Morfologiset mukautukset - eläinten sopeutuminen ympäristötekijöihin. Kasvien sopeutumismekanismit epäsuotuisiin ympäristöolosuhteisiin Organismien ympäristöön sopeutumistyypit

28.10.2019

Eläimet ja kasvit pakotetaan sopeutumaan moniin tekijöihin, ja nämä mukautukset kehittyvät tietyn ajan kuluessa, usein evoluution ja luonnonvalinnan prosessissa, ja ne ovat kiinnittyneet geneettiselle tasolle.

Sopeutuminen(lat. adapto - sopeudun) - organismien rakenteen ja toimintojen mukautukset ympäristöolosuhteisiin evoluutioprosessissa.

Kun analysoidaan minkä tahansa eläimen ja kasvin organisaatiota, organismin muodon ja toimintojen silmiinpistävä vastaavuus ympäristöolosuhteisiin havaitaan aina. Joten merinisäkkäiden keskuudessa delfiinit niillä on edistyneimmät mukautukset nopeaan liikkumiseen vesiympäristössä: torpedon muotoinen muoto, ihon ja ihonalaisen kudoksen erityinen rakenne, mikä lisää kehon virtaviivaistamista ja siten liukumisnopeutta vedessä.

Sopeutumisten ilmenemismuodoissa on kolme päämuotoa: anatomis-morfologinen, fysiologinen ja käyttäytyminen.

Anatominen ja morfologinen mukautukset ovat joitain ulkoisia ja sisäisiä ominaisuuksia kasvien ja eläinten tiettyjen elinten rakenteessa, jotka antavat heille mahdollisuuden elää tietyssä ympäristössä tietyn ympäristötekijöiden yhdistelmän kanssa. Eläimillä ne liittyvät usein elämäntapaan, ravinnon luonteeseen. Esimerkkejä:

Kova kilpikonnankuori suojaa petoeläimiltä

Tikka - talttamainen nokka, kova häntä, tyypillinen sormien järjestely.

Fysiologinen sopeutumiset koostuvat organismien kyvystä muuttaa joitain fysiologisia prosessejaan elämänsä kriittisinä aikoina

· Kukan tuoksu voi houkutella hyönteisiä ja edistää siten kasvin pölytystä.

· Syvä lepotila monissa pohjoisen pallonpuoliskon keskimmäisillä leveysasteilla kasvavissa kasveissa, joutuminen umpikujaan tai horrostilaan joissakin eläimissä kylmän jakson alkaessa).

· Biologiset pakkasnesteet, jotka lisäävät sisäisten väliaineiden viskositeettia ja estävät soluja tuhoavien jääkiteiden muodostumisen (muurahaisissa jopa 10%, ampiaisissa jopa 30%).

Pimeässä silmän valoherkkyys kasvaa tuhansia kertoja tunnissa, mikä liittyy sekä näön palautumiseen, pigmentteihin että muutoksiin aivokuoren hermoelementeissä ja hermosoluissa.

· Esimerkkinä fysiologisista sopeutumisesta ovat myös eläinten ruoansulatuskanavan entsymaattisen joukon ominaisuudet, jotka määräytyvät ruoan kokoonpanon ja koostumuksen mukaan. Siten aavikon asukkaat pystyvät kattamaan kosteustarpeensa rasvojen biokemiallisella hapetuksella.

Käyttäytyminen(etologiset) mukautukset ovat eläinten mukautuvan käyttäytymisen muotoja. Esimerkkejä:

· Normaalin lämmönvaihdon varmistaminen ympäristön kanssa: suojien luominen, eläinten päivittäinen ja kausittainen muutto optimaalisten lämpötilaolosuhteiden valitsemiseksi.

Kolibri Oreotrochis estella, asuu korkeilla Andeilla, rakentaa pesiä kallioille ja itään päin olevalle puolelle. Yön aikana kivet luovuttavat päivän aikana kertynyttä lämpöä ja tarjoavat näin mukavan lämpötilan aamuun asti.

· Alueilla, joilla on ankara ilmasto, mutta talvet lumiset, lämpötila lumen alla voi olla 15-18ºС korkeampi kuin ulkona. On arvioitu, että valkoinen pelto, joka viettää yön lumisessa kolossa, säästää jopa 45% energiaa.

Monet eläimet käyttävät ryhmäyöpymistä: suvun pikat Certhia(linnut) kerääntyvät kylmällä säällä enintään 20 yksilön ryhmiin. Samanlainen ilmiö on kuvattu jyrsijöillä.

· Sopeutuva käyttäytyminen voi ilmetä petoeläimissä saaliin jäljittämisen ja jahtaamisen aikana.

Useimmat mukautukset on yhdistelmä edellä mainituista tyypeistä. Esimerkiksi hyttysten verenimeminen saadaan aikaan monimutkaisella yhdistelmällä sellaisia mukautuksia, kuten imemiseen soveltuvien suun laitteen erityisosien kehittäminen, etsintäkäyttäytymisen muodostuminen saaliseläinten löytämiseksi ja erityisten eritteiden tuottaminen sylkirauhasten toimesta. jotka estävät veren imemisen hyytymisen.

Yksi elävän luonnon perusominaisuuksista on useimpien siinä tapahtuvien prosessien syklisyys, joka varmistaa kasvien ja eläinten sopeutumisen niiden kehityksen aikana tärkeimpien jaksollisten tekijöiden kanssa. Tarkastellaanpa sellaista villieläinten ilmiötä kuin fotoperiodismi.

Fotoperiodismi - eliöiden reaktio päivän pituuden vuodenaikojen muutoksiin. Avasivat V. Garner ja N. Allard vuonna 1920 tupakan valintatyön aikana.

Valolla on johtava vaikutus organismien päivittäisen ja kausittaisen toiminnan ilmenemiseen. Tämä on tärkeä tekijä, koska juuri valaistuksen muutos aiheuttaa lepojakson ja intensiivisen elämän vaihtelun, monia biologisia ilmiöitä kasveissa ja eläimissä (eli vaikuttaa eliöiden biorytmiin).

Esimerkiksi, 43 % auringonsäteistä saavuttaa maan pinnan. Kasvit pystyvät sieppaamaan 0,1 - 1,3 %. Ne imevät kelta-vihreän spektrin.

Ja signaali talven lähestymisestä kasveille ja eläimille on päivän pituuden lyhentyminen. Kasvit käyvät läpi asteittaisen fysiologisen rakennemuutoksen, energia-ainevarastojen kerääntymisen ennen talvilepotilaa. Tekijä: fotoperiodisten reaktioiden kasviorganismit on jaettu kahteen ryhmään:

Lyhytpäiväiset organismit - kukinta ja hedelmät tapahtuvat 8-12 tunnin valossa (tattari, hirssi, hamppu, auringonkukka).

pitkän päivän organismit. Pitkäpäiväisten kasvien kukintaa ja hedelmää varten on tarpeen pidentää päivää 16-20 tuntiin (lauhkeiden leveysasteiden kasvit), joille päivän pituuden lyheneminen 10-12 tuntiin on merkki epäsuotuisan lähestymisen lähestymisestä. syys-talvi kausi. Näitä ovat peruna, vehnä, pinaatti.

· Kasvin pituuteen nähden neutraali. Kukinta tapahtuu mihin tahansa päivän pituuteen. Näitä ovat voikukka, sinappi ja tomaatti.

Samaa löytyy eläimistä. Päivän aikana kunkin organismin aktiivisuus laskee tiettyihin tunteihin. Mekanismeja, joiden avulla eliöt voivat muuttaa tilaansa syklisesti, kutsutaan "biologisiksi kelloiksi".

Osion bibliografinen luettelo

1. Galperin, M.V. Yleinen ekologia: [pros. keskim. prof. koulutus] / M.V. Galperin. - M. : Foorumi: Infra-M, 2006. - 336 s.

2. Korobkin, V.I. Ekologia [teksti] / V.I. Korobkin, L.V. Peredelsky. - Rostov-on-Don: Phoenix, 2005. - 575 s.

3. Mirkin, B.M. Yleisen ekologian perusteet [Teksti]: oppikirja. luonnontieteitä opiskelevien yliopisto-opiskelijoiden tuki. erikoisuudet / B.M. Mirkin, L.G. Naumov; [toim. G.S. Rosenberg]. - M.: Univ. kirja, 2005. - 239 s.

4. Stepanovskikh, A.S. Yleinen ekologia: [pros. yliopistoille ecol. erikoisuudet] / A.S. Stepanovski. - 2. painos, lisäys. ja työstetty uudelleen. - M.: UNITI, 2005. - 687 s.

5. Furjajev, V.V. Yleinen ekologia ja biologia: oppikirja. erikoisalan opiskelijoiden lisä 320800 pt. koulutusmuodot / V.V. Furyaev, A.V. Furyaeva; Feder. koulutusvirasto, Sib. osavaltio tekniikka. un-t, nimetty metsäinstituutti. V. N. Sukacheva. - Krasnojarsk: SibGTU, 2006. - 100 s.

