Организмите през живота си изпитват влиянието на фактори, които са далеч от оптималните. Те трябва да понасят горещина, суша, слана, глад. Устройства.
1. спряна анимация (въображаема смърт). Почти пълно спиране на метаболизма. - малки организми. По време на анабиоза организмите губят до ½ или дори ¾ от водата, съдържаща се в тъканите. При безгръбначните често се наблюдава явлението диапауза- изчакване на неблагоприятни температурни условия, спиране в развитието си (стадия на яйце, какавида при насекоми и др.).
2. скрит живот. висши растенияне може да оцелее, ако клетката изсъхне. Ако е частично дехидратиран - ще оцелее. (зимен покой на растенията, хибернация на животните, семена в почвата,
3. Постоянството на вътрешната среда, въпреки колебанията външна среда. Постоянна телесна температура, влага (кактуси). Но много енергия се губи.
4. Избягване на неблагоприятни условия. (гнезда, ровене в снега, полет на птици)
Примери: Семена от лотос в торф на 2000 години, бактерии в леда на Антарктида. Пингвините имат температура 37-38, северните елени имат температура 38-39. кактуси. Въшки в централноазиатските сухи степи, сърцебиене на Gopher 300 удара и 3.
Еволюционна адаптация
Видове адаптация:
Морфологични(защита от замръзване: епифити - растат върху други растения, фанерофити - пъпките са защитени от пъпки (дървета, храсти), криптофити пъпки в почвата, терофити - едногодишни растения. При животните - мастни запаси, тегло.
Физиологична адаптация. : аклиматизация, освобождаване на вода от мазнините.
поведенчески– избор на предпочитана позиция в пространството.
физически -контрол на топлопреминаването . Химически– поддържане на телесната температура.
Еволюционно приспособяване на растенията и животните към различни факториоколната среда формира основата за класификацията на видовете.
1) Във връзка с физическите фактори на околната среда
а) влиянието на температурата върху организмите
Границите на толерантност за всеки вид са минималната и максималната смъртоносни температури. Повечето живи същества могат да живеят при температури от 0 до 50ºС, което се дължи на свойствата на клетките и интерстициалната течност. Адаптиране на животнитедо температурата на средата премина в 2 посоки:
– пойкилотермни животни (хладнокръвни ) - телесната им температура варира в широки граници в зависимост от температурата на околната среда (безгръбначни, риби, земноводни, влечуги). Тяхната адаптация към промените в температурата е изпадането в спряна анимация.
– хомойотермични животни (топлокръвни ) - животни с постоянна телесна температура (птици (около 40ºС) и бозайници, включително хора (36–37ºС)). Хомеотермичните животни могат да издържат на температури под 0°C. Тези организми се характеризират с терморегулация.
Терморегулация (терморегулация ) - способността на хората, бозайниците и птиците да поддържат температурата на мозъка и вътрешните органи в тясно определени граници, въпреки значителните колебания в температурата на външната среда и собственото им производство на топлина.При прегряване, кожните капиляри се разширяват и се нагряват се пренася от повърхността на тялото, изпотяването се увеличава, поради изпаряване, телесната температура се охлажда (хора, маймуни, еднокопитни), - непопотящите се животни изпитват термичен задух (изпаряването на влагата се случва от повърхността на устната кухина и език).При охлаждане кожните съдове се стесняват, преносът на топлина от тях намалява, перата и космите се издигат и вълната по повърхността на тялото, в резултат на това въздушната междина между тях се увеличава, което е топлоизолиращо.
Освен това топлокръвните животни се характеризират с постоянни адаптации към високи или ниски температури:
1) Разлики в размера на тялото. В съответствие със Правилото на Бергман: при топлокръвните животни размерът на тялото на индивидите е средно по-голям в популациите, живеещи в по-студените части от ареала на разпространение на вида. Това се дължи на намаляването на съотношението:
Колкото по-малък е този коефициент, толкова по-нисък е топлопреминаването.
2) Наличието на покритие от вълна и пера. При животните, живеещи в по-студени райони, се увеличава количеството на подкосъм, пух, пух при птиците. При сезонни условия е възможно линеене, когато в зимната козина има повече пух и подкосъм, а през лятото само пазят косми.
3) Мастен слой. Топлоизолиращ е. Особено често при морски животни, живеещи в студени морета (моржове, тюлени, китове и др.)
4) Мазнина покривка. Покритието на перата на водолюбиви птици е специално водоустойчиво покритие, което предотвратява проникването на вода и залепването на перата, т.е. запазва се въздушният топлоизолационен слой между перата.
5) Хибернация. хибернация- състояние на намалена жизнена активност и метаболизъм, придружено от инхибиране на нервните реакции. Преди да изпаднат в хибернация, животните натрупват мазнини в тялото и се укриват в убежища. Хибернацията е придружена от забавяне на дишането, сърдечната честота и други процеси. Телесната температура пада до 3-4ºС. Някои животни (мечки) запазват нормалното тяло t (това е зимен сън ). За разлика от анабиозата на студенокръвните животни, по време на хибернация топлокръвните запазват способността си да контролират физиологичното състояние с помощта на нервните центрове и да поддържат хомеостазата на ново ниво.
6) Миграции на животни(характерно както за топлокръвни, така и за студенокръвни) - сезонно явление. Полетите на птици са пример.
Адаптиране на растенията към температурата.Повечето растения могат да оцелеят при температури между 0 и 50ºC. Въпреки това, активната жизнена дейност се осъществява при температури от 10 до 40 ºС. В този температурен диапазон може да настъпи фотосинтеза. Вегетационният период на растенията е периодът със средни дневни температури над +10ºС.
Според метода на адаптиране към промените в температурата растенията са разделени на 3 групи:
– фанерофити(дървета, храсти, пълзящи растения) - изхвърлят всички зелени части за студения период, а пъпките им остават над снежната повърхност през зимата и са защитени от покривни люспи;
– криптофити (геофити)- също така губят цялата видима растителна маса през студения период, като запазват пъпките в грудките, луковиците или коренищата скрити в почвата.
– терофити- едногодишни растения, които умират с настъпването на студения сезон, оцеляват само семена или спори.
б) въздействието на осветлението върху организмите
Светлината е основният източник на енергия, без който животът на Земята е невъзможен. Светлината участва във фотосинтезата, осигурявайки създаването на органични съединения от неорганични вещества от растителността на Земята. Следователно влиянието на светлината е по-важно за растенията. Част от спектъра (от 380 до 760 nm) участва във фотосинтезата - областта на физиологично активното излъчване.
По отношение на осветлението се разграничават 3 групи растения:
– светлолюбив- за такива растения оптимумът е светъл слънчева светлина- тревисти растения от степи и ливади, дървесни растения от горните нива.
– сянколюбив– за тези растения оптималното е слабо осветление – растения по-ниски ниватайга смърчови гори, лесостепни дъбови гори, тропически гори.
– устойчив на сянка- растения с широк спектър на толерантност към светлина и могат да се развиват както на ярка светлина, така и на сянка.
Светлината има голяма сигнална стойност и е в основата на фотопериодизма.
фотопериодизъме реакцията на тялото към сезонни променипродължителност на деня. Времето на цъфтеж и плододаване при растенията, началото на брачния период при животните, времето на начало на миграция при прелетните птици зависят от фотопериодизма. Фотопериодизмът се използва широко в селското стопанство.
в) влиянието на условията на влага върху организмите
Условията на влажност зависят от два фактора: – валежи; - летливост (количеството влага, което може да се изпари при дадена температура)
По отношение на влагата всички растения са разделени на 4 групи:
– хидатофити – водни растенияизцяло или предимно потопени във вода. Те могат да бъдат вкоренени в земята (водна лилия), други не са прикрепени (пачи лещи);
– хидрофити- водни растения, прикрепени към почвата и потопени във вода само с долните си части (ориз, рогоз);
– хигрофити- Растения от влажни местообитания. Те нямат устройства, ограничаващи притока на вода (тревисти растения от горската зона);
– мезофити- растения, които понасят лека суша (повечето дървесни растения, тревни растения от степите);
– ксерофити- растения от сухи степи и пустини, имащи адаптации към липса на влага:
но) склерофити- растения с голяма коренова система, способна да абсорбира влагата от почвата от голяма дълбочина, и с малки листа или листа, трансформирани в тръни, което спомага за намаляване на зоната на изпаряване (камилски трън);
б ) сукуленти- растения, които могат да натрупват влага в месестите листа и стъбла (кактуси, еуфорбия).
