Morfoloģiskās adaptācijas - dzīvnieku pielāgošanās vides faktoriem. Augu pielāgošanās mehānismi nelabvēlīgiem vides apstākļiem Organismu pielāgošanās videi veidi

Dzīvnieki un augi ir spiesti pielāgoties daudziem faktoriem, un šīs adaptācijas attīstās noteiktā laika periodā, bieži vien evolūcijas un dabiskās atlases procesā, fiksējoties ģenētiskā līmenī.

Pielāgošanās(no lat. adapto - pielāgojos) - organismu uzbūves un funkciju pielāgošanās vides apstākļiem evolūcijas procesā.

Analizējot jebkura dzīvnieka un auga organizāciju, vienmēr tiek konstatēta pārsteidzoša organisma formas un funkciju atbilstība vides apstākļiem. Tātad starp jūras zīdītājiem delfīni tiem ir vismodernākie pielāgojumi ātrai kustībai ūdens vidē: torpēdveida forma, īpaša ādas un zemādas audu struktūra, kas palielina ķermeņa racionalizāciju un līdz ar to arī slīdēšanas ātrumu ūdenī.

Ir trīs galvenās adaptāciju izpausmes formas: anatomiskā un morfoloģiskā, fizioloģiskā un uzvedības.

Anatomiski un morfoloģiski adaptācijas ir dažas ārējas un iekšējas iezīmes noteiktu augu un dzīvnieku orgānu struktūrā, kas ļauj tiem dzīvot noteiktā vidē ar noteiktu vides faktoru kombināciju. Dzīvniekiem tie bieži ir saistīti ar dzīvesveidu, uztura raksturu. Piemēri:

Ciets bruņurupuča apvalks aizsardzībai no plēsīgiem dzīvniekiem

Dzenis - kaltveida knābis, cieta aste, raksturīgs pirkstu izvietojums.

Fizioloģiska adaptācijas sastāv no organismu spējas mainīt dažus savus fizioloģiskos procesus kritiskos dzīves periodos

· Zieda smarža var pievilināt kukaiņus un tādējādi veicināt auga apputeksnēšanu.

· Dziļa snauda daudziem augiem, kas aug ziemeļu puslodes vidējos platuma grādos, dažiem dzīvniekiem iekrīt stuporā vai ziemas guļas stāvoklī, sākoties aukstajam periodam).

· Bioloģiskie antifrīzi, kas palielina iekšējo barotņu viskozitāti un novērš ledus kristālu veidošanos, kas iznīcinātu šūnas (skudrām līdz 10%, lapsenēm līdz 30%).

Tumsā stundas laikā acs jutība pret gaismu palielinās daudzus tūkstošus reižu, kas saistīta gan ar redzes, pigmentu atjaunošanos, gan ar izmaiņām smadzeņu garozas nervu elementos un nervu šūnās.

· Fizioloģisko adaptāciju piemērs ir arī dzīvnieku gremošanas trakta fermentatīvās kopas īpatnības, ko nosaka barības komplekts un sastāvs. Tādējādi tuksneša iemītnieki savu vajadzību pēc mitruma spēj nodrošināt ar tauku bioķīmisko oksidēšanu.

Uzvedības(etoloģiskās) adaptācijas ir dzīvnieku adaptīvās uzvedības formas. Piemēri:

· Nodrošināt normālu siltuma apmaiņu ar vidi: patversmju izveide, dzīvnieku ikdienas un sezonālās migrācijas, lai izvēlētos optimālos temperatūras apstākļus.

Kolibri Oreotrochis estella, dzīvo augstajos Andos, veido ligzdas uz akmeņiem un uz austrumiem vērstā pusē. Nakts laikā akmeņi izdala dienā uzkrāto siltumu, tādējādi nodrošinot komfortablu temperatūru līdz rītam.

· Vietās ar skarbu klimatu, bet sniegotām ziemām temperatūra zem sniega var būt par 15-18ºС augstāka nekā ārā. Tiek lēsts, ka baltā irbe, nakšņojot sniegotā bedrē, ietaupa līdz pat 45% enerģijas.

Daudzi dzīvnieki izmanto grupu nakšņošanu: ģints pikas Certhia(putni) aukstā laikā pulcējas grupās līdz 20 īpatņiem. Līdzīga parādība ir aprakstīta grauzējiem.

· Adaptīvā uzvedība var parādīties plēsējiem medījuma izsekošanas un dzīšanas procesā.

Lielākā daļa pielāgojumu ir iepriekš minēto veidu kombinācija. Piemēram, odu asinssūkšanu nodrošina tādu pielāgojumu sarežģīta kombinācija kā sūkšanai pielāgotu mutes aparāta specializēto daļu izstrāde, meklēšanas uzvedības veidošanās, lai atrastu laupījumu, un īpašu sekrēciju ražošana ar siekalu dziedzeru palīdzību. kas neļauj iesūktajām asinīm sarecēt.

Viena no dzīvās dabas pamatīpašībām ir lielākās daļas tajā notiekošo procesu cikliskums, kas nodrošina augu un dzīvnieku pielāgošanos to attīstības laikā ar galvenajiem periodiskajiem faktoriem. Pakavēsimies pie tādas savvaļas dabas parādības kā fotoperiodisms.

Fotoperiodisms - organismu reakcija uz sezonas izmaiņām dienas garumā. Atvēra V. Gārners un N. Allards 1920. gadā selekcijas darba laikā ar tabaku.

Gaismai ir vadošā ietekme uz organismu ikdienas un sezonālās aktivitātes izpausmēm. Tas ir svarīgs faktors, jo tieši apgaismojuma izmaiņas izraisa atpūtas un intensīvas dzīves perioda maiņu, daudzas bioloģiskas parādības augos un dzīvniekos (t.i., ietekmē organismu bioritmu).

Piemēram, 43% saules staru sasniedz Zemes virsmu. Augi spēj uztvert no 0,1 līdz 1,3%. Viņi absorbē dzeltenzaļo spektru.

Un signāls par ziemas tuvošanos augiem un dzīvniekiem ir dienas garuma samazināšanās. Augos notiek pakāpeniska fizioloģiska pārstrukturēšana, enerģijas vielu krājuma uzkrāšanās pirms ziemas miera perioda. Autors fotoperiodiskas reakcijas augu organismi ir sadalīti divās grupās:

Īsas dienas organismi - ziedēšana un augļu raža notiek pie 8-12 stundām gaismas (griķi, prosa, kaņepes, saulespuķes).

garas dienas organismi. Lai ziedētu un nestātu augļus garo dienu augiem, ir jāpagarina diena līdz 16-20 stundām (augiem mērenos platuma grādos), kam dienas ilguma samazināšanās līdz 10-12 stundām ir signāls par nelabvēlīgas attīstības tuvošanos. rudens-ziemas periods. Tie ir kartupeļi, kvieši, spināti.

· Neitrāls augam garumam. Ziedēšana notiek jebkurā dienas garumā. Tās ir pienenes, sinepes un tomāti.

Tas pats ir atrodams dzīvniekiem. Dienas laikā katra organisma aktivitāte iekrīt noteiktās stundās. Mehānismus, kas ļauj organismiem cikliski mainīt savu stāvokli, sauc par "bioloģiskajiem pulksteņiem".

Sadaļas bibliogrāfiskais saraksts

1. Galperins, M.V. Vispārējā ekoloģija: [proc. par vid. prof. izglītība] / M.V. Galperins. - M. : Forums: Infra-M, 2006. - 336 lpp.

2. Korobkins, V.I. Ekoloģija [Teksts] / V.I. Korobkins, L.V. Peredeļskis. - Rostova pie Donas: Fēnikss, 2005. - 575 lpp.

3. Mirkins, B.M. Vispārējās ekoloģijas pamati [Teksts]: mācību grāmata. pabalsts augstskolu studentiem, kuri studē dabaszinātnes. specialitātes / B.M. Mirkins, L.G. Naumovs; [red. G.S. Rozenberga]. - M. : Univ. grāmata, 2005. - 239 lpp.

4. Stepanovskihs, A.S. Vispārējā ekoloģija: [proc. universitātēm par ecol. specialitātes] / A.S. Stepanovskis. - 2. izdevums, pievienot. un pārstrādāts. - M. : UNITI, 2005. - 687 lpp.

