Начальная

Windows Commander

Far
WinNavigator
Frigate
Norton Commander
WinNC
Dos Navigator
Servant Salamander
Turbo Browser

Winamp, Skins, Plugins
Необходимые Утилиты
Текстовые редакторы
Юмор

File managers and best utilites

Изучение темы "Морфологические адаптации рыб" в школьном курсе биологии (стр. 1 из 24). Рыбы адаптации


Адаптация рыб к окружающей среде

Рыбы живут практически в любом типе водной среды: от глубин океана или моря до пресноводных озер, рек и прудов. в холодных полярных водах и теплых тропических морях и реках.

Рыбы по-разному адаптируются к своей среде обитания: существует огромное разнообразие форм, размеров и цветов. Рыбы из открытого моря и те, что живут в широких быстро текущих реках, имеют классическую форму — пропорциональное тело и нормальное расположение плавников. Окраска многих проста, так как им не нужно маскироваться в окружающей среде.

Многие рыбы, живущие в открытых водах, хорошие пловцы. Они могут захватывать пищу сверху или снизу. Те виды, что живут на дне, имеют сплющенное тело, а окраска их соответствует поверхности, на которой они лежат. Нижняя же часть, остающаяся скрытой, обычно одноцветная. Рот у придонных рыб направлен вниз, что облегчает питание. Часто они имеют усы вокруг рта, с помощью которых находят пищу в иле. У рыб, которые питаются на поверхности, рот направлен вверх так, что они могут захватывать пищу, не высовывая тела из воды. Рыбы, живущие в быстрых реках, например, форель, имеют тонкое, обтекаемой формы тело, чтобы совладать с сильным течением. В аквариуме они становятся очень беспокойными, большую часть времени быстро плавая. Им также необходима среда с высоким уровнем кислорода и низкой температурой.

Некоторые обитатели быстрых рек имеют сплющенное тело, что позволяет им жить на дне, не опасаясь, что их увлечет течением. Они более пригодный объект для аквариума.

У видов, живущих в стоячей воде, иная адаптация к среде обитания: они могут подвергаться нападению других рыб, поэтому маскировка для них очень важна. Некоторые имеют отметины, которые выглядят весьма удивительно при изоляции рыб в аквариуме, зато помогают им смешиваться с окружающей растительностью в природной среде. Многие рыбы разукрашены вертикальными полосами, привлекающими человеческий взор, но в действительности эти отметины — защитная окраска, помогающая рыбе слиться со стеблями камыша или травой пруда. Подобным образом маскируются рыбы с тонким телом, легко плавая между стеблями растений.

Голубая акула (Prionace glauca), Фото фотографияГолубая акула (Prionace glauca)

Камуфляж важен также для привлечения самки или предупреждения соперника. Хотя обилие загадочных отметин иногда превышает необходимую в них потребность. Рыба, которая может легко избежать опасности или отпугнуть хищников, атакуя их, нередко имеет яркие цвета и удивительную форму тела. У некоторых видов изощренные формы тела и цвета присущи только самцам. Многие молодые рыбы, так как они малы и неопытны и нуждаются в дополнительной защите до достижения размеров взрослой особи, имеют отметины, помогающие им избегать всякого рода опасности. Порою некоторые очертания рыбных форм могут показаться чрезмерно вычурными, а окраска экстравагантной. Однако следует помнить, что они развились таким образом в течение тысячелетий медленной эволюции в соответствии с образом жизни этих видов.

Наиболее важный орган чувств у рыб — это боковая линия. У многих видов она просматривается довольно отчетливо в виде линии точек, расположенных вдоль всего тела по бокам. В них сосредоточены чувствительные нервные окончания, которые соединены под кожей с наполненным жидкостью каналом. Боковая линия чувствительна к изменению давления в воде и позволяет рыбе ощутить движение вблизи ее тела.

Чувство обоняния особенно хорошо развито у рыб, живущих в темных условиях или в мутной воде. Например, сом с помощью длинных чувствительных усов легко находит пищу в самой мутной воде.

