De viktigaste sätten och formerna för anpassning av levande organismer till miljöförhållanden. Fotoperiodism. Anpassningsformer Anatomiska morfologiska anpassningsexempel

Reaktioner på ogynnsamma miljöfaktorer endast under vissa förhållanden är skadliga för levande organismer, och i de flesta fall har de ett adaptivt värde. Därför kallades dessa svar av Selye för "allmänt anpassningssyndrom". I senare verk använde han termerna "stress" och "allmänt anpassningssyndrom" som synonymer.

Anpassning- detta är en genetiskt bestämd process för bildande av skyddssystem som ger en ökning av stabiliteten och flödet av ontogenes under ogynnsamma förhållanden för det.

Anpassning är en av de viktigaste mekanismerna som ökar stabiliteten hos ett biologiskt system, inklusive en växtorganism, i tillvarons förändrade förutsättningar. Ju bättre organismen är anpassad till någon faktor, desto mer motståndskraftig är den mot dess fluktuationer.

Den genotypiskt bestämda förmågan hos en organism att ändra ämnesomsättning inom vissa gränser, beroende på den yttre miljöns verkan, kallas reaktionshastighet. Den styrs av genotypen och är karakteristisk för alla levande organismer. De flesta av de modifieringar som sker inom gränserna för reaktionsnormen är av adaptiv betydelse. De motsvarar förändringar i habitat och ger bättre överlevnad för växter under fluktuerande miljöförhållanden. I detta avseende är sådana modifieringar av evolutionär betydelse. Termen "reaktionshastighet" introducerades av V.L. Johansen (1909).

Ju större förmåga en art eller sort har att modifiera sig i enlighet med miljön, desto större är reaktionshastigheten och desto högre anpassningsförmåga. Denna egenskap särskiljer resistenta sorter av jordbruksgrödor. Som regel leder inte små och kortsiktiga förändringar i miljöfaktorer till betydande kränkningar av växternas fysiologiska funktioner. Detta beror på deras förmåga att upprätthålla den relativa dynamiska balansen i den inre miljön och stabiliteten hos de grundläggande fysiologiska funktionerna i en föränderlig yttre miljö. Samtidigt leder skarpa och långvariga effekter till störningar av många funktioner hos växten, och ofta till dess död.

Anpassning omfattar alla processer och anpassningar (anatomiska, morfologiska, fysiologiska, beteendemässiga etc.) som ökar stabiliteten och bidrar till artens överlevnad.

1.Anatomiska och morfologiska anpassningar. Hos vissa representanter för xerofyter når längden på rotsystemet flera tiotals meter, vilket gör att växten kan använda grundvatten och inte uppleva brist på fukt under förhållanden med jord och atmosfärisk torka. Hos andra xerofyter minskar närvaron av en tjock nagelband, bladens pubescens och omvandlingen av löv till taggar vattenförlust, vilket är mycket viktigt under förhållanden med brist på fukt.

Brinnande hårstrån och ryggar skyddar växter från att ätas upp av djur.

Träd i tundran eller på höga bergshöjder ser ut som squat krypande buskar, på vintern är de täckta med snö, vilket skyddar dem från svår frost.

I bergsområden med stora dygnstemperaturfluktuationer har växter ofta formen av tillplattade kuddar med tätt placerade många stjälkar. Detta gör att du kan hålla fukt inne i kuddarna och en relativt jämn temperatur under hela dagen.

I kärr- och vattenväxter bildas ett speciellt luftförande parenkym (aerenkym), som är en luftreservoar och underlättar andningen av växtdelar nedsänkta i vatten.

2. Fysiologiska och biokemiska anpassningar. Hos suckulenter är en anpassning för att växa i öken- och halvökenförhållanden assimileringen av CO 2 under fotosyntesen längs CAM-vägen. Dessa växter har stomata stängda under dagen. Således håller anläggningen de interna vattenreserverna från avdunstning. I öknar är vatten den viktigaste faktorn som begränsar växternas tillväxt. Stomata öppnar sig på natten, och vid denna tidpunkt kommer CO 2 in i de fotosyntetiska vävnaderna. Den efterföljande inblandningen av CO2 i fotosyntescykeln sker på dagtid redan med slutna stomata.

