Физиологические адаптации, примеры приспособления живых организмов к условиям среды. Адаптации примеры растений
Физиологические адаптации, примеры приспособления живых организмов к условиям среды
Способность адаптироваться, или приспосабливаться к новым условиям – важная способность живых организмов. При этом приспособления могут быть самыми разнообразными – от не определяемых без сложного оборудования биохимических особенностей конкретного организма до такого явно видимого невооруженным глазом фактора приспособленчества, как форма тела.
Нередко бывает сложно отследить эволюционный механизм развития конкретной адаптации у конкретного биологического вида без более детального его изучения.
Некоторые из изменений на первый взгляд не способствуют выживанию, к примеру, пестрая окраска некоторых обитателей Африки вроде зебр, кажется демаскирующей, однако в действительности она неплохо скрывает силуэт животного в условиях саваны.
Содержание:
- Что представляют физиологические адаптации, примеры, зачем нужны
- Примеры поведенческих адаптаций растений, животных, людей
- Особенности биохимических адаптаций живых организмов
- Что такое морфологические адаптации, примеры
- Разновидность морфологической адаптации – изменение окраски
Что представляют физиологические адаптации, примеры, зачем нужны
Под физиологическими вариантами способности к приспособлению подразумевается нормальная реакция организма живого существа на изменения в условиях окружающей среды.
В случае с телом человека наиболее наглядными примерами служит увеличение мышечной массы у лиц, регулярно испытывающих значительные физические нагрузки (что может быть связано как с профессиональной деятельностью, так и с регулярными занятиями спортом), а также гипертрофия миокарда у тех же спортсменов.
При этом последнее изменение может быть и патологическим – в случае перегрузки сердца за счет объема или роста периферического сопротивления сосудов.
Под этим понятием также может подразумеваться и особенность работы ферментативных систем, способность к поддержанию стабильной температуры тела, липидного, минерального или белкового обмена.
Ярким примером физиологического приспособленчества может служить способность многих живых существ к поддержанию стабильной температуры тела, не зависящей от окружающих условий. Это позволило теплокровным животным заселить недоступные для холоднокровных регионы.
Примеры поведенческих адаптаций растений, животных, людей
Поведенческое приспособленчество наиболее поздно появившиеся эволюционно отличаются большой сложностью и требуют наличия у биологического вида достаточно высоко развитой нервной системы.
Наиболее ярко эта группа приспособительных реакций проявляется на примере заботы о потомстве. Это явление можно наблюдать уже у общественных насекомых. К примеру, пчелы для откладывания яиц и созревания личинок отстраивают соты и поддерживают стабильную температуру над расплодом, так как личинки особо уязвимы к холоду.
Птицы строят достаточно сложные гнезда и длительное время высиживают яйца.
Определенную заботу о потомстве проявляет и ряд разновидностей рыб. Некоторые из них строят на дне нечто вроде гнезда, куда и будет откладываться икра. При этом самец или самка могут оставаться в этом месте для защиты потомства.
Однако наиболее выражены подобные поведенческие особенности у млекопитающих. Кроме достаточно длительного вскармливания молоком эти животные обучают свое потомство защите от хищников, охоте, добыче пищи.
Это особенно выражено у хищников, детеныши которых у большинства видов рождаются практически полностью беспомощными.
В эту же группу приспособительных реакций можно отнести и способность некоторых видов создавать запасы пищи на определенный срок. Ярким примером подобного поведения служат запасы меда у пчел (которые у сильных семей могут быть весьма внушительными), а также запасы пищи, которые могут делать белки, мыши, бобры и некоторые виды птиц.
Особенности биохимических адаптаций живых организмов
Биохимические адаптации незаметны невооруженному взгляду, однако догадаться об их наличии у животного можно по тому, где оно обитает и какие дополнительные средства использует для охоты, либо же наоборот, для защиты.
Под такими приспособлениями подразумеваются изменения в обменных процессах белков, жиров и углеводов, которые позволяют их обладателям выживать в условиях высоких или низких температур окружающей среды, повышенной или же пониженной влажности и прочих внешних факторов.
Если говорить о людях, то ярким примером такого биохимической адаптации к условиям окружающей среды является повышенная толерантность северных народов к трупным ядам (многие блюда национальной кухни готовятся весьма специфическим способом), а также существенно повышенное содержание в крови эритроцитов и гемоглобина у обитателей высокогорий – эта особенность предупреждает развитие горной болезни.
Хотя существует и альтернативный способ приспособления к условиям разреженного воздуха – увеличение частоты дыхательных движений и сердечных сокращений, что также позволяет компенсировать нехватку кислорода во вдыхаемом воздухе.
Достаточно сложны и биохимические адаптации живых существ, приспособившихся к условиям экстремального холода. Так, у некоторых видов северных рыб кровь содержит своеобразный антифриз.
Что такое морфологические адаптации, примеры
Под морфологическими адаптациями подразумевают наиболее заметные изменения – это перемены, затрагивающие форму тела. Наиболее наглядными эти приспособления бывают у летающих и плавающих животных.
Дельфины и рыбы способны развивать значительные скорости в среде, плотность которой существенно превышает плотность воздуха. Это становиться возможным благодаря обтекаемой форме тела, а также особому строению кожи или чешуек, которое обеспечивает как можно более низкое сопротивление при передвижении в водной среде.