В естественной среде обитания рыбы живут в большом объеме воды. Даже небольшой пруд больше любого домашнего аквариума, поэтому содержание рыб в искусственных условиях, вероятно, подвергает их стрессу, если условия не полностью их удовлетворяют.

www.efaun.ru

Пример адаптации людей и животных в окружающем мире. Физиологические адаптации: примеры

Грандиозные изобретения человеческого разума не перестают удивлять, фантазии нет предела. Но то, что много веков создавала природа, превосходит самые креативные идеи и замыслы. Природа создала более чем полтора миллиона видов живых особей, каждая из которых индивидуальна и неповторима в своих формах, физиологии, приспособленности к жизни. Примеры адаптации организмов к постоянно меняющимся условиям проживания на планете – это примеры мудрости создателя и постоянный источник задач для разгадывания биологам.

Адаптация означает приспособленность или привыкание. Это процесс постепенного перерождения физиологических, морфологических или психологических функций существа в условиях изменившейся среды обитания. Изменениям подвергаются как отдельные особи, так и целые популяции.

Яркий пример адаптации непосредственной и косвенной – выживание растительного и животного мира в зоне повышенной радиации вокруг Чернобыльской АЭС. Непосредственная приспособляемость свойственна тем особям, которые сумели выжить, привыкнуть и начать размножаться, некоторые не выдержали испытания и погибли (косвенная адаптация).

Так как условия существования на Земле меняются постоянно, процессы эволюции и приспособленности в живой природе также являются процессом непрерывным.

пример адаптации

Свежий пример адаптации – изменение среды обитания колонии зеленых мексиканских попугаев аратингов. С недавних пор они изменили привычное место обитания и поселились в самом жерле вулкана Масая, в среде, постоянно пропитанной серным газом высокой концентрации. Ученые еще не дали объяснение этому феномену.

Виды адаптации

Изменение всей формы существования организма представляет собой функциональную адаптацию. Пример адаптации, когда изменение условий приводит к обоюдному приспосабливанию живых организмов друг к другу, представляет собой коррелятивное приспособление или коадаптацию.

Приспособление может быть пассивным, когда функции или строение субъекта происходят без его участия, или активным, когда он сознательно изменяет свои привычки под стать окружающей среде (примеры адаптации людей к природным условиям или социуму). Бывают случаи, когда субъект приспосабливает окружающую среду под свои потребности – это объективная адаптация.

Биологи разделяют виды адаптации по трем признакам:

  • Морфологические.
  • Физиологические.
  • Поведенческие или психологические.

Примеры адаптации животных или растения в чистом виде редки, большинство случаев привыкания к новым условиям происходит в смешанных видах.

примеры адаптации животных

Морфологические адаптации: примеры

Морфологические изменения – это произошедшие в процессе эволюции изменения формы тела, отдельных органов или всего строения живого организма.

Ниже приведены морфологические адаптации, примеры из животного и растительного мира, которые мы рассматриваем как само собой разумеющееся явление:

  • Перерождение листьев в колючки у кактусов и других растений засушливых регионов.
  • Панцирь черепахи.
  • Обтекаемые формы тела жителей водоемов.

морфологические адаптации примеры

Физиологические адаптации: примеры

Приспособление физиологическое – это изменение ряда химических процессов, происходящих внутри организма.

  • Выделение цветами сильного запаха для привлечения насекомых способствует запылению.
  • Состояние анабиоза, в которое способны входить простейшие организмы, позволяет им сохранять жизнедеятельность через многие годы. Старейшая способная к размножению бактерия имеет возраст 250 лет.
  • Накопление подкожного жира, который преобразуется в воду, у верблюдов.

физиологические адаптации, примеры

Поведенческие (психологические) адаптации

С психологическим фактором больше связаны примеры адаптации человека. Поведенческие характеристики свойственны флоре и фауне. Так, в процессе эволюции изменение температурного режима заставляет некоторых животных впадать в спячку, птиц – улетать на юг, чтобы возвратиться весной, деревья – сбрасывать листву и замедлять движение соков. Инстинкт выбора наиболее подходящего партнера для продолжения рода движет поведением животных в брачный период. Некоторые северные лягушки и черепахи полностью замерзают на зиму и оттаивают, оживают с наступлением тепла.

Факторы, вызывающие потребность в переменах

Любые процессы адаптации - это ответная реакция на факторы экологии, которые ведут к изменению окружающей среды. Такие факторы подразделяются на биотические, абиотические и антропогенные.

Биотические факторы – это влияние живых организмов друг на друга, когда, к примеру, исчезает один вид, который служит пищей другому.