Fysiologiska och biokemiska anpassningar inkluderar stomatas förmåga att öppna och stänga, beroende på yttre förhållanden. Syntesen i celler av abscisinsyra, prolin, skyddande proteiner, fytoalexiner, fytoncider, en ökning av aktiviteten hos enzymer som motverkar oxidativ nedbrytning av organiska ämnen, ackumulering av sockerarter i celler och en rad andra förändringar i ämnesomsättningen bidrar till en ökad växtresistens mot ogynnsamma miljöförhållanden.

Samma biokemiska reaktion kan utföras av flera molekylära former av samma enzym (isoenzymer), medan varje isoform uppvisar katalytisk aktivitet inom ett relativt snävt område av någon miljöparameter, såsom temperatur. Närvaron av ett antal isoenzymer gör att växten kan utföra reaktionen i ett mycket bredare temperaturintervall jämfört med varje enskilt isoenzym. Detta gör det möjligt för anläggningen att framgångsrikt utföra vitala funktioner under föränderliga temperaturförhållanden.

3. Beteendeanpassningar, eller undvikande av en negativ faktor. Ett exempel är efemera och efemeroider (vallmo, stjärnblomma, krokusar, tulpaner, snödroppar). De går igenom hela cykeln av sin utveckling på våren i 1,5-2 månader, även innan värmen och torkan börjar. Således lämnar de, eller undviker att bli påverkad av stressfaktorn. På ett liknande sätt bildar tidigmogna sorter av jordbruksgrödor en gröda före uppkomsten av ogynnsamma säsongsbetonade händelser: augustidimma, regn, frost. Därför är valet av många jordbruksgrödor inriktat på att skapa tidiga mogna sorter. Fleråriga växter övervintrar som rhizomer och lökar i jorden under snö, vilket skyddar dem från att frysa.

Anpassning av växter till ogynnsamma faktorer utförs samtidigt på många nivåer av reglering - från en enda cell till en fytokenos. Ju högre organisationsnivå (cell, organism, population), desto fler mekanismer är samtidigt involverade i växternas anpassning till stress.

Reglering av metabola och adaptiva processer inuti cellen utförs med hjälp av system: metabolisk (enzymatisk); genetisk; membran. Dessa system är nära besläktade. Sålunda beror egenskaperna hos membran på genaktivitet, och den differentiella aktiviteten hos själva generna är under kontroll av membran. Syntesen av enzymer och deras aktivitet styrs på genetisk nivå, samtidigt reglerar enzymer nukleinsyrametabolismen i cellen.

På organismnivå till de cellulära mekanismerna för anpassning läggs nya till, vilket återspeglar interaktionen mellan organ. Under ogynnsamma förhållanden skapar och behåller växter ett sådant antal fruktelement som tillhandahålls i tillräckliga mängder med nödvändiga ämnen för att bilda fullvärdiga frön. Till exempel, i blomställningarna av odlade spannmål och i fruktträdens kronor, under ogynnsamma förhållanden, kan mer än hälften av de utlagda äggstockarna falla av. Sådana förändringar är baserade på konkurrensförhållanden mellan organ för fysiologiskt aktiva och näringsämnen.

Under stressförhållanden accelereras processerna för åldrande och fall av de nedre löven kraftigt. Samtidigt flyttar de ämnen som är nödvändiga för växter från dem till unga organ, som svarar på organismens överlevnadsstrategi. Tack vare återvinningen av näringsämnen från de nedre bladen förblir de yngre, de övre bladen, livskraftiga.

Det finns mekanismer för regenerering av förlorade organ. Till exempel är sårets yta täckt med en sekundär integumentär vävnad (sårperiderm), såret på stammen eller grenen är läkt med inflöden (förhårdnader). Med förlusten av det apikala skottet vaknar vilande knoppar i växter och sidoskott utvecklas intensivt. Vårrestaurering av löv istället för nedfallna på hösten är också ett exempel på naturlig organförnyelse. Regenerering som en biologisk anordning som ger vegetativ förökning av växter genom rotsegment, rhizomer, tallus, stam- och bladsticklingar, isolerade celler, enskilda protoplaster, är av stor praktisk betydelse för växtodling, fruktodling, skogsbruk, prydnadsträdgårdsskötsel, etc.

