Canlı organizmaların çevresel koşullara adaptasyonunun ana yolları ve biçimleri. Fotoperiyodizm. Adaptasyon biçimleri Anatomik morfolojik uyum örnekleri

Olumsuz çevresel faktörlere yalnızca belirli koşullar altında verilen tepkiler, canlı organizmalar için zararlıdır ve çoğu durumda uyarlanabilir bir değere sahiptir. Bu nedenle bu tepkiler Selye tarafından "genel uyum sendromu" olarak adlandırılmıştır. Daha sonraki çalışmalarında "stres" ve "genel uyum sendromu" terimlerini eşanlamlı olarak kullandı.

adaptasyon- bu, olumsuz koşullarda stabilitede bir artış ve ontogenez akışını sağlayan genetik olarak belirlenmiş bir koruyucu sistemlerin oluşum sürecidir.

Adaptasyon, bir bitki organizması da dahil olmak üzere biyolojik bir sistemin değişen varoluş koşullarında kararlılığını artıran en önemli mekanizmalardan biridir. Organizma bir faktöre ne kadar iyi adapte olursa, onun dalgalanmalarına karşı o kadar dirençli olur.

Bir organizmanın, dış ortamın etkisine bağlı olarak, belirli sınırlar içinde metabolizmasını değiştirme yeteneğinin genotipik olarak belirlenmiş yeteneğine denir. reaksiyon hızı. Genotip tarafından kontrol edilir ve tüm canlı organizmaların karakteristiğidir. Reaksiyon normunun sınırları içinde meydana gelen değişikliklerin çoğu uyarlanabilir öneme sahiptir. Habitattaki değişikliklere karşılık gelirler ve değişken çevresel koşullar altında bitkilerin daha iyi hayatta kalmasını sağlarlar. Bu bağlamda, bu tür modifikasyonlar evrimsel öneme sahiptir. "Reaksiyon hızı" terimi, V.L. Johansen (1909).

Bir türün veya çeşidin çevreye göre değişiklik yapma yeteneği ne kadar büyükse, tepkime hızı o kadar geniş ve uyum yeteneği o kadar yüksek olur. Bu özellik, dayanıklı tarımsal ürün çeşitlerini ayırt eder. Kural olarak, çevresel faktörlerdeki hafif ve kısa süreli değişiklikler, bitkilerin fizyolojik işlevlerinin önemli ölçüde ihlal edilmesine yol açmaz. Bunun nedeni, iç ortamın göreceli dinamik dengesini ve değişen bir dış ortamda temel fizyolojik işlevlerin kararlılığını koruma yetenekleridir. Aynı zamanda, keskin ve uzun süreli darbeler bitkinin birçok fonksiyonunun bozulmasına ve sıklıkla ölümüne yol açar.

Adaptasyon, türlerin hayatta kalmasına katkıda bulunan ve stabiliteyi artıran tüm süreçleri ve adaptasyonları (anatomik, morfolojik, fizyolojik, davranışsal vb.) içerir.

1.Anatomik ve morfolojik uyarlamalar. Bazı kserofit temsilcilerinde, kök sisteminin uzunluğu birkaç on metreye ulaşır, bu da bitkinin yeraltı suyunu kullanmasına ve toprak ve atmosferik kuraklık koşullarında nem eksikliği yaşamamasına izin verir. Diğer kserofitlerde kalın bir kütikülün varlığı, yaprakların tüylenmesi ve yaprakların dikenlere dönüşmesi, nem eksikliği koşullarında çok önemli olan su kaybını azaltır.

Yanan tüyler ve dikenler, bitkileri hayvanlar tarafından yenmekten korur.

Tundradaki veya yüksek dağ yüksekliklerindeki ağaçlar, çömelmiş sürünen çalılara benziyor, kışın karla kaplı, bu da onları şiddetli donlardan koruyor.

Günlük sıcaklık dalgalanmalarının büyük olduğu dağlık bölgelerde, bitkiler genellikle yoğun aralıklarla çok sayıda gövdeye sahip yassı yastıklar şeklindedir. Bu, yastıkların içindeki nemi ve gün boyunca nispeten eşit bir sıcaklık tutmanıza olanak tanır.

Bataklık ve su bitkilerinde, hava deposu olan ve suya daldırılmış bitki kısımlarının nefes almasını kolaylaştıran hava taşıyan özel bir parankim (aerenkima) oluşur.

2. Fizyolojik ve biyokimyasal adaptasyonlar. Sulu meyvelerde, çöl ve yarı çöl koşullarında büyümek için bir adaptasyon, CAM yolu boyunca fotosentez sırasında CO2'nin asimilasyonudur. Bu bitkiler gün içerisinde kapalı stomalara sahiptir. Böylece bitki iç su rezervlerini buharlaşmadan korur. Çöllerde su, bitki büyümesini sınırlayan ana faktördür. Stomalar geceleri açılır ve bu sırada CO2 fotosentetik dokulara girer. CO2'nin fotosentetik döngüye müteakip katılımı, zaten kapalı stomalar ile gündüz gerçekleşir.

