Organismu pielāgošanās dažādiem eksistences apstākļiem - Zināšanu hipermārkets. Piemērs cilvēku un dzīvnieku adaptācijai apkārtējā pasaulē. Fizioloģiskās adaptācijas: piemēri Uzskaitiet organismu adaptācijas vides apstākļiem
Pielāgošanās- tā ir ķermeņa pielāgošanās vides apstākļiem morfoloģisko, fizioloģisko un uzvedības īpašību kompleksa dēļ.
Dažādi organismi pielāgojas dažādiem vides apstākļiem un rezultātā mitrumu mīloši hidrofīti un "sausie nesēji" - kserofīti(6. att.); sāļās augsnes augi halofīti; ēnā izturīgi augi sciofīti), un normālai attīstībai ir nepieciešama pilna saules gaisma ( heliofīti); dzīvnieki, kas dzīvo tuksnešos, stepēs, mežos vai purvos, ir nakts vai diennakts dzīvnieki. Tiek sauktas sugu grupas, kurām ir līdzīga attieksme pret vides apstākļiem (tas ir, kas dzīvo tajos pašos ekotopos). vides grupas.
Spēja pielāgoties nelabvēlīgiem apstākļiem augiem un dzīvniekiem atšķiras. Sakarā ar to, ka dzīvnieki ir kustīgi, to adaptācijas ir daudzveidīgākas nekā augiem. Dzīvnieki var:
- izvairīties no nelabvēlīgiem apstākļiem (putni no ziemas bada un aukstuma lido uz siltākiem klimatiem, brieži un citi nagaiņi klīst barības meklējumos utt.);
- nonākt apturētā animācijā - īslaicīgs stāvoklis, kurā dzīvības procesi ir tik palēnināti, ka to redzamās izpausmes gandrīz pilnībā nav (kukaiņu stupors, mugurkaulnieku pārziemošana utt.);
- pielāgoties dzīvei nelabvēlīgos apstākļos (no sala glābj kažoks un zemādas tauki, tuksneša dzīvniekiem ir ierīces ekonomiskai ūdens izmantošanai un dzesēšanai utt.). (7. att.).
Augi ir neaktīvi un vada pieķertu dzīvesveidu. Tāpēc viņiem ir iespējami tikai pēdējie divi adaptāciju varianti. Tātad augiem ir raksturīga dzīvības procesu intensitātes samazināšanās nelabvēlīgos periodos: tie nomet lapas, pārziemo kā augsnē aprakti guļošie orgāni - sīpoli, sakneņi, bumbuļi un paliek sēklu un sporu stāvoklī augsnē. . Bryofītos visam augam ir anabiozes spēja, kas sausā stāvoklī var saglabāties vairākus gadus.
Augu noturība pret nelabvēlīgiem faktoriem palielinās, pateicoties īpašiem fizioloģiskiem mehānismiem: osmotiskā spiediena izmaiņām šūnās, iztvaikošanas intensitātes regulēšanai ar stomatu palīdzību, “filtru” membrānu izmantošanai vielu selektīvai uzsūkšanai u.c.
Dažādi organismi attīsta adaptācijas dažādos ātrumos. Visātrāk tās rodas kukaiņiem, kas spēj pielāgoties jauna insekticīda iedarbībai 10–20 paaudzēs, kas izskaidro kukaiņu kaitēkļu populācijas blīvuma ķīmiskās kontroles neveiksmi. Pielāgošanās process augos vai putnos notiek lēni, gadsimtu gaitā.
Novērotās izmaiņas organismu uzvedībā parasti tiek saistītas ar slēptām iezīmēm, kuras tiem it kā bija "rezervātā", bet jaunu faktoru ietekmē parādījās un palielināja sugu izturību. Šādas slēptās pazīmes izskaidro atsevišķu koku sugu noturību pret rūpnieciskā piesārņojuma (papeļu, lapegles, vītolu) un dažu nezāļu sugu izturību pret herbicīdu iedarbību.
Vienas un tās pašas ekoloģiskās grupas sastāvā bieži vien ir organismi, kas nav līdzīgi viens otram. Tas ir saistīts ar faktu, ka dažāda veida organismi var dažādos veidos pielāgoties vienam un tam pašam vides faktoram.
Piemēram, aukstumu viņi piedzīvo atšķirīgi siltasiņu(tos sauc endotermisks, no grieķu vārdiem endon - iekšpuse un terme - siltums) un aukstasinīgs (ektotermisks, no grieķu ectos — ārpus) organismiem. (8. att.)
Endotermisko organismu ķermeņa temperatūra nav atkarīga no apkārtējās vides temperatūras un vienmēr ir vairāk vai mazāk nemainīga, tās svārstības nepārsniedz 2–4 o pat vissmagāko salnu un visintensīvākā karstuma laikā. Šie dzīvnieki (putni un zīdītāji) uztur savu ķermeņa temperatūru ar iekšēju siltuma ražošanu, kuras pamatā ir intensīva vielmaiņa. Viņi saglabā ķermeņa siltumu uz silto “kažoku” rēķina, kas izgatavots no spalvām, vilnas utt.
Fizioloģiskos un morfoloģiskos pielāgojumus papildina adaptīvā uzvedība (pret vēju aizsargātu nakšņošanas vietu izvēle, urvu un ligzdu izbūve, grupu nakšņošana pie grauzējiem, ciešas pingvīnu grupas, kas sasilda viens otru utt.). Ja apkārtējās vides temperatūra ir ļoti augsta, tad endotermiskos organismus atdzesē ar īpašiem pielāgojumiem, piemēram, iztvaicējot mitrumu no mutes dobuma un augšējo elpceļu gļotādu virsmas. (Šī iemesla dēļ karstumā suņa elpošana paātrinās un viņš izspiež mēli.)