Hormonsystemet är också involverat i processerna för skydd och anpassning på växtnivå. Till exempel, under påverkan av ogynnsamma förhållanden i en växt, ökar innehållet av tillväxthämmare kraftigt: eten och abscissinsyra. De minskar ämnesomsättningen, hämmar tillväxtprocesser, påskyndar åldrandet, fall av organ och övergången av växten till ett vilande tillstånd. Hämning av funktionell aktivitet under stress under påverkan av tillväxthämmare är en karakteristisk reaktion för växter. Samtidigt minskar innehållet av tillväxtstimulerande medel i vävnaderna: cytokinin, auxin och gibberelliner.

På befolkningsnivå selektion läggs till, vilket leder till uppkomsten av mer anpassade organismer. Möjligheten till selektion bestäms av förekomsten av intrapopulationsvariabilitet i växtresistens mot olika miljöfaktorer. Ett exempel på variation i resistens inom populationen kan vara det ovänliga utseendet av plantor på salthaltig jord och en ökning av variationen i groningstid med en ökad verkan av en stressfaktor.

En art i den moderna uppfattningen består av ett stort antal biotyper - mindre ekologiska enheter, genetiskt identiska, men som visar olika motståndskraft mot miljöfaktorer. Under olika förhållanden är inte alla biotyper lika vitala, och som ett resultat av konkurrens återstår bara de av dem som bäst uppfyller de givna förutsättningarna. Det vill säga att resistensen hos en population (varietet) mot en viss faktor bestäms av resistensen hos de organismer som utgör populationen. Resistenta sorter har i sin sammansättning en uppsättning biotyper som ger god produktivitet även under ogynnsamma förhållanden.

Samtidigt, i processen med långvarig odling, förändras sammansättningen och förhållandet mellan biotyper i befolkningen i sorter, vilket påverkar produktiviteten och kvaliteten på sorten, ofta inte till det bättre.

Så, anpassning inkluderar alla processer och anpassningar som ökar växternas motståndskraft mot ogynnsamma miljöförhållanden (anatomiska, morfologiska, fysiologiska, biokemiska, beteendemässiga, populationer, etc.)

Men för att välja det mest effektiva anpassningssättet är det viktigaste den tid under vilken kroppen måste anpassa sig till nya förhållanden.

Med den plötsliga verkan av en extrem faktor kan svaret inte försenas, det måste följa omedelbart för att utesluta irreversibel skada på växten. Med långvariga effekter av en liten kraft sker adaptiva omarrangemang gradvis, medan valet av möjliga strategier ökar.

I detta avseende finns det tre huvudsakliga anpassningsstrategier: evolutionär, ontogenetisk och brådskande. Strategins uppgift är att effektivt använda tillgängliga resurser för att uppnå huvudmålet - organismens överlevnad under stress. Anpassningsstrategin syftar till att upprätthålla den strukturella integriteten hos vitala makromolekyler och den funktionella aktiviteten hos cellulära strukturer, upprätthålla regleringssystem för vital aktivitet och förse växter med energi.

Evolutionära eller fylogenetiska anpassningar(fylogeni - utvecklingen av en biologisk art i tiden) - dessa är anpassningar som uppstår under evolutionsprocessen på grundval av genetiska mutationer, urval och ärvs. De är de mest pålitliga för växternas överlevnad.

Varje art av växter i evolutionsprocessen har utvecklat vissa behov av existensvillkor och anpassningsförmåga till den ekologiska nisch den upptar, en stabil anpassning av organismen till miljön. Fukt- och skuggtolerans, värmebeständighet, köldbeständighet och andra ekologiska egenskaper hos specifika växtarter bildades som ett resultat av långvarig verkan av de relevanta förhållandena. Sålunda är värmeälskande och kortdagsväxter karakteristiska för sydliga breddgrader, mindre värmekrävande och långdagsväxter är karakteristiska för nordliga breddgrader. Många evolutionära anpassningar av xerofytväxter till torka är välkända: ekonomisk användning av vatten, djupt rotsystem, bladutsöndring och övergång till ett vilande tillstånd och andra anpassningar.