6. Golubev, A.V. Yleinen ekologia ja ympäristönsuojelu: [pros. käsikirja kaikille erikoisuuksille] / A.V. Golubev, N.G. Nikolaevskaja, T.V. Sharapa; [toim. toim.] ; Osavaltio. kouluttaa. korkeakoulu prof. Koulutus "Moskova. osavaltio. un-t metsä". - M.: MGUL, 2005. - 162 s.

7. Korobkin, V.I. Ekologia kysymyksissä ja vastauksissa [Teksti]: oppikirja. yliopisto-opiskelijakorvaus / V.I. Korobkin, L.V. Peredelsky. - 2. painos, tarkistettu. ja ylimääräistä - Rostov n / a: Phoenix, 2005. - 379 s. : suunnitelmat. - Bibliografia: s. 366-368. - 103,72 ruplaa

Turvakysymykset osiossa 3

1. Elinympäristön käsite, sen tyypit.

2. Mitä ympäristötekijät ovat, miten ne luokitellaan?

3. Rajoittavan tekijän käsite, esimerkkejä.

4. Optimi-pessimin laki (kuva). Esimerkkejä.

5. Ympäristötekijöiden vuorovaikutuksen laki. Esimerkkejä.

6. Toleranssin laki (Shelford). Esimerkkejä.

7. Ympäristösäännöt: D. Allen, K. Bergman, K. Gloger.

8. Elävien organismien sopeutumiset, niiden tavat ja muodot. Esimerkkejä.

9. Fotoperiodismi, biologiset rytmit: käsite, esimerkkejä.

OSA 4: VÄESTÖEKOLOGIA

Ihmismielen suurenmoiset keksinnöt eivät lakkaa hämmästyttämästä, fantasialla ei ole rajaa. Mutta se, mitä luonto on luonut vuosisatojen ajan, ylittää luovimmat ideat ja mallit. Luonto on luonut yli puolitoista miljoonaa elävien yksilöiden lajia, joista jokainen on yksilöllinen ja ainutlaatuinen muodoiltaan, fysiologialtaan ja elämään sopeutumiskyvyltään. Esimerkit planeetan jatkuvasti muuttuviin elinoloihin sopeutuvista organismeista ovat esimerkkejä luojan viisaudesta ja jatkuvan ongelmien lähde biologien ratkaistaviksi.

Sopeutuminen tarkoittaa sopeutumiskykyä tai totuttelua. Tämä on olennon fysiologisten, morfologisten tai psykologisten toimintojen asteittainen uudelleensyntymisprosessi muuttuneessa ympäristössä. Sekä yksittäiset yksilöt että kokonaiset populaatiot käyvät läpi muutoksia.

Elävä esimerkki suorasta ja epäsuorasta sopeutumisesta on kasviston ja eläimistön selviytyminen lisääntyneen säteilyn vyöhykkeellä Tšernobylin ydinvoimalan ympärillä. Suora sopeutumiskyky on ominaista niille yksilöille, jotka onnistuivat selviytymään, tottua siihen ja alkamaan lisääntyä, jotkut eivät kestäneet testiä ja kuolivat (epäsuora sopeutuminen).

Koska maan olemassaoloolosuhteet muuttuvat jatkuvasti, myös elävän luonnon evoluutio- ja kuntoprosessit ovat jatkuva prosessi.

Tuore esimerkki sopeutumisesta on meksikolaisten vihreiden papukaijojen elinympäristön muuttaminen. Äskettäin he ovat vaihtaneet tavallista elinympäristöään ja asettuneet Masaya-tulivuoren suulle, ympäristöön, joka on jatkuvasti kyllästetty korkean pitoisuuden rikkikaasulla. Tutkijat eivät ole vielä antaneet selitystä tälle ilmiölle.

Sopeutumistyypit

Muutos organismin koko olemassaolon muodossa on toiminnallinen sopeutuminen. Esimerkki sopeutumisesta, kun muuttuvat olosuhteet johtavat elävien organismien keskinäiseen sopeutumiseen toisiinsa, on korrelatiivinen sopeutuminen tai yhteissopeutuminen.

Sopeutuminen voi olla passiivista, kun kohteen toiminnot tai rakenne tapahtuvat ilman hänen osallistumistaan, tai aktiivista, kun hän tietoisesti muuttaa tapojaan ympäristöön sopeutumaan (esimerkkejä ihmisistä, jotka sopeutuvat luonnonolosuhteisiin tai yhteiskuntaan). On tapauksia, joissa kohde mukauttaa ympäristöä tarpeisiinsa - tämä on objektiivinen mukautuminen.

Biologit jakavat sopeutumistyypit kolmen kriteerin mukaan:

Morfologinen.
Fysiologinen.
käyttäytymiseen tai psyykkiseen.

Esimerkit eläinten tai kasvien sopeutumisesta puhtaassa muodossaan ovat harvinaisia, suurin osa uusiin olosuhteisiin sopeutumisesta tapahtuu sekamuodoissa.

Morfologiset mukautukset: esimerkkejä

Morfologiset muutokset ovat evoluutioprosessissa tapahtuneita muutoksia elävän organismin kehon, yksittäisten elinten tai koko rakenteen muodossa.

Seuraavat ovat morfologisia mukautuksia, esimerkkejä eläin- ja kasvimaailmasta, joita pidämme itsestäänselvyytenä:

Lehtien muuttaminen piikiksi kaktuksissa ja muissa kuivien alueiden kasveissa.
Kilpikonnan kilpi.
Altaiden asukkaiden virtaviivaiset vartalonmuodot.

Fysiologiset mukautukset: esimerkkejä

Fysiologinen sopeutuminen on muutos useissa kehon sisällä tapahtuvissa kemiallisissa prosesseissa.

Kukkien voimakas tuoksu hyönteisten houkuttelemiseksi edistää pölyämistä.
Anabioosin tila, johon yksinkertaisimmat organismit voivat päästä, antaa heille mahdollisuuden säilyttää elintärkeä toimintansa monien vuosien jälkeen. Vanhin lisääntymiskykyinen bakteeri on 250 vuotta vanha.
Ihonalaisen rasvan kertyminen, joka muuttuu vedeksi, kameleissa.

Käyttäytymisen (psykologiset) mukautukset

Esimerkit ihmisen sopeutumisesta liittyvät enemmän psykologiseen tekijään. Käyttäytymisominaisuudet ovat tyypillisiä kasvistolle ja eläimistölle. Joten evoluutioprosessissa lämpötilajärjestelmän muutos aiheuttaa joidenkin eläinten talvehtimisen, linnut lentävät etelään palatakseen keväällä, puut pudottavat lehtiään ja hidastavat mehujen liikkumista. Vaisto valita sopivin kumppani lisääntymiselle ohjaa eläinten käyttäytymistä parittelukauden aikana. Jotkut pohjoisen sammakot ja kilpikonnat jäätyvät kokonaan talveksi ja sulavat ja heräävät henkiin lämmön alkaessa.

Muutoksen tarvetta aiheuttavat tekijät

Kaikki sopeutumisprosessit ovat vastaus ympäristötekijöihin, jotka johtavat ympäristön muutokseen. Tällaiset tekijät jaetaan bioottisiin, abioottisiin ja antropogeenisiin.

Bioottiset tekijät ovat elävien organismien vaikutusta toisiinsa, kun esimerkiksi yksi laji katoaa, joka toimii ravinnoksi toiselle.

Abioottiset tekijät ovat muutoksia ympäröivässä elottomassa luonnossa, kun ilmasto, maaperän koostumus, veden saatavuus ja auringon aktiivisuussyklit muuttuvat. Fysiologiset mukautukset, esimerkkejä abioottisten tekijöiden vaikutuksesta - päiväntasaajan kalat, jotka voivat hengittää sekä vedessä että maalla. Ne ovat hyvin sopeutuneet olosuhteisiin, joissa jokien kuivuminen on yleistä.

Antropogeeniset tekijät - ihmisen toiminnan vaikutus, joka muuttaa ympäristöä.

Elinympäristön mukautukset

valaistus. Kasveissa nämä ovat erillisiä ryhmiä, jotka eroavat auringonvalon tarpeesta. Valoa rakastavat heliofyytit elävät hyvin avoimissa tiloissa. Sitä vastoin ne ovat ssiofyyttejä: metsäpeikkojen kasvit viihtyvät hyvin varjoisissa paikoissa. Eläinten joukossa on myös yksilöitä, jotka on suunniteltu aktiiviseen elämäntapaan yöllä tai maan alla.
Ilman lämpötila. Keskimäärin kaikille eläville olennoille, mukaan lukien ihmiset, optimaalisena lämpötilaympäristönä pidetään vaihteluväliä 0–50 °C. Elämää on kuitenkin lähes kaikilla maapallon ilmastollisilla alueilla.

