Содержание
черты и выявления приспособлений, относительный характер приспособительных признаков, механизм возникновения
Биология
12.11.21
10 мин.
Приспособленность организма к среде обитания играет огромное значение в процессе выживания живых существ и является результатом естественного отбора.
Оглавление:
- Приспособленность – что это
- Черты приспособленности к среде обитания и их результат
- Географическое видообразование
- Экологическое видообразование
- Относительный характер приспособленности кактуса
- Относительный характер приспособленности белого медведя
- Относительный характер приспособленности крота
- Относительный характер приспособленности верблюда
- Чем характеризуется приспособленность растений к опылению насекомыми
- Вывод о приспособленности организмов к среде обитания
Существование эволюционного механизма приспособленности обеспечивает максимальную адаптацию к условиям, в которых обитает вид.
Приспособленность – что это
Она заключается в соответствии особенностей строения, физиологических процессов и поведения живого организма той среде, в которой он обитает.
Этот механизм увеличивает шансы на выживание, оптимальное питание, спаривание и выращивание здорового потомства. Это универсальная особенность, свойственная для всех существ планеты от бактерий до высших форм жизни.
Данный механизм адаптации проявляется очень разнообразно. Растения, животные, рыбы, птицы, насекомые и прочие представители флоры и фауны довольно изобретательны в выборе средств, способствующих сохранению их вида.
Результатом становятся изменение окраски, формы тела, строения органов, способов размножения и питания.
Черты приспособленности к среде обитания и их результат
Например, тело лягушки сливается с цветом воды, травы и делает ее незаметной для хищников. Заяц-беляк меняет цвет с серого на белый зимой, что помогает ему быть незаметным на фоне снега.
Чемпионом в маскировочной практике считается хамелеон. Но, увы, мнение о том, что он подстраивается под цвет места, в котором находится, несколько упрощает реальную картину. Изменение цвета этой удивительной ящерицы является ответом на воздействие температуры воздуха, солнечных УФ лучей, и даже зависит от настроения.
А божья коровка вместо маскировки использует другую стратегию выбора окраски – отпугивание. Ее насыщенный красный цвет с черными точками дает сигнал о том, что это насекомое может быть ядовитым. Это не так, но какая разница, если такой ход помогает выжить?
Голова дятла – отличный пример формирования определенной формы тела, строения и функционирования органов. Птица обладает мощным, но упругим клювом, очень длинным тонким языком и системой амортизации, которая бережет мозг от травматизации при сильнейших ударах клюва птицы о ствол дерева.
Любопытная находка – “агрессия” у растений. Жгучие лепестки крапивы – отличный способ защиты от травоядных.
Верблюжья колючка видоизменила листья и корни, благодаря чему успешно сохраняет влагу в условиях пустыни. Способ питания росянки, поедающей мух, позволяет ей получать питательные вещества весьма нехарактерным для растения способом.
Географическое видообразование
Также уместно употребление термина “аллопатрическое” образование видов. Оно связано с расширением ареала обитания, когда вид занимает все большие территории. Или с тем, что территория разделяется естественными преградами – реками, горами и пр.
В такой ситуации происходит столкновение с новыми условиями и новыми “соседями” – видами, с которыми нужно учиться взаимодействию. Со временем это приводит к тому, что благодаря умению приспосабливаться у вида идет формирование и генетическое закрепление новых выгодных черт.
Представители географически изолированных популяций не скрещиваются между собой. В результате они начинают обладать рядом довольно ярких отличий от сородичей. Так, сумчатый волк и волк из отряда хищных в результате отбора довольно далеко разошлись по своим чертам.
Экологическое видообразование
Не связано с непосредственным расширением ареала. Оно происходит в результате того, что внутри одного ареала условия обитания могут различаться.
Так, среди растений примером может стать видовое разнообразие одуванчика, который различается на территории Евразии.
Относительный характер приспособленности кактуса
Растение демонстрирует удивительную способность выживания в суровейших условиях засухи: восковая пленка и колючки минимизируют испарение, хорошо развитая корневая система способна уходить глубоко в почву и накапливать влагу, иголки защищают от травоядных. Но, в ситуации проливных ливней, кактус погибает от переизбытка влаги из-за гниения корневой системы.
Относительный характер приспособленности белого медведя
На латыни этот медведь называется Ursus maritima, что означает морской медведь. Его шерсть отлично приспособлена к холодной воде.
Она не пропускает воду во время плавания и практически полностью задерживает отдачу тепла от кожного покрова животного.
Но, если поместить белого медведя в более теплые условия обитания его бурых сородичей, он погибнет от перегрева.
Относительный характер приспособленности крота
Этот зверь обитает в основном в грунте. Имеет обтекаемую форму тела, мощные конечности лопатообразной формы с развитыми когтями. Он очень ловко роет многометровые тоннели.
И при этом совершенно не ориентируется на поверхности: его зрительная система неразвита, а перемещаться он может только ползком.
Относительный характер приспособленности верблюда
Горб верблюда – его гордость! Там скапливается драгоценная в условиях засухи вода. Конечно, не в прямом смысле вода, — это молекулы h3O, связанные с липидными, жировыми клетками.
Животное может долго переносить голод, лежать на раскаленном песке, у него минимизировано потоотделение. Не просто так кочевники Сахары передвигались именно на верблюдах. Но, увы, в заснеженных условиях этот выносливый красавец не справится с передвижением, питанием и поддержанием температуры тела.