5. Furjajevs, V.V. Vispārējā ekoloģija un bioloģija: mācību grāmata. pabalsts specialitātes studentiem 320800 p. izglītības formas / V.V. Furjajevs, A.V. Furjajeva; Feder. izglītības aģentūra, Sib. Valsts tehn. un-t, vārdā nosauktais Meža institūts. V. N. Sukačova. - Krasnojarska: SibGTU, 2006. - 100 lpp.

6. Golubevs, A.V. Vispārējā ekoloģija un vides aizsardzība: [proc. rokasgrāmata visām specialitātēm] / A.V. Golubevs, N.G. Nikolajevska, T.V. Šarapa; [red. red.] ; Valsts. izglītot. augstskola prof. Izglītība "Maskava. valsts. un-t mežs". - M. : MGUL, 2005. - 162 lpp.

7. Korobkins, V.I. Ekoloģija jautājumos un atbildēs [Teksts]: mācību grāmata. pabalsts augstskolu studentiem / V.I. Korobkins, L.V. Peredeļskis. - 2. izdevums, pārskatīts. un papildu - Rostova n / a: Fēnikss, 2005. - 379 lpp. : shēmas. - Bibliogrāfija: lpp. 366-368. - 103,72 rubļi

Drošības jautājumi 3. sadaļai

1. Biotopa jēdziens, tā veidi.

2. Kas ir vides faktori, kā tie tiek klasificēti?

3. Ierobežojošā faktora jēdziens, piemēri.

4. Optimuma-pesima likums (attēls). Piemēri.

5. Vides faktoru mijiedarbības likums. Piemēri.

6. Tolerances likums (Šelfords). Piemēri.

7. Vides noteikumi: D. Alens, K. Bergmans, K. Glogers.

8. Dzīvo organismu adaptācijas, to veidi un formas. Piemēri.

9. Fotoperiodisms, bioloģiskie ritmi: jēdziens, piemēri.

4. IEDAĻA. IEDZĪVOTĀJU EKOLOĢIJA

Cilvēka prāta grandiozie izgudrojumi nebeidz pārsteigt, fantāzijai nav robežu. Bet tas, ko daba ir radījusi daudzus gadsimtus, pārspēj visradošākās idejas un dizainu. Daba ir radījusi vairāk nekā pusotru miljonu dzīvo īpatņu sugu, no kurām katra ir individuāla un unikāla savās formās, fizioloģijā, pielāgošanās spējā dzīvei. Organismu piemēri, kas pielāgojas pastāvīgi mainīgajiem dzīves apstākļiem uz planētas, ir radītāja gudrības piemēri un pastāvīgs biologu problēmu avots.

Adaptācija nozīmē pielāgošanās spēju vai pieradināšanu. Tas ir radījuma fizioloģisko, morfoloģisko vai psiholoģisko funkciju pakāpeniskas atdzimšanas process izmainītā vidē. Gan atsevišķi indivīdi, gan visas populācijas piedzīvo izmaiņas.

Spilgts tiešas un netiešas pielāgošanās piemērs ir floras un faunas izdzīvošana paaugstināta starojuma zonā ap Černobiļas atomelektrostaciju. Tieša pielāgošanās spēja ir raksturīga tiem indivīdiem, kuriem izdevās izdzīvot, pierast un sākt vairoties, daži neizturēja pārbaudi un nomira (netiešā adaptācija).

Tā kā eksistences apstākļi uz Zemes pastāvīgi mainās, tad arī evolūcijas un piemērotības procesi dzīvajā dabā ir nepārtraukts process.

Nesens pielāgošanās piemērs ir zaļo meksikāņu papagaiļu kolonijas dzīvotnes maiņa. Nesen viņi ir mainījuši savu ierasto dzīvotni un apmetušies pašā Masajas vulkāna grīvā vidē, kas pastāvīgi piesātināta ar augstas koncentrācijas sērskābi. Zinātnieki vēl nav devuši skaidrojumu šai parādībai.

Adaptācijas veidi

Visas organisma eksistences formas izmaiņas ir funkcionāla adaptācija. Adaptācijas piemērs, kad mainīgie apstākļi izraisa dzīvo organismu savstarpēju pielāgošanos viens otram, ir korelatīva adaptācija jeb koadaptācija.

Adaptācija var būt pasīva, kad subjekta funkcijas vai struktūra notiek bez viņa līdzdalības, vai aktīva, kad viņš apzināti maina savus ieradumus, lai tie atbilstu videi (piemēri, kad cilvēki pielāgojas dabas apstākļiem vai sabiedrībai). Ir gadījumi, kad subjekts pielāgo vidi savām vajadzībām – tā ir objektīva adaptācija.

Biologi adaptācijas veidus iedala pēc trim kritērijiem:

• Morfoloģiskā.
• Fizioloģiskais.
• uzvedības vai psiholoģiska rakstura.

Dzīvnieku vai augu adaptācijas piemēri tīrā veidā ir reti, lielākā daļa pielāgošanās jauniem apstākļiem notiek jauktās formās.

Morfoloģiskie pielāgojumi: piemēri

Morfoloģiskās izmaiņas ir ķermeņa formas, atsevišķu orgānu vai visas dzīvā organisma struktūras izmaiņas, kas notikušas evolūcijas procesā.

Tālāk ir minēti morfoloģiski pielāgojumi, piemēri no dzīvnieku un augu pasaules, ko mēs uzskatām par pašsaprotamu:

• Lapu pārvēršana mugurkaulās kaktusos un citos sauso reģionu augos.
• Bruņurupuča čaula.
• Racionalizētas ūdenskrātuvju iemītnieku ķermeņa formas.

Fizioloģiskās adaptācijas: piemēri

Fizioloģiskā adaptācija ir izmaiņas vairākos ķīmiskos procesos, kas notiek organismā.

• Ziedu izdalītā spēcīga smarža, lai piesaistītu kukaiņus, veicina putekļu veidošanos.
• Anabiozes stāvoklis, kurā spēj iekļūt vienkāršākie organismi, ļauj tiem saglabāt savu vitālo aktivitāti pēc daudziem gadiem. Vecākā baktērija, kas spēj vairoties, ir 250 gadus veca.
• Kamieļu zemādas tauku uzkrāšanās, kas tiek pārvērsta ūdenī.

Uzvedības (psiholoģiskās) adaptācijas

Cilvēka adaptācijas piemēri ir vairāk saistīti ar psiholoģisko faktoru. Uzvedības īpašības ir raksturīgas florai un faunai. Tātad evolūcijas procesā temperatūras režīma maiņa liek dažiem dzīvniekiem pārziemot, putni lido uz dienvidiem, lai pavasarī atgrieztos, koki nomet lapas un palēnina sulu kustību. Dzīvnieku uzvedību pārošanās sezonā nosaka instinkts izvēlēties piemērotāko partneri vairošanai. Dažas ziemeļu vardes un bruņurupuči pilnībā sasalst ziemai un atkūst, atdzimstot ar karstuma iestāšanos.

Faktori, kas izraisa pārmaiņu nepieciešamību

Jebkuri adaptācijas procesi ir reakcija uz vides faktoriem, kas izraisa izmaiņas vidē. Šādus faktorus iedala biotiskos, abiotiskajos un antropogēnos.

Biotiskie faktori ir dzīvo organismu ietekme vienam uz otru, kad, piemēram, izzūd viena suga, kas kalpo par barību citai.

Abiotiskie faktori ir izmaiņas apkārtējā nedzīvajā dabā, mainoties klimatam, augsnes sastāvam, ūdens pieejamībai un saules aktivitātes cikliem. Fizioloģiskās adaptācijas, abiotisko faktoru ietekmes piemēri - ekvatoriālās zivis, kas spēj elpot gan ūdenī, gan uz sauszemes. Tie ir labi pielāgoti apstākļiem, kad upju izžūšana ir bieža parādība.

Antropogēnie faktori - cilvēka darbības ietekme, kas maina vidi.

Biotopu pielāgošana

• apgaismojums. Augos tās ir atsevišķas grupas, kas atšķiras ar nepieciešamību pēc saules gaismas. Gaismu mīlošie heliofīti labi dzīvo atklātās vietās. Turpretim tie ir sciofīti: meža biezokņu augi labi jūtas ēnainās vietās. Starp dzīvniekiem ir arī indivīdi, kuru dizains ir paredzēts aktīvam dzīvesveidam naktī vai pazemē.
• Gaisa temperatūra. Vidēji visām dzīvajām būtnēm, ieskaitot cilvēkus, optimālā temperatūras vide ir diapazonā no 0 līdz 50 ° C. Tomēr dzīvība pastāv gandrīz visos Zemes klimatiskajos reģionos.

