ja varju vaheldumisega. Värvimise lahkamine rikub ideid keha kontuuride kohta.
- hirmutav (hoiatus)värvimine – kaitseb ka organisme vaenlaste eest.
Hele värvus on tavaliselt mürgistele loomadele omane ja hoiatab kiskjaid nende rünnakuobjekti mittesöödavuse eest. Hoiatusvärvi tõhusus oli väga huvitava jäljendusnähtuse – miimika – põhjuseks. [saade] .
Mimikri on kaitsetu ja söödava liigi sarnasus ühe või mitme omavahel mitteseotud liigiga, mis on hästi kaitstud ja millel on hoiatav värv. Mimikri nähtus on tavaline liblikatel ja teistel putukatel. Paljud putukad jäljendavad nõelavaid putukaid. Tuntud on mardikad, kärbsed, liblikad, kes kopeerivad herilasi, mesilasi, kimalasi.
Miimikat leidub ka selgroogsetel – madudel. Kõigil juhtudel on sarnasus puhtalt väline ja selle eesmärk on potentsiaalsetes vaenlastes teatud visuaalse mulje kujundamine.
Jäljendavate liikide puhul on oluline, et nende arvukus oleks imiteeritava mudeliga võrreldes väike, vastasel juhul ei teki vaenlastel stabiilset negatiivset refleksi hoiatusvärvusele. Miimikaliikide vähest arvu toetab letaalsete geenide kõrge kontsentratsioon geenivaramus.
- kehakuju sarnasus keskkonnaga – on teada, et mardikad meenutavad samblikke, tsikaadi, sarnaselt nende põõsaste okastega, mille keskel nad elavad. Pulgaputukad näevad välja nagu väike pruun või roheline oks.
Kaitsevärvi või kehakuju kaitsev toime tugevneb, kui see on kombineeritud sobiva käitumisega. Näiteks kaitseasendis olevad ööliblika röövikud sarnanevad taimeoksaga. Valik hävitab isikud, kelle käitumine neid paljastab.
- kõrge viljakus
- muud passiivse kaitse vahendid
- Okaste ja okaste areng taimedes kaitseb neid rohusööjate poolt söömise eest.
- Sama rolli mängivad mürgised ained, mis põletavad juukseid (nõges).
- Mõnede taimede rakkudes moodustuvad kaltsiumoksalaadi kristallid kaitsevad neid röövikute, tigude ja isegi näriliste söömise eest.
- Kõva kitiinse katte kujul moodustised lülijalgsetel (mardikad, krabid), karbid molluskitel, soomused krokodillidel, kestad vöölastel ja kilpkonnadel kaitsevad neid hästi paljude vaenlaste eest. Sama teenivad siili ja sea sulepead.
Aktiivsed kaitseseadmed, liikumine,
otsin toitu või aretuspartnerit
- liikumisaparaadi, närvisüsteemi, meeleelundite täiustamine, röövloomade ründevahendite arendamine
Putukate keemilised elundid on hämmastavalt tundlikud. Isaseid mustlasliblikaid tõmbab ligi 3 km kauguselt emase lõhnanäärme lõhn. Mõnedel liblikatel on maitseretseptorite tundlikkus 1000 korda suurem kui inimese keele retseptorite tundlikkus. Öised kiskjad, näiteks öökullid, näevad pimedas suurepäraselt. Mõnedel madudel on hästi arenenud termolokatsioonivõime. Nad eristavad objekte kaugelt, kui nende temperatuuride erinevus on ainult 0,2 ° C.
Kohanemised sotsiaalse eluviisiga - "tööjaotus" mesilastel.
Olenevalt muutuse iseloomust
- kohanemine koos morfofüsioloogilise organisatsiooni komplikatsiooniga
- sagaruimeliste kalade ilmumine maismaale Devonis, mis võimaldas neil tekitada maismaaselgroogseid
Labuimeliste kalade puhul kasutati jäsemeid mööda reservuaaride põhja roomamiseks. Õhu neelamine ja hapniku kasutamine sooleseina – algeliste kopsude – väljaulatumisega andis võimaluse kompenseerida hapnikupuudust tolleaegsetes vetes. Need rajatised võimaldasid mõnel kalal mõneks ajaks vetest lahkuda. Esialgu tehti selliseid väljumisi ilmselt vihmastel päevadel või märgadel öödel. Just seda teeb praegu Ameerika säga (Ictalurus nebulosis). Seejärel arenesid neist struktuuridest maismaaloomade kopsud ja jäsemed. Seejärel toimus kogu kalade korraldus maismaaeluga kohanemise protsessis põhjalikud muutused.