Fizyolojik ve biyokimyasal adaptasyonlar, stomaların dış koşullara bağlı olarak açılıp kapanma yeteneğini içerir. Hücrelerdeki absisik asit, prolin, koruyucu proteinler, fitoaleksinler, fitokitler, organik maddelerin oksidatif parçalanmasına karşı koyan enzimlerin aktivitesinde bir artış, hücrelerde şeker birikimi ve metabolizmadaki bir dizi başka değişiklik, bir olumsuz çevresel koşullara karşı bitki direncinde artış.

Aynı biyokimyasal reaksiyon, aynı enzimin (izoenzimler) çeşitli moleküler formları tarafından gerçekleştirilebilirken, her izoform, sıcaklık gibi bazı çevresel parametrelerin nispeten dar bir aralığında katalitik aktivite sergiler. Bir dizi izoenzimin varlığı, bitkinin, her bir izoenzim ile karşılaştırıldığında, çok daha geniş bir sıcaklık aralığında reaksiyonu gerçekleştirmesine izin verir. Bu, tesisin değişen sıcaklık koşullarında hayati fonksiyonları başarıyla yerine getirmesini sağlar.

3. Davranışsal uyarlamalar veya olumsuz bir faktörden kaçınma. Bir örnek efemera ve efemeroidlerdir (haşhaş, yıldız çiçeği, çiğdemler, laleler, kardelenler). İlkbaharda, sıcaklık ve kuraklığın başlangıcından önce bile, 1.5-2 ay boyunca gelişimlerinin tüm döngüsünden geçerler. Böylece stresörün etkisine girmekten bir nevi ayrılırlar veya kaçınırlar. Benzer şekilde, erken olgunlaşan tarımsal ürün çeşitleri, olumsuz mevsimsel olayların başlangıcından önce bir ürün oluşturur: Ağustos sisleri, yağmurlar, donlar. Bu nedenle, birçok tarım ürününün seçimi, erken olgunlaşan çeşitlerin oluşturulmasına yöneliktir. Çok yıllık bitkiler, kar altında toprakta köksap ve soğan gibi kışı geçirir ve bu da onları dondan korur.

Bitkilerin olumsuz faktörlere adaptasyonu, tek bir hücreden bir fitosenoza kadar birçok düzenleme seviyesinde aynı anda gerçekleştirilir. Organizasyon seviyesi (hücre organizması, popülasyon) ne kadar yüksek olursa, bitkilerin strese adaptasyonunda eşzamanlı olarak yer alan mekanizmaların sayısı o kadar fazla olur.

Hücre içindeki metabolik ve adaptif süreçlerin düzenlenmesi, sistemlerin yardımıyla gerçekleştirilir: metabolik (enzimatik); genetik; zar. Bu sistemler birbiriyle yakından ilişkilidir. Bu nedenle, zarların özellikleri gen aktivitesine bağlıdır ve genlerin farklı aktiviteleri zarların kontrolü altındadır. Enzimlerin sentezi ve aktiviteleri genetik düzeyde kontrol edilir, aynı zamanda enzimler hücredeki nükleik asit metabolizmasını düzenler.

Üzerinde organizma seviyesi hücresel adaptasyon mekanizmalarına, organların etkileşimini yansıtan yenileri eklenir. Olumsuz koşullar altında, bitkiler, tam teşekküllü tohumlar oluşturmak için gerekli maddelerle yeterli miktarlarda sağlanan çok sayıda meyve elementi yaratır ve tutar. Örneğin, ekili tahılların çiçek salkımlarında ve meyve ağaçlarının taçlarında, olumsuz koşullar altında, bırakılan yumurtalıkların yarısından fazlası düşebilir. Bu tür değişiklikler, fizyolojik olarak aktif ve besinler için organlar arasındaki rekabetçi ilişkilere dayanır.

Stres koşulları altında, alt yaprakların yaşlanma ve düşme süreçleri keskin bir şekilde hızlanır. Aynı zamanda, bitkiler için gerekli maddeler, organizmanın hayatta kalma stratejisine cevap vererek onlardan genç organlara geçer. Alt yapraklardaki besinlerin geri dönüşümü sayesinde daha genç olanlar, üst yapraklar canlı kalır.

Kayıp organların yenilenme mekanizmaları vardır. Örneğin, yaranın yüzeyi ikincil bir integumenter doku (yara peridermi) ile kaplanır, gövde veya daldaki yara akıntılarla (nasır) iyileşir. Apikal sürgünün kaybı ile bitkilerde uyku halindeki tomurcuklar uyanır ve yan sürgünler yoğun bir şekilde gelişir. Sonbaharda düşen yapraklar yerine ilkbaharda yapılan restorasyon da doğal organ yenilenmesine bir örnektir. Bitkilerin kök bölümleri, rizomlar, thallus, gövde ve yaprak kesimleri, izole hücreler, bireysel protoplastlar tarafından vejetatif üremesini sağlayan biyolojik bir cihaz olarak rejenerasyon, mahsul üretimi, meyve yetiştiriciliği, ormancılık, süs bahçeciliği vb. için büyük pratik öneme sahiptir.