Tālāk ir aprakstīti pretēji piemēri par pielāgošanos neparastām temperatūrām.

Arktikas zivis nesasalst, jo asinīs tiek ražots unikāls antifrīza proteīns, kas neļauj asinīm sasalst.

Vienkāršākie mikroorganismi ir sastopami hidrotermālajos avotos, kuru ūdens temperatūra pārsniedz viršanas temperatūru.

Hidrofītu augi, tas ir, tie, kas dzīvo ūdenī vai tā tuvumā, mirst pat ar nelielu mitruma zudumu. Kserofīti, gluži pretēji, ir pielāgoti dzīvošanai sausos reģionos un mirst augstā mitruma apstākļos. Dzīvnieku vidū daba ir strādājusi arī pie pielāgošanās ūdens un neūdens videi.

Cilvēka adaptācija

Cilvēka spēja pielāgoties ir patiešām milzīga. Cilvēka domāšanas noslēpumi nebūt nav pilnībā atklāti, un cilvēku pielāgošanās spēju noslēpumi zinātniekiem vēl ilgi paliks noslēpumaina tēma. Homo sapiens pārākums pār citām dzīvām būtnēm slēpjas spējā apzināti mainīt savu uzvedību, lai tā atbilstu vides vai, gluži otrādi, apkārtējās pasaules prasībām atbilstoši savām vajadzībām.

Cilvēka uzvedības elastība izpaužas katru dienu. Ja dodat uzdevumu: "sniedziet cilvēku adaptācijas piemērus", vairākums šajos retajos gadījumos sāk atcerēties izņēmuma gadījumus par izdzīvošanu, un jaunos apstākļos tas ir raksturīgi cilvēkam katru dienu. Izmēģinām jaunu vidi dzimšanas brīdī, bērnudārzā, skolā, kolektīvā, pārceļoties uz citu valsti. Šo stāvokli, kad ķermenis pieņem jaunas sajūtas, sauc par stresu. Stress ir psiholoģisks faktors, taču, neskatoties uz to, tā ietekmē mainās daudzas fizioloģiskas funkcijas. Gadījumā, ja cilvēks jaunu vidi pieņem kā sev pozitīvu, jaunais stāvoklis kļūst pierasts, pretējā gadījumā stress draud ieilgt un izraisīt vairākas nopietnas slimības.

Cilvēka adaptācijas mehānismi

Ir trīs cilvēku adaptācijas veidi:

• Fizioloģiska. Vienkāršākie piemēri ir aklimatizācija un pielāgošanās mainīgajām laika zonām vai ikdienas darba režīmam. Evolūcijas procesā veidojās dažādi cilvēku tipi atkarībā no teritoriālās dzīvesvietas. Arktikas, Alpu, kontinentālās, tuksneša, ekvatoriālās tipi būtiski atšķiras pēc fizioloģiskajiem parametriem.
• Psiholoģiskā adaptācija. Tā ir cilvēka spēja rast saprašanās mirkļus ar dažāda psihotipa cilvēkiem, valstī ar atšķirīgu mentalitātes līmeni. Saprātīgs cilvēks jaunas informācijas, īpašu gadījumu, stresa iespaidā mēdz mainīt iedibinātos stereotipus.
• Sociālā adaptācija. Atkarības veids, kas ir unikāls cilvēkiem.

Visi adaptīvie veidi ir cieši saistīti viens ar otru, kā likums, jebkuras ierastās eksistences izmaiņas izraisa cilvēka nepieciešamību pēc sociālās un psiholoģiskās adaptācijas. To ietekmē iedarbojas fizioloģisko izmaiņu mehānismi, kas arī pielāgojas jauniem apstākļiem.

Šādu visu ķermeņa reakciju mobilizāciju sauc par adaptācijas sindromu. Jaunas ķermeņa reakcijas parādās, reaģējot uz pēkšņām vides izmaiņām. Pirmajā posmā - trauksme - mainās fizioloģiskās funkcijas, mainās vielmaiņas un sistēmu darbs. Tālāk tiek savienotas aizsargfunkcijas un orgāni (ieskaitot smadzenes), tie sāk ieslēgt savas aizsargfunkcijas un slēptās iespējas. Trešais adaptācijas posms ir atkarīgs no individuālajām īpašībām: cilvēks vai nu pievienojas jaunai dzīvei un ieiet ierastajā gaitā (medicīnā šajā periodā notiek atveseļošanās), vai arī ķermenis nepieņem stresu, un sekas jau iegūst negatīvu formu. .

Cilvēka ķermeņa parādības

Cilvēkā dabai ir milzīga drošības rezerve, kas ikdienā tiek izmantota tikai nelielā mērā. Tas izpaužas ekstremālās situācijās un tiek uztverts kā brīnums. Patiesībā brīnums ir raksturīgs mums pašiem. Adaptācijas piemērs: cilvēku spēja pielāgoties normālai dzīvei pēc nozīmīgas iekšējo orgānu daļas izņemšanas.

Dabisko iedzimto imunitāti visa mūža garumā var stiprināt vairāki faktori vai, gluži otrādi, vājināt nepareizs dzīvesveids. Diemžēl atkarība no sliktiem ieradumiem ir arī atšķirība starp cilvēku un citiem dzīviem organismiem.

Reakcijas uz nelabvēlīgiem vides faktoriem tikai noteiktos apstākļos ir kaitīgas dzīviem organismiem, un vairumā gadījumu tām ir adaptīva vērtība. Tāpēc Selye šīs reakcijas sauca par "vispārējo adaptācijas sindromu". Vēlākos darbos viņš kā sinonīmus lietoja terminus "stress" un "vispārējās adaptācijas sindroms".

Pielāgošanās- tas ir ģenētiski noteikts aizsargsistēmu veidošanās process, kas nodrošina stabilitātes pieaugumu un ontoģenēzes plūsmu tam nelabvēlīgos apstākļos.

Adaptācija ir viens no svarīgākajiem mehānismiem, kas paaugstina bioloģiskās sistēmas, tajā skaitā augu organisma, stabilitāti mainītajos eksistences apstākļos. Jo labāk organisms ir pielāgojies kādam faktoram, jo ​​izturīgāks pret tā svārstībām.

Organisma genotipiski noteiktās spējas noteiktās robežās atkarībā no ārējās vides darbības mainīt vielmaiņu tiek sauktas. reakcijas ātrums. To kontrolē genotips un tas ir raksturīgs visiem dzīviem organismiem. Lielākajai daļai modifikāciju, kas notiek reakcijas normas robežās, ir adaptīva nozīme. Tie atbilst izmaiņām biotopā un nodrošina labāku augu izdzīvošanu mainīgos vides apstākļos. Šajā ziņā šādām modifikācijām ir evolucionāra nozīme. Terminu "reakcijas ātrums" ieviesa V.L. Johansens (1909).

Jo lielāka ir sugas vai šķirnes spēja mainīties atbilstoši videi, jo lielāks ir tās reakcijas ātrums un augstāka adaptācijas spēja. Šis īpašums atšķir izturīgas lauksaimniecības kultūru šķirnes. Parasti nelielas un īslaicīgas vides faktoru izmaiņas neizraisa būtiskus augu fizioloģisko funkciju pārkāpumus. Tas ir saistīts ar to spēju saglabāt iekšējās vides relatīvo dinamisko līdzsvaru un fizioloģisko pamatfunkciju stabilitāti mainīgā ārējā vidē. Tajā pašā laikā asas un ilgstošas ​​ietekmes izraisa daudzu auga funkciju traucējumus un bieži vien tā nāvi.

Adaptācija ietver visus procesus un adaptācijas (anatomiskos, morfoloģiskos, fizioloģiskos, uzvedības u.c.), kas palielina stabilitāti un veicina sugas izdzīvošanu.

1.Anatomiskie un morfoloģiskie pielāgojumi. Dažiem kserofītu pārstāvjiem sakņu sistēmas garums sasniedz vairākus desmitus metru, kas ļauj augam izmantot gruntsūdeņus un nepiedzīvot mitruma trūkumu augsnes un atmosfēras sausuma apstākļos. Citos kserofītos biezas kutikulas klātbūtne, lapu pubescence un lapu pārvēršanās mugurkaulās samazina ūdens zudumus, kas ir ļoti svarīgi mitruma trūkuma apstākļos.

