Возникновение приспособлений. Относительный хар-р приспос-ти

Виды растений и животных удивительно приспособлены к условиям среды, в которых они обитают. Известно огромное количество самых разнообразных особенностей строения, обеспечивающих высокий уровень приспособленности вида к среде. В понятие «приспособленность вида» входят не только внешние признаки, но и соответствие строения внутренних органов выполняемым ими функциям, например длинный и сложно устроенный пищеварительный тракт животных, питающихся растительной пищей (жвачные). Соответствие физиологических функций организма условиям обитания, их сложность и разнообразие также входят в понятие приспособленности.

Приспособительные особенности строения, окраски тела и поведения животных. По сути, вся структурно-функциональная организация представителей того или иного вида является приспособительной к тем условиям, в которых обитает данная группа. Наиболее демонстративны строение тела и окраска покровов.

Форма тела. У животных приспособительной к среде обитания является форма тела. Хорошо известен облик водного млекопитающего дельфина. Его движения легки и точны. Самостоятельная скорость движения в воде достигает 40 км/ч. Нередко описывают случаи, как дельфины сопровождают быстроходные морские суда, например эсминцы, движущиеся со скоростью 65 км/ч. Объясняется это тем, что дельфины пристраиваются к носу судна и используют гидродинамическую силу корабельных волн. Но это не их естественная скорость. Плотность воды в 800 раз выше плотности воздуха. Как дельфину удается преодолеть ее? Помимо других особенностей строения идеальной приспособленности дельфина к среде обитания и образу жизни способствует форма тела. Торпедовидная форма тела позволяет избежать образования завихрения 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 полете они обычно втягивают ноги. В результате птицы по быстроте намного превосходят всех других животных. Например, сокол-сапсан пикирует на свою жертву со скоростью до 290 км/ч. Птицы быстро двигаются даже в воде. Наблюдали антарктического пингвина, плывущего под водой со скоростью около 35 км/ч.

У животных, ведущих скрытный, затаивающийся образ жизни, полезными оказываются приспособления, придающие им сходство с предметами окружающей среды. Причудливая форма тела у рыб, обитающих в зарослях водорослей, 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 зеленую веточку (рис. 19.5), а прямокрылые насекомые имитируют лист. Плоское тело имеют рыбы, ведущие придонный образ жизни.

Рис. 19.5.

Окраска покровов тела. Средством защиты от врагов служит и покровительственная окраска. Покровительственной называют окраску покровов тела, обеспечивающую их обладателям успех в борьбе за существование. Обычно ученые различают скрывающую или, наоборот, предупреждающую окраску. Птицы, насиживающие яйца на земле, сливаются с окружающим фоном. Малозаметны и их яйца, имеющие пигментированную скорлупу, и вылупляющиеся из них птенцы (рис. 19.6). Защитный характер пигментации яиц подтверждается тем, что у видов, чьи яйца недоступны для врагов - крупных хищников, или у птиц, откладывающих яйца на скалах или закапывающих их в землю, покровительственная окраска скорлупы не развивается.

Рис. 19.6.

потомства на земле

Покровительственная окраска широко распространена среди самых различных животных. Гусеницы бабочек часто зеленые, под цвет листьев, или темные, под цвет коры или земли. Донные рыбы обычно окрашены под цвет песчаного дна (скаты и камбалы). При этом камбалы способны еще менять окраску в зависимости от цвета окружающего фона. Способность менять окраску путем перераспределения пигмента в покровах тела известна и у наземных животных (хамелеона). Животные пустынь имеют, как правило, желто-бурую или песочно-желтую окраску. Однотонная покровительственная окраска свойственна как насекомым (саранче) и мелким ящерицам, так и крупным копытным (антилопам) и хищникам (львам).

Если фон среды не остается постоянным в зависимости от сезона года, многие животные меняют окраску. Например, обитатели средних и высоких широт (песец, заяц, горностай, белая куропатка) зимой имеют белую окраску, что делает их незаметными на снегу.

Двутоновая скрывающая окраска часто наблюдается у водных животных. Так, у большинства рыб, например у сельди, спинка сильно пигментирована, а брюшная сторона тела - светлая. Если смотреть на рыбу сверху, из зоны большей освещенности, то на фоне сгущающегося мрака темная спинка практически незаметна. Напротив, при взгляде из глубины - в направлении большей освещенности - незаметно брюшко. Важна такая окраска и для хищников (дельфинов, акул и др.) и для их жертв.

Иной вариант скрывающей окраски - расчленяющая окраска. Она характеризуется чередованием на теле темных и светлых полос и пятен, соответствующим смене света и тени в привычной для вида среде обитания (рис. 19.7). Подобное совпадение делает организм незаметным благодаря нарушению представления о его форме. Например, тигр охотится в засаде на опушках, где пучки желтой травы чередуются с темной почвой. Зебра, питаясь листвой кустарников, в саванне практически незаметна на фоне многостволия. Кроме этого, расчленяющая окраска нарушает представление о контурах тела, что делает ее еще более эффективной.

Рис. 19.7.