Ektotermisko dzīvnieku ķermeņa temperatūra un mobilitāte ir atkarīga no apkārtējās vides temperatūras. Kukaiņi un ķirzakas vēsā laikā kļūst letarģiski un neaktīvi. Tajā pašā laikā daudzām dzīvnieku sugām ir iespēja izvēlēties vietu ar labvēlīgiem temperatūras, mitruma un saules gaismas apstākļiem (ķirzakas gozējas uz apgaismotām klinšu plātnēm).
Tomēr absolūtā ektotermija tiek novērota tikai ļoti mazos organismos. Lielākā daļa aukstasiņu organismu joprojām spēj slikti regulēt ķermeņa temperatūru. Piemēram, aktīvi lidojošiem kukaiņiem - tauriņiem, kamenēm ķermeņa temperatūra tiek uzturēta 36–40 ° C pat gaisa temperatūrā zem 10 ° C.
Tāpat vienas ekoloģiskās grupas sugas augos atšķiras pēc izskata. Viņi var arī dažādos veidos pielāgoties vieniem un tiem pašiem vides apstākļiem. Tātad dažāda veida kserofīti ietaupa ūdeni dažādos veidos: dažiem ir biezas šūnu membrānas, citiem ir pubertātes vai vaska pārklājums uz lapām. Daži kserofīti (piemēram, no labiaceae dzimtas) izdala ēterisko eļļu tvaikus, kas tos apņem kā “sega”, kas samazina iztvaikošanu. Dažu kserofītu sakņu sistēma ir spēcīga, iekļūst augsnē vairāku metru dziļumā un sasniedz gruntsūdens līmeni (kamieļa ērkšķis), bet citiem ir virspusēja, bet ļoti sazarota, kas ļauj savākt nokrišņu ūdeni.
Starp kserofītiem ir krūmi ar ļoti mazām cietām lapām, kuras var nobirt sausākajā sezonā (karaganas krūms stepē, tuksneša krūmi), velēnas zāles ar šaurām lapām (spalvu zāle, auzene), sukulenti(no latīņu succulentus - sulīgs). Sukulentiem ir sulīgas lapas vai stublāji, kas uzkrāj ūdens krājumus un viegli panes augstu gaisa temperatūru. Sukulentos ietilpst Amerikas kaktusi un saksi, kas aug Vidusāzijas tuksnešos. Viņiem ir īpašs fotosintēzes veids: stomas atveras uz īsu brīdi un tikai naktī, šajās vēsajās stundās, augi uzglabā ogļskābo gāzi, bet dienas laikā izmanto to fotosintēzei ar slēgtiem stomatiem. (9. att.)
Arī halofītos tiek novērotas dažādas adaptācijas, lai izdzīvotu nelabvēlīgos apstākļos sāļās augsnēs. Starp tiem ir augi, kas spēj uzkrāt sāļus savos ķermeņos (soleros, sārņi, sarsazāns), izdalīt liekos sāļus uz lapu virsmas ar īpašiem dziedzeriem (kermek, tamariksy), “neaizturēt” sāļus no audiem, pateicoties. sāļus necaurlaidīga “sakņu barjera” (vērmele). Pēdējā gadījumā augiem ir jāsamierinās ar nelielu ūdens daudzumu, un tiem ir kserofītu izskats.
Šī iemesla dēļ nevajadzētu brīnīties, ka vienādos apstākļos ir augi un dzīvnieki, kas atšķiras viens no otra, kas ir dažādi pielāgojušies šiem apstākļiem.
testa jautājumi
1. Kas ir adaptācija?
2. Kādi dzīvnieki un augi var pielāgoties nelabvēlīgiem vides apstākļiem?
2. Sniedziet augu un dzīvnieku ekoloģisko grupu piemērus.
3. Pastāstiet mums par dažādajām organismu pielāgošanās spējām vienādos nelabvēlīgos vides apstākļos.
4. Kāda ir atšķirība starp pielāgošanos zemām temperatūrām endotermiskiem un ektotermiskiem dzīvniekiem?
Kā jūs zināt, mūsu planētas teritorijā dzīvo milzīgs skaits dažādu dzīvo organismu. Katrs no viņiem dzīvo tikai tajos dzīves apstākļos, kuriem tas ir pielāgots. Organismu īpašību pielāgoties jaunām vides iezīmēm sauc par adaptāciju. Šāda pielāgošanās spēja ir vesels dažādu konkrētas sugas fizioloģiskās struktūras un uzvedības īpašību kopums, kas ļauj tai dzīvot noteiktos vides apstākļos. Parunāsim par organismu pielāgošanās vides apstākļiem iezīmēm nedaudz sīkāk.
Adaptācija ir vissvarīgākā evolūcijas procesa sastāvdaļa, tā palīdz organismam atrisināt noteiktas vides problēmas, ko vide viņam izvirza. Šādus uzdevumus risina, mainoties, pilnveidojoties un dažkārt pat izzūdot indivīdiem. Šie procesi palīdz sasniegt organismu pielāgošanās stāvokli ekoloģiskajām nišām, kuras tie aizņem. Attiecīgi adaptāciju var uzskatīt par plašu pamatu atsevišķu orgānu parādīšanās vai izzušanas, sugu sadalīšanās dažādos, jaunu populāciju un šķirņu veidošanās, kā arī organizācijas sarežģītības aspektā.