– ефимера- растения, които преминават през жизнения си цикъл за много кратък период от време (периодът на дъждове или снеготопене) и образуват семена до периода на засушаване (мак, ириси, лалета).
Адаптация на животните към сушата :
- поведенчески методи (миграция) - характерни за животни от саваната в Африка, Индия, Южна Америка;
– образуване на защитни обвивки (черупки от охлюви, покривки от рогове на влечугите);
- изпадане в анабиоза (риби, земноводни в африкански и австралийски пресъхващи резервоари);
- физиологични методи - образуване на метаболитна вода (вода, образувана в резултат на метаболизма поради преработката на мазнините) - камили, костенурки, овце.
г) влиянието на движението на въздуха върху организмите.Движение въздушни масиможе да бъде под формата на тяхното вертикално движение - конвекция, или под формата на вятър, тоест хоризонтално движение. Движението на въздуха допринася за уреждането на спори, цветен прашец, семена, микроорганизми. Анемохори- приспособления за разпръскване на вятъра (парашути от глухарче, крила от кленово семе и др.). Вятърът може да има депресиращ ефект върху птиците и други летящи животни.
д) ефектът от движението на водата върху организмите.Основните видове движение на водата са вълни и течения.В зависимост от скоростта на течението:
- в спокойни води - рибите имат сплеснато тяло отстрани (ципура, хлебарка)
- в бързотечащи води - тялото на рибата е кръгло в напречно сечение (пъстърва).
Водата е плътна среда, следователно като цяло всички водни животни имат опростена форма на тялото : както риби, така и бозайници (тюлени, китове, делфини), и дори миди (калмари, октопод). Делфинът има най-перфектната морфологична адаптация към движението във водата, така че може да развива много високи скорости във водата и да извършва сложни маневри.
2) химически фактори на околната среда
а) Химични фактори въздушна среда
Състав на атмосферата: азот -78,08%; кислород - 20,95%; аргон, неон и други инертни газове - 0,93%; въглероден диоксид - 0,03%; други газове 0,01.
Ограничаващият фактор е съдържанието на въглероден диоксид и кислород. В повърхностния слой на атмосферата съдържанието на въглероден диоксид е на минималния толеранс, а кислородът е на максимума на толерантността на растенията към тези фактори.
Адаптиране към липса на кислород:
а) В почвата животни и животни, живеещи в дълбоки дупки.
б) Алпийски животни: - увеличаване на обема на кръвта, - увеличен брой еритроцити (кръвни клетки, които пренасят кислород), - повишено съдържание на хемоглобин в еритроцитите, - повишен афинитет на хемоглобина към кислород, т.е. 1 молекула хемоглобин може да носи повече кислородни молекули, отколкото при низинните животни (лами, алпаки, планински кози, снежни леопарди, яки, планински яребици, фазани).
в) При гмуркащи и полуводни животни: - повишен относителен обем на белите дробове, - по-голям обем и налягане на въздуха в белите дробове при вдишване, - адаптации, характерни за планинските животни (делфини, китове, тюлени, морски видри, морски змиии костенурки, пера).
г) при водни животни (хидробионти) - това са приспособления за използване на кислород от воден разтвор: - наличие на хрилен апарат с голяма площповърхност, - гъста мрежа от кръвоносни съдове в хрилете, осигуряваща най-пълното усвояване на кислорода от разтвора, - разширена телесна повърхност, която при много безгръбначни е важен канал за дифузионно снабдяване с кислород Риби, мекотели, ракообразни ).
б) Химични фактори на водната среда
а) съдържанието на CO 2 (повишено съдържание на въглероден диоксид във водата може да доведе до смърт на риби и други водни животни; от друга страна, когато CO 2 се разтваря във вода, се образува слаба въглеродна киселина, която лесно се образува карбонати (соли на въглеродната киселина), които са в основата на скелети и черупки на водни животни);
б) киселинността на околната среда (инструментите за поддържане на киселинността са карбонатите, водни организмиимат много тесен диапазон на толеранс за този индикатор)
в) соленост на водата - съдържанието на разтворени сулфати, хлориди, карбонати, измерено в ppm ‰ (грамове соли на литър вода). В океана 35 ‰. Максималната соленост в Мъртво море (270 ‰). Сладководни видове не могат да живеят в моретата, а морските видове не могат да живеят в реките. Въпреки това риби като сьомга, херинга прекарват целия си живот в морето и се издигат до реките за хвърляне на хайвера си.
3. Едафични фактори- почвени условия за растеж на растенията.
а) физически: - воден режим, – въздушен режим, – топлинен режим, – плътност, – структура.
б) химически: - почвена реакция, - елементарна химичен съставпочва, е обменният капацитет.
Най-важното свойство на почвата е плодовитост- това е способността на почвата да задоволява нуждите на растенията от хранителни вещества, въздух, биотична и физико-химична среда и на тази основа да осигурява добива на земеделски структури, както и биогенната продуктивност на дивите форми на растителност.
Адаптиране на растенията към солеността:
Солеустойчивите растения се наричат халофити(солерос, пелин, соленка) - тези растения растат върху солонци и солончаки.
„Пригодността на организмите и образуването на нови видове“
1. Фитнес на организмите и неговата относителност
През XIX век. проучванията донесоха все повече и повече нови данни, разкриващи приспособимостта на животните и растенията към условията на околната среда; остава отворен въпросът за причините за това съвършенство на органичния свят. Дарвин обясни произхода на фитнеса в органичния свят с помощта на естествения подбор.
Нека първо се запознаем с някои факти, свидетелстващи за приспособимостта на животните и растенията.
Примери за адаптивност в животинския свят.Широко разпространено в животинското царство различни форми защитно оцветяване. Те могат да бъдат сведени до три вида: покровителствени, предупредителни, камуфлажни.
Защитно оцветяванепомага на тялото да стане по-малко видимо на фона околност. Сред зелената растителност буболечките, мухите, скакалците и други насекоми често са оцветени в зелено. Фауната на Далечния север ( полярна мечка, полярен заек, бяла яребица) се характеризира с бял цвят. В пустините преобладават жълтите тонове на животните (змии, гущери, антилопи, лъвове).
Предупредително оцветяванеясно разграничава организма в околната среда с ярки, цветни ивици, петна (корпус 2). Намира се в отровни, изгарящи или жилещи насекоми: земни пчели, оси, пчели, бръмбари. Яркото, предупредително оцветяване обикновено придружава други средства за защита: косми, шипове, ужилвания, каустични или остро миришещи течности. Същият тип оцветяване включва заплашително.
Маскиранеможе да се постигне чрез сходство във формата и цвета на тялото с всеки предмет: лист, клон, възел, камък и т.н. При опасност гъсеницата на молец се разтяга и замръзва на клон като възел. Гнилите от пеперуда лъжици в неподвижно състояние лесно могат да бъдат сбъркани с парче гнило дърво. Постига се и маскиране мимикрия.Мимикрия се отнася до приликите в цвета, формата на тялото и дори поведението и навиците между два или повече вида организми. Например, видните пчели и оси мухи, лишени от жило, са много подобни на пчелите и осите - жилещи насекоми.
Не трябва да се мисли, че защитното оцветяване непременно и винаги спасява животните от изтребление от врагове. Но организмите или групите от тях, които са по-адаптирани по цвят, умират много по-рядко от тези, които са по-малко адаптирани.
Наред със защитната окраска животните са развили много други адаптации към условията на живот, изразени в техните навици, инстинкти и поведение. Например, пъдпъдъците, в случай на опасност, бързо падат на полето и замръзват в неподвижна поза. В пустините змии, гущери, бръмбари се крият от жегата в пясъка. В момента на опасност много животни заемат 16 заплашителни пози.
Примери за адаптивност в растенията.Високите дървета, чиито корони се разнасят свободно от вятъра, като правило имат плодове и семена с летене. Подлесът и храстите, където живеят птиците, се характеризират с ярки плодове с ядлива каша. При много ливадни билки плодовете и семената имат кукички, с които се придържат към козината на бозайниците.
Разнообразие от адаптации предотвратяват самоопрашването и осигуряват кръстосано опрашване на растенията.
При еднодомните растения мъжките и женските цветове не узряват едновременно (краставици). Растенията с двуполови цветове са защитени от самоопрашване чрез узряване на тичинките и плодниците в различно време или от особеностите на тяхната структура и взаимното им положение (при игликата).