Подобно адаптации к водной среде изменения формы тела произошли и у существ, приспособившихся к полетам. Отсутствие ушных раковин у птиц, особая форма как контурных, так и маховых перьев способствует достижению высоких скоростей с минимальными затратами энергии.
Изменения, затрагивающие форму семян, в значительной мере способствуют распространению подобных растений. Многие виды обладают приспособлениями, облегчающими распространение семян с ветром, либо же с различными видами животных.
Часть животных, ведущих достаточно скрытый и оседлый образ жизни имеют подходящие для этого изменения формы тела.
Максимально эта особенность проявляется у насекомых, которые не только копируют окраску и текстуру среды обитания, но и нередко имеют на теле выросты, имитирующие листья или колючки растений, на которых они обитают.
Подобным образом приспособились к условиям окружающей среды и многие виды рыб, преимущественно морских. Рыба игла, морской конек и им подобные обитатели зарослей водорослей имеют причудливую форму тела, которая в отрыве от привычной среды выглядит необычно и слишком заметно, однако среди водорослей наоборот, скрывает рыбу, визуально разбивая ее силуэт.
Разновидность морфологической адаптации – изменение окраски
Приспособление в виде изменения окраски очень распространено в животном мире. Зачастую оно сочетается с этологическими адаптациями – определенными изменениями поведения, которые позволяют максимально использовать маскирующую, или же наоборот, предостерегающую окраску.
Можно выделить следующие варианты этой разновидности морфологической адаптации.
Угрожающая расцветка
Этот вариант окраски тела яркий и запоминающийся. Нередко это разного рода чередование темных и светлых полос. Живые существа, пользующиеся этой адаптацией как правило способны вырабатывать токсины, и предупреждают таким образом потенциальных нападающих об этой угрозе.
Этим пользуются осы, пчелы, некоторые виды змей и тропических лягушек.
Мимикрия
Этот вариант приспособления проистекает из предыдущего. Животное, имеющее такую окраску само по себе безобидно, не способно нанести существенный урон или не может вырабатывать токсины.
Однако расцветка повторяет окраску тех, кто может, что заставляет животных, уже сталкивавшихся с подобной окраской, отказаться от попыток атаки.
Маскировка
Нередко сочетает и изменение формы тела. Часто встречается у насекомых, многие виды которых просто сливаются с окружающей средой. Окраска тела при этом максимально точно копирует то растение или местность, где обитает насекомое.
Так называемый покровительственный вариант окраски тела
Наиболее характерен для детенышей ряда животных, и сочетается с поведенческими приспособительными реакциями, такими как попытка затаиться и переждать в случае угрозы.
Адаптация – это сложный набор приспособлений, передающийся генетически, и позволяющий конкретному организму успешно существовать в определенном диапазоне условий окружающей среды.
Некоторые из приспособительных реакций на первый взгляд не имеют смысла, однако после более детального изучения становится понятным их значение для конкретного вида в конкретных условиях обитания.
Больше интересной информации о примерах адаптаций можно получить при просмотре видео:
vekzhivu.com
Биология для студентов - 27. Адаптация как результат действия естественного отбора. Примеры явлений адаптации
Проблема приспособленности организмов к условиям среды всегда была в центре внимания эволюционистов.
В эволюционном смысле понятие «адаптация» относится не столько к отдельной особи, сколько к популяции, виду, биогеоценозу.
Возникновение приспособленности к среде – основной результат эволюции. Адаптации (от лат. adaptatio – прилаживание, приспособление) рассматривают как совокупность специальных свойств, которые способны обеспечить выживание и размножение организмов в конкретных условиях среды.
Общая приспособленность живых организмов к условиям среды обитания складывается из множества отдельных адаптаций самого разного масштаба.
Для возникновения адаптаций, помимо мутационного процесса, необходимы другие движущие силы эволюции, прежде всего – естественный отбор.
Приспособления не возникают в готовом виде, а складываются в процессе отбора «удачных вариантов» из множества изменившихся особей популяции.
Конкретные формы проявления адаптаций чрезвычайно многообразны. Так, растения засушливых районов имеют различные приспособления для добывания или сохранения влаги. Это либо мощная система корней, проникающих иногда на глубину десятков метров, либо развитие опущения, уменьшение числа устьиц на листьях, образование толстого воскового налета, сокращение площади листовых пластинок, либо видоизменение листьев, например, колючки у кактусов.
Виды адаптаций:
- средства пассивной защиты,
- сложные адаптации.
Средства пассивной защиты. К средствам пассивной защиты относятся такие свойства, которые определяют значительную вероятность сохранения жизни особи в борьбе за существование.
У животных часто развиваются твердые покровы, например, хитиновый покров у членистоногих животных или панцирь у черепах, прочные раковины у моллюсков. У многих растений и животных имеются защитные образования в виде игл и колючек. У растений (кактусов, шиповника, боярышника и др.) такие образования служат защитой от поедания травоядными животными.
Примеры пассивной защиты у растений и животных:
Покровительственная окраска – важное средство защиты организмов. Покровительственная окраска соответствует по цвету окружающему фону среды. Она особенно важна для защиты организма на ранних этапах онтогенеза – индивидуального развития организма: яиц, личинок, птенцов и др. Так, яйца у птиц, открыто гнездящихся в траве или на земле, всегда имеют пигментированную скорлупу, соответствующую по цвету окружающему фону. Велика роль покровительственной окраски в сезонно меняющихся условиях. Например, некоторые животные (песец, заяц, горностай, белая куропатка) зимой имеют белую окраску, а летом – соответствующую фону окружающей среды.