I detta avseende visar sorter av jordbruksväxter resistens mot just de miljöfaktorer mot vilka förädling och urval av produktiva former utförs. Om urvalet sker i ett antal på varandra följande generationer mot bakgrund av det konstanta inflytandet av någon ogynnsam faktor, kan sortens motstånd mot det ökas avsevärt. Det är naturligt att sorterna som föds upp av Forskningsinstitutet för jordbruk i sydöstra (Saratov) är mer motståndskraftiga mot torka än de sorter som skapas i avelscentra i Moskva-regionen. På samma sätt, i ekologiska zoner med ogynnsamma mark- och klimatförhållanden, bildades resistenta lokala växtsorter, och endemiska växtarter är resistenta mot den stressfaktor som uttrycks i deras livsmiljö.

Karakterisering av resistensen hos vårvetesorter från samlingen av All-Russian Institute of Plant Industry (Semenov et al., 2005)

I en naturlig miljö förändras miljöförhållandena vanligtvis mycket snabbt, och den tid under vilken stressfaktorn når en skadlig nivå räcker inte för bildandet av evolutionära anpassningar. I dessa fall använder växter inte permanenta, utan stressorinducerade försvarsmekanismer, vars bildning är genetiskt förutbestämd (bestämd).

Ontogenetiska (fenotypiska) anpassningarär inte förknippade med genetiska mutationer och är inte ärvda. Bildandet av sådana anpassningar kräver relativt lång tid, så de kallas långsiktiga anpassningar. En av dessa mekanismer är förmågan hos ett antal växter att bilda en vattenbesparande fotosyntesväg av CAM-typ under förhållanden med vattenbrist orsakat av torka, salthalt, låga temperaturer och andra stressfaktorer.

Denna anpassning är associerad med induktionen av uttryck av fosfoenolpyruvatkarboxylasgenen, som är inaktiv under normala förhållanden, och generna från andra enzymer i CAM-vägen för CO2-upptag, med biosyntesen av osmolyter (prolin), med aktiveringen av antioxidanter system, och med förändringar i de dagliga rytmerna av stomatala rörelser. Allt detta leder till en mycket ekonomisk vattenförbrukning.

I fältgrödor, till exempel i majs, saknas aerenchyma under normala odlingsförhållanden. Men under förhållanden med översvämning och brist på syre i vävnaderna i rötterna, dör några av cellerna i den primära cortex av roten och stammen (apoptos eller programmerad celldöd). I deras ställe bildas håligheter, genom vilka syre transporteras från luftdelen av växten till rotsystemet. Signalen för celldöd är syntesen av eten.

Brådskande anpassning sker med snabba och intensiva förändringar i levnadsförhållandena. Den är baserad på bildandet och funktionen av stötskyddssystem. Stötförsvarssystem inkluderar till exempel värmechockproteinsystemet, som bildas som svar på en snabb temperaturökning. Dessa mekanismer ger kortsiktiga förutsättningar för överlevnad under inverkan av en skadlig faktor och skapar därmed förutsättningar för bildandet av mer tillförlitliga långsiktiga specialiserade anpassningsmekanismer. Ett exempel på specialiserade anpassningsmekanismer är nybildningen av frostskyddsproteiner vid låga temperaturer eller syntesen av sockerarter under övervintringen av vintergrödor. Samtidigt, om den skadliga effekten av faktorn överstiger kroppens skyddande och reparativa förmåga, inträffar döden oundvikligen. I det här fallet dör organismen i brådskande stadium eller vid specialiserad anpassning, beroende på intensiteten och varaktigheten av den extrema faktorn.

Skilja på specifika och ospecifik (allmänt) växternas reaktioner på stressorer.

Ospecifika reaktioner inte beror på arten av den agerande faktorn. De är desamma under inverkan av höga och låga temperaturer, brist på eller överskott av fukt, höga koncentrationer av salter i jorden eller skadliga gaser i luften. I alla fall ökar permeabiliteten av membran i växtceller, andningen störs, den hydrolytiska nedbrytningen av ämnen ökar, syntesen av eten och abscisinsyra ökar och celldelning och förlängning hämmas.