Однако нередко у животных наблюдается не скрывающая окраска тела, а, напротив, привлекающая внимание, демаскирующая. Такая окраска свойственна ядовитым, обжигающим или жалящим насекомым: пчелам, осам, жукам-нарывникам. Божью коровку, очень заметную, птицы никогда не склевывают из-за выделяемого насекомым ядовитого секрета. Яркую предупреждающую окраску имеют несъедобные гусеницы, многие ядовитые змеи. Яркая окраска заранее предупреждает хищника о бесполезности и опасности нападения. Путем «проб и ошибок» хищники быстро приучаются избегать нападения на жертву с предупреждающей окраской.

Эффективность предостерегающей окраски явилась причиной очень интересного явления - подражания, или мимикрии (от греч. mimikos - подражательный). Мимикрией называется сходство беззащитного или съедобного вида с одним или несколькими неродственными видами, хорошо защищенными и обладающими предостерегающей окраской. С божьей коровкой размерами, формой тела и распределением пигментных пятен очень сходен один из видов тараканов. Некоторые съедобные бабочки подражают формой тела и окраской ядовитым бабочкам, мухи - осам. Возникновение мимикрии связано с накоплением под контролем естественного отбора мелких удачных мутаций у съедобных видов в условиях их совместного обитания с несъедобными.

Понятно, что подражание одних видов другим оправдано: истреблению подвергается значительно меньшая часть особей и того вида, который послужил моделью, и вида-подражателя. Необходимо, однако, чтобы численность вида-подражателя была значительно меньше численности модели. В противном случае мимикрия не приносит пользы: у хищника не будет вырабатываться стойкий условный рефлекс на форму или окраску, которую следует избегать. Каким же образом численность вида-имитатора поддерживается на низком уровне? Оказалось, что генофонд этих видов насыщен летальными мутациями. В гомозиготном состоянии эти мутации вызывают гибель насекомых, в результате чего высокий процент особей не доживает до половозрелого состояния.

Кроме защитной - покровительственной окраски у животных и растений наблюдаются и другие средства зашиты. У растений нередко образуются иглы и колючки, защищающие их от поедания травоядными животными (кактусов, шиповника, боярышника, облепихи и др.). Такую же роль играют ядовитые вещества, обжигающие волоски, например у крапивы. Кристаллы щавелевокислого кальция, накапливающиеся в шипах некоторых растений, предохраняют их от поедания гусеницами, улитками и даже грызунами. Образования в виде твердого хитинового покрова у членистоногих (жуков, крабов), 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, т.е. преимущественного выживания лучше защищенных особей.

Поведение. Для выживания организмов в борьбе за существование большое значение имеет приспособительное поведение. Защитное действие предупреждающей окраски повышается при сочетании ее с соответствующим поведением. Например, выпь гнездится в камышах. В минуты опасности она вытягивает шею, поднимает вверх голову и замирает. В такой позе ее трудно обнаружить даже на близком расстоянии. Многие другие животные, не обладающие средствами активной защиты, в случае опасности принимают позу покоя и замирают (насекомые, рыбы, амфибии, птицы). Предостерегающая окраска у животных, наоборот, сочетается с демонстративным поведением, отпугивающим хищника.

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 относится к грызунам. Например, полевка-экономка, распространенная в таежной зоне, собирает зерна злаков, сухую траву, корешки - всего до 10 кг. Роющие грызуны (слепыши и др.) накапливают до 14 кг кусочков корней дуба, желудей, картофеля, степного горошка. Большая песчанка, живущая в пустынях Средней Азии, в начале лета срезает траву и затаскивает ее в норы или оставляет на поверхности в виде стожков. Корм этот 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 объема 20 м 3 . Запасы кормов делают и хищные животные. Норка, некоторые хорьки и псовые запасают лягушек, ужей, мелких зверьков и т.д., умертвляя их и закапывая в определенных местах.

Примером приспособительного поведения служит и время наибольшей активности. В пустынях многие животные выходят на охоту ночью, когда спадает зной. Специализация активности животных по времени суток привела, к примеру у птиц, к возникновению целых экологических групп видов. Так, «ночные хищники» (совы, филины и др.) охотятся ночью, а «дневные» - сокол, беркут, орел - при свете дня.

Опорные точки

• Вся организация любого вида живых организмов является приспособительной к тем условиям, в которых он обитает.
• Приспособления организмов к среде обитания проявляются на всех уровнях организации: биохимическом, цитологическом, гистологическом и анатомическом.
• Физиологические адаптации - пример отражения структурных особенностей организации в данных условиях существования.

• 1. Приведите примеры приспособленности организмов к условиям существования.
• 2. Почему у некоторых видов животных наблюдается яркая демаскирующая окраска?
• 3. В чем сущность явления мимикрии?
• 4. Каким путем поддерживается низкая численность вида-подражателя?
• 5. Распространяется ли действие естественного отбора на поведение животных? Приведите примеры.

Забота о потомстве. 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 илистом дне, и охраняют ее затем в течение всего развития. Самец колюшки строит гнездо с входом и выходом. Некоторые американские сомы прилепляют икру на брюхо и носят ее на себе все время развития. Многие рыбы вынашивают икру во рту или даже в желудке. В это время родитель ничего не ест. Вылупившиеся мальки некоторое время держатся вблизи самки (или самца, в зависимости от вида) и при опасности прячутся в рот матери. Существуют виды лягушек, у которых икринки развиваются в специальной выводковой сумке на спине или в голосовых мешках самца.