Предостерегающая окраска – это обычно яркая (красная, желтая, черная) окраска, характерная для хорошо защищенных, ядовитых, жалящих форм. Такую окраску имеют божьи коровки, осы, пчелы, шмели и др.
Мимикрия (от англ. mimicry – подражательность) – сходство беззащитного и съедобного вида с представителями неродственных хорошо защищенных видов. Например, пестрые ярко окрашенные бабочки семейства геликонид имеют неприятный запах, и поэтому они несъедобны для птиц. Мухи-журчалки, внешне очень похожие на ос (или пчел), часто сидят на цветках зонтичных и сложноцветных растений. Хотя они совершенно безобидны, птицы не решаются их трогать, принимая за вооруженных жалом насекомых.
Мимикрия у насекомых
К сложным адаптациям относятся:
- способность растений к насекомоядности,
- развитие глаза как органа зрения,
- возникновение взаимных приспособлений у насекомоопыляемых растений и насекомых-опылителей.
Насекомоядностью обладают такие растения, как венерина мухоловка, росянка. Росянка имеет ряд совершенных и аффективных приспособлений для ловли и переваривания насекомых. Листья у нее покрыты чувствительными волосками, у основания которых расположены клетки, выделяющие липкую и ароматную жидкость. Стоит насекомому сесть на лист, как оно прилипает. Раздражение от движений насекомого вызывает свертывание листовой пластинки. Затем волоски листа выделяют жидкость, богатую ферментом пепсином. Под действием пепсина насекомое переваривается, а растворенные вещества всасываются через листовую пластинку.
Сложные адаптации - результат длительной эволюции
Адаптация на примере зрительного аппарата. Эволюция глаза проходила как непрерывный ряд постепенных усовершенствований. У некоторых одноклеточных организмов восприятие света отсутствует, у других – имеется светочувствительное пятно с пигментом. У многоклеточных животных эволюция аппарата восприятия света связана с его усложнением. Так, у планарий (свободноживущие плоские черви) имеются примитивные «глазки» – углубления, заполненные пигментом. У членистоногих появляются глаза фасеточного типа. Фасеточные глаза в целом дают мозаичное изображение предметов по их мельчайшим движениям, без конкретизации деталей.
У других животных (кальмаров, каракатиц, осьминогов) эволюция органа зрения заключалась в образовании глазного пузыря с жидкостью, линзы – хрусталика, группы светочувствительных клеток – сетчатки.
Дальнейшая эволюции органа зрения привела к увеличению кривизны хрусталика, развитию зрачка, глазных мышц, светочувствительных клеток типа колбочек и палочек.
Приспособление возникает не сразу в готовом виде, а длительно формируется в процессе эволюции посредством отбора особей, обладающих признаками в наиболее выраженной форме.
Все адаптации имеют относительный характер: адаптация к одному комплексу факторов среды необязательно останется приспособлением в других условиях. Защитные приспособления организмов от одних хищников не спасают их от других: в частности, ядовитых змей, опасных для большинства животных, поедают мангусты, ежи и свиньи.
vseobiology.ru
Виды адаптации.
Количество просмотров публикации Виды адаптации. - 5456
Понятие адаптации
Адаптация в биологии – развитие любого признака, который способствует выживанию вида и его размножению. Адаптации бывают морфологическими, физиологическими или поведенческими.
Морфологические адаптации включают изменения формы или строения организма. Пример такой адаптации – твердый панцирь черепах, обеспечивающий защиту от хищных животных. Физиологические адаптации связаны с химическими процессами в организме. Так, запах цветка может служить для привлечения насекомых и тем самым способствовать опылению растения. Поведенческая адаптация связана с определенным аспектом жизнедеятельности животного. Типичный пример – зимний сон у медведя. Большинство адаптаций представляет собой сочетание перечисленных типов. К примеру, кровососание у комаров обеспечивается сложной комбинацией таких адаптаций, как развитие специализированных частей ротового аппарата͵ приспособленных к сосанию, формирование поискового поведения для нахождения животного-жертвы, а также выработка слюнными железами специальных секретов, которые предотвращают свертывание высасываемой крови.
Все адаптации делят на аккомодации и эволюционные адаптации. Аккомодации представляют из себяобратимый процесс. Οʜᴎ возникают при резком изменении условий среды. К примеру, при переселении животные попадают в новую для них обстановку, но постепенно привыкают к ней. К примеру, человек, переселившийся из средней полосы в тропики или на Крайний Север, неĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ время испытывает дискомфорт, но со временем привыкает к новым условиям. Эволюционная адаптация необратима и возникшие изменения генетически закрепляются. Сюда относят все приспособления, на которые действует естественный отбор. Размещено на реф.рфК примеру, покровительственная окраска или быстрый беᴦ.
Приспособления также делят на организменные и видовые. Организменные адаптации в свою очередь подразделяются на морфологические, физиологические, биохимические и этологические.
Морфологические адаптации проявляются в преимуществах строения, покровительственной окраске, предостерегающей окраске, мимикрии, маскировке, приспособительном поведении.