Нека дадем още примери: нежни кълнове пролетни растения- анемона, чистяк, синя издънка, гъши лук и др. - понасят температури под нулата поради наличието на концентриран захарен разтвор в клетъчния сок. Много бавен растеж, нисък ръст, малки листа, плитки корени на дървета и храсти в тундрата (върба, бреза, хвойна), изключително бързо развитие на полярната флора през пролетта и лятото - всичко това са адаптации към живота в условията на вечна замръзване.
Много плевели произвеждат неизмеримо повече семена от културните растения - това е адаптивна черта.
Колектортела. Видовете растения и животни се различават по приспособимост не само към условията на неорганичната среда, но и един към друг. Например, в широколистна гора тревната покривка през пролетта се образува от светлолюбиви растения (коридалис, анемона, бял дроб, чистяк), а през лятото - устойчиви на сянка (будра, момина сълза, зеленчук). Опрашители на ранноцъфтящи растения са предимно пчели, земни пчели и пеперуди; летните цъфтящи растения обикновено се опрашват от мухи. Множество насекомоядни птици (иволга, орех), гнездящи в широколистна гора, унищожават нейните вредители.
В една и съща среда организмите имат различни адаптации. Птицата на ковчега няма плувни мембрани, въпреки че получава храната си чрез вода, гмуркайки се, използвайки крилата си и се вкопчва в камъните с краката си. Къртицата и къртицата принадлежат към ровещи се животни, но първият копае с крайниците си, а вторият прави подземни проходи с главата и силните си резци. Тюленът плува с плавници, докато делфинът използва опашната си перка.
Произход на адаптациите в организмите.Обяснението на Дарвин за появата на сложни разнообразни адаптации към специфични условия на околната среда е коренно различно от разбирането на Ламарк за този въпрос. Тези учени също се различаваха рязко при определянето на основните движещи сили на еволюцията.
Теорията на Дарвиндава напълно логично материалистично обяснение за произхода, например, на защитен цвят. Помислете за появата на зелен цвят на тялото при гъсеници, живеещи върху зелени листа. Техните предци можеха да бъдат боядисани в друг цвят и да не ядат листа. Да предположим, че поради някакви обстоятелства са били принудени да преминат към яденето на зелени листа. Лесно е да си представим, че птиците са кълвали много от тези насекоми, ясно видими на зеления фон. Сред различните наследствени промени, които винаги се наблюдават в потомството, може да има промени в цвета на тялото на гъсениците, което ги прави по-малко забележими върху зелените листа. От гъсениците със зеленикав оттенък някои индивиди оцеляха и дадоха плодородно потомство. В следващите поколения продължава процесът на преобладаващо оцеляване на гъсеници, по-малко забележими на цвят по зелените листа. С течение на времето, поради естествения подбор, зеленият цвят на тялото на гъсениците все повече и повече отговаряше на основния фон.
Появата на мимикрия също може да се обясни само с естествения подбор. Организмите с най-малки отклонения във формата на тялото, оцветяването, поведението, засилвайки приликата със защитени животни, са по-склонни да оцелеят и да оставят многобройно потомство. Процентът на смърт на такива организми е по-нисък от тези, които не са имали полезни промени. От поколение на поколение благоприятната промяна се засилва и подобрява чрез натрупване на признаци на сходство със защитени животни.
Движеща сила на еволюцията - естествен подбор.
Теорията на Ламарксе оказа напълно безпомощен при обяснението на органичната целесъобразност, например произхода на различни видове защитно оцветяване. Не може да се предположи, че животните са "тренирали" в цвета или твърдостта на тялото и чрез упражнението са придобили кондиция. Също така е невъзможно да се обясни взаимното приспособяване на организмите един към друг. Например, напълно необяснимо е, че хоботът на пчелите работнички съответства на структурата на цвета на определени видове растения, опрашени от тях. Пчелите работнички не се размножават, но пчелни майкивъпреки че произвеждат потомство, те не могат да "упражнят" хоботчето, тъй като не събират цветен прашец.
Нека си припомним движещите сили на еволюцията според Ламарк: 1) „желанието на природата за прогрес“, в резултат на което органичният свят се развива от прости форми към сложни, и 2) променящото се въздействие на външната среда ( директно върху растенията и нисшите животни и косвено с участието на нервната система на висшите животни). ).
Разбирането на Ламарк за градацията като постепенно увеличаванеорганизацията на живите същества според "неизменни" закони по същество води до признаване на вярата в Бога. Теорията за прякото приспособяване на организмите към условията на околната среда чрез появата само на адекватни промени в тях и задължителното унаследяване на придобити по този начин черти логично следва от идеята за първоначална целесъобразност. Наследяването на придобитите черти не е експериментално потвърдено.
За да покажем по-ясно основната разлика между Ламарк и Дарвин в разбирането на механизма на еволюцията, ще дадем обяснение с техните собствени думи на един и същ пример.
Образуването на дълги крака и дълъг врат при жираф
Според Ламарк
„Известно е, че този най-висок от бозайниците живее във вътрешността на Африка и се намира на места, където почвата винаги е суха и лишена от растителност. Това кара жирафа да яде листата на дърветата и да прави постоянни усилия да ги достигне. В резултат на този навик, който съществува от дълго време при всички индивиди от тази порода, предните крака на жирафа са станали по-дълги от задните, а шията му се е удължила толкова много, че това животно, без дори да се издига на задните му крака, повдигайки само главата си, достигат шест метра (около двадесет фута) височина... Всяка промяна, придобита от орган чрез обичайна употреба, достатъчна да предизвика тази промяна, се съхранява в по-нататъшен начинразмножаване, при условие че е присъщо и на двата индивида, участващи съвместно в оплождането при възпроизводството на техния вид. Тази промяна се предава и по този начин се предава на всички индивиди от следващите поколения, изложени на едни и същи условия, въпреки че потомството вече не трябва да го придобива по начина, по който всъщност е създадено.
Според Дарвин
„Жирафът, благодарение на високия си ръст, много дълга шия, предни крака, глава и език, е идеално приспособен да премахва листа от горните клони на дърветата... най-високите индивиди, които са били с инч или два по-високи от другите, често могат оцеляват в периоди на суша, скитайки в търсене на храна из цялата страна. Тази лека разлика в размера, дължаща се на законите на растежа и променливостта, няма значение за повечето видове. Но беше различно с зараждащия се 10 жираф, ако вземем предвид вероятния му начин на живот, защото онези индивиди, които имат някое или няколко различни частителата бяха по-дълги от обикновено, като цяло трябваше да се притесняват. При кръстосване те трябва да са оставили потомство или със същите структурни характеристики, или с тенденция към промяна в същата посока, докато индивидите по-неблагоприятно организирани в това отношение би трябвало да са най-податливи на смърт. ... естественият подбор едновременно защитава и по този начин разделя всички висши индивиди, като им дава пълната възможност да се кръстосват, и допринася за унищожаването на всички по-ниски индивиди.
Теорията за директна адаптация на организмите към условията на околната среда чрез появата на адекватни промени и тяхното наследяване намира поддръжници в момента. Възможно е да се разкрие идеалистичната му природа само въз основа на дълбокото усвояване на Дарвиновата доктрина за естествения подбор, движещата сила на еволюцията.
Относителност на адаптациите на организмите. Доктрината на Дарвин за естествения подбор не само обяснява как може да възникне годността в органичния свят, но също така доказва, че винаги е имало относителен характер.При животните и растенията, наред с полезните свойства, има безполезни и дори вредни.
Ето няколко примера за органи, които са безполезни за организми, неподходящи органи: шисти кости в кон, останките от задните крайници на кит, останките от трети век при маймуни и хора, апендикса на цекума в хора.
Всяка адаптация помага на организмите да оцелеят само в онези условия, в които е развита чрез естествен подбор. Но дори и при тези условия е относително. В светъл, слънчев ден през зимата птицата се раздава като сянка върху снега. Белият заек, незабележим на снега в гората, става видим на фона на стволовете, изтичащ до края на гората.
Наблюденията за проявата на инстинкти при животните в редица случаи показват неподходящия им характер. Нощните пеперуди летят към огъня, въпреки че умират в процеса. Те са привлечени от огъня от инстинкт: събират нектар главно от светли цветя, ясно видими през нощта. Най-добрата защита на организмите в никакъв случай не е надеждна във всички случаи. Овцете ядат без вреда за себе си паяка каракурт от Централна Азия, чиято ухапка е отровна за много животни.