Наибольшая безопасность потомства достигается, очевидно, тогда, когда зародыши развиваются в теле матери (рис. 19.8). Плодовитость в этих случаях (как и при других формах заботы о потомстве) снижается, однако это компенсируется возрастанием выживаемости молоди.

Рис. 19.8.

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 (рис. 19.9), и откладывают на них яйца.

Рис. 19.9. Одиночная оса тащит в свое гнездо парализованного кузнечика: будущая личинка обеспечена пищей

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 оплодотворенные яйца оставляются 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 в целом.

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 оплодотворенные яйца в специальные сооружения - гнезда , а не просто в окружающую 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. Выведшихся птенцов большинство видов птиц не оставляют на произвол судьбы, а длительное время выкармливают и охраняют. Все это резко повышает эффективность размножения в этой группе животных.

Наивысшей степени развития достигают формы поведения у млекопитающих животных. Это проявляется и в отношении к детенышам. Звери не только кормят свое потомство, но и обучают ловить добычу. Еще Дарвин отмечал, что хищные звери учат своих детенышей избегать опасностей, в том числе охотников.

Таким образом, особи с более совершенными формами заботы о потомстве выживают в большем числе и передают эти черты далее по наследству из поколения в поколение.

Физиологические адаптации. 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. Рассмотрим некоторые примеры.

У наземных амфибий большое количество воды теряется через кожу. Однако многие их виды проникают даже в пустыни и полупустыни. Выживание амфибий в условиях недостатка влаги в этих местообитаниях 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 физиологические адаптации к жизни в неблагоприятных условиях 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. Например, верблюд, лишившись воды, резко сокращает испарение как с дыхательных путей, так и через потовые железы.

У человека плохо регулируется солевой обмен, и поэтому 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. Например, тюлени ныряют на глубину 100-200 и даже 600 м и находятся под водой 40-60 мин. Что позволяет ластоногим нырять на столь длительный срок? Это прежде всего большое количество особого пигмента, находящегося в мышцах, - миоглоби- на. Миоглобин способен в 10 раз больше связывать кислород, чем гемоглобин. Кроме того, 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 км. У некоторых бабочек чувствительность рецепторов вкуса в 1 тыс. раз превосходит чувствительность рецепторов человеческого языка. Ночные хищники, например совы, превосходно видят в условиях слабого освещения. У некоторых змей хорошо развита способность к термолокации. Они различают на расстоянии объекты, если разница их температур составляет всего 0,2 °С. Многие животные прекрасно ориентируются в пространстве с помощью эхолокации (летучие мыши, совы, дельфины).

Относительный характер приспособленности организмов. Строение живых организмов очень тонко приспособлено к условиям существования. Любой видовой признак или свойство, носящие приспособительный характер, целесообразны в данной среде, в данных жизненных условиях. Так, все особенности строения и поведения кошки целесообразны для хищника, подстерегающего добычу в засаде: мягкие подушечки на пальцах и втягивающиеся когти, делающие походку бесшумной; огромный зрачок и высокая чувствительность сетчатки, позволяющие видеть в темноте; тонкий слух и подвижные ушные раковины, дающие возможность точно определять местонахождение жертвы; способность длительное время выжидать появления добычи и совершать молниеносный прыжок; острые зубы, удерживающие и разрывающие жертву. Точно так же организация насекомоядных растений приспособлена к ловле и перевариванию насекомых и даже мелких позвоночных (рис. 19.10).

Рис. 19.10.

Приспособления не появляются в готовом виде, а представляют результат отбора случайных наследственных изменений, повышающих жизнеспособность организмов в конкретных условиях.

Ни один из приспособительных признаков не обеспечивает абсолютной безопасности для их обладателей. Благодаря мимикрии большинство птиц не трогает ос и пчел, однако есть среди них виды, которые едят и ос, и пчел, и их подражателей. Еж и птица-секретарь без вреда поедают змей. Панцирь наземных черепах надежно защищает их от врагов, но хищные птицы поднимают их в воздух и разбивают о землю.

Любые приспособления целесообразны только в обычной для вида обстановке. При изменении условий среды они оказываются бесполезными или вредными для организма. Постоянный рост резцов грызунов - очень важная особенность, но лишь при питании твердой пищей. Если крысу держать на мягкой пище, резцы, не изнашиваясь, вырастают до таких размеров, что питание становится невозможным.

Таким образом, любая структура и любая функция являются приспособлением к характерной для вида внешней среде или, как говорят современные ученые, «здесь и сейчас». Эволюционные изменения - образование новых популяций и видов, возникновение или исчезновение органов, усложнение организации - обусловлены развитием приспособлений (адаптаций). Целесообразность живой природы - результат исторического развития видов в определенных условиях, поэтому она всегда относительна и имеет временный характер.

Опорные точки

• Забота о потомстве возникает как способ обеспечения выживания вида на фоне высокой степени развития нервной системы и является одной из форм физиологических адаптаций.
• Любые приспособления, в том числе и обусловленные поведенческими реакциями, относительны и целесообразны только в конкретных условиях существования.