Чем характеризуется приспособленность растений к опылению насекомыми
Цветки растений прекрасны, непохожи друг на друга, ими хочется любоваться! Правда, биологическое значение этой красоты заключается вовсе не в том, чтобы радовать человека.
Главная задача цветущего растения – привлечь насекомого опылителя. Для этого используется несколько основных путей: яркая окраска крупных цветков, приятный для насекомых аромат, скученность мелких цветков в соцветия и, конечно, питательный нектар внутри цветка.
Вывод о приспособленности организмов к среде обитания
Выявление закономерностей и изучение приспособлений животного мира в различных формах наземной, водной, воздушной жизни является важной и безгранично интересной темой для исследователей. Поскольку раскрывает основные пути эволюционного процесса видоизменения живых существ.
Урок-лекция по теме «Приспособленность организмов к среде обитания»
Оборудование: мультимедийная презентация,
открытки животных и растений.
Цель урока: Создать условия для эффективного
усвоения знаний о приспособленности организмов
к среде обитания.
Задачи.
Образовательные:
— закрепить знания о формах естественного
отбора;
— сформировать понятие приспособленности
организмов к среде обитания;
— познакомить с видами приспособлений у
растений и животных;
— раскрыть относительный характер
приспособлений;
— подвести к выводам о естественных причинах
формирования приспособлений, с использованием
учения о движущих силах эволюции;
— расширить кругозор учащихся.
Развивающие:
— развивать интеллектуальную сферу: внимание,
память, речь, мышление;
— эмоциональную сферу: уверенность в себе;
— мотивационную сферу: стремление добиться
успехов;
— коммуникативную сферу: навыки работы в паре.
Воспитательные:
— воспитывать целостное восприятие мира;
— формировать познавательный интерес к
предмету.
Ход урока
1. Организационный момент. Постановка целей и
задач урока.
2. Актуализация знаний. Проверка домашнего
задания.
“Горячий стул”: один ученик садится на стул
перед классом, учащиеся задают ему вопросы по
терминам, которые учитель записывает на доске:
Естественный отбор, формы естественного
отбора, условия среды, движущий отбор,
стабилизирующий отбор, дизруптивный отбор,
половой отбор, устойчивость к ядохимикатам,
направление отбора, сдвиг среднего значения,
реликтовые виды.
3. Изучение нового материала.
Мы выяснили, что в результате естественного
отбора сохраняются особи с полезными для них
признаками. Эти признаки обуславливают
приспособленность организмов к тем условиям, в
которых они живут. О приспособленности
организмов к окружающей среде свидетельствует
множество различных примеров.
Покровительственная окраска развита у
видов, которые живут открыто и могут оказаться
доступными для врагов.
Такая окраска делает
организмы менее заметными на фоне окружающей
местности. Птицы, насиживающие яйца на земле,
сливаются с окружающим фоном. (Слайд 2). Тундровая
куропатка, например, ежеминутно подвергается
риску, связанному с подобным образом жизни.
Линька даёт ей возможность менять окраску,
которая в результате гармонирует с изменениями
окружающей природы. Рыжевато-бурое оперение по
мере наступления морозов постепенно белеет, и
птица становится практически неотличимой от
снежного покрова. Когда же весной снег тает,
куропатки вновь линяют и благодаря новому
оперению сливается с обнажившейся на проталинах
землёй. Самцы, как правило, линяют позже самок –
их белый наряд бросается в глаза хищникам и
отвлекает их от насиживающей самки. На Крайнем
Севере многие животные окрашены в белый цвет:
белый медведь, полярная сова, песец, заяц,
детёныши тюленей. (Слайд 3). Гусеницы бабочек
часто зелёные, под цвет листьев, или тёмные, под
цвет коры или земли.
Донные рыбы обычно окрашены
под цвет песчаного дна (камбала, скаты). При этом
камбала ещё способна менять окраску в
зависимости от цвета окружающего фона.
Способность менять окраску путём
перераспределения пигмента в покровах тела
известна и у наземных животных. Например,
хамелеон. Целыми днями сидит это малоподвижное
животное на ветке какого-либо высокого дерева
или кустарника. Хватательные, похожие на клещи
лапы крепко зажимают ветки деревьев, а кончик
длинного и мускулистого хвоста, обвившегося
вокруг веток, помогает удерживать тело на дереве.
Заметив своими вращающимися разные стороны
глазами летящее насекомое, хамелеон выбрасывает
свой длинный язык с утолщением на конце.
Насекомое прилипает к покрытому слизью языку и
хамелеон быстро втягивает его в рот и съедает
добычу. Хамелеоны не защищены ни бронёй, ни ядом.
Они не могут спастись, закапываясь в землю или
убегая. Они съедобны и имеют много врагов.
Хищные
птицы, звери, аисты, цапли, змеи, люди охотятся за
этими безвредными ящерицами. И единственное их
спасение – затеряться среди ветвей и листьев.
Когда животное спокойно, оно окрашено в
желтоватый цвет с красноватыми полосками вдоль
боков; при раздражении кожа хамелеона становится
зеленоватой, а полосы беловатыми. (Слайд 4). У
некоторых животных мы встречаем яркий узор –
чередование светлых и тёмных полос и пятен:
окраска у зебры, тигра, жирафа, леопарда и др. Эта
расчленяющая окраска как бы имитирует
чередование пятен света и тени и создаёт некую
размытость. Такая окраска тоже будет
покровительственной.
(Слайд 5). У животных приспособительной является
форма тела. Хорошо известен облик водного
млекопитающего дельфина. Его движения легки и
точны, скорость движения в воде достигает 40 км/ч.