Абиотические факторы – это изменения в окружающей неживой природе, когда меняется климат, состав почвы, обеспеченность водой, циклы солнечной активности. Физиологические адаптации, примеры влияния абиотических факторов - экваториальные рыбы, которые могут дышать и в воде, и на суше. Они хорошо приспособились к условиям, когда пересыхание рек – частое явление.

Антропогенные факторы – влияние человеческой деятельности, которое изменяет окружающую среду.

Приспособления к среде обитания

  • Освещенность. У растений – это отдельные группы, которые отличаются потребностью в солнечном освещении. На открытых пространствах хорошо живут светолюбивые гелиофиты. В противоположность им - сциофиты: растения лесных чащ, хорошо себя чувствуют в затененных местах. Среди животных также есть особи, чья физиологическая адаптация рассчитана на активный образ жизни в ночное время или под землей.
  • Температура воздуха. В среднем для всего живого, в том числе и человека, оптимальной температурной средой считается диапазон от 0 до 50 оС. Однако жизнь есть практически во всех климатических регионах Земли.

Противоположные примеры адаптации к аномальным температурам описаны ниже.

Арктические рыбы не замерзают благодаря выработке в крови уникального антифризного белка, который не дает крови заледенеть.

Простейшие микроорганизмы обнаружены в гидротермальных источниках, температура воды в которых превышает градус кипения.

Растения-гидрофиты, то есть те, что живут в воде или около нее, погибают даже при незначительной потере влаги. Ксерофиты, наоборот, приспособлены жить в засушливых регионах, и погибают при большой влажности. Среди животных природа также поработала над адаптацией к водному и безводному окружению.

примеры адаптации организмов

Адаптация человека

Способности человека к приспособлению поистине грандиозны. Секреты человеческого мышления раскрыты далеко не полностью, и тайны адаптивной способности людей еще долго будут загадочной темой для ученых. Превосходство Гомо сапиенса перед другими живыми существами - в способности сознательно менять свое поведение под требование окружающей среды или, наоборот, окружающий мир под свои потребности.

Гибкость поведения человека проявляется ежедневно. Если дать задание: «приведите примеры адаптации людей», большинство начинает вспоминать исключительные случаи выживания в экстремальных условиях. Это редкие случаи, а социальная адаптация в новых для себя обстоятельствах свойственна человеку ежедневно. Мы примеряем на себя новую обстановку в момент рождения на свет, в детском саду, школе, в коллективе, при переезде в другую страну. Именно это состояние принятия новых ощущений организмом называют стрессом. Стресс является психологическим фактором, но тем не менее под его воздействием меняются многие физиологические функции. В случае, когда человек принимает новую среду как положительную для себя, новое состояние становится привычным, а иначе стресс грозит стать затяжным и привести к ряду серьезных заболеваний.

примеры адаптации человека

Механизмы приспособления человека

Существуют три типа адаптации человека:

  • Физиологическая. Самые простые примеры – акклиматизации и приспособленность к смене часовых поясов или суточного режима работы. В процессе эволюции сформировались различные типы людей, в зависимости от территориального места проживания. Арктический, высокогорный, континентальный, пустынный, экваториальный типы значительно разнятся физиологическими показателями.
  • Психологическая адаптация. Это способность человека находить моменты понимания с людьми разных психотипов, в стране с иным уровнем менталитета. Человеку разумному свойственно менять свои устоявшиеся стереотипы под влиянием новой информации, особых случаев, стресса.
  • Социальная адаптация. Тип привыкания, который свойственен только человеку.

Все адаптивные типы тесно связаны между собой, как привило, любая смена привычного существования вызывает в человеке потребность в социальной и психологической адаптации. Под их воздействием приходят в действие механизмы физиологических изменений, которые тоже подстраиваются под новые условия.

примеры адаптации людей к природным условиям

Такая мобилизация всех реакция организма названа адаптационным синдромом. Новые реакции организма появляются в ответ на резкие изменения обстановки. На первой стадии - тревоги - наблюдается изменение физиологических функций, изменения в работе обмена веществ и систем. Далее подключаются защитные функции и органы (в том числе мозг), начинают включать свои защитные функции и скрытые возможности. Третья стадия адаптации зависит от индивидуальных особенностей: человек или включается в новую жизнь и входит в обычное русло (в медицине в этот период наступает выздоровление), или же организм не принимает стресса, и последствия принимают уже негативную форму.

