В какие условиях у организмов вырабатываются приспособительные свойства
ПРИСПОСОБЛЕННОСТЬ ОРГАНИЗМОВ
| ВИДЫ ПРИСПОСОБЛЕННОСТИ | ЗНАЧЕНИЕ | ПРИМЕРЫ |
| Форма тела: | ||
| — торпедообразная | Способствует избежанию образования завихрений потоков воды при движении | Акулы, дельфины |
| — сучковидная, листовидная | Делает организм незаметным среди тех или иных предметов среды | Палочники, гусеницы пядениц |
| — причудливая | Скрывает среди водорослей, коралловых полипов | Морские коньки, удильщики |
| Окраска тела: | ||
| — покровительственная | Скрывает на фоне окружающей среды | Заяцбеляк, белая куропатка, зеленый кузнечик, тли |
| — расчленяющая | То же на фоне полос света и тени | Зебры, тигры |
| — предостерегающая | Сохранение численности видов, обладающих ядовитыми, обжигающими, жалящими свойствами | Пчелы, осы, жукинарывники, гусеницы бабочки — капустницы |
| Мимикрия (подражание беззащитных животных хорошо защищенным и обладающим предостерегающей окраской) | Защита от истребления | Осовидки, пчеловидки, шмелевидки; яйца, откладываемые кукушкой |
| Иглы, колючки, кристаллы щавелевокислого калия, накапливающегося в колючках или листьях растений | Защита от поедания травоядными животными | Кактусы, шиповник, боярышник, крапива |
| Твердые покровы тела | Защита от поедания плотоядными животными | Жуки, крабы, двустворчатые моллюски, черепахи, броненосцы |
| Иглы | То же | Ехидны, дикобразы, ежи |
| Приспособительное поведение: | ||
| — замирание | То же | Опоссумы, некоторые жуки, земноводные, птицы |
| — угрожающая поза | То же | Бородатая ящерица, ушастая круглоголовка |
| — запасание корма | Переживание бескормицы | Кедровка, сойка, бурундук, белка, пищуха (сеноставка) |
| Забота о потомстве: | ||
| — вынашивание икры в ротовой полости, в складке кожи на животе | Сохранение потомства | Самцы тиляпии, морского сомика галенхта, морского конька |
| — постройка гнезда и выведение в нем потомства | То же | Некоторые рыбы (колюшки, петушки, макроподы), птицы, белки, мышималютки |
| — выкармливание потомства | То же | Птицы, млекопитающие |
| — обеспечение будущего потомства пищей | То же | Жуки -скарабеи, наездники, яйцееды |
| Физиологические адаптации: | ||
| — удаление избытка воды через почки в виде слабоконцентрированной мочи | Сохранение постоянства внутренней среды организма в условиях жизни в пресной воде | Пресноводные рыбы и земноводные |
| — потребление большого количества воды и выделение небольшого количества концентрированной мочи | Сохранение постоянства внутренней среды организма в условиях жизни в гиперосмотической среде | Морские рыбы |
ПРЕАДАПТАЦИИ И ИХ ЗНАЧЕНИЕ В ЭВОЛЮЦИИ
| ПРЕАДАПТАЦИЯ | ПРЕДПОСЫЛКИ | ОРГАНИЗМЫ, ИМЕВШИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ДЛЯ ЖИЗНИ В НОВОЙ СРЕДЕ |
| Выход позвоночных на сушу в девоне | Наличие конечностей, позволяющих передвигаться по твердому субстрату при возросшей тяжести тела, и органов воздушного дыхания | Кистеперые рыбы |
| Появление челюстей у древних позвоночных | Разделение третьей жаберной дуги на подвижные элементы, что было связано с интенсификацией дыхания | Древние бесчелюстные позвоночные |
МИКРОЭВОЛЮЦИЯ И МАКРОЭВОЛЮЦИЯ
| ПРИЗНАКИ | МИКРОЭВОЛЮЦИЯ | МАКРОЭВОЛЮЦИЯ |
| Направленность эволюционных преобразований | Формирование новых видов | Формирование таксонов высокого ранга (роды, семейства, отряды и др.) |
| Механизмы | Происходит на основе мутационной изменчивости, дивергенции, борьбы за существование, естественного отбора | Не имеет специфических механизмов и осуществляется только посредством процессов микроэволюции, являясь их интегративным выражением |
| Длительность процессов | Происходит внутри вида, его популяций. Может происходить в исторически короткое время и быть доступной непосредственному наблюдению и изучению | Надвидовая эволюция. Происходит в исторически грандиозные промежутки времени и недоступна непосредственному изучению |
БИОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОГРЕСС И БИОЛОГИЧЕСКИЙ РЕГРЕСС
| ПРИЗНАКИ | БИОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОГРЕСС | БИОЛОГИЧЕСКИЙ РЕГРЕСС |
| Численность вида | Высокая | Низкая |
| Ареал вида | Расширяется | Сужается |
| Количество популяций вида | Большое, образуются новые популяции | Небольшое, происходит сокращение числа популяций |
| Состояние систематических групп более высокого ранга | Род включает большое количество видов, семейство — много родов, отряд — несколько семейств, класс — несколько отрядов и т.п. | Род включает небольшое число видов (иногда один), семейство — один-два рода, отряд — одно семейство, класс — один отряд и т.п. |
ПУТИ ДОСТИЖЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКОГО ПРОГРЕССА
| ЭВОЛЮЦИОННЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ | ИХ ХАРАКТЕРИСТИКА | ЗНАЧЕНИЕ В ЭВОЛЮЦИИ | ПРИМЕРЫ |
| Морфофизиологический прогресс, или арогенез | Возникающие ароморфозы не являются приспособительными к каким-либо специальным условиям среды, носят общий характер и дают возможность расширить использование условий внешней среды, освоить новые места обитания | Появление челюстей у позвоночных, появление скелета, как места прикрепления мышц, замена гладкой мускулатуры у червей на пучки поперечно-полосатой у членистоногих | |
| Аллогенез | Сопровождается приобретением частных приспособлений к условиям среды, к определенным местообитаниям (идиоадаптаций) без изменения уровня организации | Возникающие изменения носят приспособительный характер. Крайняя степень приспособления к конкретным, ограниченным условиям существования носит название специализации (переход к питанию только одним видом пищи, обитание в однородной среде и пр.). При быстром изменении условий среды организмы с узкой специализацией вымирают. Мелкие систематические группы (виды, роды, семейства) обычно возникают путем идиоадаптации. | Покровительственная окраска животных, плоская форма тела скатов и камбалы, долотовидный клюв у дятлов, крючковидный клюв у хищных птиц, ласты у тюленей, китов и др.; питание коала только листьями эвкалипта, колибри — только нектаром цветков тропических растений |
| Катагенез, или морфофизиологический регресс | Сопровождается упрощением организации, исчезновением органов активной жизни (общей дегенерацией) | Общая дегенерация связана главным образом с переходом организмов к паразитическому или сидячему образу жизни | Утрата корней и листьев у растенийпаразитов, исчезновение органов чувств, пищеварительной системы, упрощение строения и пр. у ленточных червей, приобретение частных приспособлений (присоски, крючочки и пр.) |
ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ЭВОЛЮЦИИ
| ЗАКОНОМЕРНОСТИ | ИХ ХАРАКТЕРИСТИКА | ПРИМЕРЫ |
| Дивергенция — расхождение признаков организмов в ходе эволюции разных линий, возникших от общего предка | Возникает в результате дизруптивного отбора, а также изоляции популяций. При расхождении признаков отбором преимущественно сохраняются крайние формы. Органы, соответствующие друг другу по строению и имеющие общее происхождение независимо от выполняемой ими функции, называются гомологичными | Различия в строении клювов клеста-еловика и клеста-сосновика |
| Конвергенция — результат приспособления организмов к сходным условиям жизни, схождение признаков у организмов разных систематических групп в процессе эволюции | Схождение признаков затрагивает в основном лишь те органы, которые непосредственно связаны со сходными условиями среды. Органы, выполняющие сходные функции, но имеющие принципиально различное строение и происхождение, называются аналогичными | Внешнее сходство европейского крота и сумчатого крота, сумчатого летуна и летяги; аналогичные органы: крылья бабочек и летучих мышей, жабры рыбы и рака, роющие конечности крота и медведки, плоская форма тела у скатов и камбалы, колючки кактуса и боярышника |