Плотность воды в 800 раз выше плотности воздуха.
Как дельфину удаётся преодолеть её?
Торпедовидная обтекаемая форма тела, отсутствие
ушных раковин позволяют избежать завихрения
потоков воды, окружающих дельфина, снижают
трение.
Подобная форма тела у многих водных
животных: акул, китов, тюленей. 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 быстроте намного
превосходят всех других животных. Птицы быстро
двигаются даже в воде. Наблюдали арктического
пингвина, плывущего под водой со скоростью 35 км/ч.
(Слайд 6). У животных ведущих скрытый,
затаивающийся образ жизни, полезными
оказываются приспособления, придающие им
сходство с предметами окружающей среды – маскировка.
Например, гусеницы бабочки пяденицы по форме
тела и окрасу напоминают сучки.
Насекомые-палочники похожи на небольшую бурую
или зелёную веточку, некоторые бабочки
напоминают сухие листья, а пауки подражают
колючкам. Великие мастера маскировки своим
успехом во многом обязаны способности замереть в
момент, когда им грозит нападение или они сами
готовятся схватить добычу.
Среди животных
особенно разнообразны те, кто так или иначе
подражает цветкам. Например, цветочные богомолы,
настолько уподобляются тем или иным частям
растения, что обманутые сходством другие
насекомые опускаются прямо на них и попадают в
объятия хищника.
(Слайд 7). Однако нередко у животных наблюдается
не скрывающая окраска тела, а, напротив,
привлекающая внимание, демаскирующая. Такая
форма приспособления называется предупреждающая
окраска. Она свойственна большинству жалящих,
выделяющих ядовитые вещества, отвратительно
пахнущих или омерзительных на вкус животных.
Подобно стоп-сигналам, эти рисунки и сочетания
цветов должны легко распознаваться животными.
Они означают: “Опасно!”, “Не подходи!”, “Со мной
лучше не связываться!”. Божью коровку, очень
заметную, птицы никогда не склёвывают из-за
выделяемого насекомым ядовитого секрета. Яркую
предупреждающую окраску имеют несъедобные
гусеницы, многие ядовитые змеи.
Среди
земноводных есть настоящие щёголи. Они эффектно
окрашены, нередко медлительны, ведут дневной
образ жизни и даже не пытаются прятаться от
хищников в отличие от своих более многочисленных
замаскированных родичей, которые отправляются
на поиски корма по ночам, когда они менее заметны.
Наиболее своеобразны среди земноводных щеголей,
пожалуй, древолазы, обитатели Центральной и
Южной Америки. Их кожные железы вырабатывают
мощные парализующие яды, так что хищник,
попробовавший закусить такой лягушкой и
оставшийся в живых, ассоциирует пережитые
неприятные минуты с её яркой расцветкой и в
дальнейшем старательно избегает ей подобных.
(Слайд 8). Среди примерно ста тысяч видов,
составляющих отряд чешуекрылых, или бабочек,
медведицы принадлежат не только к наиболее
привычным, но и к самым красивым. У неё на
редкость эффективная предупреждающая окраска –
оранжево-чёрная и жёлто-чёрная с узорами из пятен
и полосок.
Медведица очень хороша собой, но
ядовита. Специальные железы вырабатывают
сильные токсины, поступающие в кровоток бабочки.
Другие железы содержат жидкость с неприятным
предостерегающим запахом. В тропических
прибрежных водах Австралии, Новой Гвинеи,
Индонезии и Филиппин обитает маленький (до 20 см. в
длину вместе со щупальцами) синекольчатый
осьминог. Ярко-оранжевые круглые пятна окаймлены
характерными синими кольцами. Как и все
представители рода, синекольчатый осьминог
обладает удивительной способностью к
регенерации, и, потеряв в бою одну или несколько
из своих восьми щупалец, довольно быстро может
отрастить новые. Насколько этот осьминожка
красив, настолько же и ядовит. В слюне животного
содержится сильнейший нейротоксин. Укус
синекольчатого осьминога смертелен. Яд
практически моментально парализует нервную
систему любого живого существа, и противоядия от
него не существует.
(Слайд 9). Эффективность предостерегающей
окраски явилась причиной очень интересного
явления – подражания, или мимикрии. Мимикрия
– это подражание менее защищённого организма
одного вида более защищённому организму другого
вида. Это подражание может проявляться в форме
тела, окраске и т.д. Покрытая предостерегающими
полосками, но совершенно безобидная муха
журчалка извлекает нектар из цветка, как и
медоносные пчелы, обладающие грозным жалом.
Мимикрия журчалки не ограничивается окраской, но
включает и поведение. Журчалки подражают звукам,
издаваемым пчёлами и осами, и, если их
потревожить, угрожающе жужжат. Всё это вместе
гарантирует журчалке неприкосновенность.
Красивая бабочка данаида обязана своей
несъедобностью тому, что её гусеницы питаются
листьями ядовитого латука, опасного для скота и
других позвоночных. Крылатые хищники быстро
научились не трогать данаид, а заодно и их
подражательницу, одну из нимфалид – лишь слегка
невкусную. Бабочка-стеклянница удивительно
похожа на осу. Крылья её совершенно прозрачны,
так как чешуек, покрывающих крылья бабочек, у неё
нет. При полёте она жужжит подобно осам, и летает
так же стремительно и беспокойно, как и они. Уж
имитирует окраску гадюки, его выдают только
жёлтые пятна на голове. Немало подражателей
приобрели ядовитые коралловые змеи. Например,
аризонская королевская змея, которая не ядовита.