Tabellen visar ett komplex av ospecifika förändringar som sker i växter under påverkan av olika miljöfaktorer.

Förändringar i fysiologiska parametrar i växter under påverkan av stressande förhållanden (enligt G.V., Udovenko, 1995)

Baserat på uppgifterna i tabellen kan det ses att växternas motståndskraft mot flera faktorer åtföljs av enkelriktade fysiologiska förändringar. Detta ger anledning att tro att en ökning av växtresistensen mot en faktor kan åtföljas av en ökning av resistensen mot en annan. Detta har bekräftats av experiment.

Experiment vid Institutet för växtfysiologi vid den ryska vetenskapsakademin (Vl. V. Kuznetsov och andra) har visat att kortvarig värmebehandling av bomullsplantor åtföljs av en ökning av deras motståndskraft mot efterföljande försaltning. Och växternas anpassning till salthalt leder till en ökning av deras motståndskraft mot höga temperaturer. Värmechock ökar växternas förmåga att anpassa sig till den efterföljande torkan och omvänt ökar kroppens motståndskraft mot höga temperaturer i processen med torka. Kortvarig exponering för höga temperaturer ökar motståndet mot tungmetaller och UV-B-strålning. Den föregående torkan gynnar växternas överlevnad under förhållanden med salthalt eller kyla.

Processen att öka kroppens motstånd mot en given miljöfaktor till följd av anpassning till en faktor av annan karaktär kallas korsanpassning.

För att studera de allmänna (ospecifika) mekanismerna för resistens, av stort intresse är växternas svar på faktorer som orsakar vattenbrist hos växter: salthalt, torka, låga och höga temperaturer och några andra. På hela organismens nivå reagerar alla växter på vattenbrist på samma sätt. Kännetecknas av hämning av skotttillväxt, ökad tillväxt av rotsystemet, syntes av abscisinsyra och en minskning av stomatal konduktans. Efter en tid åldras de nedre bladen snabbt och deras död observeras. Alla dessa reaktioner syftar till att minska vattenförbrukningen genom att minska den förångande ytan, samt genom att öka rotens absorptionsaktivitet.

Specifika reaktionerär reaktioner på verkan av någon stressfaktor. Så fytoalexiner (ämnen med antibiotiska egenskaper) syntetiseras i växter som svar på kontakt med patogener (patogener).

Responsens specificitet eller icke-specificitet innebär å ena sidan en växts inställning till olika stressfaktorer och å andra sidan de karakteristiska reaktionerna hos växter av olika arter och sorter på samma stressfaktor.

Manifestationen av specifika och ospecifika reaktioner från växter beror på styrkan av stress och hastigheten för dess utveckling. Specifika reaktioner uppstår oftare om stressen utvecklas långsamt, och kroppen har tid att återuppbygga och anpassa sig till den. Ospecifika reaktioner inträffar vanligtvis med en kortare och starkare effekt av stressorn. Funktionen av icke-specifika (allmänna) motståndsmekanismer gör det möjligt för anläggningen att undvika stora energikostnader för att bilda specialiserade (specifika) anpassningsmekanismer som svar på varje avvikelse från normen i deras levnadsförhållanden.

Växtresistens mot stress beror på ontogenifasen. De mest stabila växterna och växtorganen i ett vilande tillstånd: i form av frön, lökar; vedartade perenner - i ett tillstånd av djup dvala efter lövfall. Växter är mest känsliga i unga år, eftersom tillväxtprocesser förstörs under stressförhållanden. Den andra kritiska perioden är perioden för könsceller bildning och befruktning. Effekten av stress under denna period leder till en minskning av växternas reproduktionsfunktion och en minskning av avkastningen.

Om stressförhållanden upprepas och har en låg intensitet, bidrar de till att växterna härdar. Detta är grunden för metoder för att öka motståndskraften mot låga temperaturer, värme, salthalt och ett ökat innehåll av skadliga gaser i luften.

Pålitlighet av en växtorganism bestäms av dess förmåga att förhindra eller eliminera misslyckanden på olika nivåer av biologisk organisation: molekylär, subcellulär, cellulär, vävnad, organ, organism och population.