Hormonal sistem de bitki düzeyinde koruma ve adaptasyon süreçlerinde yer alır. Örneğin, bir bitkideki olumsuz koşulların etkisi altında, büyüme inhibitörlerinin içeriği keskin bir şekilde artar: etilen ve absisik asit. Metabolizmayı azaltır, büyüme süreçlerini engeller, yaşlanmayı, organların düşmesini ve bitkinin uyku durumuna geçişini hızlandırırlar. Büyüme inhibitörlerinin etkisi altında stres altında fonksiyonel aktivitenin inhibisyonu, bitkiler için karakteristik bir reaksiyondur. Aynı zamanda, dokulardaki büyüme uyarıcılarının içeriği azalır: sitokinin, oksin ve giberellinler.

Üzerinde nüfus düzeyi seçim eklenir, bu da daha uyumlu organizmaların ortaya çıkmasına neden olur. Seleksiyon olasılığı, çeşitli çevresel faktörlere karşı bitki direncinde popülasyon içi değişkenliğin varlığı ile belirlenir. Dirençteki popülasyon içi değişkenliğe bir örnek, fidelerin tuzlu toprakta düşmanca görünmesi ve bir stres etkeninin etkisinin artmasıyla çimlenme süresindeki varyasyonun artması olabilir.

Modern görüşte bir tür, çok sayıda biyotipten oluşur - daha küçük ekolojik birimler, genetik olarak özdeş, ancak çevresel faktörlere karşı farklı direnç gösterir. Farklı koşullar altında, tüm biyotipler eşit derecede hayati değildir ve rekabetin bir sonucu olarak, yalnızca verilen koşulları en iyi karşılayanlar kalır. Yani bir popülasyonun (çeşitliliğin) belirli bir faktöre karşı direnci, popülasyonu oluşturan organizmaların direnci ile belirlenir. Dirençli çeşitler, olumsuz koşullarda bile iyi verimlilik sağlayan bir dizi biyotipe sahiptir.

Aynı zamanda, uzun süreli yetiştirme sürecinde, popülasyondaki biyotiplerin bileşimi ve oranı çeşitlerde değişir, bu da çeşitliliğin üretkenliğini ve kalitesini etkiler, çoğu zaman daha iyi değildir.

Dolayısıyla adaptasyon, bitkilerin olumsuz çevre koşullarına (anatomik, morfolojik, fizyolojik, biyokimyasal, davranışsal, popülasyon vb.)

Ancak en etkili adaptasyon yolunu seçmek için asıl şey, vücudun yeni koşullara uyum sağlaması gereken zamandır.

Aşırı bir faktörün ani hareketi ile yanıt ertelenemez, tesise geri dönüşü olmayan bir zarar gelmemesi için hemen takip edilmelidir. Küçük bir kuvvetin uzun vadeli etkileri ile, olası stratejilerin seçimi artarken, uyarlanabilir yeniden düzenlemeler kademeli olarak gerçekleşir.

Bu bağlamda, üç ana uyum stratejisi vardır: evrimsel, ontogenetik ve acil. Stratejinin görevi, ana hedefe ulaşmak için mevcut kaynakların etkin kullanımıdır - organizmanın stres altında hayatta kalması. Adaptasyon stratejisi, hayati makromoleküllerin yapısal bütünlüğünü ve hücresel yapıların fonksiyonel aktivitesini korumayı, hayati aktivite düzenleme sistemlerini sürdürmeyi ve bitkilere enerji sağlamayı amaçlar.

Evrimsel veya filogenetik adaptasyonlar(filojeni - biyolojik bir türün zaman içinde gelişimi) - bunlar evrimsel süreç sırasında genetik mutasyonlar, seçim temelinde ortaya çıkan ve kalıtsal olan adaptasyonlardır. Bitkilerin hayatta kalması için en güvenilir olanlardır.

Evrim sürecindeki her bitki türü, varoluş koşulları ve işgal ettiği ekolojik niş için uyarlanabilirlik, organizmanın çevreye istikrarlı bir şekilde adaptasyonu için belirli ihtiyaçlar geliştirmiştir. Spesifik bitki türlerinin nem ve gölge toleransı, ısı direnci, soğuğa dayanıklılık ve diğer ekolojik özellikleri, ilgili koşulların uzun süreli etkisi sonucunda oluşmuştur. Böylece, sıcağı seven ve kısa gün bitkileri güney enlemlerinin, daha az ısı gerektiren ve uzun gün bitkileri kuzey enlemlerinin karakteristiğidir. Kserofit bitkilerinin kuraklığa karşı sayısız evrimsel adaptasyonu iyi bilinmektedir: suyun ekonomik kullanımı, derin kök sistemi, yaprak dökülmesi ve uyku durumuna geçiş ve diğer adaptasyonlar.