Преимущества строения - ϶ᴛᴏ оптимальные пропорции тела, расположение и густота волосяного или перьевого покрова и т.п. Хорошо известен облик водного млекопитающего – дельфина. Его движения легки и точны. Самостоятельная скорость движения в воде достигает 40 километров в час. Плотность воды в 800 раз выше плотности воздуха. Как дельфину удается преодолеть её? Помимо других особенностей строения идеальной приспособленности дельфина к среде обитания и образу жизни способствует форма тела. Торпедовидная форма тела позволяет избежать образования завихрений потоков воды, обтекающих дельфина.
Обтекаемая форма тела способствует быстрому передвижению животных и в воздушной среде. Маховые и контурные перья, покрывающие тело птицы, полностью сглаживают его форму. Птицы лишены выступающих ушных раковин, в полёте они обычно втягивают ноги. В результате птицы по скорости передвижения намного превосходят всех других животных. К примеру, сокол сапсан пикирует на свою жертву со скоростью до 290 километров в час. Птицы быстро двигаются даже в воде. Наблюдали антарктического пингвина, плывущего под водой со скоростью около 35 километров в час.
У животных, ведущих скрытный, затаивающийся образ жизни, полезным оказываются приспособления, придающие им сходство с предметами окружающей среды. Причудливая форма тела у рыб, обитающих в зарослях водорослей (морской конёк-тряпичник, рыба-клоун, морская игла и др.), помогает им успешно скрываться от врагов. Сходство с предметами среды обитания широко распространено у насекомых. Известны жуки, своим внешним видом напоминающие лишайники, цикады, сходные с шипами тех кустарников, среди которых они живут. Насекомые палочники похожи на небольшую бурую или зелёную веточку, а прямокрылые насекомые имитируют лист. Плоское тело имеют рыбы, ведущие придонный образ жизни (напр., камбала).
Покровительственная окраска позволяет быть незаметным среди окружающего фона. Благодаря покровительственной окраске организм становится трудно различимым и, следовательно, защищенным от хищников. Яйца птиц, откладываемые на песок или на землю, имеют серый и бурый цвет с пятнышками, сходный с цветом окружающей почвы. В тех случаях, когда яйца недоступны для хищников, они обычно лишены окраски. Гусеницы бабочек часто зелёные, под цвет листьев, или тёмные, под цвет коры или земли. Донные рыбы обычно окрашены под цвет песчаного дна (скаты и камбалы). При этом камбалы обладают ещё способностью менять окраску исходя из цвета окружающего фона. Способность менять окраску путём перераспределения пигмента в покровах тела известна и у наземных животных (хамелеон). Животные пустынь, как правило, имеют желто-бурую или песочно-желтую окраску. Однотонная покровительственная окраска свойственна как насекомым (саранча) и мелким ящерицам, так и крупным копытным (антилопы) и хищникам (лев).
В случае если фон среды не остается постоянным исходя из сезона года, многие животные меняют окраску. К примеру, обитатели средних и высоких широт (песец, заяц, горностай, белая куропатка) зимой имеют белую окраску, что делает их незаметными на снегу.
Вариант покровительственной окраски – расчленяющая окраска в виде чередования на теле светлых и тёмных полос и пятен. Зебры и тигр плохо видны уже на расстоянии 40-50 метров из-за совпадения полос на теле с чередованием света и тени в окружающей местности. Расчленяющая окраска нарушает представления о контурах тела.
Предостерегающая (угрожающая) окраска предупреждает потенциального врага о наличии защитных механизмов (наличие ядовитых веществ или специальных органов защиты). Предостерегающая окраска выделяет из окружающей среды яркими пятнами или полосами ядовитых, жалящих животных и насекомых (змеи, осы, шмели).
Эффективность предостерегающей окраски послужила причиной очень интересного явления – подражания (мимикрии). Мимикрией принято называть сходство в окраске, форме тела безопасных животных с ядовитыми и опасными животными. Отдельные виды мух, не имеющие жала, похожи на жалящих шмелей и ос, неядовитые змеи – на ядовитых. Во всех случаях сходство чисто внешнее и направлено на формирование определенного зрительного впечатления у потенциальных врагов. Сейчас известны два базовых вида мимикрии: мимикрия Бейтса и мимикрия Мюллера.
При мимикрии Бейтса модель хорошо защищена и обычно имеет яркую, предостерегающую окраску. При мимикрии Мюллера сходными оказываются два и более несъедобных вида: в результате их сходства хищник скорее отучается схватывать таких животных. Первый тип мимикрии можно сравнить с мелкой фирмой, подделывающейся под рекламу какой-то хорошо известной крупной фирмы. Второй тип сравним с несколькими фирмами, которые для экономии средств пользуются общей рекламой. Пример мимикрии Бейтса: часто под видом ос скрываются беззащитные мухи, формой тела и жёлто-чёрной окраской имитирующие ос (муха-сирфида и муха-большеголовка). Пример мимикрии Мюллера: некоторые виды бабочек капустных белянок похожи на несъедобных южноамериканских геликонид.
Мимикрия - ϶ᴛᴏ результат гомологичных (одинаковых) мутаций у разных видов, которые помогают выжить незащищённым животным. Для видов-подражателей важно, чтобы их численность была невелика по сравнению с моделью, которой они подражают, иначе у врагов не будет выработан устойчивый отрицательный рефлекс на предостерегающую окраску. Низкая численность мимикрирующих видов поддерживается высокой концентрацией летальных генов в генофонде. В гомозиготном состоянии эти гены вызывают летальные мутации, благодаря чему высокий процент особей не доживает до половозрелого состояния.