Degošie mati un muguriņas aizsargā augus no dzīvnieku ēšanas.

Koki tundrā vai augstos kalnu augstumos izskatās kā tupus ložņājoši krūmi, ziemā tos klāj sniegs, kas pasargā no lielām salnām.

Kalnu apgabalos ar lielām diennakts temperatūras svārstībām augiem bieži ir saplacināti spilveni ar blīvi izvietotiem daudziem kātiem. Tas ļauj saglabāt mitrumu spilvenos un relatīvi vienmērīgu temperatūru visas dienas garumā.

Purva un ūdens augos veidojas īpaša gaisu nesoša parenhīma (aerenhīma), kas ir gaisa rezervuārs un atvieglo ūdenī iegremdētu augu daļu elpošanu.

2. Fizioloģiskās un bioķīmiskās adaptācijas. Sukulentos pielāgošanās audzēšanai tuksneša un pustuksneša apstākļos ir CO 2 asimilācija fotosintēzes laikā pa CAM ceļu. Šiem augiem dienas laikā ir aizvērtas stomas. Tādējādi iekārta pasargā iekšējās ūdens rezerves no iztvaikošanas. Tuksnešos ūdens ir galvenais augu augšanu ierobežojošais faktors. Stomata atveras naktī, un šajā laikā CO 2 nonāk fotosintēzes audos. Turpmākā CO2 iesaistīšanās fotosintēzes ciklā notiek dienas laikā jau ar slēgtu stomatītu.

Fizioloģiskās un bioķīmiskās adaptācijas ietver stomatu spēju atvērties un aizvērties atkarībā no ārējiem apstākļiem. Abscīnskābes, prolīna, aizsargproteīnu, fitoaleksīnu, fitoncīdu sintēze šūnās, enzīmu aktivitātes palielināšanās, kas neitralizē organisko vielu oksidatīvo sadalīšanos, cukuru uzkrāšanās šūnās un vairākas citas metabolisma izmaiņas veicina augu izturības palielināšanās pret nelabvēlīgiem vides apstākļiem.

To pašu bioķīmisko reakciju var veikt vairākas viena un tā paša enzīma (izoenzīmu) molekulārās formas, savukārt katrai izoformai ir katalītiskā aktivitāte relatīvi šaurā dažu vides parametru, piemēram, temperatūras, diapazonā. Vairāku izoenzīmu klātbūtne ļauj augam veikt reakciju daudz plašākā temperatūru diapazonā, salīdzinot ar katru atsevišķu izoenzīmu. Tas ļauj augam veiksmīgi veikt dzīvībai svarīgas funkcijas mainīgos temperatūras apstākļos.

3. Uzvedības pielāgošana vai izvairīšanās no nelabvēlīga faktora. Kā piemēru var minēt efemērus un efemeroīdus (magones, zvaigžņu ziedi, krokusi, tulpes, sniegpulkstenītes). Viņi iziet visu attīstības ciklu pavasarī 1,5-2 mēnešus, pat pirms karstuma un sausuma sākuma. Tādējādi viņi pamet vai izvairās nonākt stresa izraisītāja ietekmē. Līdzīgā veidā agri nogatavojušās lauksaimniecības kultūru šķirnes veido ražu pirms nelabvēlīgu sezonas notikumu iestāšanās: augusta miglas, lietus, sals. Tāpēc daudzu lauksaimniecības kultūru selekcijas mērķis ir radīt agri nogatavojušās šķirnes. Daudzgadīgie augi pārziemo kā sakneņi un sīpoli augsnē zem sniega, kas pasargā tos no sasalšanas.

Augu pielāgošana nelabvēlīgiem faktoriem tiek veikta vienlaikus daudzos regulēšanas līmeņos - no vienas šūnas līdz fitocenozei. Jo augstāks organizācijas līmenis (šūna, organisms, populācija), jo lielāks ir to mehānismu skaits, kas vienlaicīgi iesaistīti augu pielāgošanā stresam.

Metabolisma un adaptīvo procesu regulēšana šūnas iekšienē tiek veikta ar sistēmu palīdzību: vielmaiņas (enzīmu); ģenētiska; membrāna. Šīs sistēmas ir cieši saistītas. Tādējādi membrānu īpašības ir atkarīgas no gēnu aktivitātes, un pašu gēnu diferenciālā aktivitāte ir membrānu kontrolē. Fermentu sintēze un to darbība tiek kontrolēta ģenētiskā līmenī, tajā pašā laikā fermenti regulē nukleīnskābju metabolismu šūnā.

Uz organisma līmenisšūnu adaptācijas mehānismiem tiek pievienoti jauni, atspoguļojot orgānu mijiedarbību. Nelabvēlīgos apstākļos augi rada un saglabā tādu augļu elementu skaitu, kas tiek nodrošināti pietiekamā daudzumā ar nepieciešamajām vielām, lai veidotos pilnvērtīgas sēklas. Piemēram, kultivēto graudaugu ziedkopās un augļu koku vainagos nelabvēlīgos apstākļos var nobirt vairāk nekā puse no izliktajām olnīcām. Šādu izmaiņu pamatā ir konkurences attiecības starp orgāniem fizioloģiski aktīviem un barības vielām.

Stresa apstākļos novecošanās un apakšējo lapu krišanas procesi tiek strauji paātrināti. Tajā pašā laikā augiem nepieciešamās vielas no tiem pārvietojas uz jauniem orgāniem, reaģējot uz organisma izdzīvošanas stratēģiju. Pateicoties barības vielu pārstrādei no apakšējām lapām, jaunākās, augšējās lapas, saglabā dzīvotspēju.

Ir zaudēto orgānu reģenerācijas mehānismi. Piemēram, brūces virsma ir pārklāta ar sekundāriem integumentāriem audiem (brūces periderma), brūce uz stumbra vai zara ir sadzijusi ar pieplūdumiem (kallusiem). Zaudējot apikālo dzinumu, augos pamostas snaudošie pumpuri un intensīvi attīstās sānu dzinumi. Pavasara lapu atjaunošana rudenī nokritušo lapu vietā ir arī dabiskās orgānu atjaunošanās piemērs. Reģenerācijai kā bioloģiskai iekārtai, kas nodrošina augu veģetatīvu pavairošanu ar sakņu segmentiem, sakneņiem, talli, stumbra un lapu spraudeņiem, izolētām šūnām, atsevišķiem protoplastiem, ir liela praktiska nozīme augkopībā, augļkopībā, mežsaimniecībā, dekoratīvajā dārzkopībā u.c.

Aizsardzības un adaptācijas procesos augu līmenī tiek iesaistīta arī hormonālā sistēma. Piemēram, augam nelabvēlīgu apstākļu ietekmē strauji palielinās augšanas inhibitoru saturs: etilēns un abscisskābe. Tie samazina vielmaiņu, kavē augšanas procesus, paātrina novecošanos, orgānu krišanu un auga pāreju miera stāvoklī. Funkcionālās aktivitātes kavēšana stresa apstākļos augšanas inhibitoru ietekmē ir augiem raksturīga reakcija. Tajā pašā laikā audos samazinās augšanas stimulantu saturs: citokinīns, auksīns un giberelīni.

Uz iedzīvotāju līmenis tiek pievienota selekcija, kas noved pie vairāk pielāgotu organismu parādīšanās. Selekcijas iespēju nosaka iekšpopulācijas mainīguma pastāvēšana augu rezistencē pret dažādiem vides faktoriem. Intrapopulācijas pretestības mainīguma piemērs var būt nedraudzīga stādu parādīšanās sāļā augsnē un dīgtspējas laika izmaiņu palielināšanās, palielinoties stresa izraisītāja iedarbībai.

Suga mūsdienu skatījumā sastāv no liela skaita biotipu – mazākām ekoloģiskām vienībām, ģenētiski identiskām, bet uzrāda atšķirīgu izturību pret vides faktoriem. Dažādos apstākļos ne visi biotipi ir vienlīdz vitāli svarīgi, un konkurences rezultātā no tiem paliek tikai tie, kas vislabāk atbilst dotajiem nosacījumiem. Tas ir, populācijas (šķirnes) izturību pret noteiktu faktoru nosaka populāciju veidojošo organismu rezistence. Izturīgo šķirņu sastāvā ir biotipu kopums, kas nodrošina labu produktivitāti pat nelabvēlīgos apstākļos.