Bu bağlamda, tarımsal bitki çeşitleri, üreme ve üretim biçimlerinin seçiminin gerçekleştirildiği çevresel faktörlere tam olarak direnç gösterir. Seçim, bazı olumsuz faktörlerin sürekli etkisinin arka planına karşı birkaç ardışık nesilde gerçekleşirse, çeşitliliğin buna karşı direnci önemli ölçüde artırılabilir. Güneydoğu Tarım Araştırma Enstitüsü (Saratov) tarafından yetiştirilen çeşitlerin, Moskova bölgesinin üreme merkezlerinde oluşturulan çeşitlerden kuraklığa daha dayanıklı olması doğaldır. Aynı şekilde, elverişsiz toprak ve iklim koşullarına sahip ekolojik bölgelerde, dirençli yerel bitki çeşitleri oluşmuş ve endemik bitki türleri, habitatlarında ifade edilen stresörlere karşı dirençlidir.

Tüm Rusya Bitki Endüstrisi Enstitüsü koleksiyonundan bahar buğdayı çeşitlerinin direncinin karakterizasyonu (Semenov ve diğerleri, 2005)

Doğal bir ortamda, çevresel koşullar genellikle çok hızlı değişir ve stres faktörünün zarar verici düzeye ulaştığı süre, evrimsel adaptasyonların oluşması için yeterli değildir. Bu durumlarda bitkiler kalıcı değil, oluşumu genetik olarak önceden belirlenmiş (belirlenmiş) stres etkeni kaynaklı savunma mekanizmalarını kullanır.

Ontogenetik (fenotipik) uyarlamalar genetik mutasyonlarla ilişkili değildir ve kalıtsal değildir. Bu tür adaptasyonların oluşumu nispeten uzun bir zaman gerektirir, bu nedenle bunlara uzun vadeli adaptasyonlar denir. Bu tür mekanizmalardan biri, bir dizi bitkinin kuraklık, tuzluluk, düşük sıcaklıklar ve diğer stres faktörlerinin neden olduğu su eksikliği koşulları altında su tasarrufu sağlayan CAM tipi bir fotosentez yolu oluşturma yeteneğidir.

Bu adaptasyon, normal koşullarda inaktif olan fosfoenolpiruvat karboksilaz geninin ekspresyonunun indüklenmesi ve CO2 alımının CAM yolunun diğer enzimlerinin genlerinin, ozmolitlerin (prolin) biyosentezi ile antioksidan aktivasyonu ile ilişkilidir. sistemler ve stoma hareketlerinin günlük ritimlerindeki değişikliklerle. Bütün bunlar çok ekonomik su tüketimine yol açar.

Tarla bitkilerinde, örneğin mısırda, normal büyüme koşulları altında aerenkima yoktur. Ancak köklerdeki dokularda sel ve oksijen eksikliği koşulları altında, kök ve gövdenin birincil korteksindeki hücrelerin bazıları ölür (apoptoz veya programlanmış hücre ölümü). Yerlerinde, oksijenin bitkinin hava kısmından kök sistemine taşındığı boşluklar oluşur. Hücre ölümü için sinyal, etilenin sentezidir.

Acil uyum yaşam koşullarındaki hızlı ve yoğun değişimlerle ortaya çıkar. Şok koruyucu sistemlerin oluşumu ve işleyişine dayanmaktadır. Şok savunma sistemleri, örneğin, sıcaklıktaki hızlı bir artışa tepki olarak oluşan ısı şoku protein sistemini içerir. Bu mekanizmalar, zarar verici bir faktörün etkisi altında kısa vadeli hayatta kalma koşulları sağlar ve böylece daha güvenilir uzun vadeli özel adaptasyon mekanizmalarının oluşumu için ön koşulları yaratır. Özel adaptasyon mekanizmalarına bir örnek, düşük sıcaklıklarda yeni antifriz proteinlerinin oluşumu veya kışlık mahsullerin kışlanması sırasında şekerlerin sentezidir. Aynı zamanda, faktörün zarar verici etkisi vücudun koruyucu ve onarıcı yeteneklerini aşarsa, kaçınılmaz olarak ölüm meydana gelir. Bu durumda, organizma, aşırı faktörün etkisinin yoğunluğuna ve süresine bağlı olarak, acil veya özel adaptasyon aşamasında ölür.

Ayırmak özel ve spesifik olmayan (genel) stresörlere bitki tepkileri.

Spesifik olmayan reaksiyonlar oyunculuk faktörünün doğasına bağlı değildir. Yüksek ve düşük sıcaklıklar, nem eksikliği veya fazlalığı, toprakta yüksek konsantrasyonlarda tuz veya havadaki zararlı gazların etkisi altında aynıdırlar. Her durumda, bitki hücrelerinde zarların geçirgenliği artar, solunum bozulur, maddelerin hidrolitik ayrışması artar, etilen ve absisik asit sentezi artar ve hücre bölünmesi ve uzaması engellenir.

Tablo, çeşitli çevresel faktörlerin etkisi altında bitkilerde meydana gelen spesifik olmayan değişikliklerin bir kompleksini göstermektedir.