Vastakkaisia esimerkkejä sopeutumisesta epänormaaleihin lämpötiloihin kuvataan alla.

Arktiset kalat eivät jäädy, koska veressä syntyy ainutlaatuista jäätymisenestoproteiinia, joka estää veren jäätymisen.

Yksinkertaisimmat mikro-organismit löytyvät hydrotermisistä lähteistä, joiden veden lämpötila ylittää kiehumispisteen.

Hydrofyyttikasvit, eli ne, jotka elävät vedessä tai sen lähellä, kuolevat, vaikka kosteus vähenee. Kserofyytit päinvastoin ovat sopeutuneet elämään kuivilla alueilla ja kuolevat korkeassa kosteudessa. Eläimillä luonto on myös pyrkinyt sopeutumaan vesi- ja ei-vesiympäristöihin.

Ihmisen sopeutuminen

Ihmisen sopeutumiskyky on todella valtava. Ihmisen ajattelun salaisuudet eivät ole vielä täysin paljastuneet, ja ihmisten sopeutumiskyvyn salaisuudet pysyvät tutkijoiden salaperäisenä aiheena vielä pitkään. Homo sapiensin ylivoima muihin eläviin olentoihin nähden piilee kyvyssä tietoisesti muuttaa käyttäytymistään vastaamaan ympäristön tai päinvastoin ympäröivän maailman vaatimuksia tarpeidensa mukaan.

Ihmisen käyttäytymisen joustavuus ilmenee päivittäin. Jos annat tehtävän: "anna esimerkkejä ihmisten sopeutumisesta", enemmistö alkaa muistaa poikkeuksellisia selviytymistapauksia näissä harvoissa tapauksissa, ja uusissa olosuhteissa se on tyypillistä ihmiselle joka päivä. Kokeilemme uutta ympäristöä syntymähetkellä, päiväkodissa, koulussa, porukalla, muuttaessamme toiseen maahan. Tätä tilaa, jossa keho ottaa vastaan uusia tuntemuksia, kutsutaan stressiksi. Stressi on psykologinen tekijä, mutta monet fysiologiset toiminnot kuitenkin muuttuvat sen vaikutuksesta. Siinä tapauksessa, että ihminen hyväksyy uuden ympäristön itselleen positiivisena, uudesta tilasta tulee tottunut, muuten stressi uhkaa pitkittyä ja johtaa useisiin vakaviin sairauksiin.

Ihmisen sopeutumismekanismit

Ihmisen sopeutumista on kolmenlaisia:

Fysiologinen. Yksinkertaisimpia esimerkkejä ovat sopeutuminen ja sopeutuminen muuttuviin aikavyöhykkeisiin tai päivittäiseen työskentelyyn. Evoluutioprosessissa muodostui erilaisia ihmisiä alueellisesta asuinpaikasta riippuen. Arktiset, alppi-, manner-, aavikko- ja päiväntasaajatyypit eroavat merkittävästi fysiologisista parametreista.
Psykologinen sopeutuminen. Tämä on ihmisen kykyä löytää ymmärryksen hetkiä eri psykotyyppien ihmisten kanssa, maassa, jossa on erilainen mentaliteetti. Järkevä ihminen pyrkii muuttamaan vakiintuneita stereotypioitaan uuden tiedon, erityistapausten, stressin vaikutuksesta.
Sosiaalinen sopeutuminen. Riippuvuuden tyyppi, joka on ainutlaatuinen ihmisille.

Kaikki mukautuvat tyypit liittyvät läheisesti toisiinsa, pääsääntöisesti mikä tahansa muutos tavanomaisessa olemassaolossa aiheuttaa ihmisessä sosiaalisen ja psykologisen sopeutumisen tarpeen. Niiden vaikutuksesta fysiologisten muutosten mekanismit alkavat toimia, jotka myös mukautuvat uusiin olosuhteisiin.

Tällaista kaikkien kehon reaktioiden mobilisaatiota kutsutaan sopeutumissyndroomaksi. Uusia kehon reaktioita ilmaantuu vastauksena äkillisiin ympäristömuutoksiin. Ensimmäisessä vaiheessa - ahdistuneisuus - muuttuu fysiologiset toiminnot, muutokset aineenvaihdunnan ja järjestelmien työssä. Lisäksi suojatoiminnot ja elimet (mukaan lukien aivot) yhdistetään, ne alkavat kytkeä suojatoimintojaan ja piilotettuja ominaisuuksiaan päälle. Sopeutumisen kolmas vaihe riippuu yksilöllisistä ominaisuuksista: henkilö joko liittyy uuteen elämään ja siirtyy tavanomaiseen kurssiin (lääketieteessä palautuminen tapahtuu tänä aikana) tai keho ei hyväksy stressiä, ja seuraukset ovat jo negatiivisessa muodossa. .

Ihmiskehon ilmiöt

Ihmisessä luonnolla on valtava turvamarginaali, jota käytetään arjessa vain vähän. Se ilmenee äärimmäisissä tilanteissa ja se nähdään ihmeenä. Itse asiassa ihme on luontainen meissä itsessämme. Esimerkki sopeutumisesta: ihmisten kyky sopeutua normaaliin elämään sen jälkeen, kun merkittävä osa sisäelimistä on poistettu.

Luonnollinen luontainen immuniteetti koko elämän ajan voi vahvistua useiden tekijöiden vaikutuksesta tai päinvastoin, heikentää väärä elämäntapa. Valitettavasti riippuvuus huonoista tavoista on myös ero ihmisen ja muiden elävien organismien välillä.

Reaktiot epäsuotuisiin ympäristötekijöihin vain tietyissä olosuhteissa ovat haitallisia eläville organismeille, ja useimmissa tapauksissa niillä on mukautuva arvo. Siksi Selye kutsui näitä vasteita "yleiseksi sopeutumissyndroomaksi". Myöhemmissä teoksissa hän käytti termejä "stressi" ja "yleinen sopeutumisoireyhtymä" synonyymeinä.

Sopeutuminen- tämä on geneettisesti määrätty suojajärjestelmien muodostumisprosessi, joka lisää stabiilisuutta ja ontogeneesin virtausta sille epäsuotuisissa olosuhteissa.

Sopeutuminen on yksi tärkeimmistä mekanismeista, joka lisää biologisen järjestelmän, mukaan lukien kasviorganismin, pysyvyyttä muuttuneissa olemassaolon olosuhteissa. Mitä paremmin organismi on sopeutunut johonkin tekijään, sitä kestävämpi se on sen vaihteluille.

Organismin genotyypillisesti määrätty kyky muuttaa aineenvaihduntaa tietyissä rajoissa ulkoisen ympäristön vaikutuksesta riippuen on ns. reaktionopeus. Sitä hallitsee genotyyppi ja se on ominaista kaikille eläville organismeille. Suurin osa reaktionormin rajoissa tapahtuvista muutoksista on adaptiivista merkitystä. Ne vastaavat elinympäristön muutoksia ja tarjoavat kasveille paremman selviytymisen vaihtelevissa ympäristöolosuhteissa. Tässä suhteessa tällaiset muutokset ovat evoluution kannalta tärkeitä. Termin "reaktionopeus" otti käyttöön V.L. Johansen (1909).

Mitä suurempi lajin tai lajikkeen kyky muuttua ympäristön mukaisesti, sitä suurempi on sen reaktionopeus ja sitä suurempi on sen sopeutumiskyky. Tämä ominaisuus erottaa kestävät viljelykasvien lajikkeet. Pienet ja lyhytaikaiset muutokset ympäristötekijöissä eivät pääsääntöisesti aiheuta merkittäviä kasvien fysiologisten toimintojen häiriöitä. Tämä johtuu niiden kyvystä ylläpitää sisäisen ympäristön suhteellista dynaamista tasapainoa ja fysiologisten perustoimintojen vakautta muuttuvassa ulkoisessa ympäristössä. Samanaikaisesti terävät ja pitkittyneet iskut johtavat monien kasvin toimintojen häiriintymiseen ja usein sen kuolemaan.

Sopeutuminen sisältää kaikki prosessit ja mukautukset (anatomiset, morfologiset, fysiologiset, käyttäytymiseen jne.), jotka lisäävät vakautta ja edistävät lajin selviytymistä.

1.Anatomiset ja morfologiset mukautukset. Joillakin kserofyyttien edustajilla juurijärjestelmän pituus saavuttaa useita kymmeniä metrejä, minkä ansiosta kasvi voi käyttää pohjavettä eikä kokea kosteuden puutetta maaperän ja ilmakehän kuivuuden olosuhteissa. Muissa kserofyyteissä paksun kynsinauhojen läsnäolo, lehtien karvaisuus ja lehtien muuttuminen piikiksi vähentävät vesihukkaa, mikä on erittäin tärkeää kosteuden puutteessa.