Tajā pašā laikā, ilgstošas ​​audzēšanas procesā šķirnēs mainās biotipu sastāvs un attiecība populācijā, kas ietekmē šķirnes produktivitāti un kvalitāti, bieži vien ne uz labo pusi.

Tātad adaptācija ietver visus procesus un adaptācijas, kas palielina augu izturību pret nelabvēlīgiem vides apstākļiem (anatomiskiem, morfoloģiskiem, fizioloģiskiem, bioķīmiskiem, uzvedības, populācijas utt.)

Bet, lai izvēlētos efektīvāko adaptācijas veidu, galvenais ir laiks, kurā organismam jāpielāgojas jauniem apstākļiem.

Ar pēkšņu ekstrēma faktora darbību reakciju nevar aizkavēt, tai jāseko nekavējoties, lai izslēgtu neatgriezeniskus augu bojājumus. Ar neliela spēka ilgtermiņa ietekmi adaptīvās pārkārtošanās notiek pakāpeniski, vienlaikus palielinoties iespējamo stratēģiju izvēlei.

Šajā sakarā ir trīs galvenās pielāgošanās stratēģijas: evolucionārs, ontoģenētisks un steidzams. Stratēģijas uzdevums ir pieejamo resursu efektīva izmantošana, lai sasniegtu galveno mērķi - organisma izdzīvošanu stresa apstākļos. Adaptācijas stratēģija ir vērsta uz dzīvībai svarīgo makromolekulu strukturālās integritātes un šūnu struktūru funkcionālās aktivitātes saglabāšanu, dzīvības aktivitātes regulēšanas sistēmu uzturēšanu un augu nodrošināšanu ar enerģiju.

Evolūcijas vai filoģenētiskas adaptācijas(filoģenēze - bioloģiskas sugas attīstība laikā) - tās ir adaptācijas, kas rodas evolūcijas procesā, pamatojoties uz ģenētiskām mutācijām, atlasi un tiek mantotas. Tie ir visuzticamākie augu izdzīvošanai.

Katrai augu sugai evolūcijas procesā ir izveidojušās noteiktas vajadzības pēc eksistences apstākļiem un pielāgošanās tās ieņemtajai ekoloģiskajai nišai, organisma stabilai adaptācijai apkārtējai videi. Konkrētu augu sugu mitruma un ēnas tolerance, karstumizturība, aukstumizturība un citas ekoloģiskās īpašības veidojās attiecīgo apstākļu ilgstošas ​​darbības rezultātā. Tātad dienvidu platuma grādiem raksturīgi siltummīlīgie un īsdienu augi, ziemeļu platuma grādos – mazāk siltumprasīgie un garās dienas augi. Ir labi zināmi daudzi kserofītu augu evolucionāri pielāgojumi sausumam: ekonomiska ūdens izmantošana, dziļi iesakņojusies sakņu sistēma, lapu nobiršana un pāreja uz miera stāvokli un citi pielāgojumi.

Šajā sakarā lauksaimniecības augu šķirnes izrāda izturību tieši pret tiem vides faktoriem, pret kuriem tiek veikta audzēšana un produktīvo formu selekcija. Ja selekcija notiek vairākās secīgās paaudzēs uz kāda nelabvēlīga faktora pastāvīgas ietekmes fona, tad var ievērojami palielināt šķirnes izturību pret to. Dabiski, ka Dienvidaustrumu lauksaimniecības pētniecības institūtā (Saratovā) audzētās šķirnes ir izturīgākas pret sausumu nekā Maskavas apgabala selekcijas centros radītās šķirnes. Tādā pašā veidā ekoloģiskajās zonās ar nelabvēlīgiem augsnes un klimatiskajiem apstākļiem veidojās izturīgas vietējās augu šķirnes, un endēmiskās augu sugas ir izturīgas pret stresa faktoru, kas izpaužas to dzīvotnē.

Vasaras kviešu šķirņu rezistences raksturojums no Viskrievijas Augkopības institūta kolekcijas (Semenov et al., 2005)

Daudzveidība	Izcelsme	Ilgtspējība
Enita	Maskavas apgabals	Vidēji izturīgs pret sausumu
Saratovskaya 29	Saratovas apgabals	izturīgs pret sausumu
Komēta	Sverdlovskas apgabals.	izturīgs pret sausumu
Karazino	Brazīlija	izturīgs pret skābēm
Prelūdija	Brazīlija	izturīgs pret skābēm
Kolonijas	Brazīlija	izturīgs pret skābēm
Thrintani	Brazīlija	izturīgs pret skābēm
PPG-56	Kazahstāna	izturīgs pret sāli
Oš	Kirgizstāna	izturīgs pret sāli
Surkhak 5688	Tadžikistāna	izturīgs pret sāli
Messel	Norvēģija	Sāls tolerants

Dabiskā vidē vides apstākļi parasti mainās ļoti ātri, un laiks, kurā stresa faktors sasniedz kaitīgu līmeni, nav pietiekams evolucionāro adaptāciju veidošanai. Šajos gadījumos augi izmanto nevis pastāvīgus, bet stresoru izraisītus aizsardzības mehānismus, kuru veidošanās ir ģenētiski iepriekš noteikta (determinēta).

Ontoģenētiskās (fenotipiskās) adaptācijas nav saistītas ar ģenētiskām mutācijām un nav iedzimtas. Šādu adaptāciju veidošana prasa salīdzinoši ilgu laiku, tāpēc tos sauc par ilgtermiņa adaptācijām. Viens no šādiem mehānismiem ir vairāku augu spēja veidot ūdeni taupošu CAM tipa fotosintēzes ceļu ūdens deficīta apstākļos, ko izraisa sausums, sāļums, zema temperatūra un citi stresa faktori.

Šī adaptācija ir saistīta ar fosfoenolpiruvāta karboksilāzes gēna, kas normālos apstākļos ir neaktīvs, un citu CO2 uzņemšanas CAM ceļa enzīmu gēnu ekspresijas indukciju ar osmolītu (prolīna) biosintēzi, ar antioksidanta aktivāciju. sistēmas un ar izmaiņām stomatālo kustību ikdienas ritmos. Tas viss noved pie ļoti ekonomiska ūdens patēriņa.

Lauka kultūrās, piemēram, kukurūzā, normālos augšanas apstākļos aerenhīmas nav. Bet applūšanas un skābekļa trūkuma apstākļos sakņu audos dažas saknes un stumbra primārās garozas šūnas mirst (apoptoze vai ieprogrammēta šūnu nāve). To vietā veidojas dobumi, caur kuriem skābeklis tiek transportēts no auga gaisa daļas uz sakņu sistēmu. Šūnu nāves signāls ir etilēna sintēze.

Steidzama adaptācija notiek ar straujām un intensīvām dzīves apstākļu izmaiņām. Tā pamatā ir triecienaizsardzības sistēmu veidošanās un darbība. Pie triecienaizsardzības sistēmām pieder, piemēram, karstuma šoka proteīnu sistēma, kas veidojas, reaģējot uz strauju temperatūras paaugstināšanos. Šie mehānismi nodrošina īstermiņa apstākļus izdzīvošanai kaitīga faktora iedarbībā un tādējādi rada priekšnoteikumus uzticamāku ilgtermiņa specializētu adaptācijas mehānismu veidošanai. Specializētu adaptācijas mehānismu piemērs ir jauna antifrīzu proteīnu veidošanās zemā temperatūrā vai cukuru sintēze ziemāju kultūru ziemošanas laikā. Tajā pašā laikā, ja faktora kaitīgā iedarbība pārsniedz ķermeņa aizsargājošās un reparatīvās spējas, tad neizbēgami iestājas nāve. Šajā gadījumā organisms mirst steidzamas vai specializētas adaptācijas stadijā atkarībā no ārkārtējā faktora intensitātes un ilguma.

Atšķirt specifisks un nespecifisks (vispārīgs) augu reakcija uz stresa faktoriem.