Феномены человеческого организма

В человеке заложен природой огромный запас прочности, который используется в повседневной жизни только в незначительном объеме. Проявляется он в экстремальных ситуациях и воспринимается как чудо. На самом же деле чудо заложено в нас самих. Пример адаптации: способность людей адаптироваться к нормальной жизни после удаления значительной части внутренних органов.

Природный врожденный иммунитет на протяжении жизни может укрепляться рядом факторов или же, наоборот, ослабевать при неправильном образе жизни. К сожалению, увлечение вредными привычками – это тоже отличие человека от других живых организмов.

fb.ru

Адаптация прудовых рыб. Как правильно пересадить рыбу в пруд.

Рыбы – это уникальные создания. Они обладают большим количеством органов чувств, чем человек!

Так же как и у человека у рыб есть:

1. Зрение.

  • Рыба близоруки, т.е. видят хорошо только вблизи. Это расстояние от 1 до 2 метров!  При прозрачной воде и большом количестве света могут различать силуэты на расстоянии 10-12 м от себя. Так же рыба способна различать цвета.  Особенно хорошо развито восприятие цвета у рыб, ведущих дневной образ жизни.

2. Слух.

  • Органы слуха у рыб устроены более примитивно, чем у других животных. Но это им абсолютно не мешает отлично слышать! Ведь вода обладает высокой проницаемостью для звуков.  Уши для рыб являются одним из двух главных механорецепторов!

3. Обоняние.

  • У рыб отлично развито обоняние! Они отлично различают «запахи» под водой. Особенно хорошо это выражено у ночных хищников. Ночью темно и рыбы отлично ориентируются под водой и находят пищу с помощью обоняния.

5. Вкус.

  • Так же хорошо развит у рыб. Причем вкусовые рецепторы расположены не только во рту, но и на усиках, подбородке, жаберных дугах и даже на теле!

6. Осязание.

  • Рыбы обладают тактильным чувством.  Рецепторы расположены по всему телу. Они позволяют рыбе чувствовать прикосновения, изменение температуры, трение, вибрацию, химическое раздражение

7. И, наконец, «шестой» уникальный орган чувства – боковая линия.

Второй главный механорецептор. Есть только у рыб и земноводных постоянно обитающим в воде. Боковая линия воспринимает самые незначительные колебания водной среды и помогает рыбам определять  движение воды. При помощи боковой линии рыбы ориентируются в воде, охотятся или спасаются от врага.

Процесс адаптации рыбы

В процессе адаптации рыбы к новым условиям существования происходит приспособление органов чувств к изменившимся условиям.  Если условия окружающей среды оптимальны, то рыба быстро адаптируется и не происходит никаких негативных последствий. Но в том случае, если условия резко отличаются от привычных, у рыбы возникает стресс. Длительный стресс может привести к истощению организма. Как следствие у рыбы садится иммунитет и резко увеличивается риск заболеваний.

Для того, чтобы рыба хорошо адаптировалась и не болела, необходимо создавать оптимальные условия в водоеме для ее существования. Что значит «оптимальные»? Это наиболее благоприятные условия для жизнедеятельности организма.  К этим условиям относится:

  • объем водоема
  • температурный режим
  • газовый режим
  • химический состав воды
  • кормовая база
  • видовой состав рыб и их количество
  • наличие растений в водоеме и их количество

Объем водоема, т.е. его площадь и глубина, определяет какой вид рыбы можно в него поселить, количество рыбы, стабильность гидрохимических показателей, возможность  организовать зимовку рыбы в водоеме. Чем больше водоем, тем стабильнее химический состав воды и температурный режим.  Большой водоем меньше подвержен перегреву или переохлаждению.  В нем можно организовать зимовку рыбы. Для этого необходимо все лишь позаботится об аэрации воды с помощью компрессора или насоса. Так же в большом водоеме можно содержать много рыбы разных видов. Они смогут прекрасно поделить территорию в пруду и создать свой ареал обитания, не конкурируя друг с другом.

Не менее важное значение имеет правильно подобранный корм и график кормления. Об этом уже рассказывалось в нашей статье: «Кормление прудовой рыбы».

Учитывая все особенности рыб и соблюдая все требования к оптимальным условиям содержания вы поможете рыбам быстро адаптироваться к новому водоему!