Selliseid muutusi uue elupaiga kujunemisel, funktsioonide ringi laiendamist struktuuridel, mis varem täitsid muid ülesandeid, kuid muutusid sellises suunas ja sellisel määral, et suutsid võtta uusi funktsioone - nimetatakse eelkohanemiseks. .
Eelkohanemise fenomen rõhutab veel kord evolutsiooni kohanemisvõimet, mis põhineb kasulike pärilike muutuste valikul ja olemasolevate struktuuride järkjärgulistel transformatsioonidel uute keskkonnatingimuste valdamise protsessis.
Armatuuri skaala järgi
- spetsiaalsed kohandused . Spetsiaalsete kohanemiste abil lahendab organism spetsiifilisi probleeme liigi kitsastes lokaalsetes elutingimustes. Näiteks sipelgapoja keele ehituslikud iseärasused pakuvad sipelgatele toitu.
- ühised kohandused - võimaldab lahendada paljusid probleeme erinevates keskkonnatingimustes. Nende hulka kuuluvad selgroogsete ja väliste lülijalgsete siseskelett, hemoglobiin hapnikukandjana jne. Sellised kohandused aitavad kaasa erinevate ökoloogiliste niššide arengule, pakuvad märkimisväärset ökoloogilist ja evolutsioonilist plastilisust ning neid leidub suurte organismide taksonite esindajatel. Seega andis roomajate esivanemate vormide esmane sarvjas kate ajaloolise arengu käigus tänapäevaste roomajate, lindude ja imetajate katted. Kohanemise ulatus ilmneb selle organismirühma evolutsiooni käigus, milles see esimest korda tekkis.
Seega on elusorganismide struktuur väga peenelt kohanenud eksistentsitingimustega. Iga liigi tunnus või omadus on oma olemuselt kohanemisvõimeline ja sobiv antud keskkonnas, antud elutingimustes.
Organismide sobivuse suhtelisus ja otstarbekus
Kohanemised tekivad vastusena konkreetsele ökoloogilisele ülesandele, seega on need alati suhtelised ja otstarbekad. Kohanemise suhtelisus seisneb nende kohanemisväärtuse piiramises teatud elutingimustega. Seega ilmneb koiliblikate pigmentatsiooni kohanemisväärtus heledate vormidega võrreldes vaid tahmastel puutüvedel.
Keskkonnatingimuste muutudes võivad kohanemised osutuda kasutuks või isegi organismile kahjulikuks. Näriliste lõikehammaste pidev kasv on väga oluline omadus, kuid seda ainult tahket toitu süües. Kui rotti hoida pehme toidu peal, kasvavad lõikehambad kulumata nii suureks, et toitmine muutub võimatuks.
Ükski adaptiivne funktsioon ei taga nende omanikele absoluutset turvalisust. Mimikri tõttu ei puutu enamik linde herilasi ja mesilasi, kuid nende hulgas on liike, kes söövad nii herilasi kui mesilasi ja nende jäljendajaid. Siil ja sekretärlind söövad mürgiseid madusid kahjustamata. Maakilpkonnade kest kaitseb neid usaldusväärselt vaenlaste eest, kuid röövlinnud tõstavad nad õhku ja purustavad maapinnal.