Nespecifiskas reakcijas nav atkarīgi no iedarbojošā faktora rakstura. Tie ir vienādi gan augstā, gan zemā temperatūrā, mitruma trūkuma vai pārmērības, augstas sāļu koncentrācijas augsnē vai kaitīgo gāzu iedarbībā gaisā. Visos gadījumos augu šūnās palielinās membrānu caurlaidība, tiek traucēta elpošana, palielinās vielu hidrolītiskā sadalīšanās, palielinās etilēna un abscisīnskābes sintēze, tiek kavēta šūnu dalīšanās un pagarināšanās.

Tabulā parādīts nespecifisku izmaiņu komplekss, kas notiek augos dažādu vides faktoru ietekmē.

Fizioloģisko parametru izmaiņas augos stresa apstākļu ietekmē (pēc G.V., Udovenko, 1995)

Iespējas	Parametru izmaiņu raksturs apstākļos
	sausums	sāļums	paaugstināta temperatūra	zema temperatūra
Jonu koncentrācija audos	augošs	augošs	augošs	augošs
Ūdens aktivitāte šūnā	Krīt lejā	Krīt lejā	Krīt lejā	Krīt lejā
Šūnas osmotiskais potenciāls	augošs	augošs	augošs	augošs
Ūdens aizturēšanas spēja	augošs	augošs	augošs	—
Ūdens trūkums	augošs	augošs	augošs	—
Protoplazmas caurlaidība	augošs	augošs	augošs	—
Transpirācijas ātrums	Krīt lejā	Krīt lejā	augošs	Krīt lejā
Transpirācijas efektivitāte	Krīt lejā	Krīt lejā	Krīt lejā	Krīt lejā
Elpošanas energoefektivitāte	Krīt lejā	Krīt lejā	Krīt lejā	—
Elpošanas intensitāte	augošs	augošs	augošs	—
Fotofosforilēšana	Samazinās	Samazinās	—	Samazinās
Kodola DNS stabilizācija	augošs	augošs	augošs	augošs
DNS funkcionālā aktivitāte	Samazinās	Samazinās	Samazinās	Samazinās
Prolīna koncentrācija	augošs	augošs	augošs	—
Ūdenī šķīstošo olbaltumvielu saturs	augošs	augošs	augošs	augošs
Sintētiskās reakcijas	Apspiests	Apspiests	Apspiests	Apspiests
Jonu uzņemšana ar saknēm	Apspiests	Apspiests	Apspiests	Apspiests
Vielu transportēšana	Nomākts	Nomākts	Nomākts	Nomākts
Pigmentu koncentrācija	Krīt lejā	Krīt lejā	Krīt lejā	Krīt lejā
šūnu dalīšanās	palēninās	palēninās	—	—
Šūnu stiepšanās	Apspiests	Apspiests	—	—
Augļu elementu skaits	Samazināts	Samazināts	Samazināts	Samazināts
Orgānu novecošana	Paātrināts	Paātrināts	Paātrināts	—
bioloģiskā raža	Pazemināts	Pazemināts	Pazemināts	Pazemināts

Balstoties uz tabulas datiem, redzams, ka augu izturību pret vairākiem faktoriem pavada vienvirziena fizioloģiskas izmaiņas. Tas dod pamatu uzskatīt, ka augu rezistences palielināšanās pret vienu faktoru var būt saistīta ar pretestības palielināšanos pret citu faktoru. Tas ir apstiprināts ar eksperimentiem.

Eksperimenti Krievijas Zinātņu akadēmijas Augu fizioloģijas institūtā (Vl. V. Kuzņecovs un citi) ir parādījuši, ka īslaicīga kokvilnas augu termiskā apstrāde ir saistīta ar to izturības palielināšanos pret turpmāko sāļošanos. Un augu pielāgošanās sāļumam palielina to izturību pret augstām temperatūrām. Karstuma šoks palielina augu spēju pielāgoties sekojošam sausumam un, gluži pretēji, sausuma procesā palielinās organisma izturība pret augstu temperatūru. Īslaicīga augsta temperatūras iedarbība palielina izturību pret smagajiem metāliem un UV-B starojumu. Iepriekšējais sausums veicina augu izdzīvošanu sāļuma vai aukstuma apstākļos.

Tiek saukts process, kurā palielinās ķermeņa pretestība noteiktam vides faktoram, pielāgojoties cita rakstura faktoram. krusteniskā adaptācija.

Lai izpētītu vispārējos (nespecifiskos) rezistences mehānismus, lielu interesi rada augu reakcija uz faktoriem, kas izraisa ūdens trūkumu augos: sāļums, sausums, zema un augsta temperatūra un daži citi. Visa organisma līmenī uz ūdens trūkumu visi augi reaģē vienādi. Raksturīga ar dzinumu augšanas kavēšanu, pastiprinātu sakņu sistēmas augšanu, abscisīnskābes sintēzi un stomatālās vadītspējas samazināšanos. Pēc kāda laika apakšējās lapas strauji noveco, un tiek novērota to nāve. Visas šīs reakcijas ir vērstas uz ūdens patēriņa samazināšanu, samazinot iztvaikošanas virsmu, kā arī palielinot saknes absorbcijas aktivitāti.

Specifiskas reakcijas ir reakcijas uz jebkura stresa faktora darbību. Tātad, fitoaleksīni (vielas ar antibiotiskām īpašībām) tiek sintezēti augos, reaģējot uz saskari ar patogēniem (patogēniem).

Reakciju specifika vai nespecifiskums nozīmē, no vienas puses, auga attieksmi pret dažādiem stresa faktoriem un, no otras puses, dažādu sugu un šķirņu augu raksturīgās reakcijas uz vienu un to pašu stresa faktoru.

Augu specifisko un nespecifisko reakciju izpausme ir atkarīga no stresa stipruma un tā attīstības ātruma. Īpašas reakcijas rodas biežāk, ja stress attīstās lēni, un ķermenim ir laiks atjaunoties un pielāgoties tam. Nespecifiskas reakcijas parasti notiek ar īsāku un spēcīgāku stresa izraisītāja iedarbību. Nespecifisko (vispārējo) pretestības mehānismu darbība ļauj augam izvairīties no lieliem enerģijas izdevumiem specializētu (specifisku) adaptācijas mehānismu veidošanai, reaģējot uz jebkādām novirzēm no normas viņu dzīves apstākļos.

Augu izturība pret stresu ir atkarīga no ontoģenēzes fāzes. Stabilākie augi un augu orgāni miera stāvoklī: sēklu, sīpolu veidā; koksnes ziemcietes - dziļā miera stāvoklī pēc lapu krišanas. Augi ir visjutīgākie jaunībā, jo augšanas procesi tiek bojāti, pirmkārt, stresa apstākļos. Otrais kritiskais periods ir gametu veidošanās un apaugļošanās periods. Stresa ietekme šajā periodā izraisa augu reproduktīvās funkcijas samazināšanos un ražas samazināšanos.

Ja stresa apstākļi atkārtojas un tiem ir zema intensitāte, tie veicina augu sacietēšanu. Tas ir pamats metodēm, kā palielināt izturību pret zemām temperatūrām, karstumu, sāļumu un paaugstinātu kaitīgo gāzu saturu gaisā.

Uzticamība augu organisma stāvokli nosaka tā spēja novērst vai novērst kļūmes dažādos bioloģiskās organizācijas līmeņos: molekulārā, subcelulārā, šūnu, audu, orgānu, organisma un populācijas.

Lai novērstu traucējumus augu dzīvē nelabvēlīgu faktoru ietekmē, principi atlaišana, funkcionāli līdzvērtīgu komponentu neviendabīgums, sistēmas nozaudētu konstrukciju remontam.

Struktūru un funkcionalitātes dublēšana ir viens no galvenajiem veidiem, kā nodrošināt sistēmu uzticamību. Atlaišanai un atlaišanai ir vairākas izpausmes. Subcelulārajā līmenī ģenētiskā materiāla rezervēšana un dublēšanās veicina augu organisma uzticamības palielināšanos. To nodrošina, piemēram, DNS dubultspirāle, palielinot ploidiju. Augu organisma funkcionēšanas uzticamību mainīgos apstākļos atbalsta arī dažādu RNS kurjermolekulu klātbūtne un neviendabīgu polipeptīdu veidošanās. Tie ietver izoenzīmus, kas katalizē vienu un to pašu reakciju, bet atšķiras pēc to fizikāli ķīmiskajām īpašībām un molekulārās struktūras stabilitātes mainīgos vides apstākļos.