För att förhindra störningar i växternas liv under påverkan av negativa faktorer, principerna redundans, heterogenitet av funktionellt ekvivalenta komponenter, system för reparation av förlorade strukturer.

Redundansen av strukturer och funktionalitet är ett av de viktigaste sätten att säkerställa systemens tillförlitlighet. Redundans och redundans har flera manifestationer. På subcellulär nivå bidrar reservationen och dupliceringen av genetiskt material till ökningen av växtorganismens tillförlitlighet. Detta tillhandahålls till exempel av den dubbla helixen av DNA, genom att öka ploidin. Tillförlitligheten av växtorganismens funktion under föränderliga förhållanden stöds också av närvaron av olika budbärar-RNA-molekyler och bildandet av heterogena polypeptider. Dessa inkluderar isoenzymer som katalyserar samma reaktion, men som skiljer sig i sina fysikalisk-kemiska egenskaper och molekylstrukturens stabilitet under föränderliga miljöförhållanden.

På cellnivå är ett exempel på redundans ett överskott av cellulära organeller. Det har således konstaterats att en del av de tillgängliga kloroplasterna är tillräckliga för att förse växten med fotosyntesprodukter. De återstående kloroplasterna förblir så att säga i reserv. Detsamma gäller den totala klorofyllhalten. Redundansen visar sig också i en stor ansamling av prekursorer för biosyntesen av många föreningar.

På organismnivå uttrycks principen om redundans i bildandet och läggningen vid olika tidpunkter av fler skott, blommor, spikelets än vad som krävs för generationsväxlingen, i en enorm mängd pollen, ägglossningar, frön.

På befolkningsnivå manifesteras principen om redundans hos ett stort antal individer som skiljer sig i motståndskraft mot en viss stressfaktor.

Reparationssystem fungerar också på olika nivåer - molekylär, cellulär, organism, population och biokenotisk. Reparativa processer går med förbrukning av energi och plastämnen, därför är reparation endast möjlig om en tillräcklig metabolisk hastighet upprätthålls. Om ämnesomsättningen stannar, så stannar också reparationen. Under extrema förhållanden i den yttre miljön är bevarandet av andningen särskilt viktigt, eftersom det är andningen som ger energi för reparationsprocesser.

Den reduktiva förmågan hos celler hos anpassade organismer bestäms av deras proteiners motståndskraft mot denaturering, nämligen stabiliteten hos de bindningar som bestämmer proteinets sekundära, tertiära och kvartära struktur. Till exempel är motståndet hos mogna frön mot höga temperaturer vanligtvis förknippat med det faktum att deras proteiner efter uttorkning blir resistenta mot denaturering.

Huvudkällan för energimaterial som substrat för andning är fotosyntes, därför beror energitillförseln av cellen och relaterade reparationsprocesser på fotosyntesapparatens stabilitet och förmåga att återhämta sig från skada. För att upprätthålla fotosyntes under extrema förhållanden i växter aktiveras syntesen av tylakoidmembrankomponenter, lipidoxidation hämmas och plastid-ultrastrukturen återställs.

På organismnivå är ett exempel på regenerering utvecklingen av ersättningsskott, uppvaknandet av vilande knoppar när tillväxtpunkter skadas.

Om du hittar ett fel, markera en text och klicka Ctrl+Enter.

I grund och botten relaterar anpassningssystem på ett eller annat sätt till kylan, vilket är ganska logiskt - lyckas man överleva i ett djupt minus så kommer resten av farorna inte att vara så hemska. Detsamma gäller för övrigt extremt höga temperaturer. Vem som kan anpassa sig kommer troligen inte att försvinna någonstans.

Arktisk hare är de största hararna i Nordamerika, som av någon anledning har relativt korta öron. Det här är ett bra exempel på vad ett djur kan offra för att överleva under svåra förhållanden - medan långa öron kan hjälpa till att höra ett rovdjur, minskar korta utsläppet av värdefull värme, vilket är mycket viktigare för arktisk hare.