Тясната специализация на тялото може да причини смъртта на тялото. Бързът не може да излети от равна повърхност, тъй като има дълги крила, но много къси крака. Излита само с отблъскване от някакъв ръб, като от трамплин.
Адаптациите на растенията, които пречат на животните да ядат, са относителни. Гладните говеда ядат и растения, защитени от тръни. Взаимната полза от организмите, свързани чрез симбиотични връзки, също е относителна. Понякога гъбичните нишки на лишеите унищожават водораслите, които съжителстват с тях. Всички тези и много други факти показват, че целесъобразността не е абсолютна, а относителна.
Експериментални доказателства за естествен подбор.След Дарвиновото време са проведени редица експерименти, които потвърждават наличието на естествен подбор в природата. Например рибите (гамбузия) са били поставени в басейни с различно оцветено дъно. Птиците са унищожили 70% от рибите в басейна, където са били по-видими, и 43%, където са по-добре съвпадали с фона на дъното.
При друг експеримент е наблюдавано поведението на крапивицата (група врабици), която не кълва гъсениците на покровителствения молец, докато не се разместят.
Експериментите потвърдиха важността на предупредителното оцветяване в процеса на естествения подбор. В края на гората на дъски бяха разположени насекоми от 200 вида. Птиците летяха около 2000 пъти и кълват само онези насекоми, които нямаха предупредителен цвят.
Експериментално е установено също, че повечето птици избягват хименоптери насекоми с неприятен вкус. След като кълне оса, птицата не докосва осите мухи в продължение на три до шест месеца. След това започва да ги кълве, докато се качи на оса, след което отново не докосва мухите дълго време.
Проведени са експерименти върху "изкуствена мимикрия". Птиците охотно ядоха ларви на бръмбари - брашнени бръмбари, боядисани с безвкусна карминова боя. Някои от ларвите бяха покрити със смес от боя с хинин или друго неприятно вещество. Птиците, попаднали на такива ларви, спряха да кълват всички цветни ларви. Опитът беше променен: върху тялото на ларвите бяха направени различни рисунки, а птиците взеха само тези, чиято рисунка не беше придружена от неприятен вкус. Така птиците развиват условен рефлекс за предупредителни ярки сигнали или рисунки.
Експериментално изследване на естествения подбор е извършено и от ботаници. Оказа се, че плевелите имат редица биологични особености, чието възникване и развитие може да се обясни само като адаптации към условията, създадени от човешката култура. Например растенията камелина (семейство кръстоцветни) и торица (семейство карамфил) имат семена, много сходни по размер и тегло с ленените семена, чиито култури заразяват. Същото може да се каже и за семената на безкрилата дрънкалка (от семейство Норичникови), която засява ръжени култури. Плевелите обикновено узряват по едно и също време с култивираните растения. Семената и на двете са трудни за отделяне едно от друго при веенето. Мъжът коси, вършеше плевелите заедно с реколтата и след това засяваше на нивата. Несъзнателно и несъзнателно той допринесе за естествения подбор на семена от различни плевели по линията на сходство със семената на културните растения.
2. Образуване на нови видове
От древни времена човекът е изумен от разнообразието на органичния свят. Как се получи? Доктрината за естествения подбор обяснява как в природата се образуват нови видове. Дарвин изхожда от фактите за домашните породи. Първоначално породите домашни животни са били по-малко разнообразни, отколкото днес. Преследвайки различни цели, хората извършваха изкуствен подбор в различни посоки. В резултат на породата разминавал се, т. е. разминавал се по знаципомежду си и с общата им прародна порода .
Дивергенция в природни условия.Дивергенцията се случва през цялото време в природата и се движи от естествения подбор. Колкото повече потомците на даден вид се различават един от друг, толкова по-лесно е да се разпространят в по-многобройни и по-разнообразни области, толкова по-лесно ще бъде размножаването. Дарвин разсъждава по този начин. Някакъв вид хищни четириноги по численост е достигнал границата на възможността за съществуване в тази област. Да приемем, че физическите условия на страната не са се променили; може ли този хищник да се размножава по-нататък? Да, ако потомците заемат местата, заети от други животни. И това може да се случи във връзка с преминаването към друга храна или към нови условия на живот (на дървета, във вода и т.н.). Колкото по-разнообразни ще бъдат потомците на този хищник по своите характеристики, толкова по-широко ще се разпространят.
Дарвин дава пример. Ако на едно парче земя се засяват треви от един вид, а на друг, подобен, се засяват билки, принадлежащи към няколко различни вида или рода, то във втория случай общият добив ще бъде по-голям.
В природата, на обект с площ малко по-голяма от 1 м2,Дарвин преброи 20 различни растителни вида, принадлежащи към 18 рода и 8 семейства.
Подобни факти потвърждават правилността на позицията, изложена от Дарвин: „... най-голямото количество живот се осъществява с най-голямо разнообразиесгради... ”Между растения от един и същи вид, с еднакви нужди от почва, влага, осветление и т.н., се провежда най-ожесточената биологична конкуренция. При естествения подбор ще се запазят формите, които са най-различни една от друга. Колкото по-забележими стават разликите между адаптивните характеристики на формите, толкова повече се разминават самите форми.
Поради естествения подбор процесът на еволюция е разнопосочнихарактер: цял „ветрило“ от форми произлиза от една първоначална форма, сякаш специални клони от един общ корен, но не всички получават по-нататъшно развитие. Под влияние на естествения подбор в безкрайно дълга поредица от поколения едни форми се запазват, други отмират; Едновременно с процеса на дивергенция протича и процес на изчезване, като и двата са тясно свързани. Най-разнообразните форми имат най-голям потенциал да оцелеят в процеса на естествен подбор, тъй като те се конкурират по-малко помежду си, отколкото междинните и предците, които постепенно изтъняват и умират.
Разнообразието е стъпка към формирането на един вид. Дарвин си представя, че процесът на образуване на нови видове в природата започва с разпадането на вида на вътрешновидови групи, които той нарича сортове.
Благодарение на естествения подбор и дивергенцията сортовете придобиват все по-отличителни наследствени характеристики и се превръщат в специални, нови видове.
Разликата между сорт и вид е много голяма. Сортовете от един и същи вид се кръстосват и дават плодородно потомство. Видовете в естествени условия, като правило, не се кръстосват, поради което настъпва биологична изолация на видовете.
За да обясни по-добре как протича процесът на видообразуване в природата, Дарвин предложи следната схема (фиг. 11).
Диаграмата показва възможните еволюционни пътища на 11 вида от един и същи род, обозначени с буквите A, B, C и т.н. – до L включително. Разстоянието между буквите показва близостта между видовете.
По този начин видовете, обозначени с буквите D и E или F и G, са по-малко сходни един с друг от видовете A и B или K и L и т.н. Хоризонталните линии показват отделни етапи в еволюцията на тези видове и всеки етап се приема конвенционално като 1000 поколения.
Нека проследим еволюцията на вида А. Куп пунктирани линии от точка А изобразяват неговите потомци. Поради индивидуалната изменчивост те ще се различават един от друг и от родителския вид А. Полезните промени ще бъдат запазени в процеса на естествения подбор. В този случай дивергенцията ще разкрие полезния си ефект: знаците, които са най-различни един от друг (линии a1 и m1 на снопа), ще се запазят, ще се натрупват от поколение на поколение и ще се разминават все повече и повече. С течение на времето таксономистите разпознават a1 и t1 като специални разновидности.
Да предположим, че през първия етап - първата хиляда години - две ясно изразени разновидности a1 и m1 произхождат от вид A. При условията, предизвикали промени в родителския вид А, тези сортове ще продължат да се променят. Може би на десетия етап те ще имат такива разлики между себе си и с вид А, че трябва да се броят като два определени видове: a10 и t10. Част от сортовете ще изчезнат и може би само f10 ще достигне десетия етап, образувайки трети вид. На последния етап се въвеждат 8 нови вида, произлезли от вид А: a14, q14, p14, b14, f14, o14, e14 и t14. Видовете a14, q14 и p14 са по-близки един до друг, отколкото до други видове, и образуват един род, останалите видове дават още два рода. Еволюцията на видовете I протича по подобен начин.
Съдбата на другите видове е различна: от тях само видовете E и F оцеляват до десетия стадий, вид E след това умира. Особено внимание заслужава вид F14: той е оцелял до нашето време почти непроменен от родителския вид F. Това може да се случи, ако условията на околната среда не се променят или се променят много малко за дълго време.