Palavat karvat ja piikit suojaavat kasveja eläinten syömiltä.

Puut tundralla tai korkealla vuorenkorkeudella näyttävät kyykkyiltä hiipiviltä pensailta, talvella ne peittyvät lumella, mikä suojaa niitä kovalta pakkaselta.

Vuoristoalueilla, joilla on suuria vuorokausivaihteluita, kasveilla on usein litistettyjä tyynyjä, joissa on tiheästi erillään olevia runkoja. Näin voit pitää kosteuden tyynyjen sisällä ja suhteellisen tasaisen lämpötilan koko päivän ajan.

Suo- ja vesikasveissa muodostuu erityinen ilmaa kantava parenkyymi (aerenchyma), joka on ilmasäiliö ja helpottaa veteen upotettujen kasvinosien hengittämistä.

2. Fysiologiset ja biokemialliset mukautukset. Mehikasveissa sopeutuminen autiomaassa ja puoliaavikko-olosuhteissa kasvamiseen on CO 2:n assimilaatio fotosynteesin aikana CAM-reittiä pitkin. Näillä kasveilla stomata on suljettu päiväsaikaan. Siten laitos pitää sisäiset vesivarastot haihtumasta. Aavikoilla vesi on tärkein kasvien kasvua rajoittava tekijä. Avanteet avautuvat yöllä, ja tällä hetkellä CO 2 pääsee fotosynteettisiin kudoksiin. Myöhempi CO2:n osallistuminen fotosynteesikiertoon tapahtuu päiväsaikaan jo suljetuilla avanneilla.

Fysiologiset ja biokemialliset mukautukset sisältävät stomatan kyvyn avautua ja sulkeutua ulkoisista olosuhteista riippuen. Abskisiinihapon, proliinin, suojaavien proteiinien, fytoaleksiinien, fytonsidien synteesi soluissa, entsyymien toiminnan lisääntyminen, jotka estävät orgaanisten aineiden oksidatiivisen hajoamisen, sokerien kertyminen soluihin ja monet muut aineenvaihdunnan muutokset vaikuttavat kasvien vastustuskyvyn lisääntyminen epäsuotuisia ympäristöolosuhteita vastaan.

Saman biokemiallisen reaktion voivat suorittaa saman entsyymin useat molekyylimuodot (isoentsyymit), kun taas kullakin isoformilla on katalyyttistä aktiivisuutta suhteellisen kapealla jonkin ympäristöparametrin, kuten lämpötilan, alueella. Useiden isoentsyymien läsnäolo mahdollistaa sen, että kasvi voi suorittaa reaktion paljon laajemmalla lämpötila-alueella verrattuna kuhunkin yksittäiseen isoentsyymiin. Tämä mahdollistaa sen, että laitos suorittaa menestyksekkäästi elintärkeitä toimintoja muuttuvissa lämpötilaolosuhteissa.

3. Käyttäytymisen mukauttaminen tai haitallisen tekijän välttäminen. Esimerkkinä ovat efemerat ja efemeroidit (unikot, tähtikukka, krookukset, tulppaanit, lumikellot). Ne käyvät läpi koko kehityssyklinsä keväällä 1,5-2 kuukauden ajan, jopa ennen lämmön ja kuivuuden alkamista. Siten he tavallaan lähtevät tai välttävät joutumasta stressitekijän vaikutuksen alle. Samalla tavalla aikaisin kypsyvät maatalouskasvien lajikkeet muodostavat sadon ennen haitallisten kausitapahtumien alkamista: elokuun sumut, sateet, pakkaset. Siksi monien maatalouskasvien valinnalla pyritään luomaan varhaisia kypsiä lajikkeita. Monivuotiset kasvit talvehtivat juurakoina ja sipuleina maaperässä lumen alla, mikä suojaa niitä jäätymiseltä.

Kasvien sopeuttaminen epäsuotuisiin tekijöihin tapahtuu samanaikaisesti useilla säätelytasoilla - yhdestä solusta fytokenoosiin. Mitä korkeampi organisaatiotaso (solu, organismi, populaatio), sitä suurempi määrä mekanismeja samanaikaisesti osallistuu kasvien sopeutumiseen stressiin.

Aineenvaihdunta- ja adaptiivisten prosessien säätely solun sisällä tapahtuu järjestelmien avulla: metabolinen (entsymaattinen); geneettinen; kalvo. Nämä järjestelmät liittyvät läheisesti toisiinsa. Siten kalvojen ominaisuudet riippuvat geenien aktiivisuudesta ja itse geenien erilainen aktiivisuus on kalvojen hallinnassa. Entsyymien synteesiä ja niiden toimintaa ohjataan geneettisellä tasolla, samalla kun entsyymit säätelevät nukleiinihappojen aineenvaihduntaa solussa.

Käytössä organismin tasolla solujen sopeutumismekanismeihin lisätään uusia, mikä heijastaa elinten vuorovaikutusta. Epäsuotuisissa olosuhteissa kasvit luovat ja säilyttävät sellaisen määrän hedelmäelementtejä, jotka on varustettu riittävässä määrin tarvittavilla aineilla täysimittaisten siementen muodostamiseksi. Esimerkiksi viljeltyjen viljojen kukinnoissa ja hedelmäpuiden latvuissa epäsuotuisissa olosuhteissa yli puolet munasarjoista voi pudota. Tällaiset muutokset perustuvat kilpailusuhteisiin elinten välillä fysiologisesti aktiivisista ja ravintoaineista.

Stressiolosuhteissa alempien lehtien ikääntymis- ja putoamisprosessit kiihtyvät jyrkästi. Samalla kasveille välttämättömät aineet siirtyvät niistä nuoriin elimiin, mikä vastaa organismin selviytymisstrategiaa. Alalehtien ravinteiden kierrätyksen ansiosta nuoremmat, ylälehdet, säilyvät elinkelpoisina.

On olemassa mekanismeja menetettyjen elinten regeneraatioon. Esimerkiksi haavan pinta peitetään toissijaisella sisäkudoksella (haavan peridermi), rungossa tai oksassa oleva haava paranee sisäänvirtauksilla (kovettumat). Apikaalisen verson häviämisen myötä kasveissa heräävät lepotilassa olevat silmut ja sivuversot kehittyvät intensiivisesti. Myös syksyn lehtien kevätkunnostaminen pudonneiden lehtien sijaan on esimerkki luonnollisesta elinten uusiutumisesta. Regeneraatiolla biologisena välineenä, joka tarjoaa kasvien vegetatiivisen lisääntymisen juuriosien, juurakoiden, talluksen, varren ja lehtien pistokkaiden, eristettyjen solujen, yksittäisten protoplastien avulla, on suuri käytännön merkitys kasvinviljelyssä, hedelmänviljelyssä, metsätaloudessa, koristepuutarhanhoidossa jne.

Myös hormonijärjestelmä on mukana kasvien suoja- ja sopeutumisprosesseissa. Esimerkiksi kasvin epäsuotuisten olosuhteiden vaikutuksesta kasvun estäjien pitoisuus kasvaa jyrkästi: eteeni ja abskissihappo. Ne vähentävät aineenvaihduntaa, estävät kasvuprosesseja, nopeuttavat ikääntymistä, elinten putoamista ja kasvin siirtymistä lepotilaan. Funktionaalisen aktiivisuuden estyminen stressin alla kasvun estäjien vaikutuksen alaisena on kasveille tyypillinen reaktio. Samaan aikaan kudosten kasvua stimuloivien aineiden pitoisuus vähenee: sytokiniini, auksiin ja gibberelliinit.

Käytössä väestötaso Selektio lisätään, mikä johtaa sopeutuneempien organismien ilmestymiseen. Valintamahdollisuuden määrää populaation sisäinen vaihtelu kasvien vastustuskyvyssä erilaisille ympäristötekijöille. Esimerkki populaation sisäisestä vastustuskyvyn vaihtelevuudesta voi olla taimien epäystävällinen esiintyminen suolaisessa maassa ja itämisajan vaihtelun lisääntyminen stressitekijän vaikutuksen lisääntyessä.

Laji nykyaikaisessa näkemyksessä koostuu suuresta määrästä biotyyppejä - pienempiä ekologisia yksiköitä, geneettisesti identtisiä, mutta osoittavat erilaista vastustuskykyä ympäristötekijöille. Eri olosuhteissa kaikki biotyypit eivät ole yhtä tärkeitä, ja kilpailun seurauksena niistä jää vain ne, jotka parhaiten vastaavat annetut olosuhteet. Toisin sanoen populaation (lajikkeen) vastustuskyky tietylle tekijälle määräytyy populaation muodostavien organismien vastustuskyvyn perusteella. Resistenttien lajikkeiden koostumuksessa on joukko biotyyppejä, jotka tarjoavat hyvän tuottavuuden myös epäsuotuisissa olosuhteissa.