Stresli koşulların etkisi altında bitkilerde fizyolojik parametrelerdeki değişiklikler (G.V., Udovenko, 1995'e göre)

Tablodaki verilere dayanarak, bitkilerin çeşitli faktörlere karşı direncine tek yönlü fizyolojik değişikliklerin eşlik ettiği görülebilir. Bu, bir faktöre karşı bitki direncindeki bir artışın, diğerine dirençte bir artışın eşlik edebileceğine inanmak için sebep verir. Bu, deneylerle doğrulanmıştır.

Rusya Bilimler Akademisi Bitki Fizyolojisi Enstitüsü'ndeki (Vl. V. Kuznetsov ve diğerleri) deneyler, pamuk bitkilerinin kısa süreli ısıl işlemine, sonraki tuzlanmaya karşı dirençlerinde bir artış eşlik ettiğini göstermiştir. Bitkilerin tuzluluğa adaptasyonu, yüksek sıcaklıklara karşı dirençlerinin artmasına neden olur. Isı şoku, bitkilerin sonraki kuraklığa uyum sağlama yeteneğini arttırır ve tersine, kuraklık sürecinde vücudun yüksek sıcaklığa karşı direnci artar. Yüksek sıcaklıklara kısa süreli maruz kalma, ağır metallere ve UV-B radyasyonuna karşı direnci artırır. Önceki kuraklık, bitkilerin tuzluluk veya soğukluk koşullarında hayatta kalmasını desteklemektedir.

Farklı nitelikteki bir faktöre adaptasyonun bir sonucu olarak vücudun belirli bir çevresel faktöre karşı direncini artırma sürecine denir. çapraz adaptasyon.

Genel (spesifik olmayan) direnç mekanizmalarını incelemek için büyük ilgi, bitkilerin bitkilerde su eksikliğine neden olan faktörlere tepkisidir: tuzluluk, kuraklık, düşük ve yüksek sıcaklıklar ve diğerleri. Tüm organizma düzeyinde, tüm bitkiler su eksikliğine aynı şekilde tepki verir. Sürgün büyümesinin inhibisyonu, kök sisteminin büyümesinin artması, absisik asit sentezi ve stoma iletkenliğinde azalma ile karakterizedir. Bir süre sonra alt yapraklar hızla yaşlanır ve ölümleri görülür. Tüm bu reaksiyonlar, buharlaşan yüzeyi azaltarak ve ayrıca kökün emme aktivitesini artırarak su tüketimini azaltmayı amaçlar.

Spesifik reaksiyonlar herhangi bir stres faktörünün etkisine verilen tepkilerdir. Böylece fitoaleksinler (antibiyotik özellikli maddeler) bitkilerde patojenlerle (patojenler) temasa tepki olarak sentezlenir.

Tepkilerin özgüllüğü veya özgüllüğü, bir yandan bir bitkinin çeşitli stres etkenlerine karşı tutumunu ve diğer yandan farklı tür ve çeşitlerdeki bitkilerin aynı stres etkenine karşı karakteristik tepkilerini ifade eder.

Bitkilerin spesifik ve spesifik olmayan tepkilerinin tezahürü, stresin gücüne ve gelişme hızına bağlıdır. Stres yavaş gelişirse ve vücudun onu yeniden inşa etmek ve buna uyum sağlamak için zamanı varsa, spesifik tepkiler daha sık ortaya çıkar. Spesifik olmayan reaksiyonlar genellikle stres etkeninin daha kısa ve daha güçlü etkisiyle ortaya çıkar. Spesifik olmayan (genel) direnç mekanizmalarının işleyişi, bitkinin, yaşam koşullarındaki normdan herhangi bir sapmaya yanıt olarak özel (spesifik) adaptasyon mekanizmalarının oluşumu için büyük enerji harcamalarından kaçınmasını sağlar.

Bitkinin strese karşı direnci, ontojeni aşamasına bağlıdır. Uyuyan bir durumda en kararlı bitkiler ve bitki organları: tohumlar, soğanlar şeklinde; odunsu uzun ömürlü - yaprak dökülmesinden sonra derin bir uyku hali durumunda. Bitkiler en çok genç yaşta hassastır, çünkü stres koşulları altında ilk etapta büyüme süreçleri zarar görür. İkinci kritik dönem gamet oluşumu ve döllenme dönemidir. Bu dönemde stresin etkisi bitkilerin üreme fonksiyonlarında azalmaya ve verimde azalmaya neden olur.

Stres koşulları tekrarlanırsa ve yoğunluğu düşükse, bitkilerin sertleşmesine katkıda bulunurlar. Bu, düşük sıcaklıklara, ısıya, tuzluluğa ve havadaki artan zararlı gaz içeriğine karşı direnci artırma yöntemlerinin temelidir.

Güvenilirlik Bir bitki organizmasının tanımı, biyolojik organizasyonun farklı seviyelerindeki (moleküler, hücre altı, hücresel, doku, organ, organizma ve popülasyon) başarısızlıkları önleme veya ortadan kaldırma yeteneği ile belirlenir.