Вопросы и задания для повторения

• 1. Почему у видов животных, заботящихся о потомстве, число потомков уменьшается? Приведите примеры.
• 2. В чем заключается относительный характер приспособительных признаков у организмов? Приведите примеры, характерные для растений и животных.

Приспособленность организмов – результат действия естественного отбора Подготовила Чирицо Елизавета, ученица 11 «М» класса.

это совокупность тех особенностей строения, физиологии и поведения, которые обеспечивают для данного вида возможность специфического образа жизни в определенных условиях внешней среды. Адаптация -

Как образуются приспособления? К.Линней: виды созданы Богом и уже приспособлены к среде обитания. Ж.Б.Ламарк: формирование приспособленности стремлением организмов к самоусовершенствованию. Ч.Дарвин: объяснил происхождение приспособленности в органическом мире с помощью естественного отбора.

Приспособления к среде обитания проявляются во внешнем и внутреннем строении, процессах жизнедеятельности, поведении. Форма тела различных животных служат примером приспособленности организмов к среде обитания. Покровительственная окраска и форма тела у некоторых животных делают их незаметными на фоне окружающей среды, маскируют их. Некоторые животные имеют яркую окраску, которая резко выделяет их на фоне окружающей среды. Такая окраска называется предупреждающей. Некоторые беззащитные и съедобные животные подражают видам, которые хорошо защищены от нападения хищников. Это явление называется мимикрией. Защита от поедания свойственна многим животным и растениям. Они защищают себя сами. Поведенческие адаптации – это изменения поведения животных в тех или иных условиях: забота о потомстве, образование отдельных пар в брачный период, а зимой объединение в стаи, что облегчает пропитание и защиту, отпугивающее поведение, замирание, имитация ранения или смерти, спячка, запасание корма. Приспособленность процессов жизнедеятельности к условиям обитания называются физиологическими адаптациями: накопление жира пустынными животными, железы, избавляющие от избытка солей, теплолокация, эхолокация. Биохимические адаптации связаны с образованием в организме определенных веществ, облегчающих защиту от врагов или нападение на других животных.

Формы адаптаций Примеры Описание адаптаций Форма тела Покровительственная окраска (маскировка) Предупреждающая окраска Мимикрия Поведенческие адаптации Классификация адаптаций

Форма тела Обтекаемая форма тела позволяет дельфину развивать в воде скорость 40 км/ч Сокол – сапсан в погоне за добычей развивает скорость 290 км/ч Скорость пингвина в толще воды 35 км/ч

Покровительственная окраска (маскировка) У открыто гнездящихся птиц самка, сидящая на гнезде почти неотличима от окружающего фона. Соответствует фону и пигментированная скорлупа яиц. Интересно, что у птиц, гнездящихся в дупле, на деревьях, самки нередко имеют яркую окраску, а скорлупа светлая. Перепел и его яйца Горихвостка, яйцо кукушки в гнезде горихвостки

Покровительственная окраска (маскировка) Удивительное сходство с веточками наблюдается у палочников. Гусеницы некоторых бабочек напоминают сучки, а тело некоторых бабочек – лист. Эффект покровительственной окраски повышается при ее сочетании с соответствующим поведением: в момент опасности многие животные замирают, принимая позу покоя.

Предупреждающая окраска Очень яркая окраска (обычно белая, желтая, красная, черная) характерна для хорошо защищенных ядовитых, жалящих форм. Несколько раз попытавшись отведать клопа-«солдатика», божью коровку, осу птицы в конце концов отказываются от нападения на жертву с яркой окраской. Песчаная эфа Клоп - солдатик Божья коровка

Мимикрия Бабочка вице-король повторяет форму и окраску крыльев ядовитой бабочки-монарха. Муха копирует облик и поведение пчелы Это сходство беззащитного или съедобного вида с хорошо защищённым и обладающим предостерегающей окраской

Мимикрия Молочная змея успешно имитирует окраску кораллового аспида Как правило, численность копируемых особей во много раз выше, чем копирующих.

Поведенческие адаптации Характерная черта поведения опоссума - способность притворяться мертвыми при опасности, в этой "игре" опоссум просто неподражаем. изменения поведения в тех или иных условиях Лягушка лапатоног. Земноводное пустыни, живущее большую часть жизни в норах, выходит ночью на охоту, когда спадёт жара.

Поведенческие адаптации Речной бобр запасает до 20 куб.м. корма Самец колюшки строит гнездо с 2 выходами – забота о безопасности потомства

Относительный характер приспособленности Ядовитых змей, опасных для многих животных, поедают мангусты. Ёж защищается от лисы иголками и сворачивается в клубок, но если рядом ручей, лиса скатывает его в воду, где мыщцы ежа разжимаются и он становится лёгкой добычей.

1. Приспособленность организмов к среде обитания, ее причины. Относительный характер приспособленности организмов. Приспособленность растений к использованию света в биогеоценозе.

2. Изменения в биосфере под влиянием деятельности человека. Сохранение равновесия в биосфере как основа ее целостности.

3. Решить задачу на промежуточный характер наследования.