(Слайд 10). Для выживания организмов в борьбе за
существование большое значение имеет приспособительное
поведение. В минуты опасности меняется
поведение животных: гуси вытягивают шеи и
начинают шипеть; кошки выгибают спину, прижимают
уши и приподнимают шерсть; собаки скалят зубы,;
жабы выпрямляют ноги, чтобы казаться выше ростом
и отпугнуть врага; скунс сначала топает
передними лапами, а затем задирает хвост, как
сигнальный флажок, открывая анальные железы, из
которых в случае необходимости брызнет струя
вонючей жидкости. (Слайд 11). Жук-бомбардир при
нападении врага выстреливает в него ядовитой
жидкостью, вызывающей ожоги. Кроме того, жидкость
образует облачко голубого пара, служащего
дымовой завесой для прикрытия жука. Многие
животные, чтобы отпугнуть или сбить с толку
нападающего, внезапно показывают ему яркие пятна
и узоры. Глазчатые пятна – узоры из
концентрических кругов, которыми обладают
многие насекомые,- приводят хищника в
растерянность, и жертва успевает спастись.
Птицам, охотящимся на бабочек, ложные глаза могут
показаться глазами совы или кошки. Так поступает,
например, бабочка калиго и бабочка сатурния. А
гусеница гарпии при приближении опасности
втягивает голову в туловище, которое раздувается
в хищную “пасть”, разинувшуюся под ложными
глазами. (Слайд 12). Помимо отпугивания существует
много других вариантов приспособительного
поведения. Сюда относится запасание корма на
неблагоприятный сезон года. Прежде чем начинать
наполнять припасами кладовую, бурундук приводит
её в порядок. Он выбрасывает прочь остатки старых
заплесневелых запасов, выстилает дно сухими
листьями, а затем уже затаскивает в кладовую
лесные орехи, семена, грибы и прочую снедь, иногда
его “клад” весит 8 кг. Каждый продукт
складывается отдельной кучкой и тщательно
сортируется. Запасают корм на зиму мыши, белки,
сойки и даже хищники. Некоторые животные, такие
как медведь, ёж, барсук, суслик впадают в спячку,
переживая неблагоприятное время. У этих животных
запасы питательных веществ откладываются в
организме. С приближением холодов медведь,
сильно ожиревший и обросший частой и длинной
шерстью, ищет надёжное убежище в глухих местах
леса среди густого бурелома, коряг и пней, где
делает себе берлогу, выстилает её сухими
листьями и мхом и укладывается спать. Снег
постепенно заносит берлогу, и она выглядит
большим сугробом. Медведь дремлет в берлоге до
весны, медленно расходуя запасы осеннего жира,
температура его тела понижается до 30 градусов.
(Слайд 13). Особенно большое значение имеют
приспособления, обеспечивающие защиту потомства
от врагов. Забота о потомстве может
проявляться в разной форме. Многие рыбы охраняют
икру, активно отгоняя врагов, или вынашивают её
во рту. Самец колюшки строит гнездо с выходом и
входом, обеспечивая приток кислорода к икринкам.
Существуют виды лягушек, у которых икринки
развиваются в специальной выводковой сумке.
Самец жабы повитухи наматывает шнуры с икрой на
задние ноги и таскает их с собой. Птицы строят
гнёзда и насиживают яйца, птенцов длительное
время выкармливают и охраняют. Наивысшей степени
развития достигает забота о потомстве у
млекопитающих. Звери не только кормят своё
потомство, но и обучают ловить добычу.
(Слайд 14). 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, т. е. физиологическими адаптациями.
Без таких адаптаций невозможно поддержание
устойчивого обмена веществ в организме в
постоянно колеблющихся условиях внешней среды.
Многие пустынные животные перед наступлением
засушливого сезона накапливают много жира: при
его окислении образуется большое количество
воды. Кроме того, верблюд при лишении воды резко
сокращает испарение, как с дыхательных путей, так
и через потовые железы. Многие ныряющие животные
могут сравнительно долго обходиться без доступа
кислорода. Например, тюлени ныряют на глубину
100-200 и даже 600 м. 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 в 10 раз
больше связывать кислород, чем гемоглобин.
Ночные хищники – совы превосходно видят в
условиях слабого освещения. Летучие мыши
прекрасно ориентируются в пространстве с
помощью эхолокации.
(Слайд 15). Но не только животные
приспосабливаются к условиям среды. Различные
приспособления есть и у растений. У кактусов
листья превратились в колючки, чтобы уменьшить
испарение, а стебель стал мясистым для запасания
влаги. А у кувшинок появились приспособления к
повышенной влажности: большая поверхность листа,
много устьиц, повышение интенсивности испарения.
Низкорослость, мелколистность, поверхностное
расположение корней деревьев и кустарников,
очень быстрое развитие растительности весной и
летом – во всём этом сказывается
приспособленность к жизни в тундре. По-разному
приспособились растения к опылению. У
насекомоопыляемых растений яркие цветки имеющие
нектар и аромат, для привлечения насекомых.
Цветки орхидей и вовсе похожи на бабочек и
привлекают особей противоположного пола. У
ветроопыляемых – мелкая, лёгкая пыльца, пестик
сильно опушен, длинные тычинки, лепестки и
чашелистики не развиты: не мешают обдуванию
цветка ветром. (Слайд 16). Семена многих растений
имеют зацепки, крылатки и парашютики,
облегчающие их распространение. Растения,
живущие в условиях недостатка минерального
питания, приспособились ловить и переваривать
насекомых. У росянки листья превратились в
ловчие аппараты с клейкими железистыми
волосками, а у непентеса – в кувшинчики с
пищеварительным соком.