Olumsuz faktörlerin etkisi altında bitkilerin yaşamlarında bozulmaları önlemek için prensipler, fazlalık, işlevsel olarak eşdeğer bileşenlerin heterojenliği, kayıp yapıların onarımı için sistemler.

Yapıların ve işlevselliğin fazlalığı, sistemlerin güvenilirliğini sağlamanın ana yollarından biridir. Fazlalık ve fazlalığın birden çok tezahürü vardır. Hücre altı düzeyde, genetik materyalin rezervasyonu ve çoğaltılması, bitki organizmasının güvenilirliğinin artmasına katkıda bulunur. Bu, örneğin DNA'nın çift sarmalı tarafından, ploidi artırılarak sağlanır. Bitki organizmasının değişen koşullar altında işleyişinin güvenilirliği, çeşitli haberci RNA moleküllerinin varlığı ve heterojen polipeptitlerin oluşumu ile de desteklenmektedir. Bunlar, aynı reaksiyonu katalize eden, ancak fizikokimyasal özellikleri ve değişen çevresel koşullar altında moleküler yapının stabilitesi bakımından farklılık gösteren izoenzimleri içerir.

Hücresel düzeyde, bir fazlalık örneği, hücresel organellerin fazlalığıdır. Böylece mevcut kloroplastların bir kısmının bitkiye fotosentez ürünleri sağlamaya yeterli olduğu tespit edilmiştir. Kalan kloroplastlar olduğu gibi yedekte kalır. Aynısı toplam klorofil içeriği için de geçerlidir. Fazlalık, birçok bileşiğin biyosentezi için büyük bir öncül birikiminde de kendini gösterir.

Organizma düzeyinde, fazlalık ilkesi, büyük miktarda polen, ovül, tohumda nesillerin değişmesi için gerekli olandan daha fazla sürgün, çiçek, spikelet oluşumu ve farklı zamanlarda döşenmesinde ifade edilir.

Nüfus düzeyinde, fazlalık ilkesi, belirli bir stres faktörüne direnç bakımından farklılık gösteren çok sayıda bireyde kendini gösterir.

Onarım sistemleri ayrıca farklı seviyelerde çalışır - moleküler, hücresel, organizma, popülasyon ve biyosenotik. Onarıcı süreçler, enerji ve plastik maddelerin harcanmasıyla devam eder, bu nedenle onarım ancak yeterli bir metabolik hız korunursa mümkündür. Metabolizma durursa, onarım da durur. Dış ortamın aşırı koşullarında, onarım süreçleri için enerji sağlayan solunum olduğundan, solunumun korunması özellikle önemlidir.

Uyarlanmış organizmaların hücrelerinin indirgeme yeteneği, proteinlerinin denatürasyona karşı direnciyle, yani proteinin ikincil, üçüncül ve dördüncül yapısını belirleyen bağların stabilitesi ile belirlenir. Örneğin, olgun tohumların yüksek sıcaklıklara direnci, genellikle dehidrasyondan sonra proteinlerinin denatürasyona dirençli hale gelmesiyle ilişkilidir.

Solunum için bir substrat olarak ana enerji materyali kaynağı fotosentezdir, bu nedenle hücrenin enerji arzı ve ilgili onarım süreçleri, fotosentetik aparatın stabilitesine ve hasardan kurtulma yeteneğine bağlıdır. Bitkilerde aşırı koşullar altında fotosentezi sürdürmek için, tilakoid membran bileşenlerinin sentezi aktive edilir, lipid oksidasyonu engellenir ve plastid ultrastrüktür geri yüklenir.

Organizma düzeyinde, rejenerasyonun bir örneği, büyüme noktaları hasar gördüğünde uyku halindeki tomurcukların uyanması olan yedek sürgünlerin gelişmesidir.

Bir hata bulursanız, lütfen bir metin parçasını vurgulayın ve tıklayın. Ctrl+Enter.

Temel olarak, adaptasyon sistemleri bir şekilde soğukla ​​ilgilidir, bu oldukça mantıklıdır - derin bir eksi içinde hayatta kalmayı başarırsanız, diğer tehlikeler o kadar korkunç olmayacaktır. Aynısı, bu arada, aşırı yüksek sıcaklıklar için de geçerlidir. Kim uyum sağlayabilir, büyük olasılıkla hiçbir yerde kaybolmaz.

Kuzey Kutbu tavşanı, bir nedenden dolayı nispeten kısa kulakları olan Kuzey Amerika'daki en büyük tavşanlardır. Bu, bir hayvanın zorlu koşullarda hayatta kalmak için neler yapabileceğine harika bir örnektir - uzun kulaklar bir avcının duymasına yardımcı olabilirken, kısa kulaklar Arktik tavşanı için çok daha önemli olan değerli ısının salınımını azaltır.