1. Приспособленность - соответствие строения клеток, тканей, органов, систем органов выполняе­мым функциям, признаков организма среде обита­ния. Примеры: наличие крист в митохондриях - приспособление к расположению на них большого числа ферментов, участвующих в окислении орга­нических веществ; удлиненная форма сосудов, их прочные стенки - приспособленность к передви­жению по ним воды с растворенными в ней мине­ральными веществами в растении. Зеленая окраска кузнечиков, богомолов, многих гусениц бабочек, тлей, растительноядных клопов - приспособлен­ность к защите от поедания птицами.

2. Причины приспособленности - движущие си­лы эволюции: наследственная изменчивость, борьба за существование, естественный отбор.

3. Возникновение приспособлений и его науч­ное объяснение. Пример формирования приспо­собленности у организмов: насекомые раньше не имели зеленой окраски, но вынуждены были перейти на питание листьями растений. Популя­ции неоднородны по окраске. Птицы съедали хоро­шо заметных особей, особи с мутациями (появление у них зеленых оттенков) были менее заметны на зе­леном листе. При размножении у них возникали новые мутации, но преимущественно сохранялись естественным отбором особи с окраской зеленых тонов. Через множество поколений все особи дан­ной популяции насекомых приобрели зеленую окраску.

4. Относительный характер приспособленности. Признаки организмов соответствуют лишь опреде­ленным условиям среды. При изменении условий они становятся бесполезными, а иногда и вредны­ми. Примеры: рыбы дышат с помощью жабр, через них из воды в кровь поступает кислород. На суше рыба не может дышать, так как кислород из возду­ха не поступает в жабры. Зеленая окраска насеко­мых спасает их от птиц, только когда они находятся на зеленых частях растения, на другом фоне они становятся заметны и не защищены.

5. Ярусное расположение растений в биогеоце­нозе - пример приспособленности их к использова­нию энергии света. Размещение в первом ярусе на­иболее светолюбивых растений, а в самом нижнем - теневыносливых (папоротник, копытень, кислица). Плотное смыкание крон в лесных сообществах - причина небольшого числа ярусов в них.

2. 1. Биосфера - целостная, относительно устой­чивая, гигантская экологическая система, зависи­мость исторически сложившегося в ней равновесия от связей между ее обитателями, их приспособлен­ности к среде обитания, от роли живого вещества в биосфере, от влияния деятельности человека.

2. Причины глобальных изменений в биосфере: рост народонаселения, развитие промышленности, автомобильного, железнодорожного, воздушного транспорта, появление сложных сетей дорог, интен­сивная добыча полезных ископаемых, строительство электростанций, развитие сельского хозяйства и др.

3. Отрицательные последствия развития про­мышленности, транспорта, сельского хозяйства - загрязнение всех сред жизни (наземно-воздушной, водной, почвы), потеря плодородия почвы, сокра­щение пахотных земель, уничтожение больших площадей лесов, исчезновение множества видов растений и животных, появление новых, опасных для жизни человека возбудителей болезней (виру­сов СПИДа, инфекционного гепатита и др.), сокра­щение запасов чистой воды, истощение ископае­мых ресурсов и др.

4. Загрязнение биосферы в результате сельско­хозяйственной деятельности. Применение высоких доз ядохимикатов - причина загрязнения почвы, воды в водоемах, снижения численности обитающих в них видов животных, замедления жизнедеятель­ности редуцентов (разрушения ими органических ос­татков и превращения их в пригодные для питания

растений минеральные вещества). Нарушение норм внесения минеральных удобрений - причина за­грязнения почвы нитратами, накопления их в продуктах питания, отравления ими людей.

5. Виды промышленного загрязнения биосферы: 1) химическое - выделение в биосферу сотен веществ, которых раньше не было в природе (кислот­ные дожди и др.); 2) радиационное, шумовое, биоло­гическое загрязнение, их отрицательное воздействие на здоровье человека, на живое вещество биосферы.

6. Рациональное природопользование - основ­ной путь защиты биосферы от загрязнения, сохра­нения ресурсов от истощения, видов растений и животных от вымирания, поддержания равновесия и целостности биосферы.

3. В решении задачи следует исходить из того, что в первом поколении гибридов доминирование будет неполным, хотя потомство будет однообразным. Проявится не доминантный и не рецессивный при­знак, а промежуточный. Например, вырастет рас­тение ночная красавица не с красными и белыми цветками, а с розовыми. Во втором поколении про­изойдет расщепление и появится три группы особей по фенотипу: одна часть с доминантным признаком (красные цветки), одна часть с рецессивным (белые цветки), две части гетерозигот с промежуточным признаком (розовые).

Приспособленность организмов (адаптация) – это комплекс характерных черт, позволяющих выживать в определённой обстановке и оставлять многочисленное крепкое продолжение рода.

На привыкание к возникающим условиям влияют движущие силы эволюции. Но условия никогда не бывают постоянными, они меняются, поэтому все приспособления являются относительными.

Белую куропатку, сливающуюся со снегом, обнаруживает тень. Организмы с новыми признаками, действующими в определенном диапазоне, могут просто погибнуть, выйдя за эти границы. Остаются жить только особи, приспособившиеся к новой среде в ходе естественного отбора.