Samaan aikaan pitkäaikaisviljelyssä biotyyppien koostumus ja suhde populaatiossa muuttuvat lajikkeissa, mikä vaikuttaa lajikkeen tuottavuuteen ja laatuun, ei useinkaan parempaan suuntaan.

Joten sopeutuminen sisältää kaikki prosessit ja mukautukset, jotka lisäävät kasvien vastustuskykyä haitallisia ympäristöolosuhteita vastaan (anatomisia, morfologisia, fysiologisia, biokemiallisia, käyttäytymis-, populaatio- jne.)

Mutta tehokkaimman sopeutumistavan valitsemiseksi tärkeintä on aika, jonka aikana kehon on sopeuduttava uusiin olosuhteisiin.

Äkillisen äärimmäisen tekijän äkillisellä vaikutuksella vastetta ei voi viivyttää, sen on seurattava välittömästi, jotta kasvin peruuttamaton vaurio ei ole mahdollista. Pienen voiman pitkäaikaisilla vaikutuksilla mukautuvat uudelleenjärjestelyt tapahtuvat vähitellen, samalla kun mahdollisten strategioiden valinta lisääntyy.

Tässä suhteessa on kolme pääasiallista sopeutumisstrategiaa: evoluutionaalinen, ontogeneettinen ja kiireellinen. Strategian tehtävänä on käytettävissä olevien resurssien tehokas käyttö päätavoitteen - elimistön selviytymisen stressissä - saavuttamiseksi. Sopeutumisstrategian tavoitteena on ylläpitää elintärkeiden makromolekyylien rakenteellista eheyttä ja solurakenteiden toiminnallista aktiivisuutta, ylläpitää elintärkeitä toiminnan säätelyjärjestelmiä ja antaa kasveille energiaa.

Evoluutio- tai fylogeneettiset mukautukset(fylogenia - biologisen lajin kehittyminen ajassa) - nämä ovat evoluutioprosessin aikana syntyviä mukautuksia geneettisten mutaatioiden, valinnan perusteella ja periytyviä. Ne ovat luotettavimpia kasvien selviytymiselle.

Jokainen evoluutioprosessissa oleva kasvilaji on kehittänyt tiettyjä olemassaolon olosuhteita koskevia tarpeita ja sopeutumiskykyä sen ekologiseen markkinarakoon, eliön vakaaseen sopeutumiseen ympäristöön. Tiettyjen kasvilajien kosteus- ja varjonsietokyky, lämmönkestävyys, kylmänkestävyys ja muut ekologiset ominaisuudet muodostuivat asiaankuuluvien olosuhteiden pitkäaikaisen vaikutuksen seurauksena. Lämpöä rakastavat ja lyhytpäiväiset kasvit ovat siis tyypillisiä eteläisille leveysasteille, vähemmän lämpöä vaativat ja pitkäpäiväiset kasvit pohjoisille leveysasteille. Useat kserofyyttikasvien evoluution mukautukset kuivuuteen tunnetaan hyvin: veden taloudellinen käyttö, syvälle juurtunut juuristo, lehtien irtoaminen ja siirtyminen lepotilaan ja muut mukautukset.

Tässä suhteessa maatalouskasvien lajikkeet osoittavat vastustuskykyä juuri niille ympäristötekijöille, joita vastaan jalostetaan ja valitaan tuotantomuodot. Jos valinta tapahtuu useissa peräkkäisissä sukupolvissa jonkin epäsuotuisan tekijän jatkuvan vaikutuksen taustalla, lajikkeen vastustuskykyä voidaan lisätä merkittävästi. On luonnollista, että Kaakkois-Itäisen maatalouden tutkimuslaitoksen (Saratov) jalostamat lajikkeet kestävät kuivuutta paremmin kuin Moskovan alueen jalostuskeskuksissa luodut lajikkeet. Samalla tavalla ekologisille vyöhykkeille, joilla on epäsuotuisat maaperä- ja ilmasto-olosuhteet, muodostui kestäviä paikallisia kasvilajikkeita, ja endeemiset kasvilajit ovat resistenttejä elinympäristössään ilmenevälle stressitekijälle.

Kevätvehnälajikkeiden vastustuskyvyn karakterisointi All-Russian Institute of Plant Industryn kokoelmasta (Semenov et al., 2005)

Lajike	Alkuperä	Kestävyys
Enita	Moskovan alue	Keskitasoinen kuivuutta kestävä
Saratovskaja 29	Saratovin alue	kuivuutta kestävä
Komeetta	Sverdlovskin alue.	kuivuutta kestävä
Karazino	Brasilia	haponkestävä
Alkusoitto	Brasilia	haponkestävä
Kolonias	Brasilia	haponkestävä
Thrintani	Brasilia	haponkestävä
PPG-56	Kazakstan	suolaa sietävä
Osh	Kirgisia	suolaa sietävä
Surkhak 5688	Tadžikistan	suolaa sietävä
Messel	Norja	Suolaa kestävä

Luonnollisessa ympäristössä ympäristöolosuhteet muuttuvat yleensä hyvin nopeasti, eikä aika, jonka aikana stressitekijä saavuttaa haitallisen tason, riitä evolutionaaristen sopeutumisten muodostumiseen. Näissä tapauksissa kasvit eivät käytä pysyviä, vaan stressitekijöiden aiheuttamia puolustusmekanismeja, joiden muodostuminen on geneettisesti ennalta määrättyä (määrättyä).

Ontogeneettiset (fenotyyppiset) mukautukset eivät liity geneettisiin mutaatioihin eivätkä periydy. Tällaisten adaptaatioiden muodostuminen vaatii suhteellisen pitkän ajan, joten niitä kutsutaan pitkän aikavälin mukautuksiksi. Yksi näistä mekanismeista on useiden kasvien kyky muodostaa vettä säästävä CAM-tyyppinen fotosynteesireitti olosuhteissa, joissa vesipula johtuu kuivuudesta, suolaisuudesta, alhaisista lämpötiloista ja muista stressitekijöistä.

Tämä sopeutuminen liittyyigeenin, joka on inaktiivinen normaaleissa olosuhteissa, ja muiden CO2:n sisäänoton CAM-reitin entsyymien geenien ilmentymiseen, osmolyyttien (proliinin) biosynteesiin ja antioksidantin aktivoitumiseen. järjestelmät ja muutokset vatsan liikkeiden päivittäisissä rytmeissä. Kaikki tämä johtaa erittäin taloudelliseen vedenkulutukseen.

Peltokasveissa, esimerkiksi maississa, aerenchyma puuttuu normaaleissa kasvuolosuhteissa. Mutta tulvien ja juurien kudosten hapen puutteen olosuhteissa jotkut juuren ja varren primaarisen aivokuoren soluista kuolevat (apoptoosi tai ohjelmoitu solukuolema). Niiden tilalle muodostuu onteloita, joiden kautta happi kuljetetaan kasvin ilmaosasta juurijärjestelmään. Signaali solukuolemasta on eteenin synteesi.

Kiireellinen sopeutuminen tapahtuu nopeiden ja voimakkaiden elinolosuhteiden muuttuessa. Se perustuu iskunsuojajärjestelmien muodostumiseen ja toimintaan. Iskusuojausjärjestelmiä ovat esimerkiksi lämpösokkiproteiinijärjestelmä, joka muodostuu vastauksena nopeaan lämpötilan nousuun. Nämä mekanismit tarjoavat lyhytaikaisia selviytymisolosuhteita haitallisen tekijän vaikutuksesta ja luovat siten edellytykset luotettavampien pitkän aikavälin erikoistuneiden sopeutumismekanismien muodostumiselle. Esimerkki erikoistuneista sopeutumismekanismeista on jäätymisenestoproteiinien uusi muodostuminen matalissa lämpötiloissa tai sokereiden synteesi talvisatojen talvehtimisen aikana. Samanaikaisesti, jos tekijän vahingollinen vaikutus ylittää kehon suojaavat ja korjaavat ominaisuudet, kuolema tapahtuu väistämättä. Tässä tapauksessa organismi kuolee kiireellisen tai erikoistuneen sopeutumisen vaiheessa äärimmäisen tekijän voimakkuudesta ja kestosta riippuen.

Erottaa erityistä ja epäspesifinen (yleinen) kasvien reaktiot stressitekijöihin.

Epäspesifiset reaktiot eivät riipu vaikuttavan tekijän luonteesta. Ne ovat samat korkeiden ja alhaisten lämpötilojen, kosteuden puutteen tai ylimäärän, maaperän korkeiden suolapitoisuuksien tai ilmassa olevien haitallisten kaasujen vaikutuksesta. Kaikissa tapauksissa kasvisolujen kalvojen läpäisevyys lisääntyy, hengitys häiriintyy, aineiden hydrolyyttinen hajoaminen lisääntyy, eteenin ja abskisiinihapon synteesi lisääntyy ja solujen jakautuminen ja elongaatio estyvät.