Alaska'dan gelen kurbağalar, Rana sylvatica türü, belki de Antarktika balıklarını geride bıraktı. Kelimenin tam anlamıyla kışın buzun içinde donarlar, böylece soğuk mevsimi beklerler ve ilkbaharda hayata geri dönerler. Böyle bir "kriyo uyku", hazırda bekletme sırasında ikiye katlanan karaciğerin özel yapısı ve kanın karmaşık biyokimyası nedeniyle onlar için mümkündür.

Bütün günü güneşte geçiremeyen bazı peygamber devesi türleri, vücutlarındaki kimyasal reaksiyonlarla ısı eksikliği ile baş eder, kısa süreli ısınma için içlerindeki ısı parlamalarını yoğunlaştırır.

Bir kist, vücudun kendisini agresif bir dış ortamdan korumak için kendisini yoğun bir koruyucu kabukla çevrelediği, bakterilerin ve birçok tek hücreli organizmanın geçici bir varoluş şeklidir. Bu bariyer çok etkilidir - bazı durumlarda konağın birkaç on yıl hayatta kalmasına yardımcı olabilir.

Nototeniform balıklar Antarktika sularında o kadar soğuk yaşar ki normal balıklar orada donarak ölür. Deniz suyu sadece -2 ° C sıcaklıkta donar, bu tamamen taze kan hakkında söylenemez. Ancak Antarktika balıkları, kanda buz kristallerinin oluşmasını önleyen ve hayatta kalan doğal bir antifriz proteini salgılar.

Megatermi - vücut kütlesini kullanarak ısı üretme, böylece kanda antifriz olmasa bile soğuk koşullarda hayatta kalma yeteneği. Bu, etraflarındaki su neredeyse donduğunda hareketli kalan bazı deniz kaplumbağaları tarafından kullanılır.

Asya dağ kazları, Himalayaları geçerken büyük yüksekliklere çıkar. Bu kuşların en yüksek uçuşu 10 bin metre yükseklikte kaydedildi! Kazlar vücut ısıları üzerinde tam kontrole sahiptir, hatta buzlu ve ince havada hayatta kalabilmek için kan kimyalarını bile değiştirirler.

Mudskippers, daha çok banal gobilere ait olmalarına rağmen, en yaygın balık türü değildir. Gelgitin alçalmasıyla birlikte, kendi yiyeceklerini alarak, ara sıra ağaçlara tırmanarak silt boyunca sürünürler. Çamur zıpzıpları yaşam tarzlarında amfibilere çok daha yakındır ve sadece solungaçlı yüzgeçler içlerinde balık verir.

Olumsuz iklim koşullarında hayatta kalabilmek için bitkiler, hayvanlar ve kuşlar bazı özelliklere sahiptir. Bu özelliklere "fizyolojik adaptasyonlar" denir ve örnekleri insanlar dahil hemen hemen her memeli türünde görülebilir.

Neden fizyolojik adaptasyona ihtiyacımız var?

Dünyanın bazı bölgelerindeki yaşam koşulları tamamen rahat değil, ancak çeşitli vahşi yaşam temsilcileri var. Bu hayvanların düşmanca ortamı terk etmemesinin birkaç nedeni var.

Her şeyden önce, belirli bir bölgede belirli bir tür zaten var olduğunda iklim koşulları değişebilir. Bazı hayvanlar göçe adapte değildir. Bölgesel özelliklerin göçe izin vermemesi de mümkündür (adalar, dağ platoları vb.). Belirli bir tür için, değişen yaşam koşulları hala başka herhangi bir yerden daha uygun olmaya devam ediyor. Ve fizyolojik adaptasyon, soruna en iyi çözümdür.

Adaptasyon ile ne kastedilmektedir?

Fizyolojik adaptasyon, organizmaların belirli bir habitatla uyumudur. Örneğin, sakinlerinin çölünde konforlu bir konaklama, yüksek sıcaklıklara uyum sağlamalarından ve suya erişim eksikliğinden kaynaklanmaktadır. Adaptasyon, organizmalarda, çevrenin herhangi bir unsuruyla iyi geçinmelerine izin veren belirli işaretlerin ortaya çıkmasıdır. Vücuttaki belirli mutasyonlar sürecinde ortaya çıkarlar. Dünyada örnekleri çok iyi bilinen fizyolojik adaptasyonlar, örneğin bazı hayvanlarda (yarasalar, yunuslar, baykuşlar) ekolokasyon yeteneğidir. Bu yetenek, sınırlı aydınlatmalı bir alanda (karanlıkta, suda) gezinmelerine yardımcı olur.

Fizyolojik adaptasyon, çevredeki belirli patojenik faktörlere karşı bir dizi vücut reaksiyonudur. Organizmalara daha fazla hayatta kalma olasılığı sağlar ve bir popülasyondaki güçlü ve dirençli organizmaların doğal seçilim yöntemlerinden biridir.

Fizyolojik adaptasyon türleri

Organizmanın adaptasyonu ayırt edilir genotipik ve fenotipik. Genotipik, tüm bir türün veya popülasyonun organizmalarında değişikliklere yol açan doğal seçilim ve mutasyonların koşullarına dayanır. Modern hayvan, kuş ve insan türleri bu tür bir adaptasyon sürecinde oluştu. Genotipik adaptasyon şekli kalıtsaldır.