Adaptācija ir nepārtraukts process, kas ietekmē dažādas ķermeņa īpašības.
Daži jauni pielāgojumi var rasties tikai tad, ja konkrētam indivīdam ir iedzimta informācija, kas veicina struktūras vai funkciju izmaiņas pareizajā virzienā. Tātad zīdītāju un kukaiņu elpošanas sistēmas attīstība ir iespējama tikai noteiktu gēnu kontrolē.
Sīkāk apsveriet dažādus dzīvo organismu pielāgošanās veidus.
Pasīvā aizsardzība
Evolūcijas gaitā daudzi dzīvi indivīdi ir izstrādājuši noteiktus līdzekļus, lai aizsargātu sevi un savus pēcnācējus. Tātad spilgts piemērs šādai adaptācijai tiek uzskatīta par aizsargājošu krāsojumu, kā rezultātā indivīdi kļūst grūti atšķirami un aizsargāti no plēsējiem. Piemēram, smiltīs vai zemē izdētas olas ir attiecīgi pelēkas un brūnas ar dažādiem plankumiem, tās ir grūti atrast starp apkārtējo augsni. Plēsējiem nepieejamās vietās olām vairumā gadījumu nav krāsas.
Arī tuksneša dzīvnieki izmanto tādu pašu pielāgošanās veidu, jo to krāsu parasti attēlo dažādi dzeltenbrūna un smilšu dzeltena toņi.
Kā pasīvās aizsardzības variantu var uzskatīt arī biedējošo krāsojumu, jo tas palīdz pasargāt sevi no plēsējiem, it kā brīdinot par konkrētā organisma neēdamību.
Turklāt šāda veida adaptāciju var apsvērt arī gadījumos, kad organismā veidojas līdzība ar vidi. Kā piemērus var minēt vaboles, kas izskatās pēc ķērpjiem, cikādes, kas izskatās pēc ērkšķiem krūmos, un nūjušos kukaiņus, kas nav atšķirami no zariem.
Pasīvie aizsardzības adaptācijas mehānismi ietver arī atsevišķu indivīdu augsto auglību, kā arī citus līdzekļus, piemēram, cietos pārklājumus vēžiem un krabjiem, muguriņas, ērkšķus un indīgos augus.
Adaptācijas relativitāte un lietderība
Organismu struktūras un uzvedības izmaiņas parādās, reaģējot uz noteiktām vides problēmām, attiecīgi tās atšķiras pēc relativitātes un lietderības. Tātad, ja mēs runājam par relativitāti, tad tas sastāv no šādu adaptīvu izmaiņu ierobežošanas atkarībā no dzīves apstākļiem. Tā, piemēram, bērzu kožu tauriņu īpašā pigmentētā krāsa, atšķirībā no to baltajām šķirnēm, kļūst pamanāma un vērtīga tikai tad, ja tos ieraugi uz kūpināta koka stumbra. Mainoties vides apstākļiem, šādi pielāgojumi organismam var nedot nekādu labumu un pat kaitēt tam.
Piemēram, aktīva un pastāvīga priekšzobu augšana žurkām ir noderīga tikai tad, ja tās ēd cietu barību. Pārejot uz mīkstu diētu, priekšzobi var izaugt līdz pārmērīgam izmēram un padarīt ēšanu neiespējamu.
Tāpat ir vērts uzsvērt, ka adaptīvās izmaiņas nespēj nodrošināt to īpašniekiem 100% aizsardzību. Bišu un lapseņu īpašais krāsojums pasargā tās no daudzu putnu ēšanas, taču ir putnu šķirnes, kas tam nepievērš nekādu uzmanību. Eži spēj apēst indīgas čūskas. Un cietais apvalks, kas aizsargā zemes bruņurupučus no ienaidniekiem, tiek saplīsis, kad plēsīgie putni tos nomet no augstuma.
Organismu pielāgošanās cilvēka dzīvē
Tieši dažādu organismu adaptīvās īpašības izskaidro jaunu baktēriju un citu pret zālēm izturīgu mikroorganismu parādīšanos. Īpaši skaidri šī tendence izpaužas, lietojot antibiotikas, jo laika gaitā to lietošana kļūst neefektīva. Mikroorganismi var iemācīties sintezēt īpašu fermentu, kas iznīcina lietotās zāles, vai arī to šūnu sienas kļūst necaurlaidīgas pret zāļu aktīvajām vielām.
Rezistentu mikroorganismu celmu parādīšanās bieži vien ir ārstu vaina, kuri lieto minimālas zāļu devas, lai samazinātu blakusparādību iespējamību. Ja mēs pārnesam šādu iezīmi uz ārpasauli, kļūst skaidrs, kā kukaiņiem un zīdītājiem veidojas rezistence pret dažāda veida indēm.
Visu organismu adaptīvās īpašības būtu jāuzskata par dabiskās atlases sastāvdaļu.
Organismu pielāgošanās dažādiem eksistences apstākļiem
1. Kā augi pielāgojas dzīvei skarbos apstākļos?
2. Ar ko ūdens zīdītāji atšķiras no sauszemes zīdītājiem?
Organismu uzbūves un dzīvesveida atkarība no vides.