Taulukko näyttää joukon epäspesifisiä muutoksia, jotka tapahtuvat kasveissa erilaisten ympäristötekijöiden vaikutuksesta.

Fysiologisten parametrien muutokset kasveissa stressaavien olosuhteiden vaikutuksesta (G.V., Udovenkon, 1995 mukaan)

Vaihtoehdot	Parametrien muutoksen luonne olosuhteissa
Vaihtoehdot	kuivuus	suolapitoisuus	korkea lämpötila	matala lämpötila
Ionien pitoisuus kudoksissa	kasvaa	kasvaa	kasvaa	kasvaa
Veden aktiivisuus solussa	Putoaa	Putoaa	Putoaa	Putoaa
Solun osmoottinen potentiaali	kasvaa	kasvaa	kasvaa	kasvaa
Vedenpidätyskyky	kasvaa	kasvaa	kasvaa	—
Veden niukkuus	kasvaa	kasvaa	kasvaa	—
Protoplasman läpäisevyys	kasvaa	kasvaa	kasvaa	—
Hengitysnopeus	Putoaa	Putoaa	kasvaa	Putoaa
Hengityksen tehokkuus	Putoaa	Putoaa	Putoaa	Putoaa
Hengityksen energiatehokkuus	Putoaa	Putoaa	Putoaa	—
Hengityksen intensiteetti	kasvaa	kasvaa	kasvaa	—
Fotofosforylaatio	Vähenee	Vähenee	—	Vähenee
Tuman DNA:n stabilointi	kasvaa	kasvaa	kasvaa	kasvaa
DNA:n toiminnallinen aktiivisuus	Vähenee	Vähenee	Vähenee	Vähenee
Proliinipitoisuus	kasvaa	kasvaa	kasvaa	—
Vesiliukoisten proteiinien pitoisuus	kasvaa	kasvaa	kasvaa	kasvaa
Synteettiset reaktiot	Tukahdutettu	Tukahdutettu	Tukahdutettu	Tukahdutettu
Ionien otto juurien kautta	Tukahdutettu	Tukahdutettu	Tukahdutettu	Tukahdutettu
Aineiden kuljetus	Masentunut	Masentunut	Masentunut	Masentunut
Pigmentin pitoisuus	Putoaa	Putoaa	Putoaa	Putoaa
solujen jakautuminen	hidastaa	hidastaa	—	—
Solujen venyttely	Tukahdutettu	Tukahdutettu	—	—
Hedelmäelementtien lukumäärä	Vähennetty	Vähennetty	Vähennetty	Vähennetty
Elinten ikääntyminen	Nopeutettu	Nopeutettu	Nopeutettu	—
biologinen sato	Alennettu	Alennettu	Alennettu	Alennettu

Taulukon tietojen perusteella voidaan nähdä, että kasvien vastustuskykyyn useille tekijöille liittyy yksisuuntaisia fysiologisia muutoksia. Tämä antaa aiheen uskoa, että kasvien vastustuskyvyn lisääntyminen yhdelle tekijälle voi liittyä resistenssin lisääntymiseen toiselle tekijälle. Tämä on todistettu kokeilla.

Venäjän tiedeakatemian kasvifysiologian instituutissa tehdyt kokeet (Vl. V. Kuznetsov ja muut) ovat osoittaneet, että puuvillakasvien lyhytaikainen lämpökäsittely lisää niiden kestävyyttä myöhempää suolaantumista vastaan. Ja kasvien sopeutuminen suolapitoisuuteen johtaa niiden kestävyyden lisääntymiseen korkeita lämpötiloja vastaan. Lämpösokki lisää kasvien kykyä sopeutua myöhempään kuivuuteen ja päinvastoin, kuivuuden aikana kehon vastustuskyky korkeille lämpötiloille kasvaa. Lyhytaikainen altistuminen korkeille lämpötiloille lisää raskasmetallien ja UV-B-säteilyn vastustuskykyä. Edellinen kuivuus suosii kasvien selviytymistä suolaisissa tai kylmissä olosuhteissa.

Prosessi, jossa kehon vastustuskyky lisääntyy tietylle ympäristötekijälle, joka johtuu sopeutumisesta erilaiseen luonteeseen, on ns. ristiinsopeutuminen.

Yleisten (epäspesifisten) vastustuskykymekanismien tutkimiseksi on erittäin kiinnostavaa kasvien reaktio tekijöihin, jotka aiheuttavat kasveissa veden puutetta: suolaisuus, kuivuus, matalat ja korkeat lämpötilat ja jotkut muut. Koko organismin tasolla kaikki kasvit reagoivat veden puutteeseen samalla tavalla. Ominaista versojen kasvun estyminen, juurijärjestelmän lisääntynyt kasvu, abskisiinihapon synteesi ja stomatalin johtavuuden väheneminen. Jonkin ajan kuluttua alalehdet vanhenevat nopeasti, ja niiden kuolema havaitaan. Kaikki nämä reaktiot tähtäävät vedenkulutuksen vähentämiseen vähentämällä haihtuvaa pintaa sekä lisäämällä juuren absorptioaktiivisuutta.

Erityiset reaktiot ovat reaktioita minkä tahansa stressitekijän vaikutukseen. Joten fytoaleksiineja (aineita, joilla on antibioottisia ominaisuuksia) syntetisoidaan kasveissa vasteena kosketukseen patogeenien (patogeenien) kanssa.

Reaktioiden spesifisyys tai epäspesifisyys merkitsee toisaalta kasvin suhtautumista erilaisiin stressitekijöihin ja toisaalta eri lajien ja lajikkeiden kasvien tunnusomaisia reaktioita samaan stressitekijään.

Kasvien spesifisten ja epäspesifisten vasteiden ilmeneminen riippuu stressin voimakkuudesta ja sen kehitysnopeudesta. Spesifisiä reaktioita esiintyy useammin, jos stressi kehittyy hitaasti ja keholla on aikaa rakentaa uudelleen ja sopeutua siihen. Epäspesifisiä reaktioita esiintyy yleensä lyhyemmällä ja voimakkaammalla stressitekijän vaikutuksella. Epäspesifisten (yleisten) vastusmekanismien toiminta mahdollistaa sen, että kasvi voi välttää suuria energiakuluja erikoistuneiden (spesifisten) sopeutumismekanismien muodostamiseen vastauksena mahdollisiin poikkeamiin normaaleista elinolosuhteista.

Kasvien kestävyys stressiä vastaan riippuu ontogeneesivaiheesta. Vakaimmat kasvit ja kasvielimet lepotilassa: siementen, sipulien muodossa; puumaiset perennoja - syvässä lepotilassa lehtien pudotuksen jälkeen. Kasvit ovat herkimpiä nuorena, koska kasvuprosessit vaurioituvat ensisijaisesti stressiolosuhteissa. Toinen kriittinen ajanjakso on sukusolujen muodostumisen ja hedelmöittymisen aika. Stressin vaikutus tänä aikana johtaa kasvien lisääntymistoiminnan heikkenemiseen ja sadon laskuun.

Jos stressiolosuhteet toistuvat ja niillä on alhainen intensiteetti, ne edistävät kasvien kovettumista. Tämä on perusta menetelmille, joilla lisätään kestävyyttä matalille lämpötiloille, kuumuudelle, suolapitoisuudelle ja lisääntyneelle haitallisten kaasujen pitoisuudelle ilmassa.

Luotettavuus Kasviorganismin kyky estää tai eliminoida epäonnistumisia biologisen organisoinnin eri tasoilla: molekyyli-, subsellulaarinen, solu-, kudos-, elin-, organismi- ja populaatio.

Estä häiriöt kasvien elämässä haitallisten tekijöiden vaikutuksesta, periaatteet redundanssi, toiminnallisesti vastaavien komponenttien heterogeenisuus, järjestelmät kadonneiden rakenteiden korjaamiseen.

Rakenteiden ja toimivuuden redundanssi on yksi tärkeimmistä tavoista varmistaa järjestelmien luotettavuus. Redundanssilla ja redundanssilla on useita ilmenemismuotoja. Subsellulaarisella tasolla geneettisen materiaalin varaaminen ja monistaminen lisää osaltaan kasviorganismin luotettavuutta. Tämän tarjoaa esimerkiksi DNA:n kaksoiskierre lisäämällä ploidisuutta. Kasviorganismin toiminnan luotettavuus muuttuvissa olosuhteissa säilyy myös erilaisten lähetti-RNA-molekyylien ja heterogeenisten polypeptidien muodostumisen ansiosta. Näitä ovat isoentsyymit, jotka katalysoivat samaa reaktiota, mutta eroavat fysikaalis-kemiallisista ominaisuuksistaan ja molekyylirakenteen stabiilisuudesta muuttuvissa ympäristöolosuhteissa.