Дарвин подчерта, че само най-разнообразните, екстремни сортове не винаги са били запазени в природата, средните също могат да оцелеят и да дадат потомство. Един вид може да изпревари друг в своето развитие; от екстремните разновидности понякога се развива само един, но могат да се развият три. Всичко зависи от това как се развиват безкрайно сложните отношения на организмите помежду си и с околната среда.
Примери за спецификация.Нека да дадем примери за образуването на видове и ще използваме термина подвид,прието в науката вместо „разнообразие“.
Широко разпространени видове, като кафява мечка, заек, обикновена лисица, обикновена катерица, се срещат от Атлантическия океан до Тихи океани имат голям брой подвидове. Повече от 20 вида ранункулус растат в централната зона на СССР. Всички те произлизат от един и същи родителски вид. Неговите потомци са завзели различни местообитания – степи, гори, полета – и благодарение на дивергенцията постепенно се отделят един от друг, първо на подвидове, след това на видове (фиг. 12). Вижте други примери на същата фигура.
Видообразуването продължава и до днес.В Кавказ живее сойка с черно оперение на тила. Все още не може да се счита за независим вид, той е подвид на обикновената сойка. В Америка има 27 подвида на песенното врабче. Повечето от тях външно се различават малко един от друг, но някои имат резки разлики. С течение на времето междинните по своите характеристики подвидове могат да изчезнат, а крайните ще станат независими млади видове, загубили способността да се кръстосват помежду си.
Изолационна стойност.Обширността на ареала на разпространение на вида благоприятства естествения подбор и дивергенцията. Това се случва, когато един вид се заселва в области, изолирани един от друг. В такива случаи проникването на организми от едно населено място в друго е много трудно и възможността за преминаване между тях е рязко намалена или напълно отсъства.
Да дадем примери. В Кавказ, в райони, разделени от високи планини, има специални подвидове пеперуди, гущери и др. В езерото Байкал живеят много видове и родове реснички. плоски червеи, ракообразни и риби не се срещат никъде другаде. Това езеро е било отделено от други водни басейни от планински вериги от около 20 милиона години и комуникира с Северния ледовит океан само чрез реки.
В други случаи организмите не могат да се кръстосват поради биологична изолация.Например, два вида врабчета - брауни и полско врабче - се държат заедно през зимата, но обикновено гнездят по различни начини: първият - под покривите на къщите, вторият - в хралупи на дървета, по краищата на гората. В момента видовете кос са разделени на две групи, все още неразличими външно. Но един от тях живее в гъсти гори, другият се държи близо до човешкото жилище. Това е началото на формирането на два подвида.
Конвергенция.При първоначални условия на съществуване животните от различни систематични групи понякога придобиват сходни адаптации към околната среда, ако са изложени на един и същ селекционен фактор. Този процес е наречен конвергенция- сближаване на знаците. Например, предните ровещи се крайници на къртицата и мечката са много сходни, въпреки че тези животни принадлежат към различни класове. Китоподобните и рибите силно си приличат по форма на тялото, а крайниците на плувните животни, принадлежащи към различни класове, са сходни. Физиологичните характеристики също са конвергентни. Натрупването на мазнини при перконоги и китоподобни се обяснява с резултата от естествения подбор във водната среда: намалява загубата на топлина от тялото.
Сближаването в рамките на отдалечени систематични групи (типове, класове) се обяснява само с действието на сходни условия на съществуване върху хода на естествения подбор. Сближаването при относително близки животни също се влияе от единството на техния произход, което сякаш улеснява появата на подобни наследствени промени. Ето защо се наблюдава по-често в рамките на един и същи клас.
Разнообразие от видове.Доктрината на Дарвин за еволюцията на органичния свят обяснява разнообразието на видовете като неизбежен резултат от естествения подбор и свързаната с него дивергенция на характерите.
Постепенно в процеса на еволюция видовете се усложняват, органичният свят се издига до все по-високо ниво на развитие. Въпреки това, навсякъде в природата животните и растенията съжителстват едновременно, с различна степен на сложност в тяхната организация.
Защо естественият подбор не „издигна“ всички ниско организирани групи до най-високото ниво на организация?
Чрез естествения подбор всички групи растения и животни са приспособени само към собствените си условия на съществуване и следователно не могат всички да се издигнат до еднакво високо ниво на организация. Ако тези условия не изискват увеличаване на сложността на структурата, тогава нейната степен не се увеличава, защото, по думите на Дарвин, „при много прости условия на живот една висока организация не би предоставила никаква услуга“. В Индийския океан при повече или по-малко постоянни условия има видове главоногите(nautilus), почти непроменен в продължение на много стотици хилядолетия. Същото важи и за съвременните риби с перки.
Така едновременното съвместно съществуване на организми с различна структурна сложност се обяснява с теорията за естествения подбор и дивергенцията.
Резултатите от естествения подбор.Естественият подбор има три тясно свързани най-важни последици: 1) постепенното усложняване и увеличаване на организацията на живите същества; 2) адаптиране на организмите към условията на околната среда; 3) разнообразие от видове.
Библиография
1. Азимов А. Кратка история на биологията. М., 1997 г.
2. Кемп П., Армс К. Въведение в биологията. М., 2000г.
3. Либърт Е. Обща биология. М., 1978 Глиоци М. История на физиката. М., 2001г.
4. Найдиш В.М. Концепции на съвременното естествознание. Урок. М., 1999.
5. Небел Б. Наука за околната среда. Как работи светът. М., 1993г.
Въпрос 1. Дайте примери за приспособимостта на организмите към условията на съществуване.
При животните формата на тялото, цвета, поведението могат да бъдат адаптивни. Така например конските копита са най-удобни за бързо придвижване през открити пространства, прибиращите се котешки нокти осигуряват безшумно движение, водните бозайници имат тяло, подобно на риба, за най-ефективно движение във водата, птиците с различни скорости и модели на полет образуват едно или друга форма на крило.. Сред насекомите, които нямат активни средствазащита, формата на тялото е широко разпространена, имитирайки фонови обекти, като богомолка, пръчковидни насекоми, гъсеници на пеперуди. Някои организми са в състояние да придобият цвят, който съответства на фона, на който живеят (хамелеон, писия).
Въпрос 2. Защо някои животински видове имат ярък демаскиращ цвят?
Ярката окраска обикновено е характерна за отровните животни и предупреждава хищниците за негодността на обекта на тяхното нападение; характерна е за отровни, жилещи или изгарящи насекоми (пчели, оси, бръмбари и др.). Калинка, много забележима, никога не е кълвана от птици поради отровната тайна, отделяна от насекомите. Неядливи гъсеници, много отровни жаби и змии имат ярък предупредителен цвят. Това оцветяване предупреждава хищника предварително за безполезността и опасността от атаката. Чрез опити и грешки хищниците бързо се научават да избягват да атакуват плячка с предупредително оцветяване.
Въпрос 3. Каква е същността на явлението мимикрия?
Мимикрия е прилика на беззащитен и годен за консумация вид с един или повече несвързани видове, които са добре защитени и имат предупредителен цвят. Феноменът мимикрия е често срещан при пеперуди и други насекоми. Много насекоми имитират жилещи насекоми. Известни са бръмбари, мухи, пеперуди, копиращи оси, пчели, земни пчели. Мимикрия се среща и при гръбначните животни – змиите. При всички случаи сходството е чисто външно и е насочено към формиране на определено визуално впечатление у потенциалните врагове.
Въпрос 4. Как се поддържа ниският брой мимически видове?
Подражанието на едни видове от други е оправдано: много по-малка част от индивидите както на вида, послужил за модел, така и на вида имитатор, са изтребени. Необходимо е обаче броят на мимическите видове да бъде значително по-малък от броя на моделните видове. В противен случай враговете няма да развият стабилен отрицателен рефлекс към предупредителния цвят. Фактът, че генофондът на тези видове е наситен със смъртоносни мутации, позволява поддържането на броя на имитиращите видове на необходимото ниво. В хомозиготно състояние тези мутации причиняват смъртта на организма, в резултат на което висок процент от индивидите не достигат до полово зряло състояние.
Въпрос 5. Действието на естествения подбор обхваща ли поведението на животните? Дай примери.