Cilvēka pielāgošanās jaunai videi viņam ir sarežģīts sociāli bioloģisks process, kura pamatā ir ķermeņa sistēmu un funkciju izmaiņas, kā arī ierastā uzvedība. Cilvēka adaptācija attiecas uz viņa ķermeņa adaptīvām reakcijām uz mainīgiem vides faktoriem. Adaptācija izpaužas dažādos dzīvās vielas organizācijas līmeņos: no molekulārās līdz biocenotiskajai. Adaptācija attīstās trīs faktoru ietekmē: iedzimtība, mainīgums, dabiskā / mākslīgā atlase. Ir trīs galvenie veidi, kā organismi pielāgojas savai videi: aktīvais veids, pasīvais veids un izvairīšanās no nelabvēlīgas ietekmes.
aktīvs ceļš- pretestības stiprināšana, regulējošo procesu attīstība, kas ļauj veikt visas organisma dzīvībai svarīgās funkcijas, neskatoties uz vides faktora novirzi no optimālā. Piemēram, uzturot nemainīgu ķermeņa temperatūru siltasiņu dzīvniekiem (putniem, cilvēkiem), optimālu bioķīmisko procesu plūsmai šūnās.
pasīvais ceļš- organisma dzīvībai svarīgo funkciju pakļaušana vides faktoru izmaiņām. Piemēram, nelabvēlīgos vides apstākļos pāreja uz anabiozes (slēptās dzīves) stāvokli, kad vielmaiņa organismā gandrīz pilnībā apstājas (augu miegs ziemā, sēklu un sporu saglabāšanās augsnē, kukaiņu stupors, ziemas guļa, utt.).
Izvairīšanās no nelabvēlīgiem apstākļiem- tādu dzīves ciklu un uzvedības attīstība organismā, kas ļauj izvairīties no negatīvām sekām. Piemēram, dzīvnieku sezonālās migrācijas.
Parasti sugas pielāgošanās videi notiek vienā vai citā veidā kombinējot visus trīs iespējamos adaptācijas veidus.
Adaptācijas var iedalīt trīs galvenajos veidos: morfoloģiskās, fizioloģiskās, etoloģiskās.
Morfoloģiskās adaptācijas- organisma uzbūves izmaiņas (piemēram, kaktusos lapas pārveidošana par ērkšķi, lai samazinātu ūdens zudumus, košas ziedu krāsas, lai piesaistītu apputeksnētājus u.c.). Morfoloģiskās adaptācijas dzīvniekiem izraisa noteiktu dzīvības formu veidošanos.
Fizioloģiskās adaptācijas- izmaiņas organisma fizioloģijā (piemēram, kamieļa spēja nodrošināt organismu ar mitrumu, oksidējot tauku rezerves, celulozi noārdošo enzīmu klātbūtne celulozi iznīcinošajās baktērijās u.c.).
Etoloģiskās (uzvedības) adaptācijas- uzvedības izmaiņas (piemēram, zīdītāju un putnu sezonālās migrācijas, ziemas guļas, putnu un zīdītāju pārošanās spēles vairošanās sezonā utt.). Dzīvniekiem ir raksturīgas etoloģiskās adaptācijas.
Dzīvie organismi ir labi pielāgojušies periodiskiem faktoriem. Neperiodiski faktori var izraisīt slimības un pat dzīva organisma nāvi. Cilvēks to izmanto, lietojot antibiotikas un citus neperiodiskus faktorus. Tomēr to iedarbības ilgums var izraisīt arī pielāgošanos tiem.
Videi ir milzīga ietekme uz cilvēku. Šajā sakarā arvien svarīgāka kļūst problēma, kā pielāgot cilvēku savai videi. Sociālajā ekoloģijā šī problēma ir ārkārtīgi svarīga. Tajā pašā laikā adaptācija ir tikai sākuma stadija, kurā dominē reaktīvās cilvēka uzvedības formas. Šajā posmā cilvēks neapstājas. Viņš izrāda fizisku, intelektuālu, morālu, garīgu darbību, pārveido (sliktāk vai sliktāk) savu vidi.
Cilvēka adaptācija ir sadalīta genotipiskajā un fenotipiskajā. Genotipiskā adaptācija: cilvēks ārpus savas apziņas var pielāgoties mainīgajiem vides apstākļiem (temperatūras izmaiņām, ēdiena garšai utt.), tas ir, ja adaptācijas mehānismi jau ir gēnos. Fenotipiskā adaptācija tiek saprasta kā apziņas, savu personisko īpašību iekļaušana cilvēka, lai pielāgotu ķermeni jaunai videi, saglabātu līdzsvaru jaunos apstākļos.
Galvenie adaptācijas veidi ietver fizioloģisko, pielāgošanos darbībai, adaptāciju sabiedrībai. Pievērsīsimies fizioloģiskajai adaptācijai. Ar cilvēka fizioloģisko adaptāciju tiek saprasts ķermeņa funkcionālā stāvokļa uzturēšanas process kopumā, nodrošinot tā saglabāšanu, attīstību, veiktspēju, maksimālo dzīves ilgumu. Liela nozīme fizioloģiskajā adaptācijā ir aklimatizācijai un aklimatizācijai. Ir skaidrs, ka cilvēka dzīve Tālajos Ziemeļos atšķiras no viņa dzīves pie ekvatora, jo tās ir dažādas klimatiskās zonas. Turklāt dienvidnieks, kādu laiku dzīvojis ziemeļos, tai pielāgojas un var tur dzīvot pastāvīgi un otrādi. Aklimatizācija ir sākotnējais, steidzamais aklimatizācijas posms mainīgos klimatiskajos un ģeogrāfiskajos apstākļos. Dažos gadījumos fizioloģiskās adaptācijas sinonīms ir aklimatizācija, tas ir, augu, dzīvnieku un cilvēku pielāgošanās tiem jauniem klimatiskajiem apstākļiem. Fizioloģiskā aklimatizācija notiek, kad cilvēks ar adaptīvo reakciju palīdzību paaugstina darba spējas, uzlabo pašsajūtu, kas aklimatizācijas periodā var krasi pasliktināties. Kad jauni apstākļi tiek aizstāti ar veciem, ķermenis var atgriezties iepriekšējā stāvoklī. Šādas izmaiņas sauc par aklimatizāciju. Tās pašas izmaiņas, kuras adaptācijas procesā jaunai videi ir pārgājušas genotipā un ir iedzimtas, sauc par adaptīvām.