Fenotipik adaptasyon biçimi, belirli iklim koşullarında konforlu bir konaklama için belirli bir organizmadaki bireysel değişikliklerden kaynaklanmaktadır. Agresif bir ortama sürekli maruz kalma nedeniyle de gelişebilir. Sonuç olarak, vücut koşullarına karşı direnç kazanır.

Karmaşık ve çapraz uyarlamalar

Karmaşık uyarlamalar belirli iklim koşullarında kendini gösterir. Örneğin, kuzey bölgelerinde uzun süre kalma sırasında vücudun düşük sıcaklıklara adaptasyonu. Bu adaptasyon şekli, başka bir iklim bölgesine taşınırken her insanda gelişir. Belirli bir organizmanın özelliklerine ve sağlığına bağlı olarak, bu adaptasyon şekli farklı şekillerde ilerler.

Çapraz adaptasyon, bir faktöre karşı direnç gelişiminin bu grubun tüm faktörlerine karşı direnci arttırdığı bir vücut alışkanlığı şeklidir. Bir kişinin strese fizyolojik uyumu, soğuk gibi diğer bazı faktörlere karşı direncini arttırır.

Olumlu çapraz uyarlamalar temelinde, kalp kasını güçlendirmek ve kalp krizlerini önlemek için bir dizi önlem geliştirildi. Doğal koşullar altında, yaşamlarında daha sık stresli durumlarla karşılaşan kişiler, miyokard enfarktüsünün sonuçlarına sakin bir yaşam tarzı sürdürenlere göre daha az duyarlıdır.

Uyarlanabilir reaksiyon türleri

Vücudun iki tür adaptif reaksiyonu vardır. İlk tip "pasif uyarlamalar" olarak adlandırılır. Bu reaksiyonlar hücresel düzeyde gerçekleşir. Organizmanın olumsuz bir çevresel faktörün etkilerine karşı direnç derecesinin oluşumunu karakterize ederler. Örneğin, atmosfer basıncındaki bir değişiklik. Pasif adaptasyon, atmosfer basıncındaki küçük dalgalanmalarla vücudun normal işlevselliğini korumanıza izin verir.

Pasif tipteki hayvanlarda en iyi bilinen fizyolojik adaptasyonlar, canlı organizmanın soğuğun etkilerine karşı koruyucu tepkileridir. Yaşam süreçlerinin yavaşladığı kış uykusu, bazı bitki ve hayvan türlerinin doğasında vardır.

İkinci tip adaptif reaksiyonlara aktif denir ve patojenik faktörlere maruz kaldığında vücudun koruyucu önlemleri anlamına gelir. Bu durumda, vücudun iç ortamı sabit kalır. Bu tür adaptasyon, oldukça gelişmiş memelilerde ve insanlarda doğaldır.

Fizyolojik adaptasyon örnekleri

Bir kişinin fizyolojik adaptasyonu, çevresi ve yaşam tarzı için standart olmayan tüm durumlarda kendini gösterir. İklimlendirme, uyarlamaların en ünlü örneğidir. Farklı organizmalar için bu süreç farklı hızlarda gerçekleşir. Bazılarının yeni koşullara alışması birkaç gün sürer, çoğu için aylar sürer. Ayrıca, alışma oranı alışılmış çevre ile olan farklılığın derecesine bağlıdır.

Agresif habitatlarda, birçok memeli ve kuş, fizyolojik adaptasyonlarını oluşturan bir dizi karakteristik vücut reaksiyonuna sahiptir. Örnekler (hayvanlarda) hemen hemen her iklim bölgesinde görülebilir. Örneğin, çöl sakinleri, suyu oksitleyen ve oluşturan deri altı yağ rezervleri biriktirir. Bu süreç kuraklık döneminin başlangıcından önce gözlenir.

Bitkilerde fizyolojik adaptasyon da gerçekleşir. Ama o pasif. Böyle bir adaptasyonun bir örneği, soğuk mevsim başladığında ağaçların yapraklarının dökülmesidir. Böbreklerin yerleri, onları düşük sıcaklıkların ve rüzgarla karların zararlı etkilerinden koruyan pullarla kaplıdır. Bitkilerdeki metabolik süreçler yavaşlar.

Morfolojik adaptasyon ile birlikte, organizmanın fizyolojik reaksiyonları, olumsuz koşullarda ve çevredeki şiddetli değişikliklerde yüksek düzeyde hayatta kalma sağlar.

Bunlar vücudun optimal oranları, saç veya tüy örtüsünün yeri ve yoğunluğu vb. Suda yaşayan bir memelinin - bir yunusun - görünüşü iyi bilinmektedir. Hareketleri hafif ve kesindir. Sudaki bağımsız hız saatte 40 kilometreye ulaşır. Suyun yoğunluğu havanınkinin 800 katıdır. Gövdenin torpido şeklindeki şekli, yunusun etrafındaki su akışlarının girdapların oluşmasını önler.