За оцеляването на организмите в условията на борба за съществуване голямо значениеима адаптивно поведение. Ефективността на адаптивното оцветяване и формата на тялото нараства рязко в комбинация с поведението. Например, способността на котките да седят в засада дълго време и да правят светкавични скокове гарантира успеха при лов на хищник от засада. Способността на вълка да идва по вятъра и да ловува в глутница са полезни качества за този ловец. Без съмнение е оправдано някои животни да съхраняват храна за неблагоприятния сезон на годината. Например една домашна полевка съхранява до 10 кг зърнени храни, зърнени храни, корени и суха трева. Скриване в случай на опасност за организми, които нямат активни начинизащита, им позволява да спасят живота си.
Въпрос 6. Защо намалява броят на потомството при животински видове, които се грижат за потомството? Дай примери.
При ниско организираните организми потомството най-често е оставено да се оправя. Това обяснява толкова високата плодовитост на безгръбначни и по-ниски гръбначни животни. Голям брой потомци в условия на висока унищожаемост на младите служи като средство за борба за съществуването на вида. С развита грижа за потомството, броят на оцелелите и полово зрели потомци се увеличава драстично, което прави възможно намаляването на първоначалния им брой.
Въпрос 7. Каква е относителната природа на адаптивните черти в организмите? Дайте примери, специфични за растенията и животните.
Структурата на живите организми е много фино адаптирана към условията на съществуване. Всяка видова черта или свойство има адаптивна природа, целесъобразна в дадена среда, при дадени условия на живот, само в обичайната за вида среда. Когато условията на околната среда се променят, те стават безполезни или дори вредни за тялото. Поради мимикрия повечето птици не докосват оси и пчели, но сред тях има видове, които ядат както оси, така и пчели, и техните имитатори. Таралежът и птицата секретар ядат отровни змии без вреда. Черупката на сухоземните костенурки надеждно ги защитава от врагове, но хищните птици ги издигат във въздуха и ги разбиват на земята.
Всякакви адаптации са целесъобразни само в обичайната за вида среда. Когато условията на околната среда се променят, те се оказват безполезни или вредни за тялото. Постоянният растеж на резците при гризачи е много важна характеристика, но само при хранене с твърда храна. Ако плъхът се държи на мека храна, резците, без да се износват, нарастват до такъв размер, че храненето става невъзможно. И така, всички характеристики на структурата и поведението на котките са подходящи за хищник, който чака плячка в засада: меки подложки на пръстите, прибиращи се нокти, способност да виждат в тъмното. В същото време в открити пространства всички тези устройства са безполезни.
Дълбоката коренова система на пустинните растения не е полезна във влажни местообитания. Превръщането на крайниците в плавници при водните бозайници е полезно за живот във вода, но на сушата китоподобните са неподвижни, а перконогите се движат много тромаво.
По този начин всяка структура и всяка функция е адаптация към специфични условия на околната среда, т.е. адаптациите са относителни. Нито една от адаптивните функции не осигурява абсолютна сигурност за техните собственици.
Разгледайте снимки 158-163. Какви са адаптациите на изобразените на фигурите организми към условията на живот? Помислете дали тези адаптации ще се запазят в организмите, ако условията им на живот се променят.
Всички организми имат различни адаптации към условията на околната среда. Тези адаптации се развиват в хода на еволюцията на два етапа. Първоначално, поради мутационна и комбинативна вариабилност, в организмите се появяват нови признаци. След това тези знаци се тестват чрез естествен подбор за съответствието им с условията на околната среда.
Примери за адаптации на организми.Примерите за приспособяване на организмите към условията на живот са толкова много, че е почти невъзможно да се опишат всички. Нека само да дадем няколко примера.
Ориз. 158. Защитна окраска при животните: 1 - плътна окраска на зимното оперение при тундровата яребица; 2 - дисекция оцветяване в ос елен
Морфологичните адаптации включват тези, открити в различни организми, различни видовепокровителствено, предупредително оцветяване, камуфлаж и пасивна защита.
Защитното оцветяване се развива при индивиди, живеещи открито, което ги прави по-малко забележими на фона на околната среда. Такова оцветяване може да бъде плътно (бялото оперение на яребица от тундра през зимата), ако фонът наоколо е еднакъв, или разчленен (светли и тъмни точки по кожата на осовите елени), ако петна от светлина и сянка се редуват по околните фон (фиг. 158). Ефектът на покровителственото оцветяване се засилва от съответното поведение на животното. В момента на опасност те се крият, което ги прави още по-малко забележими на фона на околната среда.
Предупредителното оцветяване се развива при индивиди, които имат химическа защита срещу врагове. Те включват, например, жилещи или отровни насекоми, негодни за консумация или горящи растения. В процеса на еволюция те са се развили не само отровни химични вещества, но и ярки, обикновено червено-черни или жълто-черни на цвят (фиг. 159). Някои животни с предупредително оцветяване в момента на опасност показват ярки петна на хищника, заемат заплашителна поза, което обърква врага.
Ориз. 159. Предупредително оцветяване при жаби с отровни стрели
Камуфлаж - защита, която е не само цвета, но и формата на тялото. Има два вида маскировка. Първото е, че камуфлираният организъм по свой начин, външен виднаподобява предмет – лист, възел, камък и т. н. Този вид маскировка е широко разпространена при насекомите: пръчици, буболечки и гъсеници на молци (фиг. 160).
Ориз. 160. Камуфлаж при листни буболечки
Вторият тип маскировка се основава на имитативната прилика на незащитени организми със защитени. И така, безобидни пеперуди от стъклени бутилки с цвета на корема приличат на жилещи насекоми - оси, така че насекомоядните птици не ги докосват (фиг. 161).
Ориз. 161. Маскировка на стъклена пеперуда
Средствата за пасивна защита увеличават вероятността за запазване на организма в борбата за съществуване. Например, черупките на костенурки, черупките на мекотели, пера на таралеж ги предпазват от вражески атаки. Шиповете по стъблата на розите и бодлите в кактусите пречат на изяждането на тези растения от тревопасните бозайници (фиг. 162).
Ориз. 162. Средства за пасивна защита при кактус от бодлива круша
Физиологичните адаптации осигуряват устойчивостта на организмите към промени в температурата, влажността, осветеността и други условия от нежива природа.
Така че, когато температурата на околната среда спадне при земноводни и влечуги, нивото на метаболизма в тялото намалява и започва зимен сън. При птиците и бозайниците, напротив, когато температурата на околната среда спадне, метаболизмът в тялото се засилва, което увеличава производството на топлина. Развиващите се едновременно плътни пера, вълна и подкожен слой мазнини предотвратяват загубата на топлина от тялото (фиг. 163).
Ориз. 163. Козината на зимната катерица има дебел подкосъм
Поведенчески адаптации се срещат само при силно развити животни. нервна система. Те представляват различни форми на поведение, насочени към оцеляването както на отделните индивиди, така и на вида като цяло.
Всички поведенчески адаптации могат да бъдат разделени на вродени и придобити. Вродените включват например поведение на чифтосване, защита и отглеждане на потомство, избягване на хищници, миграция. И така, лъвицата, когато ближе малките си, запомня миризмата им. Същият процес събужда у нея необходимостта да предпазва малките от врагове (фиг. 164, 1).
Ориз. 164. Поведенчески адаптации на организмите: 1 - лъвица, близваща малки; 2 - японски макаци, които се греят в горещ извор; 3- водолюбиви птицизимуване на незамръзващо езерце в града
Придобитите поведенчески адаптации също играят важна роля в живота на животните. Например, най-северните видове маймуни - японски макаци, открити в северната част на Япония, преминаха към снежно-воден начин на живот (фиг. 164, 2). През зимата, с настъпването на по-тежки студове, тези маймуни се спускат от планините към горещи извори, където се греят в топла вода. Още един ярък пример. В големите градове на централна Русия поведението на мигриращите птици се е променило. И така, някои водолюбиви птици спряха да летят към по-топлите страни за зимата. Те се събират на големи стада върху незамръзващи водоеми, където винаги има необходимата храна (фиг. 164, 3).
Относителна приложимост на устройствата.Всички адаптации в организмите се развиват в специфичните условия на тяхното местообитание. Ако условията на околната среда се променят, устройствата могат да загубят своята положителна стойност, с други думи, те имат относителна целесъобразност.
Има много доказателства за относителната целесъобразност на адаптациите: защитата на тялото срещу едни врагове е неефективна срещу други; поведението на организма може да се обезсмисли; Орган, който е полезен в една среда, е безполезен в друга. Например, певицата, благодарение на родителския си инстинкт, храни кукувицата, излюпена от яйце, хвърлено в гнездото от кукувица (фиг. 165).