Виды приспособленности организмов

К морфологическим адаптациям относят:

• Преобразование тела, а именно: обтекаемость или сплющенность формы, перепончатость лап, густая шерсть.
• При помощи маскировки можно стать незаметным на фоне окружающей среды, стать похожим окраской и формой на лист, камень, веточку (насекомые, рыбы).
• С покровительственной и расчленяющей окраской можно слиться со средой в изменяющейся ситуации (заяц – русак, яйца птиц, зебра).
• Предостерегающая окраска выделяется ярким цветом, крапинами, полосками, и нужна для отпугивания или предупреждения о нападении (пчёлы, змеи, божьи коровки).
• Предупредить и защитить себя, слабого, от более сильного, став похожим на него окраской, формой тела или поведением, называется мимикрией (тропический уж, муха – журчащая, яйца кукушки).

Среди физиологических адаптаций выделяют:

• Подготовка к жизни в сменяющихся условиях: - верблюд накапливает жир; - образование желёз, избавляющих от лишней соли (морские рептилии и птицы). - локация тепла и звука; - впадение в спячку.
• Поведение: - чем меньшее количество детёнышей, тем больше о них заботы с целью сохранения; - формирование брачных пар на время воспроизведения потомства и жизнь в стаях с усложнением условий (птицы, волки). - отпугивание (кобра, оскал и рычание собаки, запах скунса). - подражание раненому или мёртвому, затаивание (опоссум, лягушка, птица). - предусмотрительность (зимний сон, запасание кормов).
• С помощью биохимических приспособлений (специальное вещество), животное может защищаться или нападать на врага (яды, антибиотик бактерий, особые белки и жиры).

Характер приспособленности организмов

Отбор природой оставляет в живых только самых приспособившихся. Но малейшие изменения окружающей среды могут сделать бесполезными или даже вредными те приспособления, которые хорошо служили раньше.

В итоге выживают те организмы, которые успели приспособиться быстрее, а опоздавшие вымирают, давая возможность образоваться новому виду. Подобные адаптации формируются очень длительное время естественным путём и являются относительными, потому что условия жизни меняются гораздо быстрее, чем появляются нужные изменения у животных.

Доказательства относительности приспособлений:

• способы защиты не универсальны (опасную для одних ядовитую змею съедает мангуст, еж);
• в некоторых случаях подводит инстинкт (ночная бабочка летит за нектаром на светлый цветок, а может перепутать его с огнём);
• орган, необходимый в одной среде, бесполезен или вреден в других условиях (горные гуси с ненужными им перепонками);
• рыба приспособлена отделять кислород из воды, на суше она этого сделать не сможет; - зелёные насекомые не видны на траве, на чистом грунте их быстро съедят.

Причины приспособленности организмов

Установлено, что особи вида выживут при условии, если будут быстрее меняться, приспосабливаясь к новым требованиям среды. Возникновение новых признаков и появление нового вида получило название филетическое видообразование.

На сегодняшний день заметно убавилось разнообразие видов по сравнению с несколькими тысячами лет назад. Виной тому постоянные изменения климата, ледниковые периоды, извержения вулканов, землетрясения, ухудшение экологической обстановки, варварское отношение людей. Как результат – выживают наиболее приспособившиеся организмы, а основная причина приспособляемости принадлежит естественному отбору.

Приспособленность организмов к среде обитания

Чтобы выжить, нужно приспособиться к условиям жизни, а она выберет самых лучших особей и уберёт слабых. Все животные обитают в разных частях природы и от этого зависят их адаптивные признаки.

Лабораторная работа приспособленность организмов

Лабораторные работы, с проблемной ситуацией в содержании, необходимы для развития самостоятельных навыков изучения и исследования объектов биологии. Имеющаяся проблема порождает гипотезы, версии, доказательства и учит делать выводы. В каждой работе есть цель, вопросы, задания и приложения. А ход работы удобнее отобразить в таблице.

Пример. Л. р. «Приспособленность к среде обитания».

Цель : определить понятие о приспособленности животных, тренировать умения определять адаптации.

Муху - журчалку можно встретить повсюду, кроме тундры и пустыни. Это короткоусое двукрылое насекомое, похожее на осу, но совершенно безобидное. Летают журчалки очень быстро. Доказана их связь с муравьями, шмелями, ведущими общественный образ жизни.

Приспособленность организмов к факторам среды

На любые живые организмы действуют природные факторы. К неживой природе относятся: температура, смена дня и ночи, времён года, особенность почвы, ландшафт, химический состав воздуха и воды, шумы, излучения. Организмы к этому приспосабливаются, но влиять на данные условия, которые называются абиотическими факторами, не могут.

Немаловажное значение для выживания животных имеют приспособления к изменениям природы человеком (антропогенный фактор). Находясь в природных сообществах, все живые обитатели планеты, делятся на группы с похожими признаками адаптаций к отдельно взятому фактору окружающей среды. Эти изменения могут выражаться как внешне, так и внутренне, со сменой характера поведения.

Например, температура тела зависит от погодных условий у большинства представителей животного мира. Это холоднокровные животные. Они реагируют то снижением, то увеличением скорости обмена веществ. При замедлении у них наблюдается анабиоз, что способствует сохранению энергии. У теплокровных видов температура всегда постоянная и не влияет на метаболизм. Есть хищники, которые охотятся днём, и есть такие, которые выходят только ночью. Домашние животные активны в основном в дневное время.