Кроме защитной окраски, у животных и растений наблюдаются и другие средства защиты. У растений нередко образуются иглы и колючки, защищающие их от поедания травоядными животными (кактусы, шиповник, боярышник, облепиха и др.). Такую же роль играют ядовитые вещества, обжигающие волоски, к примеру у крапивы. Кристаллы щавелевокислого кальция, накапливающиеся в шипах некоторых растений, предохраняют их от поедания гусеницами, улитками и даже грызунами. Образования в виде твёрдого хитинового покрова у членистоногих (жуки, крабы), раковин у моллюсков, чешуи у крокодилов, панциря у броненосцев и черепах хорошо защищают их от многих врагов. Этому же служат иглы у ежа и дикобраза. Все эти приспособления могли появиться лишь в результате естественного отбора, ᴛ.ᴇ. преимущественного выживания лучше защищенных особей.
Маскировка – приспособления, при которых форма тела и окраска животных сливаются с окружающими предметами. К примеру, в тропических лесах многие змеи неразличимы среди лиан, лохматый морской конёк похож на водоросль, насекомые на коре деревьев похожи на лишайники (жуки, усачи, пауки, бабочки). Иногда приспособление к цвету и узору субстрата может осуществляться путём физиологического изменения окраски тела (каракатицы, скаты, камбалы, квакши) или переменой окраски при очередной линьке (кузнечики).
Защитное действие покровительственной окраски или формы тела повышается при сочетании её с соответствующим поведением. Приспособительное поведение – принятие определённых поз покоя (гусеницы некоторых насекомых в неподвижном состоянии очень похожи на сучок дерева; бабочка каллима со сложенными крыльями удивительно напоминает сухой лист дерева), либо, напротив - демонстративное поведение, отпугивающее хищников. Помимо затаивания или демонстративного, отпугивающего поведения при приближении врага существует много других вариантов приспособительного поведения, обеспечивающего выживаемость взрослых особей или молоди. Сюда относится запасание корма на неблагоприятный сезон года. Особенно это присуще грызунам. К примеру, полёвка-экономка, распространённая в таёжной зоне, собирает зерна злаков, сухую траву, корешки – всего до 10 килограммов. Роющие грызуны (слепыши и др.) накапливают кусочки корней дуба, желуди, картофель, степной горошек – до 14 килограммов. Большая песчанка, живущая в пустынях Средней Азии, в начале лета срезает траву и затаскивает её в норы или оставляет на поверхности в виде стожков. Корм данный используется во второй половине лета͵ осенью и зимой. Речной бобр собирает обрубки деревьев, веток и пр., которые складывает в воду возле своего жилища. Склады эти могут достигать объёма 20 кубических метров. Запасы кормов делают и хищные животные. Норка и некоторые хорьки запасают лягушек, ужей, мелких зверьков и т.д. Примером приспособительного поведения служит и время наибольшей активности. В пустынях многие животные выходят на охоту ночью, когда спадает зной.
Физиологические адаптации - приобретение специфических особенностей обмена веществ в разных условиях среды. Οʜᴎ обеспечивают функциональные преимущества организма. Их условно разделяют на статические (постоянные физиологические параметры — температура, водно-солевой баланс, концентрация сахара и т. п.) и динамические (адаптации к колебаниям действия фактора — изменение температуры, влажности, освещенности, магнитного поля и т. п.).
Соответствующая форма и окраска тела, целесообразное поведение обеспечивают успех в борьбе за существование только тогда, когда эти признаки сочетаются с приспособленностью процессов жизнедеятельности к условиям обитания, ᴛ.ᴇ. с физиологической адаптацией. Без такой адаптации невозможно поддержание устойчивого обмена веществ в организме в постоянно колеблющихся условиях внешней среды. Приведем некоторые примеры.
Растения, живущие в полупустынных и пустынных районах, имеют многочисленные и разнообразные адаптации. Это и уходящий на десятки метров в глубь земли корень, извлекающий воду, и резкое уменьшение испарения воды благодаря особому строению кутикулы на листьях, и полная утрата листьев. У кактусов это преобразование особенно удивительно: преобразование стебля не только в орган, выполняющий опорную и проводящую функции, но и в структуру, запасающую воду и обеспечивающую фотосинтез. Крупные экземпляры кактусов накапливают до 2000 литров воды. Расходуется она медленно, так как клеточный сок содержит с органическими кислотами и сахарами также слизистые вещества, обладающие водоудерживающими свойствами. Стебли опунции даже после трёхмесячной засухи содержали почти 81% воды. Испарение воды значительно уменьшено благодаря ребристой структуре стеблей у кактусов, равномерно распределяющей свет и тень. Этому же способствует утолщение стенок эпидермиса, обычно покрытых слоем воска, наличие многочисленных колючек и волосков и многое другое.
У наземных амфибий большое количество воды теряется через кожу. При этом многие их виды проникают даже в пустыни и полупустыни. Выживание амфибий в условиях недостатка влаги в этих местах обитания обеспечивается целым рядом приспособлений. У них меняется характер активности: она приурочивается к периодам повышенной влажности. В умеренной зоне жабы и лягушки активны ночью и после выпадения дождей. В пустынях лягушки охотятся только ночью, когда влага конденсируется на почве и на растительности, а днем укрываются в норах грызунов. У пустынных видов амфибий, размножающихся во временных водоемах, личинки развиваются очень быстро и в сжатые сроки совершают метаморфоз.