Ķermeņa pielāgošana dzīves apstākļiem (pilsēta, ciems, cita vieta). neaprobežojas tikai ar klimatiskajiem apstākļiem. Cilvēks var dzīvot pilsētā un laukos. Daudzi cilvēki dod priekšroku metropolei ar tās troksni, piesārņojumu, trakulīgo dzīves ritmu. Objektīvi, dzīvojot ciematā, kur cilvēkiem labvēlīgāks ir tīrs gaiss, mierīgs, izmērīts ritms.
Tajā pašā adaptācijas jomā ietilpst, piemēram, pārcelšanās uz citu valsti. Vieni ātri pielāgojas, pārvar valodas barjeru, atrod darbu, citi ar lielām grūtībām, citi, ārēji pielāgojušies, piedzīvo sajūtu, ko sauc par nostalģiju.
Varam izcelt pielāgošanos darbībai. Dažādi cilvēka darbības veidi izvirza indivīdam dažādas prasības (daži prasa neatlaidību, centību, punktualitāti, citi prasa reakcijas ātrumu, spēju patstāvīgi pieņemt lēmumus utt.). Taču ar šiem un citiem darbības veidiem cilvēks var tikt galā diezgan veiksmīgi. Ir darbība, kas cilvēkam ir kontrindicēta, bet viņš to var veikt, jo darbojas adaptācijas mehānismi, ko sauc par individuāla darbības stila attīstību.
Īpaša uzmanība jāpievērš pielāgošanai sabiedrībai, citiem cilvēkiem un kolektīvam. Cilvēks var pielāgoties grupai, asimilējot tās normas, uzvedības noteikumus, vērtības utt. Adaptācijas mehānismi šeit ir suģestijamība, tolerance, konformitāte kā padevīgas uzvedības formas un, no otras puses, spēja atrast savu vietu, atrodi seju un parādi apņēmību.
Var runāt par pielāgošanos garīgām vērtībām, lietām, stāvokļiem, piemēram, saspringtiem, un daudzām citām lietām. 1936. gadā kanādiešu fiziologs Selye publicēja vēstījumu "Sindroms, ko izraisa dažādi kaitīgi elementi", kurā aprakstīja stresa fenomenu - vispārēju nespecifisku organisma reakciju, kuras mērķis ir mobilizēt savus aizsargspēkus kairinošu faktoru ietekmē. Stresa attīstībā tika izdalītas 3 stadijas: 1. trauksmes stadija, 2. pretestības stadija, 3. izsīkuma stadija. G. Selye formulēja vispārējā adaptācijas sindroma (GAS) un adaptīvo slimību teoriju kā adaptīvās reakcijas sekas, saskaņā ar kuru GAS izpaužas ikreiz, kad cilvēks jūt sev briesmas. Redzamie stresa cēloņi var būt traumas, pēcoperācijas apstākļi u.c., abiotisko un biotisko vides faktoru izmaiņas. Pēdējās desmitgadēs būtiski pieaudzis antropogēno vides faktoru skaits ar augstu stresa efektu (ķīmiskais piesārņojums, radiācija, datoru iedarbība sistemātiskā darbā ar tiem u.c.). Negatīvās pārmaiņas mūsdienu sabiedrībā ir arī skaidrojamas ar vides stresa faktoriem: pieaugumu, pilsētu un lauku iedzīvotāju attiecības izmaiņām, bezdarba pieaugumu un noziedzību.
rodas evolūcijas procesā, lai atrisinātu vides radītās organisma vides problēmas. Tās ir mainīga, uzlabojoša, dažkārt izzūdoša organismu pielāgošanās konkrētiem vides faktoriem. Adaptācijas attīstības rezultātā tiek sasniegts adaptācijas stāvoklis (vai organismu morfoloģijas, fizioloģijas un uzvedības atbilstība) to aizņemtajām ekoloģiskajām nišām, kas atspoguļo visu konkrētā organisma vides apstākļu un dzīvesveida kopumu. . Tas. adaptāciju var uzskatīt par plašu pamatu orgānu rašanās vai izzušanai, sugu diverģencei (diverģencei), jaunu populāciju un sugu veidošanai un organizācijas sarežģījumiem.
Adaptācijas attīstības process notiek pastāvīgi, un tajā ir iesaistītas daudzas ķermeņa pazīmes. [rādīt] .
Putnu evolūcija no rāpuļiem ietvēra, piemēram, secīgas izmaiņas kaulos, muskuļos, ādas daļās un ekstremitātēs.