Šūnu līmenī atlaišanas piemērs ir šūnu organellu pārpalikums. Tādējādi ir konstatēts, ka pietiek ar daļu no pieejamajiem hloroplastiem, lai nodrošinātu augu ar fotosintēzes produktiem. Atlikušie hloroplasti it kā paliek rezervē. Tas pats attiecas uz kopējo hlorofila saturu. Redundance izpaužas arī lielā prekursoru uzkrāšanā daudzu savienojumu biosintēzei.

Organisma līmenī atlaišanas princips izpaužas kā lielāka dzinumu, ziedu, vārpu skaita veidošanās un dēšana dažādos laikos, nekā nepieciešams paaudžu maiņai, milzīgā daudzumā ziedputekšņu, olšūnu, sēklu.

Populācijas līmenī atlaišanas princips izpaužas lielā skaitā indivīdu, kas atšķiras ar izturību pret konkrētu stresa faktoru.

Remontsistēmas darbojas arī dažādos līmeņos – molekulārajā, šūnu, organisma, populācijas un biocenotiskajā. Reparatīvie procesi notiek ar enerģijas un plastisko vielu patēriņu, tāpēc reparācija iespējama tikai tad, ja tiek uzturēts pietiekams vielmaiņas ātrums. Ja vielmaiņa apstājas, tad apstājas arī reparācija. Ārējās vides ekstremālos apstākļos elpošanas saglabāšana ir īpaši svarīga, jo tieši elpošana nodrošina enerģiju labošanas procesiem.

Adaptēto organismu šūnu reducējošās spējas nosaka to proteīnu noturība pret denaturāciju, proti, saišu stabilitāte, kas nosaka proteīna sekundāro, terciāro un kvartāro struktūru. Piemēram, nobriedušu sēklu izturība pret augstām temperatūrām parasti ir saistīta ar to, ka pēc dehidratācijas to proteīni kļūst izturīgi pret denaturāciju.

Galvenais enerģijas materiāla avots kā elpošanas substrāts ir fotosintēze, tāpēc šūnas energoapgāde un ar to saistītie reparācijas procesi ir atkarīgi no fotosintēzes aparāta stabilitātes un spējas atgūties no bojājumiem. Lai saglabātu fotosintēzi ekstremālos apstākļos augos, tiek aktivizēta tilakoīdu membrānas komponentu sintēze, tiek kavēta lipīdu oksidēšanās un atjaunota plastida ultrastruktūra.

Organiskā līmenī reģenerācijas piemērs ir aizstājēju dzinumu attīstība, neaktīvu pumpuru pamošanās, kad augšanas punkti ir bojāti.

Ja atrodat kļūdu, lūdzu, iezīmējiet teksta daļu un noklikšķiniet Ctrl+Enter.

Evolūcijas procesā dabiskās atlases un cīņas par eksistenci rezultātā rodas organismu adaptācijas (adaptācijas) noteiktiem dzīves apstākļiem. Pati evolūcija būtībā ir nepārtraukts adaptāciju veidošanās process, kas notiek pēc šādas shēmas: vairošanās intensitāte -> cīņa par eksistenci -> selektīva nāve -> dabiskā atlase -> piemērotība.

Adaptācijas ietekmē dažādus organismu dzīves procesu aspektus, un tāpēc tās var būt vairāku veidu.

Morfoloģiskās adaptācijas

Tie ir saistīti ar izmaiņām ķermeņa struktūrā. Piemēram, membrānu parādīšanās starp kāju pirkstiem ūdensputniem (abiniekiem, putniem u.c.), biezs apmatojums ziemeļu zīdītājiem, garas kājas un garš kakls purva putniem, elastīgs ķermenis ieraktiem plēsējiem (piemēram, zebieksēm). ), u.c. Siltasiņu dzīvniekiem, virzoties uz ziemeļiem, tiek atzīmēts vidējā ķermeņa izmēra pieaugums (Bergmaņa likums), kas samazina relatīvo virsmu un siltuma pārnesi. Grunts zivīm veidojas plakans ķermenis (rajas, butes u.c.). Augiem ziemeļu platuma grādos un augstkalnu reģionos bieži ir ložņu un spilvenu formas, ko mazāk sabojā stiprs vējš un labāk sasilda saule augsnes slānī.

Aizsargājošs krāsojums

Aizsargājošais krāsojums ir ļoti svarīgs dzīvnieku sugām, kurām nav efektīvu aizsardzības līdzekļu pret plēsējiem. Pateicoties viņai, dzīvnieki kļūst mazāk pamanāmi uz zemes. Piemēram, putnu mātītes, kas inkubē olas, gandrīz neatšķiras no apkārtnes fona. Arī putnu olas tiek krāsotas, lai tās atbilstu apgabala krāsai. Grunts zivīm, lielākajai daļai kukaiņu un daudzām citām dzīvnieku sugām ir aizsargājošs krāsojums. Ziemeļos biežāk sastopams balts vai gaišs krāsojums, kas palīdz maskēties sniegā (polārlāči, polārpūces, arktiskās lapsas, roņveidīgo mazuļi - baltie mazuļi u.c.). Vairākiem dzīvniekiem izveidojās krāsojums, ko veidoja mainīgas gaišas un tumšas svītras vai plankumi, padarot tos mazāk pamanāmus krūmos un blīvos brikšņos (tīģeri, jaunas mežacūkas, zebras, plankumainie brieži u.c.). Daži dzīvnieki ļoti ātri spēj mainīt krāsu atkarībā no apstākļiem (hameleoni, astoņkāji, plekstes utt.).

Maskēties

Maskēšanās būtība ir tāda, ka ķermeņa forma un tā krāsa liek dzīvniekiem izskatīties kā augu lapas, mezgli, zari, miza vai ērkšķi. Bieži sastopams kukaiņos, kas dzīvo uz augiem.

Brīdinoša vai apdraudoša krāsa

Dažiem kukaiņu veidiem, kuriem ir indīgi vai smaržīgi dziedzeri, ir spilgta brīdinājuma krāsa. Tāpēc plēsēji, kas ar tiem reiz sastapušies, šo krāsu atceras ilgu laiku un vairs neuzbrūk šādiem kukaiņiem (piemēram, lapsenēm, kamenēm, mārīzēm, Kolorādo kartupeļu vabolēm un vairākiem citiem).

Mīmika

Mīmika ir nekaitīgu dzīvnieku krāsa un ķermeņa forma, kas atdarina viņu indīgos līdziniekus. Piemēram, dažas neindīgas čūskas izskatās kā indīgas. Cikādes un krikets atgādina lielas skudras. Dažiem tauriņiem uz spārniem ir lieli plankumi, kas atgādina plēsēju acis.

Fizioloģiskās adaptācijas

Šis adaptācijas veids ir saistīts ar metabolisma pārstrukturēšanu organismos. Piemēram, siltasiņu parādīšanās un termoregulācija putniem un zīdītājiem. Vienkāršākos gadījumos tā ir pielāgošanās noteiktām pārtikas formām, vides sāls sastāvam, augstai vai zemai temperatūrai, augsnes un gaisa mitrumam vai sausumam utt.

Bioķīmiskās adaptācijas

Uzvedības adaptācijas

Šāda veida adaptācija ir saistīta ar uzvedības izmaiņām noteiktos apstākļos. Piemēram, rūpes par pēcnācējiem uzlabo jaunu dzīvnieku izdzīvošanu un palielina to populāciju noturību. Pārošanās sezonā daudzi dzīvnieki veido atsevišķas ģimenes, un ziemā tie apvienojas baros, kas atvieglo to barību vai aizsardzību (vilki, daudzas putnu sugas).

Pielāgošanās periodiskiem vides faktoriem

Tie ir pielāgojumi vides faktoriem, kuriem ir noteikta periodiskuma izpausme. Šis veids ietver ikdienas aktivitātes un atpūtas periodu maiņas, daļējas vai pilnīgas anabiozes stāvokļus (lapu krišana, dzīvnieku ziemas vai vasaras diapauzes utt.), dzīvnieku migrācijas, ko izraisa sezonālās izmaiņas utt.