Grodor från Alaska, arten Rana sylvatica, kanske till och med överträffade den antarktiska fisken. De fryser bokstavligen in i isen på vintern och väntar på den kalla årstiden och kommer tillbaka till livet på våren. En sådan "kryosömn" är möjlig för dem på grund av leverns speciella struktur, som fördubblas under viloläge, och den komplexa biokemin av blod.

Vissa arter av bönsyrsa, som inte kan tillbringa hela dagen i solen, klarar av bristen på värme genom kemiska reaktioner i sina egna kroppar, och koncentrerar värmeblixtar inuti för kortvarig uppvärmning.

En cysta är en tillfällig form av existens av bakterier och många encelliga organismer, där kroppen omger sig med ett tätt skyddande skal för att skydda sig mot en aggressiv yttre miljö. Denna barriär är mycket effektiv - i vissa fall kan den hjälpa värden att överleva i ett par decennier.

Nototheniform fisk lever i Antarktis vatten så kalla att normal fisk skulle frysa ihjäl där. Havsvatten fryser endast vid en temperatur på -2 ° C, vilket inte kan sägas om helt färskt blod. Men antarktisk fisk utsöndrar ett naturligt frostskyddsprotein som förhindrar att iskristaller bildas i blodet – och överlever.

Megatermi - förmågan att generera värme med hjälp av kroppsmassa och därigenom överleva i kalla förhållanden även utan frostskyddsmedel i blodet. Detta används av vissa havssköldpaddor, förblir rörliga när vattnet runt dem nästan fryser.

Asiatiska bergsgäss stiger till stora höjder när de korsar Himalaya. Den högsta flygningen av dessa fåglar registrerades på en höjd av 10 tusen meter! Gäss har fullständig kontroll över sin kroppstemperatur och ändrar till och med sin blodkemi efter behov för att överleva i den isiga och tunna luften.

Mudskippers är inte den vanligaste typen av fisk, även om de tillhör ganska banala gobies. Vid lågvatten kryper de längs silt, får sin egen mat och klättrar ibland i träd. I sitt sätt att leva är mudskippers mycket närmare groddjur, och endast fenor med gälar ger ut fisk i dem.

För att överleva under ogynnsamma klimatförhållanden har växter, djur och fåglar vissa egenskaper. Dessa egenskaper kallas "fysiologiska anpassningar", exempel på vilka kan ses i praktiskt taget alla däggdjursarter, inklusive människor.

Varför behöver vi fysiologisk anpassning?

Levnadsförhållandena i vissa delar av världen är inte helt bekväma, men det finns olika representanter för vilda djur. Det finns flera anledningar till att dessa djur inte lämnade den fientliga miljön.

För det första kan klimatförhållandena förändras när en viss art redan existerade i ett visst område. Vissa djur är inte anpassade till migration. Det är också möjligt att de territoriella dragen inte tillåter migration (öar, bergsplatåer, etc.). För en viss art är de förändrade levnadsförhållandena fortfarande mer lämpliga än på någon annan plats. Och fysiologisk anpassning är den bästa lösningen på problemet.

Vad menas med anpassning?

Fysiologisk anpassning är harmonin mellan organismer med en specifik livsmiljö. Till exempel beror en bekväm vistelse i öknen för dess invånare på deras anpassning till höga temperaturer och brist på tillgång till vatten. Anpassning är uppkomsten av vissa tecken i organismer som gör att de kan komma överens med alla delar av miljön. De uppstår i processen med vissa mutationer i kroppen. Fysiologiska anpassningar, vars exempel är välkända i världen, är till exempel förmågan till ekolokalisering hos vissa djur (fladdermöss, delfiner, ugglor). Denna förmåga hjälper dem att navigera i ett utrymme med begränsad belysning (i mörker, i vatten).

Fysiologisk anpassning är en uppsättning kroppsreaktioner på vissa patogena faktorer i miljön. Det ger organismer en större sannolikhet att överleva och är en av metoderna för naturligt urval av starka och resistenta organismer i en population.

Typer av fysiologisk anpassning

Anpassning av organismen särskiljs genotypisk och fenotypisk. Genotypen är baserad på villkoren för naturligt urval och mutationer som ledde till förändringar i organismer av en hel art eller population. Det var i processen av denna typ av anpassning som de moderna arterna av djur, fåglar och människor bildades. Den genotypiska formen av anpassning är ärftlig.