Krūšu kaula palielināšanās, kaulu histoloģiskās struktūras pārstrukturēšana, kas kopā ar izturību piešķīra tiem vieglumu, apspalvojuma attīstība, kā rezultātā uzlabojās aerodinamiskās īpašības un termoregulācija, ekstremitāšu pāra pārveide spārnos, sniedza risinājumu lidojuma problēmai.
Daži putnu pārstāvji vēlāk izstrādāja pielāgojumus sauszemes vai ūdens dzīvesveidam (strausis, pingvīns), savukārt sekundārie pielāgojumi arī tvēra vairākas rakstzīmes. Piemēram, pingvīni mainīja spārnus pret spurām, un to pārsegi kļuva ūdensnecaurlaidīgi.
Taču adaptācija veidojas tikai tad, ja genofondā ir tāda veida iedzimta informācija, kas veicina struktūras un funkciju izmaiņas vajadzīgajā virzienā. Tādējādi zīdītāji un kukaiņi elpošanai izmanto attiecīgi plaušas un trahejas, kas dažādu gēnu kontrolē attīstās no dažādām pirmatnītēm.
Jauna mutācija dažkārt noved pie adaptācijas, kas, kļuvusi par daļu no genotipu sistēmas, maina fenotipu efektīvāka vides problēmu risinājuma virzienā. Šo adaptācijas rašanās veidu sauc par kombinatīvo.
Vienas ekoloģiskās problēmas risināšanai var izmantot dažādus pielāgojumus. Tādējādi bieza kažokāda kalpo kā siltumizolācijas līdzeklis lāčiem, arktiskajām lapsām un vaļveidīgajiem – taukainajam zemādas slānim.
Ir vairākas adaptācijas klasifikācijas.
Saskaņā ar darbības mehānismu piešķirt
Pasīvās aizsardzības ierīces
- aizsargājošs krāsojums. Pateicoties aizsargkrāsojumam, organisms kļūst grūti atšķirams un līdz ar to pasargāts no plēsējiem.
- Uz smiltīm vai uz zemes dētas putnu olas ir pelēkas un brūnas ar plankumiem, kas līdzīgas apkārtējās augsnes krāsai. Gadījumos, kad olas plēsējiem nav pieejamas, tām parasti nav krāsas.
- Tauriņu kāpuri bieži ir zaļi, lapu krāsā vai tumši, mizas vai zemes krāsā.
- Grunts zivis parasti tiek krāsotas, lai tās atbilstu smilšainā grunts krāsai (rajas un butes). Tajā pašā laikā plekstēm ir arī iespēja mainīt krāsu atkarībā no apkārtējā fona krāsas.
- Spēja mainīt krāsu, pārdalot pigmentu ķermeņa daļā, ir zināma arī sauszemes dzīvniekiem (hameleoniem).
- Tuksneša dzīvniekiem, kā likums, ir dzeltenbrūna vai smilšaini dzeltena krāsa.
- Vienkrāsains aizsargkrāsojums ir raksturīgs gan kukaiņiem (siseņiem), gan mazajām ķirzakām, gan lielajiem nagaiņiem (antilopēm) un plēsējiem (lauva).
- Atdalošs aizsargkrāsojums mainīgu gaišu un tumšu svītru un plankumu veidā uz ķermeņa. Zebras un tīģerus ir grūti pamanīt jau 50-40 m attālumā, jo ķermeņa svītras sakrīt ar gaismas un ēnas miju apkārtnē. Krāsošanas sadalīšana pārkāpj priekšstatus par ķermeņa kontūrām.
- biedējoša (brīdinājuma) krāsošana – arī nodrošina organismu aizsardzību no ienaidniekiem.
Spilgts krāsojums parasti ir raksturīgs indīgiem dzīvniekiem un brīdina plēsējus par viņu uzbrukuma objekta neēdamību. Brīdinājuma krāsojuma efektivitāte bija cēlonis ļoti interesantai imitācijas parādībai - mīmikai. [rādīt] .
Mīmika ir neaizsargātas un ēdamas sugas līdzība ar vienu vai vairākām nesaistītām sugām, kuras ir labi aizsargātas un kurām ir brīdinājuma krāsa. Mīmikas parādība ir izplatīta tauriņiem un citiem kukaiņiem. Daudzi kukaiņi atdarina dzelojošus kukaiņus. Ir zināmas vaboles, mušas, tauriņi, kas kopē lapsenes, bites, kamenes.
Mīmika ir sastopama arī mugurkaulniekiem – čūskām. Visos gadījumos līdzība ir tīri ārēja, un tās mērķis ir potenciālajos ienaidniekos radīt noteiktu vizuālu iespaidu.
Mīmikas sugām ir svarīgi, lai to skaits būtu mazs, salīdzinot ar modeli, kuru tās atdarina, pretējā gadījumā ienaidnieki neizveidos stabilu negatīvu refleksu uz brīdinājuma krāsojumu. Mazo mīmisko sugu skaitu atbalsta augsta letālo gēnu koncentrācija gēnu fondā.
- ķermeņa formas līdzība ar vidi - ir zināmas vaboles, kas atgādina ķērpjus, cikādes, līdzīgi kā to krūmu ērkšķi, starp kuriem tās dzīvo. Stick kukaiņi izskatās kā mazs brūns vai zaļš zariņš.
Aizsargājošas krāsas vai ķermeņa formas aizsargājošais efekts tiek pastiprināts, ja to apvieno ar atbilstošu uzvedību. Piemēram, kožu kāpuri aizsardzības pozā ir līdzīgi auga zaram. Atlase iznīcina indivīdus, kuru uzvedība viņus atmasko.