Если у Вас возникнут вопросы мы всегда готовы ответить на них! Звоните нам или пишите! Наши специалисты будут рады Вам!

mosfishtrade.ru

Изучение темы "Морфологические адаптации рыб" в школьном курсе биологии

Дипломная работа

Изучение темы "Морфологические адаптации рыб" в школьном курсе биологии

Оглавление

Введение

Глава I. Экологическое образование и условия его реализации в общеобразовательной школе на уроке биологии

1.2 Методика организации экскурсии в школьном курсе биологии

1.4 Использование натуральных объектов для проведения экспериментов при организации работы в биологических кружках

Глава II. Реализация экологического образования при изучении морфологических адаптаций рыб на уроках биологии

2.1 Отношение школьников к использованию натуральных объектов на уроке

2.2 Характеристика программ и учебников общеобразовательных школ

2.3 Рекомендации по методике изучения морфологических адаптаций рыб в школе в рамках современных образовательных технологий

Заключение

Глава III. Особенности организации и экология рыб

3.1Общая характеристика

3.2 Плавники рыб

3.3Форма тела рыб

3.4 Скелет рыбы

3.5 Мышцы рыб

3.6 Органы пищеварения

3.7 Органы дыхания

3.8 Органы кровообращения

3.9 Органы выделения

3.10 Половые органы

3.11 Нервная система и органы чувств

3.12 Экология рыб рыба и внешняя среда

Глава IV. Формы, методы и средства обучения, используемые в теме "Надкласс Рыбы"

4.1 Традиционные формы и методы обучения, используемые в теме "Надкласс рыбы"

4.2 Экскурсия на водоем: "жизнь в толще воды"

4.3 Урок - Лабораторная работа

4.4 Нетрадиционные формы и методы, используемые в процессе изучения надкласса рыбы

Заключение

Список используемой литературы

Изучение структуры школьного образования, выделение базовой девятилетней обязательной общей ступени повлекло за собой перестройку школьной биологии. Базовое биологическое образование должно обеспечить выпускникам высокую биологическую, прежде всего экологическую, природоохранительную грамотность. Решить эту задачу можно на основе преемственного развития ведущих биологических законов, теорий, идей, обеспечивающих фундамент для практической деятельности учащихся, формирования их научного мировоззрения.

Одно из значимых направлений деятельности школы - работа по экологическому образованию, которое необходимо для формирования компетентного отношения к природе, определения допустимой меры её преобразования, усвоения специфических закономерностей и норм поведения, при которых возможно дальнейшее существование и развитие человека.

Деформация системы экологических отношений, дефицит ответственности перед будущим являются одним из истоков кризисной экологической ситуации. У выпускников школ, вузов, как и у населения в целом, преобладает потребительский подход к природе, низок уровень восприятия экологических проблем как лично значимых, не развита потребность практического участия в реальной работе по изучению и улучшению среды, окружающей человека. Поэтому основная цель экологического образования - формирование ответственного отношения к природе.

В связи с тем, что экологическое образование школьников приобретает в настоящее время особый статус, оно должно строиться как единый модуль, обеспечивающий становление биологически грамотной личности, обладающей экологическим мышлением и применяющей свои знания на практике.

Дисциплины естественно-научного блока наиболее благоприятны для реализации экологического образования. На наш взгляд именно школьный курс биологии наиболее тесно связан с вопросами природопользования. В случае грамотного учебно-методического подхода при изучении любой темы в рамках школьного курса биологии появляется возможность для реализации экологического воспитания и образования. Тема рыбы, которая выбрана для выполнения данной работы, является одной из самых благоприятных для реализации данной задачи, что определяется целым рядом причин. В первую очередь, класс рыбы характеризуется значительным разнообразием биотопов обитания, которые существенно отличаются по совокупности экологических условий. Во-вторых, на примере особенностей морфофункциональной организации различных представителей класса рыбы можно проследить весь спектр разнообразных морфологических, поведенческих и физиологических адаптаций, объяснить их смысл и значение. Многие виды рыб оказываются чрезвычайно чувствительными по отношению к действию различных неблагоприятных и экстремальных экологических факторов. Иными словами рыбы являются индикаторами экологического состояния водоема. Неслучайно множество видов рыб занесены в Красную книгу России и Смоленской области и являются на данный момент редкими, либо исчезающими видами. Представители рассматриваемого класса являются важнейшим звеном экологических цепей питания и занимают существенное место в водных биоценозах, тем самым трудно переоценить их экологическая роль в природной среде. В конечном итоге, рыбы оказываются удобным объектом для лабораторного содержания в школе. И на примере рыб появляется возможность проводить экспериментальные работы, развивающие мышление, творческие способности, подпитывающие интерес к природе и бережное отношение к ней.