Solutasolla esimerkki redundanssista on soluorganellien ylimäärä. Näin ollen on todettu, että osa saatavilla olevista kloroplasteista riittää toimittamaan kasville fotosynteesituotteita. Loput kloroplastit pysyvät ikään kuin varassa. Sama koskee klorofyllin kokonaispitoisuutta. Redundanssi ilmenee myös monien yhdisteiden biosynteesin esiasteiden suurena kertymisenä.

Organismitasolla redundanssin periaate ilmaistaan suuren määrän siitepölyä, munasoluja, siemeniä muodostamalla ja munimalla eri aikoina suuremman määrän versoja, kukkia, piikkejä kuin sukupolvenvaihdokseen tarvitaan.

Väestötasolla redundanssin periaate ilmenee suuressa määrässä yksilöitä, joiden vastustuskyky tietylle stressitekijälle eroaa.

Korjausjärjestelmät toimivat myös eri tasoilla - molekyyli-, solu-, organismi-, populaatio- ja biokenoottisilla tasoilla. Korjaavat prosessit kulkevat energian ja muoviaineiden kulutuksen mukana, joten korjaaminen on mahdollista vain, jos aineenvaihdunta on riittävää. Jos aineenvaihdunta pysähtyy, myös korjaaminen pysähtyy. Ulkoisen ympäristön äärimmäisissä olosuhteissa hengityksen säilyttäminen on erityisen tärkeää, koska juuri hengittäminen antaa energiaa korjausprosesseille.

Mukautuneiden organismien solujen pelkistyskyky määräytyy niiden proteiinien vastustuskyvyn perusteella denaturaatiolle, nimittäin niiden sidosten stabiiliudesta, jotka määräävät proteiinin sekundaarisen, tertiaarisen ja kvaternaarisen rakenteen. Esimerkiksi kypsien siementen kestävyys korkeita lämpötiloja vastaan liittyy yleensä siihen, että dehydraation jälkeen niiden proteiinit tulevat vastustuskykyisiksi denaturaatiolle.

Pääasiallinen energiamateriaalin lähde hengityksen substraattina on fotosynteesi, joten solun energian saanti ja siihen liittyvät korjausprosessit riippuvat fotosynteesilaitteiston stabiilisuudesta ja kyvystä toipua vaurioista. Fotosynteesin ylläpitämiseksi kasveissa äärimmäisissä olosuhteissa aktivoituu tylakoidikalvokomponenttien synteesi, estyy lipidien hapettumista ja plastidin ultrarakenne palautuu.

Organismitasolla esimerkki uusiutumisesta on korvaavien versojen kehittyminen, uinuvien silmujen herääminen kasvupisteiden vaurioituessa.

Jos löydät virheen, korosta tekstinpätkä ja napsauta Ctrl+Enter.

Evoluutioprosessissa, luonnollisen valinnan ja olemassaolotaistelun seurauksena, syntyy organismien mukautumisia (sopeutumisia) tiettyihin elinolosuhteisiin. Itse evoluutio on olennaisesti jatkuva sopeutumisprosessi, joka tapahtuu seuraavan kaavan mukaan: lisääntymisen intensiteetti -> olemassaolotaistelu -> valikoiva kuolema -> luonnollinen valinta -> kunto.

Sopeutumiset vaikuttavat organismien elämänprosessien eri puoliin, ja siksi niitä voi olla monenlaisia.

Morfologiset mukautukset

Ne liittyvät kehon rakenteen muutokseen. Esimerkiksi vesilintujen varpaiden väliset kalvot (sammakkoeläimet, linnut jne.), paksu turkki pohjoisilla nisäkkäillä, pitkät jalat ja pitkä kaula suonlinnuilla, taipuisa runko kaivautuvilla petoeläimillä (esimerkiksi lumikoilla). ) jne. Lämpimäisillä eläimillä pohjoiseen liikkuessaan havaitaan keskimääräisen ruumiinkoon kasvua (Bergmannin sääntö), mikä vähentää suhteellista pinta-alaa ja lämmönsiirtoa. Pohjakaloissa muodostuu litteä runko (rauskut, kampela jne.). Kasveilla pohjoisilla leveysasteilla ja korkeilla vuoristoalueilla on usein hiipiviä ja tyynynmuotoisia muotoja, joita voimakkaat tuulet vähemmän vahingoittavat ja aurinko lämmittää paremmin maakerroksen.

Suojaava väritys

Suojaväri on erittäin tärkeä eläinlajeille, joilla ei ole tehokkaita suojakeinoja petoeläimiä vastaan. Hänen ansiostaan eläimet tulevat vähemmän näkyviksi maassa. Esimerkiksi naaraslinnut siitosmunat ovat lähes mahdottomia erottaa alueen taustasta. Lintujen munat värjätään myös alueen värin mukaan. Pohjakaloilla, useimmilla hyönteisillä ja monilla muilla eläinlajilla on suojaava väri. Pohjoisessa valkoinen tai vaalea väritys on yleisempää, mikä auttaa naamioitumaan lumessa (jääkarhut, jääpöllöt, naalit, hyljepennut - valkoiset pennut jne.). Useat eläimet kehittivät värin, joka muodostui vuorotellen vaaleista ja tummista raidoista tai täplistä, mikä teki niistä vähemmän havaittavia pensaissa ja tiheissä metsikköissä (tiikerit, nuoret villisiat, seeprat, täpläpeura jne.). Jotkut eläimet pystyvät vaihtamaan väriä hyvin nopeasti olosuhteista riippuen (kameleontit, mustekalat, kampela jne.).

Naamioitua

Naamioitumisen ydin on, että kehon muoto ja väri saavat eläimet näyttämään kasvien lehdiltä, oksilta, oksilta, kuorelta tai piikiltä. Löytyy usein hyönteisistä, jotka elävät kasveissa.

Varoitus tai uhkaava väritys

Joillakin hyönteistyypeillä, joilla on myrkyllisiä tai hajuisia rauhasia, on kirkas varoitusväri. Siksi heidät kerran kohdanneet saalistajat muistavat tämän värin pitkään eivätkä enää hyökkää tällaisia hyönteisiä vastaan (esimerkiksi ampiaisia, kimalaisia, leppäkerttuja, Coloradon perunakuoriaisia ja monia muita).

Matkiminen

Mimikri on vaarattomien eläinten väriä ja kehon muotoa, joka jäljittelee niiden myrkyllisiä vastineita. Esimerkiksi jotkut myrkyttömät käärmeet näyttävät myrkyllisiltä. Cicadas ja sirkat muistuttavat suuria muurahaisia. Joidenkin perhosten siivissä on suuret täplät, jotka muistuttavat petoeläinten silmiä.

Fysiologiset mukautukset

Tämäntyyppinen sopeutuminen liittyy organismien aineenvaihdunnan uudelleenjärjestelyyn. Esimerkiksi lintujen ja nisäkkäiden lämminverisyys ja lämmönsäätely. Yksinkertaisemmissa tapauksissa tämä on sopeutumista tiettyihin ruokamuotoihin, ympäristön suolakoostumukseen, korkeisiin tai alhaisiin lämpötiloihin, kosteuteen tai maaperän ja ilman kuivuuteen jne.

Biokemialliset mukautukset

Käyttäytymisen mukautukset

Tämäntyyppinen sopeutuminen liittyy käyttäytymisen muutokseen tietyissä olosuhteissa. Esimerkiksi jälkeläisistä huolehtiminen parantaa nuorten eläinten selviytymistä ja lisää niiden populaatioiden resilienssiä. Parittelukauden aikana monet eläimet muodostavat erilliset perheet ja talvella ne yhdistyvät parveiksi, mikä helpottaa niiden ravintoa tai suojaa (sudet, monet lintulajat).

Sopeutuminen säännöllisiin ympäristötekijöihin

Nämä ovat sopeutumista ympäristötekijöihin, joiden ilmenemisjakso on tietty. Tämä tyyppi sisältää päivittäiset aktiivisuus- ja lepojaksojen vuorottelut, osittaiset tai täydelliset anabioosin tilat (lehtien pudottaminen, eläinten talvi- tai kesäpysähdykset jne.), vuodenaikojen vaihteluista johtuvat eläinten muuttoliikkeet jne.