Elusolendite organiseerumise bioloogiline otstarbekus avaldub eri liikide organismide morfoloogia, füsioloogia, käitumise ja elupaiga kooskõlas. See seisneb ka organismi enda üksikute osade ja süsteemide ülesehituse ja funktsioonide hämmastavas järjepidevuses. Elu tekke teoloogilise seletuse pooldajad nägid bioloogilist otstarbekust looduse looja tarkuse ilminguna. Bioloogilise otstarbekuse teleoloogiline seletus lähtub "lõpliku eesmärgi" printsiibist, mille kohaselt elu areneb suunatud viisil tänu loomupärasele püüdlemisele teadaoleva eesmärgi poole. Alates J. B. Lamarcki ajast on püstitatud hüpoteese, mis seovad bioloogilise otstarbekuse põhimõttega, et organismid reageerivad adekvaatselt välistingimuste muutustele ja selliste "omandatud tunnuste" pärandumisele. Veenvaks argumendiks keskkonna mõjul toimuvate muutuste otstarbekuse kasuks on ammu tunnistatud tõsiasja, et mikroorganismid on "sõltuvuses" ravimitest – sulfoonamiididest, antibiootikumidest. V. ja E. Lederbergi kogemus näitas, et see pole nii.
Petri tassis tahke toitainekeskkonna pinnal moodustab mikroob kolooniaid (1). Spetsiaalse templiga (2) kanti kõigi kolooniate jäljend surmava antibiootikumiannusega söötmele (3). Kui nendes tingimustes kasvas vähemalt üks koloonia, siis pärines see mikroobide kolooniast, mis olid samuti selle ravimi suhtes resistentsed. Erinevalt teistest kolooniatest esimesel Petri tassil (4) kasvas see antibiootikumitorus (5). Kui algsete kolooniate arv oli suur, siis nende hulgas oli reeglina ka stabiilne. Seega ei räägi me mitte mikroobi suunatud kohanemisest, vaid kohanemiseelsest seisundist, mis on tingitud antibiootikumi toimet blokeeriva alleeli olemasolust mikroorganismi genoomis. Mõnel juhul sünteesivad "resistentsed" mikroobid ensüümi, mis hävitab ravimi, teistel juhtudel muutub rakusein ravimile mitteläbilaskvaks.
Ravimitele resistentsete mikroorganismide tüvede teket soodustab arstide vale taktika, kes kõrvalnähte vältimiseks määravad välja madalaid subletaalseid annuseid ravimeid. Samuti on võimalik selgitada mürkidele resistentsete vormide tekkimist putukate ja imetajate seas - mutantsete organismide seas on stabiilne vorm, mis läbib mürgise aine toimel positiivse selektsiooni. Näiteks sõltub rottide resistentsus nende tapmiseks kasutatava varfariini suhtes teatud domineeriva alleeli olemasolust genotüübis.
Organismide "otsese kohanemise" võimalusega keskkonnaga, "looduse muutmiseks tingimuste assimileerimise teel" väitsid mõned bioloogid juba käesoleva sajandi 40-50ndatel. Eespool toodud seisukohad vastavad idealistlikele vaadetele ega suuda bioloogilist otstarbekust seletada, kui mitte tugineda ideele, kui mitte Jumalast, siis elu arendamise erieesmärgist või -programmist, mis eksisteeris juba enne selle tekkimist.
Organismide ehituse ja funktsioonide bioloogiline otstarbekus kujuneb välja elu arengu käigus. See on ajalooline kategooria. Sellest annab tunnistust muutus planeedi orgaanilises maailmas domineerival positsioonil olevates organisatsioonitüüpides. Nii asendus kahepaiksete ligi 75 miljonit aastat kestnud domineerimine roomajate domineerimisega, mis kestis 150 miljonit aastat. Mis tahes rühma domineerimise perioodidel täheldatakse mitmeid väljasuremislaineid, mis muudavad vastava suure taksoni suhtelist liigilist koosseisu.
Igasuguse kohanemise ja bioloogilise otstarbekuse tekkimine tervikuna on seletatav enam kui 3,5 miljardi aasta pikkuse loodusliku valiku tööga looduses. Paljudest juhuslikest kõrvalekalletest säilitab ja akumuleerib see pärilikke muutusi, millel on adaptiivne väärtus. See seletus võimaldab mõista, miks bioloogiline otstarbekus ruumis ja ajas vaadatuna on elusolendite suhteline omadus ja miks konkreetsetes elutingimustes saavutavad individuaalsed kohanemised vaid sellise arenguastme, mis on konkurentidega võrreldes piisav ellujäämiseks. ' kohandused.