Den fenotypiska formen av anpassning beror på individuella förändringar i en viss organism för en bekväm vistelse under vissa klimatförhållanden. Det kan också utvecklas på grund av konstant exponering för en aggressiv miljö. Som ett resultat förvärvar kroppen motstånd mot sina förhållanden.

Komplexa och tväranpassningar

Komplexa anpassningar manifesteras i vissa klimatförhållanden. Till exempel kroppens anpassning till låga temperaturer under en lång vistelse i de norra regionerna. Denna form av anpassning utvecklas hos varje person när han flyttar till en annan klimatzon. Beroende på egenskaperna hos en viss organism och dess hälsa, fortskrider denna form av anpassning på olika sätt.

Korsanpassning är en form av kroppshabituering där utvecklingen av resistens mot en faktor ökar motståndet mot alla faktorer i denna grupp. En persons fysiologiska anpassning till stress ökar hans motståndskraft mot vissa andra faktorer, såsom kyla.

På basis av positiva korsanpassningar utvecklades en uppsättning åtgärder för att stärka hjärtmuskeln och förebygga hjärtinfarkt. Under naturliga förhållanden är de människor som oftare mötte stressiga situationer i sina liv mindre mottagliga för konsekvenserna av hjärtinfarkt än de som ledde en lugn livsstil.

Typer av adaptiva reaktioner

Det finns två typer av adaptiva reaktioner av kroppen. Den första typen kallas "passiva anpassningar". Dessa reaktioner äger rum på cellnivå. De karakteriserar bildandet av graden av motståndskraft hos organismen mot effekterna av en negativ miljöfaktor. Till exempel en förändring av atmosfärstrycket. Passiv anpassning låter dig behålla kroppens normala funktionalitet med små fluktuationer i atmosfärstrycket.

De mest kända fysiologiska anpassningarna hos djur av den passiva typen är en levande organisms skyddande reaktioner på effekterna av kyla. Hibernation, där livsprocesser saktar ner, är inneboende hos vissa arter av växter och djur.

Den andra typen av adaptiva reaktioner kallas aktiva och innebär skyddsåtgärder för kroppen när de utsätts för patogena faktorer. I detta fall förblir den inre miljön i kroppen konstant. Denna typ av anpassning är inneboende i högt utvecklade däggdjur och människor.

Exempel på fysiologiska anpassningar

Den fysiologiska anpassningen av en person manifesteras i alla icke-standardiserade situationer för hans miljö och livsstil. Acklimatisering är det mest kända exemplet på anpassningar. För olika organismer sker denna process i olika hastigheter. Vissa tar några dagar att vänja sig vid de nya förhållandena, för många tar det månader. Även tillvänjningsgraden beror på graden av skillnad med den vanliga miljön.

I aggressiva livsmiljöer har många däggdjur och fåglar en karaktäristisk uppsättning kroppsreaktioner som utgör deras fysiologiska anpassning. Exempel (hos djur) kan observeras i nästan varje klimatzon. Till exempel ackumulerar ökenbor reserver av subkutant fett, som oxiderar och bildar vatten. Denna process observeras före början av torkaperioden.

Fysiologisk anpassning hos växter sker också. Men hon är passiv. Ett exempel på en sådan anpassning är trädfällningen av löv när den kalla årstiden sätter in. Njurarnas platser är täckta med fjäll, som skyddar dem från de skadliga effekterna av låga temperaturer och snö med vind. Metaboliska processer i växter saktar ner.

I kombination med morfologisk anpassning ger organismens fysiologiska reaktioner den en hög nivå av överlevnad under ogynnsamma förhållanden och med drastiska förändringar i miljön.

Dessa är de optimala proportionerna av kroppen, placeringen och tätheten av håret eller fjäderskyddet, etc. Utseendet på ett vattenlevande däggdjur - en delfin - är välkänt. Hans rörelser är lätta och precisa. Oberoende hastighet i vatten når 40 kilometer i timmen. Vattentätheten är 800 gånger luftens densitet. Kroppens torpedformade form undviker att det bildas virvlar av vattenflöden runt delfinen.