Итак, мы выяснили, что в понятие
“приспособленность вида” входят не только
внешние признаки, но и соответствие строения
внутренних органов выполняемым ими функциям, а
также соответствие физиологических функций
организма условиям обитания.
(Слайд 17). Как же возникают столь совершенные
адаптации? Ключ к разгадке лежит в сложнейшем
процессе естественного отбора. Например, дальний
пращур бабочки, теперь почти неотличимой от
сухого листа, появился на свет со случайным
набором генов, придавшим ему чуть большее
сходство с сухим листком. А потому птицам было
несколько труднее обнаружить эту бабочку среди
сухих листьев, и в результате она и ей подобные
особи выживали в большем количестве.
Следовательно, они оставляли больше потомства. А
признак “сухой лист” становился всё более
чётким и распространённым. Любые признаки
возникают в результате мутаций. Может произойти
одна крупная мутация, а может огромное множество
мелких, что бывает гораздо чаще. Те из них,
которые повышают жизнеспособность, передаются
последующим поколениям, закрепляются и
становятся приспособлениями. Каждое
приспособление вырабатывается на основе
наследственной изменчивости в процессе борьбы
за существование и отбора в ряду поколений.
(Слайд 18). Следует помнить, однако, что все
приспособления носят относительный характер,
т.е. они помогают организму выжить лишь в данных
конкретных условиях. При изменении же этих
условий приспособление может стать бесполезным
и даже вредным. В яркий солнечный день зимой
белая куропатка выдаёт себя тенью на снегу. И на
фоне зелёной травы тоже очень заметна. Заяц-беляк
становится видным на фоне стволов деревьев.
Панцирь наземных черепах защищает их от врагов,
но хищные птицы поднимают их в воздух и разбивают
о землю. Мясистый стебель кактуса и колючки
становятся крайне вредными во влажных условиях.
Испарение при этом затрудняется и стебель
растрескивается. Постоянный рост резцов
грызунов – очень важная особенность, но лишь для
питания твёрдой пищей. Если крысу держать на
мягкой пище, резцы, не изнашиваясь, вырастают до
таких размеров, что питание становится
невозможным.
(Слайд 19). Какие выводы можно сделать из
всего вышеизложенного?
- Общая приспособленность организмов к условиям
среды складывается из множества отдельных
адаптаций самого разного масштаба. - Все приспособления возникают в ходе эволюции в
результате естественного отбора. - Любое приспособление относительно.
Таким образом, приспособленность – это
относительная целесообразность строения и
функций организма, являющаяся результатом
естественного отбора.
4. Рефлексия.
(Слайд 20) Соотнесите приведённые примеры
приспособлений с их характером.
|
|
(Слайд 21).
Лабораторная работа
“Приспособленность организмов
к среде обитания и её относительный характер”
Оборудование: открытки растений и животных
различных мест обитания.
Ход работы (выполняется в парах).
- Определите среду обитания растения и животного,
предложенного вам для исследования. - Выявите черты приспособленности к среде
обитания. - Выявите относительный характер
приспособленности. - На основании знаний о движущих силах эволюции
объясните механизм возникновения
приспособлений, опираясь на теорию Ч.Дарвина.
5. Подведение итогов.
6. Домашнее задание: параграф № 1.4.6, вопросы на
стр. 63 и 69.
Как растения адаптируются к изменению климата
Резкие колебания температурных циклов в этом году от сезонно холодных дней до нетипично теплых периодов и обратно повлияли на жизненные циклы многих видов, в том числе растений. В дендрарии Арнольда Гарвардского университета двое ученых изучают, как клены ( Acer ) реагируют на климатический стресс и что это означает для будущего рода. Джейк Гроссман и Эл Ковалески, научные сотрудники Патнэмского дендрария, моделируют эволюцию кленов, находящихся в живых коллекциях дендрария, исследуя их 60-миллионный путь от их происхождения в Восточной Азии до нынешнего глобального распространения. Изучая, как деревья выдерживают низкотемпературный стресс в своих тканях и реагируют на периоды потепления, когда они находятся в состоянии покоя (так называемая «морозостойкость»), они могут помочь предсказать последствия изменения климата для кленов и других деревьев в лесах Северного полушария и, возможно, даже культур и земледелия. Мы спросили исследователей, что они узнают о том, как растения адаптируются и развиваются к изменению климата, и что это значит для Новой Англии и других стран.
Gazette: Влияет ли скорость изменения климата на способность видов развиваться и адаптироваться к погодным условиям?
Гроссман : Изменение климата влияет на погоду двумя способами. Во-первых, со временем меняются средние погодные условия. Наиболее очевидным примером этого является то, что наш климат становится теплее. Таким образом, с каждым годом средние низкие температуры и, в меньшей степени, средние высокие температуры становятся выше. Во-вторых, изменение климата увеличивает изменчивость погоды. Таким образом, в некоторые годы характерны многочисленные экстремальные снегопады или ливни и наводнения, тогда как в другие годы наблюдаются засухи. Это уже происходит, но люди все еще могут контролировать, насколько быстро это происходит, и это важно для эволюции растений.