Разнообразные механизмы физиологической адаптации к неблагоприятным условиям выработали птицы и млекопитающие. Многие пустынные животные перед наступлением засушливого сезона накапливают много жира: при его окислении образуется большое количество воды. Птицы и млекопитающие способны регулировать потери воды с поверхности дыхательных путей. К примеру, верблюд при лишении воды резко сокращает испарение как с дыхательных путей, так и через потовые железы.
У человека плохо регулируется солевой обмен, и в связи с этим он не может долго обходиться без пресной воды. Но рептилии и птицы, проводящие большую часть жизни в морских просторах и пьющие морскую воду, приобрели специальные железы, позволяющие им быстро избавляться от избытка солей.
Очень интересны приспособления, развивающиеся у ныряющих животных. Многие из них могут сравнительно долго обходиться без доступа кислорода. К примеру, тюлени ныряют на глубину 100—200 и даже 600 метров и находятся под водой 40—60 минут. Что позволяет ластоногим нырять на столь длительный срок? Это, прежде всего, большое количество особого пигмента͵ находящегося в мышцах, — миоглобина. Миоглобин способен связать в 10 раз больше кислорода, чем гемоглобин. Вместе с тем, в воде целый ряд приспособлений обеспечивает гораздо более экономное расходование кислорода, чем при дыхании на поверхности.
Путем естественного отбора возникают и совершенствуются приспособления, облегчающие поиск пищи или партнера для размножения. Поразительно чувствительны органы химического чувства насекомых. Самцов непарного шелкопряда привлекает запах ароматической железы самки с расстояния 3 километров. У некоторых бабочек чувствительность рецепторов вкуса в 1000 раз превосходит чувствительность рецепторов человеческого языка. Ночные хищники, к примеру совы, превосходно видят в условиях слабого освещения. У некоторых змей хорошо развита способность к термолокации. Οʜᴎ различают на расстоянии объекты, в случае если разница их температур составляет всего 0, 2 °С. Многие животные прекрасно ориентируются в пространстве с помощью эхолокации (летучие мыши, совы, дельфины).
Биохимические адаптации обеспечивают оптимальное течение биохимических реакций в клетке, к примеру, упорядочение ферментативного катализа, специфическое связывание газов дыхательными пигментами, синтез нужных веществ в определенных условиях и т. п.
Этологические адаптации представляют из себявсе поведенческие реакции, направленные на выживание отдельных особей и, следовательно, вида в целом. Такими реакциями являются:
- поведение при поиске пищи и полового партнера,
- спаривание,
- выкармливание потомства,
- избегание опасности и защита жизни в случае угрозы,
- агрессия и угрожающие позы,
- незлобивость и многие другие.
Некоторые поведенческие реакции наследуются (инстинкты), другие приобретаются в течение жизни (условные рефлексы). У различных организмов соотношение инстинктивного и условнорефлекторного поведения неодинаково. К примеру, у беспозвоночных и низших хордовых преобладает инстинктивное поведение, а у высших млекопитающих (приматов, хищных) - условнорефлекторное. Высший уровень поведенческой адаптивности, основанный на механизмах высшей нервной деятельности, имеется у человека.
Особенно большое значение имеют приспособления, обеспечивающие защиту потомства от врагов.
Забота о потомстве может проявляться в разной форме. Многие рыбы охраняют икру, откладываемую между камнями, активно отгоняя и кусая приближающихся возможных врагов. Азовские и каспийские бычки откладывают икру в ямки, вырытые в дне, и охраняют её затем в течение всего развития. Самец колюшки строит гнездо с выходом и входом. Некоторые американские сомы прилепляют икру на брюхо и носят её на себе все время развития. Многие рыбы вынашивают икру во рту или даже в желудке. В это время родитель ничего не ест. Вылупившиеся мальки неĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ время держатся вблизи самки (или самца, исходя из вида) и при опасности прячутся в рот родителя. Существуют виды лягушек, у которых икринки развиваются в специальной выводковой сумке на спине или в голосовых мешках самца.
Наибольшая безопасность потомства достигается, очевидно, в тех случаях, когда зародыши развиваются в теле матери. Плодовитость в этих случаях снижается, однако это компенсируется возрастанием выживаемости молоди.
У членистоногих и низших позвоночных образующиеся личинки ведут самостоятельный образ жизни и не зависят от родителей. Но в некоторых случаях забота родителей о потомках проявляется в форме обеспечения их пищей. Знаменитый французский естествоиспытатель Ж.А.Фабр впервые описал такое поведение у одиночных ос. Осы нападают на жуков, пауков, сверчков, богомолов, гусениц различных бабочек, обездвиживают их, погружая жало точно в нервные узлы, и откладывают на них яйца. Вылупляющиеся личинки ос обеспечены пищей: они питаются тканями живой жертвы, растут и затем окукливаются.
Описанные примеры заботы о потомстве у членистоногих и низших позвоночных встречаются у очень небольшого числа видов. В большинстве случаев оплодотворённые яйца бывают брошены на произвол судьбы. Именно этим объясняется очень высокая плодовитость беспозвоночных и низших позвоночных животных. Большое число потомков в условиях высокой истребляемости молоди служит средством борьбы за существование вида.