| Параллелизм (форма конвергентного развития организмов) | В эволюции близкородственных групп организмов происходит независимое развитие сходных признаков | У китообразных и ластоногих независимо друг от друга передние конечности превратились в ласты как приспособление к водному образу жизни. У разных групп кистеперых рыб развивались признаки земноводных. Признаки покрытосеменных растений независимо и параллельно развивались в разных линиях эволюции их предков |
ПРАВИЛА ЭВОЛЮЦИИ
| ПРАВИЛА | ИХ ХАРАКТЕРИСТИКА | ПРИМЕРЫ |
| Необратимость эволюции | Вид, род и любая другая систематическая группа организмов не может вернуться к прежнему состоянию. Изредка возникающие атавизмы (возврат к предкам) по строению и функциям не являются полноценными | Пресмыкающиеся, возникшие от примитивных земноводных, как бы не шла их эволюция, не могут дать начало земноводным |
| Прогрессирующая специализация | Группа организмов, вставшая на путь приспособления к каким-либо условиям существования, в дальнейшем будет развиваться по этому же пути | Если какая-то группа животных приобрела приспособления к полету, то на последующих этапах ее развития эти приспособления будут усиливаться |
| Чередование главных направлений эволюции | Каждое повышение организации (ароморфоз) открывает большие возможности для освоения новых сред или местообитаний и развития в связи с этим различных приспособлений (идиоадаптаций) | Ароморфозы, позволившие позвоночным выйти из воды на сушу, открыли возможности для освоения наземновоздушной среды обитания, развития различных частных приспособлений. Последующие ароморфозы привели к появлению пресмыкающихся и развитию у них различных приспособлений к новым местообитаниям |
Приспособленность организмов к среде обитания возникает в ходе эволюции для разрешения ими экологических проблем, имеющих место в определённой среде. Она изменяется, совершенствуется, порой исчезает. Вырабатывание адаптации позволяет достичь соответствия строения, поведения, физиологии существ условиям среды и образу их жизни. Приспособления служат основанием для исчезновения и появления органов, дивергенции и формирования новых биологических видов, усложнения конструкции.
Что такое приспособленность
В биологии под ней понимают спектр характерных черт приспособленности организмов к среде, позволяющих выживать в конкретных условиях и продолжать род.
На адаптированность к возникающим условиям оказывает воздействие эволюция. Но она изменяется, в связи с чем любые приспособительные черты относительны.
Виды приспособленности организмов
Морфологические адаптации
Они заключаются в особенностях строения. У Дарвина излюбленным примером адаптации был дятел, который способен лазать по стволам деревьев и вылавливать насекомых в трещинках.
Иные примеры:
Разная форма клювов (влияет метод питания).
Строение ног у различных видов крылатых (у водоплавающих они снабжены перепонками для плавания, бегающие виды птиц имеют очень сильные ноги).
Тело акулы в виде торпеды обеспечивает ей высокие гидродинамические характеристики.
Густота шерстяного покрова у животных севера, защищающая от сильного холода (як).
Плоское тело придонных рыб, которое помогает им передвигаться по дну (морские коровки).
Гибкость тела у норных, позволяющее добывать пищу в узких, малых полостях (хорёк).
В тундре и горных регионах растения часто обладают стелющимися формами либо они напоминают подушки, что обеспечивает организмам устойчивость к резким ветряным порывам. В зимний период они с лёгкостью способны укрываться снежным покровом и им не страшен сильнейший мороз.
Отдельным животным присущ яркий окрас (тигр). Подобная окраска похожа на чередование света и тени в окружающей среде и придаёт им малозаметность в зарослях. Покровительственной окраской обладает множество видов насекомых. Незаметны в снегу белые медведи, на фоне пустыни – ящерицы жёлтого окраса.
Исходя из условий освещения могут изменять окрас хамелеоны.
Предостерегающая окраска. Обычно подобный окрас свойственен жалящим насекомым.