Один из способов представить это с точки зрения «времени поколения» — лет от прорастания кленового саженца до появления первого дочернего семени. Это, вероятно, колеблется от 10 до 30 лет для кленов. Клены развивались независимо как род на протяжении примерно двух миллионов поколений. Это означает, что если вы проследите два миллиона поколений любого данного клена, вы наткнетесь на бабушку всех кленов. За это время климат сильно менялся, переходя от периодов, когда нигде на земле не было льда, через несколько ледниковых периодов, а вместе с ними эволюционировали и клены. К 2200 году, примерно через семь поколений кленов, климат может измениться настолько сильно, что станет напоминать чрезвычайно жаркий климат прошлого, которого мир не видел примерно 1,5 миллиона поколений кленов, или 50 миллионов лет. Клены, вероятно, смогут выжить где-то на Земле в этом новом, жарком климате, но они совершенно не смогут эволюционировать, чтобы приспособиться к нему за семь поколений. Для справки, наши предки-гоминиды начали использовать инструменты всего 1,8 миллиона лет — или 60 000 поколений клена назад, так что этот будущий климатический сценарий также будет совершенно не похож ни на что, что мы когда-либо видели.
Джейк Гроссман, научный сотрудник Arnold Arboretum Putnam, вместе с коллегой Элом Ковалески, научным сотрудником Arnold Arboretum Putnam, вместе с коллегой Элом Ковалески, сотрудником Арнольдского дендрария Патнэма, держит секатор для сбора материала с кроны клена в ландшафте Дендрария. Эти двое проводят исследования морозостойкости видов клена.
Ковалески : Еще одна вещь, которую мы должны учитывать при изучении адаптации растений, — это их пластичность, то, как растения могут адаптироваться к условиям, которым они подвергаются. Как упомянул Джейк, погода меняется от года к году, и каждый год растения реагируют немного по-разному, чтобы приспособиться к этим изменениям. Это означает, что одно и то же растение приспосабливается к различным климатическим условиям. Это важно признать, потому что много раз мы будем видеть, что климат меняется, но растения по-прежнему адаптируются к нему. Однако сейчас их постоянно подталкивают к их пределу — даже если мы не можем этого ощутить. Раннее наступление весны в этом году может подвергнуть растения экстремальному риску серьезного ущерба в случае поздних заморозков.
Бюллетень: Есть ли способ смягчить негативное воздействие изменения климата на растения и сельскохозяйственные культуры?
Grossman : Лучший способ уменьшить негативное воздействие изменения климата на растения — это резко сократить выбросы и разработать политику защиты окружающей среды, чтобы предотвратить дальнейшее изменение климата. Но учитывая, что мы уже привержены значительному потеплению климата, мы можем управлять нашими лесами и сельскохозяйственными полями, садами и парками, чтобы они были более устойчивыми к более высоким температурам и более неустойчивым режимам дождя и снега, которые мы испытаем в будущем. Это может означать эксперименты с посадкой более засухоустойчивых видов в Новой Англии в расчете на то, что наш климат здесь будет продолжать становиться теплее и более подверженным засухе. Или это может включать «помощную миграцию», когда мы сажаем семена или целые растения в районах, которые могут быть не идеальными для них сейчас, но где они могут процветать в будущих климатических сценариях.
Джейк Гроссман, научный сотрудник Arnold Arboretum Putnam, держит кленовые веточки, только что срезанные с красного клена в Дендрарии, чтобы использовать их в экспериментах по холодостойкости кленов.
Ковалески : Что касается сельскохозяйственных культур, мы можем рассмотреть возможность скрещивания популяций, которые уже хорошо приспособлены к различным климатическим условиям, для получения новой популяции, которая, как ожидается, будет иметь промежуточную адаптацию к климату. Это то, над чем постоянно работают селекционеры для всех культур: адаптация их к изменяющимся климатическим условиям, а также устойчивость к вредителям, качество питания и т. д. Голубика, пожалуй, лучший пример очень успешной истории. Что было сделано, так это скрещивание растений высокорослой голубики с хорошим качеством плодов, произрастающих в умеренном климате, с другими видами, которые произрастают в регионах с более теплым климатом на юго-востоке США, но не давали очень хороших плодов. Сделав это, селекционеры смогли совместить качество плодов с адаптацией к более теплому климату, создав таким образом то, что сейчас называют южной высокорослой голубикой.
Gazette: Как более высокие зимние температуры могут повлиять на производство кленового сиропа в Новой Англии?
Grossman: Для идеального производства кленового сиропа деревья должны переживать холодные ночи и относительно теплые дни. Это заставляет сок быстро проходить через ствол клена, что дает нам возможность откачивать его. Часто наше потепление климата проявляется в увеличении дневных низких температур, а не в увеличении дневных высоких температур, что приводит к менее экстремальным циклам холода и тепла в течение дня. Это может сделать сок менее подвижным, что повредит производству сиропа. В более широком плане прогнозируется, что изменение климата приведет к сокращению численности сахарного клена в Новой Англии, а это означает, что будет доступно меньше деревьев.
Gazette: Дендрарий имеет разнообразную коллекцию кленов, включая редкие и исчезающие виды со всего мира. Как это исследование повлияло на коллекцию Дендрария? Как это влияет на леса США?
Джейк Гроссман, научный сотрудник Arnold Arboretum Putnam, использует датчик электропроводности для оценки повреждений, вызванных замерзанием кленовой ветки, в лаборатории дендрария Weld Hill.