Примеры приспособленности организмов

Лошадь может быстро бегать при помощи широких удобных копыт. Кошачьи способны бесшумно подкрадываться, втягивая когти. Птицы облегчили своё тело для полёта, избавившись от мочевого пузыря, одного яичника, зубов и приобретя крылья с разным оперением.

Насекомые - гусеницы приспособились становиться похожими на лист растения, веточку. Крокодилы имеют специальные железы возле глаз, помогающие выводить лишнюю соль. Верблюд запасает в своих горбах жир, при расщеплении которого высвобождается вода. Белый медведь сохраняет тепло с помощью слоя подкожного жира и густого меха, широкие лапы позволяют ходить по тонкому льду.

Изучение приспособленности организмов

Первоначально, во времена господства религии, утверждалось, что всё живое на Земле создал существующий мудрый Бог. Что сама природа сделать этого не могла. Творец сотворил всех такими, чтобы они могли выполнять то, что на них возложено. Этой теории придерживался и К. Линней.

Ж. Б. Ламарк утверждал то, что все организмы рождаются со способностью меняться, а на протяжении жизни им остаётся лишь совершенствовать эти умения. Таким образом, возникают новые виды с полезными для себя свойствами. Но эта теория не объясняет разную окраску птичьих яиц и пользу колючек для ежа.

Ч. Дарвин высказал мнение; «… если животное или растение могут пережить резкую смену климата или прочие условия, то именно его потомки станут наиболее распространенными». Новый появившийся признак передаётся потомству, если он способствует выживанию.

Современные учёные, изучая адаптацию, пришли к выводу, что любая полезная изменчивость наступает позже нужного времени. Некоторые новые признаки даже приносят вред животному в изменившихся вдруг условиях.

• Вилороги занимают второе место среди всех животных по скорости бега. Но особенный признак - это мышцы, изменяющие наклон шерсти. Эта способность помогает в жару или холод. А главное, увидев опасность, наблюдатель распушает волосы своего зада, что сразу замечает всё стадо.
• Секрет клыкача, антарктической рыбины, в том, что с помощью особого белка, действующего как антифриз, его кровь остаётся незамёрзшей даже при температуре минус 2 градуса.
• Африканской рыбе протоптеру, которая может спать до 4-х лет, позавидует даже медведь. Она является двоякодышашей, имея наряду с жабрами ещё и лёгочную систему.
• Жаба – водонос спит в своём укрытии из слизи, ожидая новый дождь, целых семь.
• Птица гриф не только санитар – съедает падаль, а может и охладить своё тело, помочившись на оперение.

Выводы

Каждый организм наилучшим образом приспособлен к тем условиям, где ему приходится обитать. Это изменение служит только там, где оно приобреталось, поэтому считается относительным. Естественный отбор оставляет особей только с теми признаками, которые выдержали наибольшее отклонение значимости определённого фактора среды.

Естественный отбор всегда имеет характер приспособительной реакции к условиям существования. Все признаки живых организмов приспособлены к условиям их существования. Приспособленностью отличаются внутреннее и внешнее строение организмов, поведение животных и т.п.

Так, например, интенсивность размножения выше у тех существ, потомство которых в своей массе погибает. Треска, не заботящаяся о своем потомстве, мечет за период нереста около 5 млн икринок. Сам­ка маленькой морской рыбки, пятнадцатииглой колюшки, самец ко­торой охраняет гнездо с икринками, мечет всего несколько десятков икринок. Слониха, потомству которой в природе почти ничто не уг­рожает, в течение своей долгой жизни приносит не более 6 слонят, а вот человеческая аскарида, абсолютное большинство потомства которой гибнет, в течение года откладывает по 200 тыс. яиц каждые сутки.

Ветроопыляемые растения производят огромное количество мел­кой, сухой, очень легкой пыльцы. Рыльца пестиков их цветков боль­шие и имеют перистую форму. Все это помогает им эффективнее опыляться. А у насекомоопыляемых растений пыльцы гораздо мень­ше, она крупная и липкая, цветки у них имеют нектарники и яркую окраску для привлечения насекомых-опылителей.

Яркие примеры приспособленности - покровительственная ок­раска и мимикрия. Мимикрия - подражание опасным видам - на­блюдается у многих животных. Например, некоторые безобидные не­ядовитые змеи приобрели значительное сходство с ядовитыми сородичами, что помогает им избегать нападения хищников.

Теория Дарвина объясняет появление приспособленности наслед­ственной изменчивостью и естественным отбором.

Однако всегда надо учитывать, что приспособленность относи­тельна. То есть любое приспособление помогает выживать только в тех условиях, в которых оно формировалось. Стоит условиям изме­ниться, и ранее полезный признак превратится во вредный и приведет к гибели. Например, прекрасно летающий стриж имеет очень длин­ные узкие крылья. Однако такая специализация крыла привела к тому, что стриж не может взлетать с ровных поверхностей и, если ему не с чего спрыгнуть, погибает.