Предупреждающая окраска как подражание неродственным видам (многие неопасные змеи сильно схожи с ядовитыми).
Маскировка – похожесть формы тела на объекты природы, дающая возможность спасаться от хищников. Например, почти нельзя различить в водорослях рыбу-иглу.
Физиологические адаптации
Они способствуют незамедлительной реакции живого организма на действие негативного фактора среды.
Возможность поддерживать относительно постоянную температуру тела позволила теплокровным организмам занять экологические ниши, которые недоступны для обитателей тропиков, Заполярья, пустыни. Такая способность – результат теплопродукции и теплоотдачи.
Особенная белково-липидная структура существ, обитающих при очень низких либо высоких температурах, позволяет им жить в условиях с подобными температурными режимами.
Многие организмы могут выделять разные вещества, служащие для нападения и защиты. Например, основной особенностью крапивы является её жгучесть. Это механизм защиты от травоядных. Сюда же относятся пахучие жидкости клопов, яды скорпионов, пауков, змей.
Излучение является основным методом тепловой отдачи у террариумных животных (змеи). Ультрафиолетовые лучи также являются мощным дезинфицирующим фактором.
Инфракрасное зрение необходимо совам и оленям для ночной охоты или поиска пищи.
Организмы, живущие в средах с крайне высоким уровнем ионизирующего излучения, приобрели радиорезистентность (экстремофилы).
В жару главным методом отведения излишней теплоэнергии служит испарение жидкости. У самцов некоторых видов добавочно предусмотрено её испарение со слизистой полового члена (верблюды, слоны, ослы). При некомфортном для организма повышении температуры окружающей среды, у животных наблюдается одышка.
При кратковременном влиянии пониженных температур на животных, для которых мороз – не типичная среда (песчанки), их дыхание учащается из-за усиленного обмена веществ и теплопродукции. Но при долгом нахождении в подобных условиях у них происходит постепенное замедление дыхания.
Относительный характер приспособленности
Признаки определяются конкретными условиями среды. Так, на суше рыба не способна к дыханию, так как не происходит поступление кислорода в жабры. Зелёный окрас насекомых служит спасением от птиц и животных лишь при их нахождении на зелёных частях растения.
Слаборазвитые ноги и удлинённые крылья ласточки хотя и очень помогают ей при полёте, но будут существенным недостатком при передвижении птицы по земле.
Адаптации, защищающие от одного вида, не смогут спасти от иного. К примеру, панцирь степной черепахи спасает от множества хищников, но не защитит её от некоторых хищных птиц, которые сбрасывают животное с какой-либо высоты. Колючки ежа не смогут спасти его от хищников, если те бросят его в воду. Ядовитые змеи беззащитны перед мангустами.
Белую куропатку, которую сложно заметить на белом снегу, поможет выявить тень. Организмы с новыми признаками, действующими в конкретном промежутке времени, могут легко погибнуть, выйдя за диапазон. Продолжают жить лишь особи, приспособившиеся к изменённой среде при естественном отборе.
Выявление приспособлений у организмов к среде обитания
Основные примеры показаны в таблице.
Приспособления к водной среде
Форма тела:
приплюснутая (пиявка);
схожая с каплей;
трубообразная;
напоминающая торпеду (кальмар).
Тело максимально снижает трение благодаря специфике покровов:
слизь;
мягкий верхний слой (кит);
гладкий твёрдый корпус (морская черепаха).
Конечности:
ласты (тюлень);
плавники (дельфин);
перепонка.
Адаптации, помогающие двигаться в воде:
окружающая тело перепонка, «зонт»;
«водоструйный мотор»;
хвост с плавником.
Дыхательные органы разнообразны:
жабры;
трубка для дыхания (ранатра);
заборники;
образование пузыря, служащего заменой лёгкому.
Главный принцип окраса выражается в степени световой яркости в воде. Донные рыбы часто имеют окрас, схожий с оттенком дна (камбала). Они также изменяет окрас исходя из оттенка фона.