Ориз. 165. Относителна целесъобразност на адаптациите на организмите - кукувица, хранеща кукувица.
И така, основният резултат от действието на движещите сили на еволюцията е появата на нови адаптации и подобряването на съществуващите адаптации в организмите. Тъй като условията за съществуване на организмите се променят, в природата няма абсолютни адаптации, а процесът на тяхното появяване е безкраен. При индивиди, принадлежащи към един и същи вид, разликите в наличните адаптации са незначителни. Консолидирането на тези различия в условията на изолация води до появата на нови видове, т.е. към визуализация.
Упражнения за научен урок
- Как хората се адаптират към средата си?
- Каква е относителната целесъобразност на устройствата? Илюстрирайте отговора си с примери.
- Могат ли организмите в хода на дългата еволюция да развият абсолютни, тоест съвършени адаптации? Обосновете отговора си.
Помощни средства за отстраняване излишната вода:
Специална форма на листа (саблевидни листа, висящи надолу).
Образуването на жлебове по ръба на листа (дървета с капкомер).
Надлъжно сгъната листна повърхност.
Отстраняване на вътрешна влага с помощта на хидатоди.
Адаптиране на r-то към липса на влага:
Месести и сочни стъбла и листа (напр. кактуси).
Листата са бодливи (кактуси), или листата са удебелени, както например при алоето и агавето.
Добре развит корен s-ma. Корени m.b. или повърхностни, широко разклонени и добре улавящи атмосферни валежи, или пръчковидни, проникващи на голяма дълбочина до подземните води.
Листата са дребни, сухи, често под формата на иглички, шипове, люспи, по тях има много устица, които се затварят при липса на вода. Големите листа (например трева за пера, власатка) могат да се навият с устицата навътре.
39. Светлината като ек-ти фактор. Ех-та група p-та по отношение на светлината. Адаптация r-то към различни условия на осветление. Хроматична адаптация, листна мозайка, фотопериодизъм.
Един от най-важните ek-their f-ditch, особено за фотосинтетични зелени p-th, е светлината. Слънцето излъчва огромно количество E. В същото време видимите лъчи (видима светлина) представляват около половината от цялата лъчиста енергия, влизаща в Земята. Останалите 50% са невидими инфрачервени лъчи, около 1% - ултравиолетови. Специално знание в живота на всички организации има видима светлина. Хлорофилът се образува на светлина и се осъществява най-важният процес на фотосинтеза в биосферата.
От гледна точка на оптиката р-ия е непрозрачно тяло, което частично поглъща, частично отразява и пропуска слънчевата радиация.Основният орган, който възприема радиацията е лист. Спектралната област на поглъщане на радиация от листа включва UV, видими, IFC лъчи.
UV лъчите се абсорбират от клетките на клетката (обвивка, цитоплазма, ензими и различни пигменти).
IFK се абсорбират от цитоплазмата и водната sod-Xia в тъканите на листа.
Има 2 максимални абсорбции във видимата светлина:
В областта на оранжево-червеното (660-680 nm)
В синьо-виолетовата област (460-490 nm.
Видимата светлина има смесен ефект върху организмите: червените лъчи са предимно термични, сините и виолетовите променят скоростта и посоката на своите биохимични реакции.
Листът е доминиран от зелени пигменти, които абсорбират лъчи в района на 660-680 nm.
Установено е, че много региони се развиват добре под прозрачни безцветни стъкла, но растат слабо под червени и особено зелени и често изобщо не образуват генеративни органи.
Като цяло светлината влияе върху скоростта на растеж и развитие на p-th, интензивността на фотосинтезата.
По отношение на светлината се разграничават следните еквивалентни групи на p-th: светлина (светолюбиви), сенчести (сенколюбиви) и сенкоустойчиви.
светлинни видове (гелеофити)живей открити местас добра осветеност и в горската зона са редки. Обикновено образуват рядка и ниска растителна покривка, за да не се закриват взаимно.
Сенчести квартали ( сциофити) не понасят силно осветление и живеят под покрива на гората на постоянна сянка. Това са предимно горски билки. На поляни с рязко просветляване се показват ясни знаципотисничество и често загиват.
Райони, устойчиви на сянка ( факултативни хелиофити) може да живее при добра светлина, но лесно понася засенчване. Те включват по-голямата част от r-ти гори.
За лек r-ти хар-он клек, розетка на листата, съкратени издънки. Те реагират на недостатъчно осветление с развитие на обезцветени леторасти, удължаване на междувъзлията и огъване на леторастите към светлината.
Сенкоустойчивите дървесни видове и сенчести тревисти площи се отличават с мозаечна подредба на листата. При евкалипта листата са обърнати към светлината с ръб. При дърветата светлите и сенчести листа (разположени съответно на повърхността и вътре в короната) - добре осветени и засенчени - имат анатомични различия. Светлите листа са по-дебели и по-груби, понякога лъскави, което помага за отразяване на светлината. Листата на нюанса обикновено са матови, без косми, тънки, с много деликатни кожички или никакви.
Също така, определена форма на короната - куполообразна, сферична, конична - осигурява приток на слънчева радиация към листните плочи на различни нива.
Подреждането на листата в ценозата се подчинява на правилото " листова мозайка": листата на горните слоеве са разположени почти вертикално, долните нива са по-наклонени, а долните листа са хоризонтални.
Фотопериодът е съотношението на светлите и тъмните части на деня. Открит е през 1920 г. от Гардър и Алард при изучаване на оранжерии.
Реакциите на организациите към редуването и продължителността на светлите и тъмните периоди от денонощието се наричат фотопериодизъм.
Според вида на фотопериодичната реакция областите се разделят на 4 групи:
Р-я кратък ден.
Тези градини изискват 12 часа или по-малко светлина на ден, за да преминат към цъфтеж (коноп, тютюн и др.).
R-я дълъг ден.
Нуждаете се от повече от 12 часа светлина на ден (картофи, пшеница и много растения от северните райони).
Стенофотопериодични области.
Цъфтят и плододават с продължителност на деня 10-16 часа.
Неутрални фотопериодични области.
Те нямат фотопериодна чувствителност и цъфтят при всяка дължина на деня, с изключение на кратък (елда, домат, глухарче, много плевели).
Свойството на организациите да променят състоянието на пигментния комплекс в зависимост от условията на местообитанието се нарича - " хроматична адаптация»
40. т-ра като ек-ти ф-р. Ek-та група p-та по отношение на. t-re. Адаптации р-ти към различни. t-ти режими. Концепцията на t-ти градиенти на околната среда и p-iya. Ефективно. t-ry развитие p-th org-s.
T-ra определя развитието, съществуването и разпространението на живите организации по целия свят. Стойностите на Ek-miса - дозата на излагане на f-ra и топлинния режим. Топлинният режим влияе върху продължителността на живота на организациите през деня, сезоните и т.н.
Значението на t-ur като f-ra се крие във факта, че t-ra влияе на жизнените процеси (правилото на van't Hoff). Според това правило скоростта на химичните реакции се увеличава с 2-3 пъти с повишаване на температурата на всеки 10 градуса. Когато температурите са по-високи или по-ниски от оптичните, скоростта на техните биохимични реакции в org-me намалява или те обикновено се нарушават, което води до забавяне на скоростта на растеж и дори до смърт на org-ma.
По отношение на t-re, r-ia се разделят:
Криофилни (студолюбиви региони).
Мезотермални (умерени ширини).
Термофилни (тропически, субтропични зони).
криофили -включват студоустойчиви райони, които носят ниски температури в състояние на покой. Среща се в умерения пояс. Техните ареали не излизат извън границите на бореалната горска площ (бактерии, гъби, лишеи, мъхове).
мезотермофити -включват топлолюбиви, но не топлоустойчиви райони (мокри тропическа зонаживеещи при температура 20-30 градуса). Те нямат адаптации към t-тия режим. Те включват вечнозелени райони на субтропичната зона (ягодово дърво, палми). За мезотермофити умерени ширинивключват широколистни видове (липа, бук, габър, кестен), както и района на тревистия слой на широколистните гори.
Термофили- R-ia, способен да издържа на температура над 45 градуса без видими повреди. Хаар-ни за пътеки-те и субтропични поясиземя и открити местообитания. Райони на пустини, полупустини, степи, савани, скални мъхове и лишеи, термофилни бактерии и водорасли.