Pielāgošanās ekstremāliem dzīves apstākļiem

Arī augi un dzīvnieki, kas dzīvo tuksnešos un polārajos reģionos, iegūst vairākus specifiskus pielāgojumus. Kaktusiem lapas ir kļuvušas par muguriņām (lai samazinātu iztvaikošanu un pasargātu tos no dzīvnieku ēšanas), un kāts ir attīstījies par fotosintēzes orgānu un rezervuāru. Tuksneša augiem ir gara sakņu sistēma, kas ļauj tiem iegūt ūdeni no liela dziļuma. Tuksneša ķirzakas var izdzīvot bez ūdens, ēdot kukaiņus un iegūstot ūdeni, hidrolizējot to taukus. Ziemeļu dzīvniekiem papildus biezai kažokādai ir arī liels zemādas tauku daudzums, kas samazina ķermeņa atdzišanu.

Adaptāciju relatīvais raksturs

Visi pielāgojumi ir lietderīgi tikai noteiktos apstākļos, kādos tie ir attīstījušies. Kad šie apstākļi mainās, adaptācijas var zaudēt savu vērtību vai pat kaitēt organismiem, kuriem tie ir. Zaķu baltā krāsa, kas labi pasargā tos sniegā, kļūst bīstama ziemā ar mazu sniegu vai spēcīgiem atkušņiem.

Adaptāciju relatīvo raksturu labi pierāda arī paleontoloģiskie dati, kas liecina par lielu dzīvnieku un augu grupu izmiršanu, kas nepārdzīvoja dzīves apstākļu izmaiņas.

Lai izdzīvotu nelabvēlīgos klimatiskajos apstākļos, augiem, dzīvniekiem un putniem ir dažas iezīmes. Šīs pazīmes sauc par "fizioloģiskajiem pielāgojumiem", kuru piemērus var redzēt praktiski visās zīdītāju sugās, ieskaitot cilvēkus.

Kāpēc mums ir nepieciešama fizioloģiska adaptācija?

Dzīves apstākļi dažviet pasaulē nav gluži komfortabli, tomēr ir dažādi savvaļas dzīvnieku pārstāvji. Ir vairāki iemesli, kāpēc šie dzīvnieki nepameta naidīgo vidi.

Pirmkārt, klimatiskie apstākļi var mainīties, ja konkrētajā apgabalā jau pastāv noteikta suga. Daži dzīvnieki nav pielāgojušies migrācijai. Iespējams arī, ka teritoriālās īpatnības nepieļauj migrāciju (salas, kalnu plato u.c.). Noteiktai sugai mainītie dzīves apstākļi joprojām paliek piemērotāki nekā jebkurā citā vietā. Un fizioloģiskā adaptācija ir labākais problēmas risinājums.

Ko nozīmē adaptācija?

Fizioloģiskā adaptācija ir organismu harmonija ar noteiktu biotopu. Piemēram, tā iedzīvotāju ērta uzturēšanās tuksnesī ir saistīta ar viņu pielāgošanos augstām temperatūrām un ūdens pieejamības trūkumu. Adaptācija ir noteiktu pazīmju parādīšanās organismos, kas ļauj tiem saprasties ar jebkuriem vides elementiem. Tie rodas noteiktu mutāciju procesā organismā. Fizioloģiskie pielāgojumi, kuru piemēri ir labi zināmi pasaulē, ir, piemēram, spēja veikt echolokāciju dažiem dzīvniekiem (sikspārņiem, delfīniem, pūcēm). Šī spēja palīdz viņiem orientēties telpā ar ierobežotu apgaismojumu (tumsā, ūdenī).

Fizioloģiskā adaptācija ir ķermeņa reakciju kopums uz noteiktiem patogēniem faktoriem vidē. Tas nodrošina organismiem lielāku izdzīvošanas iespējamību un ir viena no spēcīgu un izturīgu organismu dabiskās atlases metodēm populācijā.

Fizioloģiskās adaptācijas veidi

Organisma adaptācija izšķir genotipisko un fenotipisko. Genotipa pamatā ir dabiskās atlases apstākļi un mutācijas, kas izraisīja izmaiņas veselas sugas vai populācijas organismos. Tieši šāda veida adaptācijas procesā veidojās mūsdienu dzīvnieku, putnu un cilvēku sugas. Adaptācijas genotipiskā forma ir iedzimta.

Fenotipiskā adaptācijas forma ir saistīta ar individuālām izmaiņām konkrētā organismā, lai nodrošinātu ērtu uzturēšanos noteiktos klimatiskajos apstākļos. Tas var attīstīties arī pastāvīgas agresīvas vides iedarbības dēļ. Tā rezultātā ķermenis iegūst izturību pret tā apstākļiem.

Sarežģīti un krusteniski pielāgojumi

Sarežģītas adaptācijas izpaužas noteiktos klimatiskajos apstākļos. Piemēram, ķermeņa pielāgošanās zemai temperatūrai ilgstošas ​​uzturēšanās laikā ziemeļu reģionos. Šī adaptācijas forma attīstās katrā cilvēkā, pārceļoties uz citu klimatisko zonu. Atkarībā no konkrēta organisma īpašībām un tā veselības šī adaptācijas forma notiek dažādos veidos.

Krusta adaptācija ir ķermeņa pieradināšanas veids, kurā rezistences attīstība pret vienu faktoru palielina izturību pret visiem šīs grupas faktoriem. Cilvēka fizioloģiskā adaptācija stresam palielina viņa izturību pret dažiem citiem faktoriem, piemēram, aukstumu.

Balstoties uz pozitīvām krusteniskām adaptācijām, tika izstrādāts pasākumu kopums sirds muskuļa stiprināšanai un sirdslēkmes profilaksei. Dabiskos apstākļos tie cilvēki, kuri savā dzīvē biežāk saskārās ar stresa situācijām, ir mazāk uzņēmīgi pret miokarda infarkta sekām nekā tie, kuri vadīja mierīgu dzīvesveidu.

Adaptīvo reakciju veidi

Ir divu veidu ķermeņa adaptīvās reakcijas. Pirmo veidu sauc par "pasīvām adaptācijām". Šīs reakcijas notiek šūnu līmenī. Tie raksturo organisma rezistences pakāpes veidošanos pret negatīva vides faktora ietekmi. Piemēram, atmosfēras spiediena izmaiņas. Pasīvā adaptācija ļauj uzturēt normālu ķermeņa funkcionalitāti ar nelielām atmosfēras spiediena svārstībām.

Pazīstamākās fizioloģiskās adaptācijas pasīvā tipa dzīvniekiem ir dzīvā organisma aizsargreakcijas pret aukstuma iedarbību. Hibernācija, kurā dzīvības procesi palēninās, ir raksturīga dažām augu un dzīvnieku sugām.

Otrs adaptīvo reakciju veids tiek saukts par aktīvām, un tas nozīmē ķermeņa aizsardzības pasākumus, kad tas tiek pakļauts patogēniem faktoriem. Šajā gadījumā ķermeņa iekšējā vide paliek nemainīga. Šis adaptācijas veids ir raksturīgs augsti attīstītiem zīdītājiem un cilvēkiem.

Fizioloģisko adaptāciju piemēri

Cilvēka fizioloģiskā adaptācija izpaužas visās viņa videi un dzīvesveidam nestandarta situācijās. Aklimatizācija ir slavenākais adaptācijas piemērs. Dažādiem organismiem šis process notiek dažādos ātrumos. Dažiem nepieciešamas dažas dienas, lai pierastu pie jaunajiem apstākļiem, daudziem tas prasīs mēnešus. Arī pieradināšanas ātrums ir atkarīgs no atšķirības pakāpes ar ierasto vidi.

Agresīvās dzīvotnēs daudziem zīdītājiem un putniem ir raksturīgs ķermeņa reakciju kopums, kas veido to fizioloģisko adaptāciju. Piemērus (dzīvniekiem) var redzēt gandrīz katrā klimata zonā. Piemēram, tuksneša iemītnieki uzkrāj zemādas tauku rezerves, kas oksidējas un veido ūdeni. Šis process tiek novērots pirms sausuma perioda sākuma.

Augos notiek arī fizioloģiskā adaptācija. Bet viņa ir pasīva. Šādas pielāgošanās piemērs ir lapu nobiršana koku dēļ, iestājoties aukstajam gadalaikam. Nieru vietas ir pārklātas ar zvīņām, kas pasargā tās no zemas temperatūras un sniega ar vēju kaitīgās ietekmes. Metabolisma procesi augos palēninās.

Apvienojumā ar morfoloģisko adaptāciju organisma fizioloģiskās reakcijas nodrošina tam augstu izdzīvošanas līmeni nelabvēlīgos apstākļos un krasas vides izmaiņas.