Значительно более сложные и многообразные формы заботы о потомстве наблюдаются у высших позвоночных. Сложные инстинкты и способность к индивидуальному обучению позволяют им со значительно большим успехом выращивать потомство. Так, птицы откладывают оплодотворённые яйца в специальные сооружения – гнёзда, а не просто в наружную среду, как поступают все виды нижестоящих классов. Яйца развиваются под влиянием тепла, сообщаемого им телом родителей, и не зависят от случайностей погоды. Гнездо родители защищают от врагов теми или иными способами. Выведенных птенцов не оставляют на произвол судьбы, а долгое время выкармливают и охраняют их. Всё это резко повышает эффективность размножения у птиц.
Наивысшей степени развития достигают формы поведения у млекопитающих животных. Это проявляется и в отношении к детёнышам. Звери не только кормят своё потомство, но и обучают ловить добычу. Ещё Ч.Дарвин отмечал, что хищные звери учат своих детёнышей избегать опасностей, в т.ч. охотников.
Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, особи с более совершенными формами заботы о потомстве выживают в большем числе и передают эти черты далее по наследству.
Видовые адаптации обнаруживаются при анализе группы особей одного вида, по своему проявлению они весьма разнообразны. Основными из них являются различные конгруэнции, уровень мутабильности, внутривидовой полиморфизм, уровень численности и оптимальная плотность населения.
Конгруэнции представляют из себявсе морфофизиологические и поведенческие особенности, которые способствуют существованию вида как целостной системы. Репродуктивные конгруэнции обеспечивают размножение. Некоторые из них непосредственно связаны с репродукцией (соответствие половых органов, приспособления к вскармливанию и др.), тогда как другие лишь опосредованно (различные сигнальные признаки: зрительные - брачный наряд, ритуальное поведение; звуковые - пение птиц, рев самца оленя во время гона и др.; химическими - различные аттрактанты, к примеру, феромоны насекомых, выделения у парнокопытных, кошачьих, собачьих и др.).
К конгруэнциям относят все формы внутривидовой кооперации, — конституциональной, трофической и репродуктивной. Конституциональная кооперация выражается в согласованных действиях организмов в неблагоприятных условиях, которые повышают шансы на выживание. Зимой пчелы собираются в шар, и выделяемое ими тепло расходуется на совместное согревание. При этом самая высокая температура будет в центре шара и особи с периферии (где холоднее) будут постоянно стремиться туда. Таким образом происходит постоянное перемещение насекомых и они совместными усилиями благополучно перезимуют. Также сбиваются в тесную группу пингвины во время насиживания, овцы в холодное время и др.
Трофическая кооперация состоит в объединении организмов с целью добывания пищи. Совместная деятельность в данном направлении делает процесс более продуктивным. К примеру, стая волков гораздо эффективнее охотится, нежели отдельная особь. При этом у многих видов имеет место разделение обязанностей - одни особи отделяют выбранную жертву от основного стада и гонят ее в засаду, где затаились их сородичи и т. д. У растений подобная кооперация выражается в совместном затенении почвы, что способствует удержанию в ней влаги.
Репродуктивная кооперация повышает успешность размножения и способствует выживанию потомства. У многих птиц особи собираются на токовищах, и в таких условиях облегчается поиск потенциального партнера. То же самое происходит на нерестилищах, лежбищах ластоногих и др. Размещено на реф.рфВероятность опыления у растений повышается, когда они растут группами и расстояние между отдельными особями невелико.
Мутабильность - представляет собой частоту возникновения мутаций в единицу времени (количество поколений) и на один ген. Для каждого вида характерна своя частота͵ которая определяется уровнем стабильности генетического материала и устойчивостью к мутагенам. Мутации делают популяции гетероморфными и дают материал для осуществления отбора. Для вида опасна как чрезмерно высокая, так и недостаточная мутабильность. В первом случае возникает угроза целостности вида, а во втором — невозможно осуществляться отбору.
Внутривидовой полиморфизм обусловливает уникальность сочетания аллелей у разных особей. Причиной полиморфизма служат половое размножение, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ обеспечивает комбинативную изменчивость, и мутации, изменяющие субстрат наследственности. Поддержание внутривидового полиморфизма обеспечивает устойчивость вида и гарантирует его существование в различных условиях среды.
Уровень численности определяет крайние значения количества особей вида. Снижение численности ниже порогового уровня ведет к гибели вида. Это связано с невозможностью встречи партнеров, нарушением внутривидовых адаптации и др. Размещено на реф.рфЧрезмерное увеличение численности также губительно, поскольку подрывает кормовую базу, способствует накоплению в популяции больных и ослабленных особей, у некоторых это приводит к развитию стресса.