К сожалению, в современной школе экологическому воспитанию уделяется недостаточное внимание, что требует дополнительно разработки методических основ по применению данного подхода на уроках биологии.

Цель дипломной работы : изучить особенности методики преподавания темы "Рыбы" в школьном курсе биологии и условия эффективной организации учебно-методической работы по экологическому образованию в школе.

Задачи :

1. Проанализировать основные программы школьного курса биологии. Выявить особенности организации экологического образования в общеобразовательной школе;

2. Изучить состояние проблемы в теории и практике работы общеобразовательной школы; Определить условия повышения эффективности экологического образования;

3. Определить основные понятия, методы и формы обучения, используемые в школьном курсе биологии при изучении темы "Рыбы".

4. Разработать различные типы уроков по теме "Рыбы"

5. Разработать методические рекомендации к проведению практических и лабораторных работ по теме "Рыбы"

6. Разработать методические рекомендации к проведению олимпиад и викторин по теме "Рыбы".

Объект исследования: учебно-воспитательный процесс в условиях экологического образования при изучении темы рыбы в школьном курсе биологии.

Предмет исследования : являются методы формирования у школьников экологического мышления в ходе учебно-воспитательного процесса, при изучении морфологических адаптаций рыб.

Гипотеза - тема "Рыбы" является одной из наиболее благоприятных для обучения и реализации экологического и патриотического воспитания.

Научная значимость работы заключается в разработке методических рекомендаций темы "Рыбы". Данная работа может использоваться в будущей профессиональной деятельности.

экологическое образование адаптация рыба

Без конкретного опыта работы с животными невозможно восприятие теоретических положений зоологии. Отсюда следует, что по мере возможности, каждый урок должен сопровождаться практической деятельностью учащихся, наблюдениями за объектами или проведениями лабораторных работ. Использование разнообразных форм организации учебно-воспитательного процесса, в том числе таких форм, как экскурсия, внеурочная, внеклассная работы, использование нестандартных методов проведения уроков биологии, позволяет раскрыть материал на конкретных примерах и связать его с практикой охраны природы в данном регионе.

Теоретической основой послужили работы учителей-практиков, методические рекомендации к учебной литературе.

Для проверки выдвинутой гипотезы и решения задач была разработана программа исследования, которая включает следующие методы исследования:

наблюдение за учебно-воспитательным процессом

изучение состояния проблемы в опыте работы учителей общеобразовательной школы

беседа с учителями и учениками школы

анализ, обобщение данных по проблеме исследования и выработка гипотезы

апробация учебно-методических разработок на уроках биологии в средней школе.

Практическая значимость исследования:

разработаны методические рекомендации по экологическому образованию в общеобразовательной школе.

Работа состоит из введения, двух глав, списка литературы, приложения.

Объём работы 71 страница печатного текста.

Научная значимость работы заключается в разработке методических рекомендаций по теме "Рыбы". Данная работа может использоваться в будущей профессиональной деятельности.

Под экологическим образованием понимается непрерывный процесс обучения, воспитания и развития, направленный на формирование общей экологической культуры, экологической ответственности каждого жителя планеты. Ответственность - универсальная форма связи и взаимной зависимости личности и общества, соответственно она является существенной характеристикой человека. Развитие личности тесно связано с воспитанием чувства ответственности за судьбы своей страны и близких людей, природы родного края и всей планеты. Экологическая ответственность связана с такими качествами личности. Как самоконтроль, умение предвидеть ближайшие и отдалённые последствия своих действий в природной среде, критическое отношение к себе и другим. Соблюдение моральных требований, связанных с отношением к природе, предполагает развитую убеждённость, а не страх за возможное наказание и осуждение со стороны окружающих.

mirznanii.com

Адаптации организмов к условиям обитания

В процессе эволюции в результате естественного отбора и борьбы за существование возникают приспособления (адаптации) организмов к определенным условиям обитания. Сама эволюция является по существу непрерывным процессом образования адаптаций, происходящим по следующей схеме: интенсивность размножения —> борьба за существование —> избирательная гибель —> естественный отбор —> приспособленность.

Адаптации затрагивают разные стороны жизненных процессов организмов и поэтому могут быть нескольких типов.