- augsta auglība
- citi pasīvās aizsardzības līdzekļi
- Muguriņu un adatu attīstība augos pasargā tos no zālēdāju ēšanas.
- Tādu pašu lomu spēlē indīgas vielas, kas dedzina matiņus (nātres).
- Kalcija oksalāta kristāli, kas veidojas dažu augu šūnās, pasargā tos no kāpurķēžu, gliemežu un pat grauzēju ēšanas.
- Veidojumi cieta hitīna seguma formā posmkājiem (vabolēm, krabjiem), gliemežvākiem mīkstmiešiem, zvīņām krokodiliem, gliemežvākiem bruņurupučiem un bruņurupučiem tos labi pasargā no daudziem ienaidniekiem. Tam pašam kalpo eža un dzeloņcūkas spalviņas.
Aktīvās aizsardzības ierīces, kustība,
meklē barību vai audzēšanas partneri
- kustību aparāta, nervu sistēmas, maņu orgānu uzlabošana, uzbrukuma līdzekļu izstrāde plēsoņām
Kukaiņu ķīmiskie orgāni ir pārsteidzoši jutīgi. Čigānu kožu tēviņus piesaista mātītes smarždziedzera smarža no 3 km attāluma. Dažiem tauriņiem garšas receptoru jutība ir 1000 reižu lielāka nekā cilvēka mēles receptoru jutība. Nakts plēsēji, piemēram, pūces, lieliski redz tumsā. Dažām čūskām ir labi attīstīta termolokācijas spēja. Viņi atšķir objektus no attāluma, ja to temperatūras atšķirība ir tikai 0,2 ° C.
Pielāgošanās sociālajam dzīvesveidam - "darba" dalīšana bitēs.
Atkarībā no izmaiņu rakstura
- adaptācija ar morfofizioloģiskās organizācijas komplikāciju
- daivu zivju parādīšanās uz sauszemes devona periodā, kas ļāva tām radīt sauszemes mugurkaulniekus
Zivju daivu zari tika izmantoti rāpošanai pa rezervuāru dibenu. Gaisa norīšana un skābekļa izmantošana, izvirzot zarnu sieniņu - primitīvās plaušas - deva iespēju kompensēt skābekļa trūkumu tā laika ūdeņos. Šīs struktūras ļāva dažām zivīm kādu laiku atstāt ūdeņus. Sākotnēji šādas izejas tika veiktas, acīmredzot, lietainās dienās vai mitrās naktīs. Tieši to pašlaik dara amerikāņu sams (Ictalurus nebulosis). Pēc tam šīs struktūras attīstījās sauszemes dzīvnieku plaušās un ekstremitātēs. Pēc tam visa zivju organizācija piedzīvoja pamatīgas izmaiņas adaptācijas procesā dzīvei uz sauszemes.
Šādas izmaiņas jauna biotopa attīstības gaitā, paplašinot funkciju loku, balstoties uz struktūrām, kuras iepriekš pildīja citas funkcijas, bet mainījās tādā virzienā un tādā mērā, ka spēja uzņemties jaunas funkcijas - sauc par pirmsadaptāciju. .
Iepriekšējas adaptācijas fenomens vēlreiz uzsver evolūcijas adaptīvo raksturu, kas balstās uz noderīgu iedzimtu izmaiņu atlasi un esošo struktūru progresīvām transformācijām jaunu vides apstākļu apgūšanas procesā.
Pēc stiprinājuma skalas
- specializēti pielāgojumi . Ar specializētu adaptāciju palīdzību organisms risina specifiskas problēmas šauros lokālos sugas dzīves apstākļos. Piemēram, skudrulāča mēles struktūras īpatnības nodrošina skudrām barību.
- kopīgi pielāgojumi - ļauj atrisināt daudzas problēmas visdažādākajos vides apstākļos. Tie ietver mugurkaulnieku iekšējo skeletu un ārējos posmkājus, hemoglobīnu kā skābekļa nesēju utt. Šādi pielāgojumi veicina dažādu ekoloģisko nišu attīstību, nodrošina ievērojamu ekoloģisko un evolūcijas plastiskumu, kā arī ir sastopami lielu organismu taksonu pārstāvjiem. Tādējādi rāpuļu senču formu primārais ragveida segums vēsturiskās attīstības procesā deva mūsdienu rāpuļu, putnu un zīdītāju vākus. Adaptācijas mērogs atklājas tās organismu grupas evolūcijas gaitā, kurā tā radās pirmo reizi.
Tādējādi dzīvo organismu struktūra ir ļoti smalki pielāgota eksistences apstākļiem. Jebkura sugas pazīme vai īpašība pēc būtības ir adaptīva un piemērota noteiktā vidē, noteiktos dzīves apstākļos.
Organismu piemērotības relativitāte un lietderība
Adaptācijas rodas, reaģējot uz konkrētu ekoloģisku uzdevumu, tāpēc tās vienmēr ir relatīvas un lietderīgas. Adaptācijas relativitāte slēpjas to adaptīvās vērtības ierobežošanā noteiktiem dzīves apstākļiem. Tādējādi kožu tauriņu pigmentācijas adaptīvā vērtība salīdzinājumā ar gaišajām formām ir redzama tikai uz kvēpušu koku stumbriem.
Mainoties vides apstākļiem, adaptācijas var izrādīties bezjēdzīgas vai pat kaitīgas organismam. Pastāvīga grauzēju priekšzobu augšana ir ļoti svarīga iezīme, taču tikai tad, ja ēd cietu pārtiku. Ja žurku tur uz mīkstas barības, priekšzobi, nenolietojoties, izaug līdz tādam izmēram, ka barošana kļūst neiespējama.