Приспособления к воздушной среде
Специфика строения летающих видов:
обтекаемое тело;
облегчённая структура (полые кости);
опорные плоскости;
перепонки и крылья;
облегчённые конечности (меньший вес, более короткие мышцы).
Особенности бегающих видов:
сильные, но лёгкие конечности;
меньше пальцев (лошадь);
защищающие роговые копыта;
более короткие передние и мощнейшие задние конечности (кенгуру).
Лазающие существа обладают разными адаптациями:
тонкое удлинённое тело (змея);
когти-крючки, острые когти (ленивец);
мощные пальцы;
хватательные конечности, даже подобный хвост;
сильные мышцы (гиббон, орангутан);
выросты: усики (плющ).
Лазающие виды иногда обладают и признаками полёта (летучая мышь). Нередко у птиц есть способность к бегу и полёту.
Могут сочетаться адаптационные признаки к жизни в разных средах (земноводные). Способностями к полёту обладают иногда и водные существа (летучие рыбы).
Приспособления к почве
Покровы обитателя подземелья обеспечивают лёгкость продвижения:
слизь, обеспечивающая скольжение в земле;
шерсть, легко заглаживающаяся вперёд и назад (крот);
короткая шерсть;
шёрстяной покров устойчив к истиранию.
Специфичность конечностей и формы тела:
тело удлинённое и тонкое (геофил);
копательные зубы (слепушонка) и конечности;
обтекаемость тела без выступов (крот);
укороченные конечности.
Специфика органов чувств подземного жителя:
малые уши (либо их нет);
усиленное осязание;
отсутствие глаз либо их очень малый размер (крот).
Почва тяжёлая и имеет высокую плотность, а помимо этого в ней может содержаться мало влаги и воздуха. Данные особенности среды также вызывают приспособительные адаптации:
мощная костно-мышечная структура, защищающая от сдавливания (крот);
система лакун, накапливающая воздух;
мясистость стебля, толстый эпидермис для запаса влаги в засуху (кактусы);
колючки, ребристость стебля, восковой налёт на нём для задержки влаги (кактусы);
развитый корень.
Организменная среда обитания
Для существ, ведущих приспособленческий образ жизни (паразитов, например, малярийный плазмодий), организм, заселяемый ими, является особой средой. У хозяина происходит выработка разных реакций защиты.
Паразиты в ответ находят методы приспособления к подобным реакциям, и тем самым осуществляется постоянный процесс взаимной приспосабливаемости. Чем проще организация существ, тем больше среди них паразитов (простейшие, растения, грибы).
Биологические механизмы возникновения приспособительной окраски
Подобная окраска формируется благодаря случайным, полезным для определённых условий среды, мутациям в процессе существования популяции.
Возникновение бабочек с окрасом крыльев, сильно схожим с фоном её местообитания, даёт возможность оставаться незамеченными, размножаться и передавать роду данный признак.
Случайно возникающие мутационные процессы обеспечивают похожесть неспособных жалить существ на ядовитые виды.
Приспособленность растений к опылению насекомыми
С целью привлечения насекомых у растений формируются цветки. Они обычно открывают их, лишь когда пролетают конкретно те виды насекомых, с которыми растение «взаимодействует». В дневное время воздух заполняется запахами липы, клевера и прочих растений, опыляемых пчёлами.
Гвоздики и петунии опыляют ночные бабочки, в связи с чем интенсивное выделение пахучих веществ у них стартует с приходом сумерек. Адаптацией к опылению конкретным насекомым выступает и местонахождение частей околоцветника и их форма. Соцветие – приспособление цветковых, во много раз увеличивающее шансы опыления.
Выводы о приспособленности организмов к среде обитания
Основные приспособительные способности существ к условиям среды обеспечивают выживание при их изменении, размножение. Любой организм исполняет определённые функции, крайне нужные для сохранения жизни на Земле, в связи с чем можно определить спектр деятельности существа как его работу. А в природе необходимы все типы работ, так что ценен любой организм.
С помощью изучения приспособлений не только распознаётся принадлежность существа к определённой группе, но определяется его местообитание и рацион питания. Жизнь вокруг намного легче понимать. А помимо этого, практически все приспособительные принципы можно в конкретном случае применять и в собственной жизни.