Морфологические адаптации

Они связаны с изменением строения тела. Например, появление перепонок между пальцами ног у водоплавающих животных (амфибий, птиц и др.), густого шерстного покрова у северных млекопитающих, длинных ног и длинной шеи у болотных птиц, гибкого тела у норных хищников (например, у ласки) и т. п. У теплокровных животных при продвижении на север отмечается увеличение средних размеров тела (правило Бергмана), что уменьшает относительную поверхность и теплоотдачу. У придонных рыб формируется плоское тело (скаты, камбала и др.). У растений в северных широтах и высокогорных районах часты стелющиеся и подушковидные формы, меньше повреждаемые сильными ветрами и лучше согреваемые солнцем в припочвенном слое.

Покровительственная окраска

Покровительственная окраска очень важна для видов животных, не имеющих эффективных средств защиты от хищников. Благодаря ей животные становятся менее заметными на местности. Например, самки птиц, высиживающие яйца, почти не отличимы от фона местности. Яйца птиц также окрашены под цвет местности. Покровительственную окраску имеют донные рыбы, большинство насекомых и многие другие виды животных. На севере чаще встречается белая или светлая окраска, помогающая маскироваться на снегу (полярные медведи, полярные совы, песцы, детеныши ластоногих — бельки и др.). У ряда животных появилась окраска, образованная чередованием светлых и темных полос или пятен, делающая их менее заметными в кустарниках и густых зарослях (тигры, молодые кабаны, зебры, пятнистые олени и др.). Некоторые животные способны очень быстро менять окраску в зависимости от условий (хамелеоны, осьминоги, камбала и др.).

Маскировка

Суть маскировки в том, что форма тела и его окраска делают животных похожими на листья, сучки, ветви, кору или колючки растений. Часто встречается у насекомых, обитающих на растениях.

Предостерегающая или угрожающая окраска

Некоторые виды насекомых, имеющих ядовитые или пахучие железы, имеют яркую предостерегающую окраску. Поэтому хищники, однажды столкнувшиеся с ними, надолго запоминают эту окраску и больше не нападают на таких насекомых (например, осы, шмели, божьи коровки, колорадские жуки и ряд других).

Мимикрия

Мимикрия — это окраска и форма тела у безобидных животных, подражающие их ядовитым собратьям. Например, некоторые неядовитые змеи похожи на ядовитых. Цикады и сверчки напоминают крупных муравьев. У некоторых бабочек на крыльях имеются крупные пятна, напоминающие глаза хищников.

Физиологические адаптации

Этот тип адаптаций связан с перестройкой обмена веществ у организмов. Например, появление теплокровности и терморегуляции у птиц и млекопитающих. В более простых случаях — это приспособление к определенным формам пищи, солевому составу среды, высоким или низким температурам, влажности или сухости почвы и воздуха и т. п.

Биохимические адаптации

Этот тип адаптаций связан с образованием определенных веществ, облегчающих защиту от врагов или нападение на другие организмы. Сюда можно отнести яды змей, скорпионов, пауков и некоторых других животных, облегчающие им охоту; антибиотики грибов и бактерий, защищающие их от конкурентов; токсины растений, предохраняющие их от выедания; пахучие вещества клопов и некоторых других насекомых, отпугивающие врагов и т. п. Сюда же можно отнести образование ферментов, разрушающих ядохимикаты и лекарственные препараты, используемые человеком и приводящие к появлению устойчивых к этим веществам форм бактерий, грибов и других организмов. К биохимическим адаптациям относится и особая структура белков и липидов у термофильных (устойчивых к высоким температурам) и психрофильных (холодолюбивых), позволяющая организмам существовать в горячих источниках, вулканических почвах или в условиях вечной мерзлоты.

Поведенческие адаптации

Данный тип адаптаций связан с изменением поведения в тех или иных условиях. Например, забота о потомстве приводит к лучшему выживанию молодых животных и повышает устойчивость их популяций. В брачные периоды многие животные образуют отдельные семьи, а зимой объединяются в стаи, что облегчает их пропитание или защиту (волки, многие виды птиц).

Приспособления к периодическим факторам среды

Это адаптации к факторам среды, имеющим определенную периодичность в своем проявлении. К этому типу относятся суточные чередования периодов активности и отдыха, состояния частичного или полного анабиоза (сбрасывание листьев, зимние или летние диапаузы животных и др.), миграции животных, вызванные сезонными изменениями и т. п.