Grossman : Наше исследование помогает нам лучше понять реакцию клена на то, что мы могли бы назвать климатическим стрессом — факторы окружающей среды, которые бросают вызов древесным растениям и которые, вероятно, станут еще хуже по мере изменения нашего климата. Наши находки помогут руководству дендрария решить, какие клены искать и сажать — виды, которые смогут выжить здесь в будущем. Они также помогут персоналу сохранить существующие клены живыми, например, информируя о приоритетах ирригации. Когда мы думаем о лесах в целом, клены являются доминирующими деревьями в восточных лиственных лесах и важными источниками древесины, сиропа и других вещей. Знание того, как климатический стресс влияет на определенные виды клена, поможет лесоводам, защитникам природы и другим специалистам по управлению земельными ресурсами расставить приоритеты в посадке, уходе и сборе урожая в естественных лесах, плантациях и городских лесных массивах.
Бюллетень: Могут ли виды клена потерпеть неудачу?
Grossman : Возможно, лучше всего думать об отказе с точки зрения отдельных деревьев, и ответ — да. Например, у всех деревьев есть маленькие трубки, которые проходят вокруг ствола, они называются ксилемой. Их цель — проводить воду от земли к листьям на верхушке дерева и везде между ними. В исключительно теплых условиях, если почва конкретного дерева становится очень сухой, в этих трубках образуются пузырьки. Когда это происходит с определенной трубкой ксилемы, она становится непригодной для использования навсегда. Если большая часть или вся ксилема дерева опустошается — или образуется полость — дерево умирает. Или в случае с замерзанием мы могли бы представить, что конкретный клен несколько недель подвергался воздействию теплой погоды. Он начинает выпускать новые листья и цветы, потому что получил сигналы о приходе весны. Если наступят действительно холодные периоды, этот нежный, активно растущий материал может замерзнуть или высохнуть. Если это так, то дерево теперь потеряло свои вложения в целую когорту листьев или цветов. Если это маленькое или уже слабое дерево, у него могут возникнуть проблемы с их заменой, и оно может умереть от голода в следующем году. Наконец, если мы хотим подумать об окончательном «провале» определенного вида, это будет что-то вроде вымирания. Это, безусловно, возможно, хотя для таких долгоживущих деревьев, как клены, часто требуется много времени. Если люди не занимаются чрезмерным выловом какого-либо вида, потребуется много времени, чтобы полное вымирание, вызванное климатом, затронуло долгоживущие древесные виды.
Ковалески : Добавление к примеру Джейка с замерзанием, которое легче наблюдать, потому что вы можете видеть зеленые ткани на дереве или растении, это также может произойти внутри почек растений до они прошли любые видимые изменения. Если температура упадет ниже уровня холодостойкости определенного растения, почки могут погибнуть, и они просто не будут расти в следующем сезоне без очень четкого признака — если вы не отслеживаете с научной точки зрения холодостойкость вещей в течение всей зимы.
Gazette: Какое более широкое влияние вашего исследования означает для ученых, работающих над смягчением последствий изменения климата во всем мире?
Grossman : Наше исследование помогает продемонстрировать последствия изменения климата для лесов умеренного пояса, городских деревьев и лесных насаждений. Будем надеяться, что если люди узнают больше о том, что может произойти, у них появится мотивация смягчить последствия изменения климата. С точки зрения адаптации наше исследование может помочь в управлении деревьями и лесами в быстро меняющемся климате.
Адаптация и реакция растений Учебное пособие
🗻 Общая картина: растения могут жить практически в любом месте на земле, в том числе в экстремальных условиях погружения в воду или под палящим солнцем пустыни. В этом руководстве рассказывается о процессах, которые растения развили в результате адаптации и реагирования, чтобы иметь возможность жить в таких условиях. Давайте начнем!
Посетите классные образовательные виртуальные комнаты в мобильном приложении Inspirit (доступно для устройств iOS и Android) 🤩
Введение
Растения живут почти во всех уголках земли. Чтобы жить и выживать в различных средах, они развили адаптивные способности, которые позволяют им выживать и размножаться в сложных условиях. В отличие от животных, растения не могут бегать, летать или плыть к еде или против опасности, что делает эти приспособления критически важными для выживания. Давайте поговорим о некоторых способах адаптации растений к окружающей среде!
Фотосинтез и дыхание растений
Выживание растений зависит от цикла фотосинтеза и дыхания.
Фотосинтез — это процесс, используемый растениями, водорослями и некоторыми бактериями для превращения солнечного света, углекислого газа и воды в пищу и кислород.
Люди и животные вдыхают кислород, вырабатываемый растениями.
Дыхание — это процесс высвобождения энергии из пищи.
Животные поглощают кислород, вырабатываемый растениями, переносят его в клетки и используют для выделения пищи. При этом из организма выделяется углекислый газ.
Растения поглощают этот углекислый газ, чтобы обеспечить их энергией, необходимой для роста и развития. Это бесконечный цикл, который помогает поддерживать жизнь на Земле.
Источник
Адаптация к фотосинтезу в листьях
Листья адаптируются к условиям окружающей среды для увеличения скорости фотосинтеза различными способами:
Листья адаптируются к фотосинтезу благодаря большой площади поверхности, содержащей отверстия, называемые Устьица .
Устьица позволяют углекислому газу проникать в лист и позволяют кислороду диффундировать наружу.
Лист покрыт восковой кутикулой, препятствующей выходу водяного пара из эпидермиса и уменьшающей потерю воды. Листья обычно имеют структуры, называемые устьицами, на их верхней поверхности, чтобы уменьшить эту потерю воды.