Оптимальная плотность населения показывает специфические для каждого вида особенности сосуществования особей. Многие организмы предпочитают одиночный образ жизни и встречаются лишь для спаривания. Так ведут себя, к примеру, тигры, леопарды, самцы слонов и др. Размещено на реф.рфУ других сильно выражен инстинкт коллективности, в связи с этим они нуждаются в высокой численности. К примеру, самые многочисленные группы среди позвоночных образовывали американские странствующие голуби, стаи которых насчитывали миллиарды (!) особей. После того как человеком была подорвана их численность, странствующие голуби перестали размножаться и вид исчез.
referatwork.ru
Зарисуйте примеры анатомической адаптации растений к световому режиму
1. Строение листа гелиофита олеандра - Nerium oleander, Fam. Apocynaceae - Сем. Кутровые (рис. 144).
 |
| Рис. 144. Поперечный срез листа олеандра: а - двухслойная эпидерма с кутикулой; б - гиподерма; в - изопалисадный мезофилл; г - углубления нижней стороны листа (крипты) с устьицами и волосками |
Адаптацией, направленной на увеличение продуктивности фотосинтеза, является изопалисадный мезофилл - несколько слоев столбчатой ткани, которые находятся с верхней и нижней сторон листа. Адаптациями, направленными, в частности, на предохранение листа от повреждений излишним излучением и на уменьшение транспирации, являются двухслойная эпидерма с мощной кутикулой, наличие гиподермы, расположение устьиц снизу листа в особых общих полостях - криптах (от греч. криптос - подвал), защищенных многочисленными эпидермальными волосками.
2. Строение листьев лесных сциофитов Кислицы обыкновенной (Oxalis acetosella, Fam. Oxalidaceae —Сем. Кисличные) и Майника двулистного (Majanthemum bifolium, Fam. Liliaceae — Сем. Лилейные) (рис. 145).
 |  |
| Рис. 145. Поперечные срезы листьев кислицы (1) майника (2) |
Мезофилл тонких листовых пластинок этих растений представлен лишь рыхлой губчатой тканью с большими межклетниками. Клетки эпидермы тонкостенные и лишены кутикулы. Адаптации, направленные на защиту от излишнего солнечного излучения, отсутствуют.
3. Строение светового и теневого листьев гемисциофита Сирени обыкновенной (Syringa vulgaris, Fam. Oleaceae — Сем. Масличные) – (рис. 146).
 |
 |
| Рис. 146. Поперечные срезы светлого (1) и теневого (2) листьев сирени |
У световых листьев эпидерма имеет толстую кутикулу; палисадная ткань плотная и двухслойная. У теневых листьев на поверхности кутикула выражена слабо; палисадный мезофилл однослойный, сами листья более тонкие. У световых листьев сильнее, чем у теневых, развиты механические ткани, значительно больше протяженность и густота жилок, мельче устьица, количество которых на единицу площади также больше. Световые листья обычно бывают мельче, плотнее и толще теневых и располагаются в освещенных частях кроны. В кроне одного дерева имеются многочисленные переходные формы листьев.
4. Различие величины хлоропластов у теневых, теневыносливых и светолюбивых растений (рис. 147).
 |  |  |  |
| А | Б | ||
| Рис. 147. Различие величины хлоропластов у теневых (А) и светолюбивых (Б) растений. Древесные породы: 1 - тисс; 2 - лиственница; Травянистые растения дубового леса: 3 - копытень; 4 - чистяк |
Хлоропласты в клетках мезофилла у гелиофитов более мелкие и многочисленные, чем у сциофитов и гемисциофитов. Это обеспечивает светолюбивым растениям увеличение суммарной фотосинтезирующей поверхности.
studopedya.ru
Приведите примеры адаптации (приспособленности) у животных и растений, живущих в сходных условиях.
Соответствие организма и среды особенно отчетливо прослеживается при ознакомлении с реакциями ее обитателей на циклические изменения внешних условий. Смена времен года является периодически повторяющимся, или циклическим, изменением, так же как и поочередное наступление то темного, то светлого времени суток или прилива и отлива. Многократное воздействие циклических изменений привело к возникновению у организмов ряда особенностей образа жизни, которые сами по себе также являются циклическими. Таковы, например, диапауза (состояние физиологического покоя) насекомых, ежегодное сбрасывание листвы листопадными деревьями, приливно-отливный ритм перемещения животных, обитающих в зоне прилива (например, крабов), сезонный цикл изменения густоты и часто окраски меха у млекопитающих. Из сезонных изменений образа жизни широко распространенным приспособлением к неблагоприятным условиям у многих животных являются миграции. К ним относятся перемещения в новые убежища или массовые переселения в иные климатические области (наподобие ежегодных перелетов птиц, миграций северных оленей и т. п.). Растения и прикрепленные животные перемещаться не могут. Именно у этих организмов сезонные изменения нередко проявляются наиболее ярко. Например, некоторые виды молочаев, живущие в засушливых районах, образуют в течение одного года три поколения листьев, причем листья каждого поколения обладают своим характерным строением. У некоторых из них во время влажного сезона образуются сравнительно крупные листья. Во время более засушливого сезона они опадают, а на смену им приходят мелкие листья или чешуйки. Иногда исчезает и такая листва, а растение проводит наиболее засушливый период лишь с зелеными стеблями да колючками. Особым приспособлением к неблагоприятным условиям является анабиоз — состояние организма, при котором жизненные процессы настолько замедляются, что отсутствуют все видимые признаки жизни. Такое состояние характерно для спор, сухих семян, для одноклеточных организмов, некоторых червей, членистоногих, земноводных. В состоянии анабиоза организмы могут переносить крайне неблагоприятные условия, например глубокое промерзание. Жизненными формами, или биоморфами, называют определенный тип приспособления разных организмов к основным факторам общей среды обитания, приводящий к выработке некоторого сходства во внешнем облике, строении и функциях (конвергенция). В то же время в определении одного из специфических понятий экологии, каким является «жизненная форма» , в литературе существует большой разнобой, как и в оценке его значения (одни считают очень важным, другие — бесполезным) .
www.soloby.ru