Neviena no adaptīvajām funkcijām nenodrošina absolūtu drošību to īpašniekiem. Mīmikas dēļ vairums putnu lapsenes un bites neaiztiek, taču starp tām ir sugas, kas ēd gan lapsenes, gan bites, gan to atdarinātājus. Ezis un sekretārs putns ēd indīgas čūskas, nekaitējot. Sauszemes bruņurupuču apvalks droši pasargā tos no ienaidniekiem, bet plēsīgie putni paceļ tos gaisā un satriec zemē.
Dzīvo būtņu organizācijas bioloģiskā lietderība izpaužas harmonijā starp dažādu sugu organismu morfoloģiju, fizioloģiju, uzvedību un to dzīvotni. Tas slēpjas arī paša ķermeņa atsevišķu daļu un sistēmu struktūras un funkciju pārsteidzošajā konsekvenci. Dzīvības rašanās teoloģiskā skaidrojuma piekritēji bioloģisko lietderību saskatīja kā dabas radītāja gudrības izpausmi. Bioloģiskās lietderības teleoloģiskais skaidrojums izriet no "galējā mērķa" principa, saskaņā ar kuru dzīvība attīstās virzītā veidā, pateicoties iedzimtai tieksmei uz zināmu mērķi. Kopš J. B. Lamarka laikiem pastāv hipotēzes, kas saista bioloģisko lietderību ar organismu adekvātas reakcijas uz ārējo apstākļu izmaiņām principu un šādu "iegūto pazīmju" pārmantošanu. Pārliecinošs arguments par labu vides ietekmē veikto izmaiņu lietderībai jau sen atzīts par to, ka mikroorganismi ir "atkarīgi" no zālēm - sulfonamīdiem, antibiotikām. V. un E. Lederbergu pieredze liecināja, ka tas tā nav.
Petri trauciņā uz cietas barotnes virsmas mikrobs veido kolonijas (1). Ar īpašu zīmogu (2) visu koloniju nospiedums tika pārnests uz barotni ar nāvējošu antibiotikas devu (3). Ja šādos apstākļos auga vismaz viena kolonija, tad tā nāca no mikrobu kolonijas, kas arī bija izturīgas pret šo medikamentu. Atšķirībā no citām kolonijām pirmajā Petri trauciņā (4), tā auga antibiotiku mēģenē (5). Ja sākotnējo koloniju skaits bija liels, tad starp tām, kā likums, bija arī stabila. Tādējādi mēs nerunājam par mikroba virzītu adaptāciju, bet gan par iepriekšējas adaptācijas stāvokli, kas ir saistīts ar alēles klātbūtni mikroorganisma genomā, kas bloķē antibiotikas darbību. Dažos gadījumos "rezistentie" mikrobi sintezē enzīmu, kas iznīcina zāles, citos šūnu siena kļūst necaurlaidīga pret zālēm.
Pret zālēm rezistentu mikroorganismu celmu rašanos veicina ārstu nepareizā taktika, kuri, vēloties izvairīties no blakusparādībām, izraksta zemas, subletālas zāļu devas. Var izskaidrot arī pret indēm izturīgu formu parādīšanos kukaiņu un zīdītāju vidū - starp mutantiem organismiem ir stabila forma, kas indīgas vielas iedarbībā iziet pozitīvu atlasi. Piemēram, žurku rezistence pret varfarīnu, ko izmanto, lai tās nogalinātu, ir atkarīga no noteiktas dominējošās alēles klātbūtnes genotipā.
Par organismu "tiešas pielāgošanās" iespējamību videi, "dabas mainīšanu, asimilējot apstākļus" daži biologi argumentēja jau pašreizējā gadsimta 40.–50. Iepriekš dotie viedokļi atbilst ideālistiskajiem uzskatiem un nevar izskaidrot bioloģisko lietderību, neizmantojot ideju, ja ne par Dievu, tad par īpašu dzīves attīstības mērķi vai programmu, kas pastāvēja jau pirms tās rašanās.
Organismu uzbūves un funkciju bioloģiskā lietderība veidojas dzīvības attīstības procesā. Tā ir vēsturiska kategorija. Par to liecina izmaiņas organizācijas veidos, kas ieņem dominējošo stāvokli planētas organiskajā pasaulē. Tādējādi abinieku dominēšana gandrīz 75 miljonu gadu garumā tika aizstāta ar rāpuļu dominēšanu, kas ilga 150 miljonus gadu. Jebkuras grupas dominēšanas periodos tiek novēroti vairāki izzušanas viļņi, kas maina attiecīgā lielā taksona relatīvo sugu sastāvu.
Jebkuras adaptācijas un bioloģiskās lietderības rašanos kopumā izskaidro darbs dabā vairāk nekā 3,5 miljardus gadu ilgās dabiskās atlases laikā. No daudzajām nejaušajām novirzēm tas saglabā un uzkrāj iedzimtas izmaiņas, kurām ir adaptīva vērtība. Šis skaidrojums ļauj saprast, kāpēc bioloģiskā lietderība, skatoties telpā un laikā, ir dzīvo būtņu relatīva īpašība un kāpēc konkrētos dzīves apstākļos individuālās adaptācijas sasniedz tikai tādu attīstības pakāpi, kas ir pietiekama, lai izdzīvotu salīdzinājumā ar konkurentiem. ' adaptācijas.