Когда вода испаряется из листьев, она вытягивает больше воды из корней в процессе, называемом транспирацией .
Дыхание растений
Дыхание растений — это процесс, посредством которого клетки получают свою химическую энергию, потребляя углекислый газ и выделяя в атмосферу кислород. У растений каждая часть, например корень и листья, осуществляет дыхание.
Процесс фотосинтеза и дыхания у растений:
Все живые существа дышат, чтобы оставаться живыми и энергичными.
Дыхание растений — это процесс, используемый растениями для преобразования глюкозы, образующейся во время фотосинтеза, в энергию, которая питает клеточную активность растений.
Помимо этого, фотосинтез представляет собой процесс, при котором энергия света преобразуется в химическую энергию, а глюкоза сохраняется для последующего использования.
Фотосинтез происходит на зеленых частях растения, содержащих хлорофилл.
Во время дыхания растения потребляют пищу для поддержания жизни растительных клеток, в то время как растения создают свою собственную пищу в процессе фотосинтеза.
Дыхание через листья
Источник
Листья растений имеют множество крошечных отверстий на поверхности, известных как устьица. Обмен газами внутри листьев при дыхании происходит через устьица.
Из атмосферы кислород поступает внутрь листа из устьиц и в процессе диффузии достигает всех частей и клеток. Кислород используется для дыхания листьев, а образующийся при этом углекислый газ диффундирует из листа в воздух через те же устьица.
Дыхание через корни
Источник
Корни растений остаются под землей, но корням также нужен кислород для осуществления процесса дыхания в растениях и выделения энергии. Корни растений вдыхают воздух из промежутков между молекулами почвы, а кислород из воздуха в молекулах почвы диффундирует в корневые волоски и достигает всех частей корня, где используется для дыхания. Углекислый газ, образующийся в клетках корня при дыхании, выходит через тот же волосок корня при диффузии.
Адаптация растений и реакции на различные среды
1. Адаптация в воде
Растения, живущие в воде, обладают различными преимуществами. Самым первым преимуществом является наличие большого количества воды. Таким образом, большинство водных растений не нуждаются в адаптации для поглощения или сохранения воды. Они могут накапливать свою энергию, не разрастая обширную корневую систему. Поддержка воды присутствует, чтобы управлять своим стеблем внутри воды.
Водные растения приспособились держать свои цветы над водой, что позволяет им собирать максимальное количество солнечного света, не проникающего очень глубоко. У растений, живущих под водой, есть листья с большими воздушными карманами внутри. Эти большие листья позволяют растению поглощать кислород из воды. Эти листья водных растений также очень мягкие, что позволяет растению двигаться вместе с волнами.
2. Адаптация к засухе и пустыне
У растений, живущих в условиях сильной засухи, разные проблемы, и они хотят приспособиться, чтобы получить максимум воды. Эти типы растений помогают себе увеличить потребление воды, уменьшить потерю воды и хранить больше воды, когда она доступна.
У немногих растений нет листьев, поэтому длинные корни помогают им собирать воду из почвы, что способствует их развитию. Они имеют воскообразное гелеобразное покрытие, которое помогает им предотвратить потерю влаги в окружающей среде. Так происходит адаптация растений.
✅ Заключение
Растения живут на земле повсюду; у них есть гормоны, которые позволяют изменяться в соответствии с потребностями окружающей среды и помогают им выживать.
Как и все организмы, растения также реагируют на раздражители и на изменения, необходимые для их развития.
Растения также реагируют на суточные и сезонные циклы.Обмен углекислого газа и кислорода посредством фотосинтеза или клеточного дыхания во всем мире помогает поддерживать стабильный уровень кислорода и CO2 в атмосфере.
Часто задаваемые вопросы
1. Какие 5 адаптаций растений?
Основными пятью адаптациями растений являются их корневая структура, листья, восковая или маслянистая текстура, среда, в которой они растут, и их врожденное поведение.
2. Как приспособлены растения к фотосинтезу?
Лист увеличивает свою поверхность, чтобы поглощать больше солнечного света.
Наличие кутикулы предотвращает потерю воды.
Тонкая структура листьев позволяет легко проникать углекислому газу.
Наличие хлорофилла содержит большое количество хлоропластов для фотосинтеза.
Жилки поддерживают листья и транспортируют воду, минералы и сахар.
Устьица позволяют углекислому газу диффундировать в лист, а кислороду выходить наружу.
3. Какие приспособления есть у растений на пастбищах?
Луговые растения имеют глубокую корневую систему, которая позволяет им укрепляться и получать влагу в засушливые дни.
4. Какова реакция растений?
Растения реагируют на внешние раздражители. Таким образом, их реакция обычно контролируется их гормонами, которые являются химическими молекулами-посредниками.
5. Какие два типа адаптации могут быть у растений?
Два основных типа адаптации, которые могут проявлять растения, — это физическая адаптация, которая помогает растению выжить в другой среде. Другой — это адаптация поведения, при которой растения предпринимают действия, чтобы выжить.
Мы надеемся, что вам понравился этот урок, и вы узнали что-то интересное о Адаптация растений и реакция ! Присоединяйтесь к нашему сообществу Discord, чтобы получить ответы на любые вопросы и пообщаться с другими студентами, такими же, как и вы! Не забудьте загрузить наше приложение, чтобы испытать наши веселые классы виртуальной реальности — мы обещаем, это делает учебу намного веселее! 😎
Источники
Учебное пособие по адаптации и реакции растений.