Sopeutuminen äärimmäisiin elinolosuhteisiin

Aavikoilla ja napa-alueilla elävät kasvit ja eläimet saavat myös useita erityisiä mukautuksia. Kaktuksilla lehdet ovat kehittyneet piikiksi (vähentämään haihtumista ja suojaamaan eläinten syömiltä), ja varresta on kehittynyt fotosynteettinen elin ja säiliö. Aavikkokasveilla on pitkä juuristo, jonka ansiosta ne voivat poimia vettä suurista syvyyksistä. Aavikkoliskot voivat selviytyä ilman vettä syömällä hyönteisiä ja hankkimalla vettä hydrolysoimalla rasvojaan. Pohjoisissa eläimissä on paksun turkin lisäksi runsaasti ihonalaista rasvaa, mikä vähentää kehon jäähtymistä.

Sopeutumisten suhteellinen luonne

Kaikki mukautukset ovat tarkoituksenmukaisia vain tietyissä olosuhteissa, joissa ne ovat kehittyneet. Kun nämä olosuhteet muuttuvat, mukautukset voivat menettää arvonsa tai jopa vahingoittaa organismeja, joilla ne ovat. Jäniksen valkoinen väri, joka suojaa niitä hyvin lumessa, muuttuu vaaralliseksi vähälumisina tai voimakkaina sulaina talvina.

Sopeutumisten suhteellisuuden osoittavat hyvin myös paleontologiset tiedot, jotka todistavat suurten eläin- ja kasviryhmien sukupuuttoon, jotka eivät selvinneet elinolosuhteiden muutoksesta.

Kasveilla, eläimillä ja linnuilla on joitain ominaisuuksia selviytyäkseen epäsuotuisissa ilmasto-oloissa. Näitä piirteitä kutsutaan "fysiologisiksi mukautuksiksi", joista voidaan nähdä esimerkkejä käytännöllisesti katsoen kaikissa nisäkäslajeissa, myös ihmisissä.

Miksi tarvitsemme fysiologista sopeutumista?

Elinolosuhteet joissain osissa maailmaa eivät ole täysin mukavia, mutta villieläinten edustajia on useita. On useita syitä, miksi nämä eläimet eivät poistuneet vihamielisestä ympäristöstä.

Ensinnäkin ilmasto-olosuhteet voivat muuttua, kun tietty laji on jo olemassa tietyllä alueella. Jotkut eläimet eivät ole sopeutuneet muuttoon. On myös mahdollista, että alueelliset piirteet eivät salli muuttoa (saaret, vuoristotasangot jne.). Tietylle lajille muuttuneet elinolosuhteet ovat edelleen sopivampia kuin missään muualla. Ja fysiologinen sopeutuminen on paras ratkaisu ongelmaan.

Mitä sopeutumisella tarkoitetaan?

Fysiologinen sopeutuminen on organismien harmoniaa tietyn elinympäristön kanssa. Esimerkiksi sen asukkaiden mukava oleskelu autiomaassa johtuu heidän sopeutumisestaan korkeisiin lämpötiloihin ja veden puutteeseen. Sopeutuminen on tiettyjen merkkien ilmaantumista organismeihin, joiden avulla ne voivat tulla toimeen ympäristön osien kanssa. Ne syntyvät tiettyjen kehon mutaatioiden prosessissa. Fysiologisia mukautuksia, joista esimerkkejä tunnetaan maailmalla, ovat esimerkiksi joidenkin eläinten (lepakot, delfiinit, pöllöt) kyky kaikua. Tämä kyky auttaa heitä navigoimaan tilassa, jossa on rajoitettu valaistus (pimeässä, vedessä).

Fysiologinen sopeutuminen on joukko kehon reaktioita tiettyihin ympäristön patogeenisiin tekijöihin. Se tarjoaa organismeille suuremman eloonjäämistodennäköisyyden ja on yksi populaation vahvojen ja vastustuskykyisten organismien luonnollisen valinnan menetelmistä.

Fysiologisen sopeutumisen tyypit

Organismin sopeutuminen erotetaan genotyyppisestä ja fenotyyppisestä. Genotyyppi perustuu luonnollisen valinnan olosuhteisiin ja mutaatioihin, jotka ovat johtaneet muutoksiin kokonaisen lajin tai populaation eliöissä. Juuri tämäntyyppisen sopeutumisen prosessissa syntyivät nykyaikaiset eläin-, lintu- ja ihmislajit. Genotyyppinen sopeutumismuoto on perinnöllinen.

Fenotyyppinen sopeutumismuoto johtuu yksittäisistä muutoksista tietyssä organismissa mukavan oleskelun takaamiseksi tietyissä ilmasto-olosuhteissa. Se voi kehittyä myös jatkuvan altistumisen vuoksi aggressiiviselle ympäristölle. Tämän seurauksena keho saa vastustuskyvyn olosuhteilleen.

Monimutkaiset ja ristikkäiset mukautukset

Monimutkaiset sopeutumiset ilmenevät tietyissä ilmasto-olosuhteissa. Esimerkiksi kehon sopeutuminen alhaisiin lämpötiloihin pitkän oleskelun aikana pohjoisilla alueilla. Tämä sopeutumismuoto kehittyy jokaisessa ihmisessä muuttaessaan toiselle ilmastovyöhykkeelle. Tietyn organismin ominaisuuksista ja sen terveydestä riippuen tämä sopeutumismuoto etenee eri tavoin.

Ristisopeutuminen on kehon totuttelun muoto, jossa vastustuskyvyn kehittyminen yhdelle tekijälle lisää vastustuskykyä tämän ryhmän kaikille tekijöille. Ihmisen fysiologinen sopeutuminen stressiin lisää hänen vastustuskykyään muutamille tekijöille, kuten kylmälle.

Positiivisten ristiinsopeuksien perusteella kehitettiin toimenpidekokonaisuus sydänlihaksen vahvistamiseksi ja sydänkohtausten ehkäisemiseksi. Luonnollisissa olosuhteissa ihmiset, jotka kohtasivat useammin stressaavia tilanteita elämässään, ovat vähemmän alttiita sydäninfarktin seurauksille kuin ne, jotka viettivät rauhallista elämäntapaa.

Adaptiivisten reaktioiden tyypit

Kehon adaptiivisia reaktioita on kahdenlaisia. Ensimmäistä tyyppiä kutsutaan "passiivisiksi mukautuksiksi". Nämä reaktiot tapahtuvat solutasolla. Ne kuvaavat organismin vastustuskykyasteen muodostumista negatiivisen ympäristötekijän vaikutuksille. Esimerkiksi ilmanpaineen muutos. Passiivinen sopeutuminen mahdollistaa kehon normaalin toiminnan ylläpitämisen pienillä ilmanpaineen vaihteluilla.

Tunnetuimmat fysiologiset mukautukset passiivityyppisissä eläimissä ovat elävän organismin suojaavat reaktiot kylmän vaikutuksiin. Lepotila, jossa elämänprosessit hidastuvat, on luontaista joillekin kasvi- ja eläinlajeille.

Toista tyyppiä mukautuvia reaktioita kutsutaan aktiivisiksi, ja ne edellyttävät kehon suojatoimenpiteitä, kun se altistuu patogeenisille tekijöille. Tässä tapauksessa kehon sisäinen ympäristö pysyy vakiona. Tämän tyyppinen sopeutuminen on luontaista pitkälle kehittyneille nisäkkäille ja ihmisille.

Esimerkkejä fysiologisista sopeutumisesta

Ihmisen fysiologinen sopeutuminen ilmenee kaikissa hänen ympäristönsä ja elämäntapansa epätyypillisissä tilanteissa. Sopeutuminen on tunnetuin esimerkki sopeutumisesta. Eri organismeissa tämä prosessi tapahtuu eri nopeuksilla. Joillakin kestää muutaman päivän tottua uusiin olosuhteisiin, monella se kestää kuukausia. Myös tottumisnopeus riippuu eron asteesta tavanomaiseen ympäristöön.

Aggressiivisissa elinympäristöissä monilla nisäkkäillä ja linnuilla on tyypillinen joukko kehon reaktioita, jotka muodostavat niiden fysiologisen sopeutumisen. Esimerkkejä (eläimistä) voidaan havaita lähes joka ilmastovyöhykkeellä. Esimerkiksi aavikon asukkaat keräävät ihonalaisen rasvan varantoja, jotka hapettavat ja muodostavat vettä. Tämä prosessi havaitaan ennen kuivuuden alkamista.

Myös kasveissa tapahtuu fysiologista sopeutumista. Mutta hän on passiivinen. Esimerkki tällaisesta sopeutumisesta on puiden lehtien irtoaminen kylmän vuodenajan tullessa. Munuaisten paikat on peitetty suommilla, jotka suojaavat niitä alhaisten lämpötilojen ja lumen haitallisilta vaikutuksilta. Aineenvaihduntaprosessit kasveissa hidastuvat.

Yhdessä morfologisen sopeutumisen kanssa organismin fysiologiset reaktiot tarjoavat sille korkean selviytymistason epäsuotuisissa olosuhteissa ja rajuissa muutoksissa ympäristössä.