Различните райони се адаптират по различен начин към различните m-ти режими. Така например в зоната на високи температури с ниска влажност (в тропически и субтропични пустини) исторически се формира особен морфен тип p-th:
Намаляване на листната повърхност, до нейното намаляване;
Навиване на листа в тръба;
Плътно бяло пубертет;
Гладка восъчна повърхност, наличие на кутикула;
Ориентация на ръба на листата към слънцето;
Силно развитие на обвивните тъкани;
Дебелостенен стратифициран епидермис, развитие на перидерма и кора.
В зоната на ниско t-ur се отбелязват следните адаптации:
Намаляване на листната повърхност, нагъване на листата, опушване на този участък и пъпкови люспи, развитие на кутикула, зимно катраняване на пъпките, плитък корен s-we.
Към физио-им адаптациите на p-та, изглаждащи вредното въздействие на високи и ниски t-urs, m.b. се приписват интензивността на транспирация, натрупването в клетките на соли, които променят температурата на плазмената коагулация, съдържанието на хлорофил за предотвратяване на проникването на най-горещата слънчева светлина. Най-висока стойностза терморегулация на устойчив на замръзване r-th, има натрупване в клетките на захар и други вещества, които повишават концентрацията на клетъчния сок и намаляват поливането на клетките. Това прави r-s по-издръжливи.
През 1966 г. Радченко се развива концепцията за температурни градиенти на околната среда и p-th. Същността му се крие във факта, че се разграничават отрицателните и положителните t-ти градиенти. Отрицателен градиент е, когато температурата на почвата е по-ниска от температурата на въздуха.
Положителен градиент е, когато температурата на въздуха е под температурата на полуострова. Повечето от p-ths са адаптирани към отрицателния t-градиент, а по-малка част от p-ths са адаптирани към положителния t-градиент.
Под ефективен thразберете разликата между m-та среда и m-тия праг на развитие на организациите. За всеки вид има горни граници, тъй като също високо t-ryвече не стимулират, а пречат на развитието. Както прагът на развитие, така и сумата от ефективните t-urs са различни за всеки вид. Те зависят от истинската адаптация на вида към условията на живот. За семена r-ти умерен климат, например грах, детелина, прагът на развитие е нисък: покълването им започва при t-re p-you от 0 до +1 градус; по-южните култури - царевица и просо - започват да покълват само при + 8 + 10 градуса, а семената на финиковата палма трябва да затоплят почвата до + 30 градуса, за да започнат развитието. Сумата от ефективните t-urs се изчислява по формулата: C \u003d (t -t 1) n, където C е желаната стойност; t - наблюдавана (реална температура); t 1 - долният праг на развитие; n е продължителността на развитие в дни.
41. Почвата като местообитание r-th. Ek-та група r-та по отношение на едафичните фактори.
Почвата е важна среда за живота на областта. Той е поддържащ субстрат за сухоземни и повечето водни райони. Представлява подхранваща среда, от която р-иа усвояват хранителни-и ин-ва. Полуостровът защитава подземните части на района и семената и спорите от неблагоприятни въздействия.
Той има сложен многокомпонентен s-av:
Твърда мин-та част под формата на неразтворими орг-техни съединения;
Твърда орг-та част, състояща се от остатъци от f-та и p-та и неразтворим хумус in-va;
Почвен разтвор (воден разтвор на газове орг-те и не-орг-те в-в);
почвен въздух;
Почва м / о, област, кладенец.
M-за разпределяне на редица eq-техните групи p-ти по отношение на различни St-ти почви. И така, според реакцията към киселинността на почвата, те разграничават:
Ацидофилиили ацидофитипредпочитат кисели почви. Те включват района на сфагновите блата, дивия розмарин, червени боровинки, боровинки, хвощ и др.
Базифили или базифитипредпочитат алкални почви. Те включват мордовник, горска анемона.
Неутрофилиили неутрофитипредпочитат почви с нормална реакция. Това е по-голямата част от културните квартали.
Амфифилиили амфифитиса безразлични към реакцията на почвата и могат да растат в широк диапазон на pH. Синя малина, златна роза, къпина, ягода и др. и т.н.
По отношение на брутния състав на почвата има:
Олиготрофнирайони, съдържащи малък брой пепелни елементи (бел. бор).
ефтрофичен,нуждаещи се от голям брой пепелни е-и (дъб, обикновена подагра и др.).
Мезотрофниизискващи умерено количество пепелни елементи (смърч).
В зависимост от химичното им El-s, към чийто излишък се адаптират областите, те разграничават:
нитрофили- Област, предпочитаща почви, богати на азот. Те се заселват в местообитания, където се натрупва голям брой органични вещества (по скали с птичи колонии, по стени и корнизи на сгради, по пасища, изоставени имоти, дворове, купища за боклук). Те включват скални нитрофилни лишеи, бъз, малина, обикновена подагра, всички видове коприва, кокошка белена, всички видове от рода репей и амарант и др.
халофити– район на засолените почви. Всички те имат много високо осмотично налягане, което им позволява да използват почвени разтвори, тъй като смукателната сила на корените надвишава смукателната сила на почвения разтвор. Някои халофити отделят излишни соли през листата или ги натрупват в своята орг-ме. Затова понякога се използват за приготвяне на сода и патош. Типични халофити са солерос, сарсазан, сода и поташ, паташник.
Някои видове r-s са ограничени до различни субстрати: псамофити - населяват свободно течащи подвижни пясъци. Псамофитите от дървета и храсти, когато са покрити с пясък, образуват допълнителни корени. Върху корените се развиват аднексални пъпки и издънки, ако растенията са оголени при продухване с пясък (бял саксаул, кандим, пясъчен скакалец и др.). Някои псамофити се спасяват от пясъка чрез бързия растеж на леторастите, намаляването на листата. Те са разработили специални устройства, които повишават летливостта и еластичността на плодовете. Плодовете им се движат заедно с движещия се пясък и не са покрити от него. Те лесно понасят сушата благодарение на различни адаптации. Това са пясъчни покрития по корените, запушване на корени и силно развитие на страничните корени. Повечето псамофити са безлистни или имат отчетлива ксероморфна зеленина (твърди листа със синкаво восъчно покритие, тесни и накъдрени или лъскави и кожени).
петтрофити- растат на каменисти почви.
42. Водата като еквивалент f-r. Ek-s групи w-s по отношение на водата. Воден баланс на животинските органи.
Водата е необходимо условиесъществуване на всички живи организации. Тя е сред най-важните природни ресурсинашата планета. Водата е необходима за всички форми на живот, които според учените са възникнали в водна среда. Общото количество вода на Земята се оценява на 1386 милиона km3.
Водата е единствената естествена течност, която съществува на повърхността на Земята в огромни количества. В природата водата съществува в три агрегатни състояния: течно, твърдо и газообразно.
Физиологичното значение на водата за живите организми се състои в това, че осигурява запазването на структурата и нормалното функциониране на живата клетка, като въздейства върху биологичните мембрани и процесите, протичащи с тяхно участие. Водата е универсален разтворител, има плътност, пропускливост и дори може да компенсира температурните колебания.
По отношение на водата могат да се разграничат три бивши групи кладенци:
хигрофили- влаголюбиви кладенци, нуждаещи се от среда с висока влажност. Те имат слабо развити или никакви механизми за регулиране на водния метаболизъм. Те не могат да се натрупват в значително количество и да задържат водни запаси в организма за дълго време. Такива кладенци, като правило, живеят във влажна среда и са принудени постоянно да попълват запасите от вода (въшки, комари, сухоземни планарии, немертини и др.). Типична хигрофилна група са сухоземните мекотели и земноводни.
Мезофилите- животни, живеещи в условия на умерена влажност. Те включват зимната лъжичка. Много други насекоми, птици и бозайници, които също са типични мезофили, съществуват в райони с ниска влажност на въздуха и понасят относително лесно нейните колебания.
Ксерофили- това са сухолюбиви кладенци, които не понасят висока влажност. Всички ксерофили имат добре развити механизми за регулиране на водния метаболизъм и адаптация към задържането на вода в организма. Адаптирането към живота в сухи условия може да бъде много различно. Така костенурката слон съхранява вода в пикочния мехур; много насекоми, гризачи и други получават вода с храна; някои бозайници избягват дефицита на влага чрез отлагане на мазнини, които при окисляване образуват метаболитна вода. Благодарение на метаболитната вода живеят много насекоми, които се хранят със суха храна, камили, дебелоопашати овце, дебелоопашати тушканчета и др.