Относительный характер приспособленности можно рассмотреть также на следующем примере: в промышленных районах Европы, где вследствие интенсивного развития производства погибли светло­окрашенные лишайники, покрывавшие стволы деревьев, темноокра- шенные особи бабочек вытеснили светлоокрашенных особей. Это явление получило название индустриального меланизма. Дело в том, что светлые насекомые очень хорошо заметны на темном фоне и преимущественно поедаются птицами. А в сельских районах наобо­рот - темные насекомые хорошо заметны на светлых стволах, и именно они уничтожаются птицами. Таким образом, естественный отбор положил начало дивергенции (расхождению) внутри вида, что может привести сначала к появлению подвидов, а затем и новых видов.

Образование новых видов - это и есть важнейший этап в процес­се эволюции.

Эволюционный процесс подразделяют на микро- и макроэволю­цию. Микроэволюция - это процесс перестройки внутри вида, при­водящий к образованию новых популяций, подвидов и заканчиваю­щийся образованием новых видов.

Таким образом, микроэволюция - это самый начальный этап эво­люционного процесса, который может происходить в относительно короткие промежутки времени и который можно наблюдать и изучать непосредственно.

В результате наследственной (мутационной) измен­чивости происходят случайные изменения генотипа. Самопроизволь­ная частота мутаций довольно высока, и 1-2% половых клеток имеют мутировавшие гены или измененные хромосомы. Мутации чаще всего рецессивны и редко бывают полезными для вида. Однако если в ре­зультате мутации возникают полезные для какой-либо особи измене­ния, то она получает некоторые преимущества перед другими особя­ми популяции: получает больше пищи или делается устойчивее к влияниям болезнетворных бактерий и вирусов и т.п. Например, воз­никновение длинной шеи позволило предкам жирафа питаться листь­ями с высоких деревьев, что обеспечивало им больше корма, чем осо­бям популяции с короткой шеей.

Таким образом, с возникновением нового признака начинается процесс дивергенции, то есть расхождения признаков внутри попу­ляции.

В популяции любого вида существуют волны численности. В бла­гоприятные годы численность популяции возрастает: происходит ин­тенсивное размножение, большинство молодых и старых особей вы­живает. В неблагоприятные годы численность популяции может резко упасть: множество особей, особенно молодых и старых, погибает, ин­тенсивность размножения снижается. Такие волны зависят от многих факторов: от изменений климата, количества пищи, количества вра­гов, патогенных микроорганизмов и т.п. В неблагоприятные для по­пуляции годы могут сложиться условия, когда в живых останутся только те особи, которые в результате мутации приобрели полезный признак. Например, во время засухи короткошеие предки жирафа могли погибнуть от голода, и длинношеие особи и их потомство ста­ли преобладать в популяции. Таким образом, за довольно короткий промежуток времени в результате естественного отбора могла поя­виться «длинношеяя» популяция парнокопытных животных. Но если бы особи этой популяции могли свободно скрещиваться с «коротко­шеими» родственниками из соседних популяций, то тогда новый вид не смог бы возникнуть.

Таким образом, следующим необходимым фактором микроэво­люции является изоляция популяции особей с возникшим новым признаком от популяции особей, не имеющих этого признака. Изоля­ция может осуществляться несколькими путями.

1. Географическая изоляция как фактор видообразования. Этот вид

изоляции связан с расширением зоны обитания вида - ареала.

При этом новые популяции попадают в иные по сравнению с дру­гими популяциями условия: климатические, почвенные и т.п. В популяции постоянно происходят наследственные изменения, действует естественный отбор - в результате этих процессов ге­нофонд популяции меняется, и возникает новый подвид. Свобод­ному скрещиванию новых популяций или подвидов между собой могут мешать разрывы ареала за счет рек, гор, ледников и т.п. Так, например, на основе географических факторов изоля­ции из одного вида ландышей за несколько миллионов лет возник целый ряд видов. Этот путь видообразования - медленный, происходящий на протяжении сотен, тысяч и миллионов поколе­ний.

2. Временная изоляция как фактор видообразования. Этот вид изо­ляции связан с тем, что в случае несовпадения сроков размноже­ния два близких подвида не смогут скрещиваться, и дальнейшая дивергенция приведет к образованию двух новых видов. Таким образом возникают новые виды рыб, если сроки нереста подвидов не совпадают, или новые виды растений, если не совпадают сроки цветения подвидов.

3. Репродуктивная изоляция как фактор видообразования. Этот вид изоляции возникает при невозможности скрещивания особей двух подвидов из-за несоответствия в строении половых органов, раз­личий в поведении, несовместимости генетического материала.

В любом случае всякая изоляция приводит к репродуктивному разобщению - т.е. к невозможности скрещивания возникающих видов.

Таким образом, процесс микроэволюции можно разделить на сле­дующие этапы:

1. Спонтанные мутации и начало дивергенции в пределах одной по­пуляции.

2. Естественный отбор наиболее приспособленных особей, про­должение дивергенции.

3. Гибель менее приспособленных особей в результате влияния ус­ловий среды - продолжение естественного отбора и образование новых популяций и подвидов.

4. Изоляция подвидов, приводящая вследствие репродуктивного разобщения к появлению новых видов.