Приспособления к экстремальным условиям обитания

Растения и животные, обитающие в пустынях и полярных областях Земли, также приобретают ряд специфических адаптаций. У кактусов листья преобразовались в колючки (уменьшение испарения и защита от выедания животными), а стебель превратился в фотосинтезирующий орган и резервуар воды. Пустынные растения имеют длинную корневую систему, позволяющие добывать воду с большой глубины. Пустынные ящерицы могут обходиться без воды, поедая насекомых и получая воду путем гидролиза их жиров. У северных животных кроме густого меха имеется также большой запас подкожных жиров, уменьшающий охлаждение тела.

Относительный характер адаптаций

Все приспособления целесообразны лишь для определенных условий, в которых они выработались. При изменении этих условий адаптации могут потерять свою ценность или даже принести вред имеющим их организмам. Белая окраска зайцев, хорошо защищающая их на снегу, становится опасной при малоснежных зимах или сильных оттепелях.

Относительный характер адаптаций хорошо доказывают и данные палеонтологии, свидетельствующие о вымирании больших групп животных и растений, не переживших изменение условий жизни.

www.polnaja-jenciklopedija.ru

Виды адаптации

В ходе эволюции добиваются успеха те организмы, которые лучше других приспособлены к окружающей среде. Механизмы эволюции обеспечивают соответствие развивающейся живой системы условиям её существования – высокую приспособленность жизненных форм к внешней среде. В основе приспособленности лежат процессы самовоспроизведения макромолекул и живых организмов и дискретность всего живого на Земле. У организмов в процессе эволюции выработалось множество разнообразных относительных приспособлений (адаптаций) к окружающей среде. Адаптацией считается любая особенность особи, популяции, вида или сообщества организмов, которая способствует успеху в конкуренции и обеспечивает устойчивость к абиотическим факторам. Это позволяет организмам существовать в данных условиях среды и оставлять потомство. Критериями адаптации являются: жизнеспособность, конкурентоспособность и фертильность.

Жизнеспособность - это способность организма жить и нормально развиваться в условиях среды.

Конкурентоспособность — это способность организма добиваться успеха в борьбе за средства жизни.

Фертильность - это способность организмов нормально размножаться.

Виды адаптации

Все адаптации делят на аккомодации и эволюционные адаптации. Аккомодации представляют собой обратимый процесс. Они возникают при резком изменении условий среды. Например, при переселении животные попадают в новую для них обстановку, но постепенно привыкают к ней. Например, человек, переселившийся из средней полосы в тропики или на Крайний Север, некоторое время испытывает дискомфорт, но со временем привыкает к новым условиям. Эволюционная адаптация необратима и возникшие изменения генетически закрепляются. Сюда относят все приспособления, на которые действует естественный отбор. Например, покровительственная окраска или быстрый бег.

Приспособления также делят на организменные и видовые. Организменные адаптации в свою очередь подразделяются на морфологические, физиологические, биохимические и этологические.

Морфологические адаптации проявляются в преимуществах строения, покровительственной окраске, предостерегающей окраске, мимикрии, маскировке, приспособительном поведении.

Преимущества строения – это оптимальные пропорции тела, расположение и густота волосяного или перьевого покрова и т.п. Хорошо известен облик водного млекопитающего – дельфина. Его движения легки и точны. Самостоятельная скорость движения в воде достигает 40 километров в час. Плотность воды в 800 раз выше плотности воздуха. Как дельфину удается преодолеть её? Помимо других особенностей строения идеальной приспособленности дельфина к среде обитания и образу жизни способствует форма тела. Торпедовидная форма тела позволяет избежать образования завихрений потоков воды, обтекающих дельфина.

Обтекаемая форма тела способствует быстрому передвижению животных и в воздушной среде. Маховые и контурные перья, покрывающие тело птицы, полностью сглаживают его форму. Птицы лишены выступающих ушных раковин, в полёте они обычно втягивают ноги. В результате птицы по скорости передвижения намного превосходят всех других животных. Например, сокол сапсан пикирует на свою жертву со скоростью до 290 километров в час. Птицы быстро двигаются даже в воде. Наблюдали антарктического пингвина, плывущего под водой со скоростью около 35 километров в час.

У животных, ведущих скрытный, затаивающийся образ жизни, полезным оказываются приспособления, придающие им сходство с предметами окружающей среды. Причудливая форма тела у рыб, обитающих в зарослях водорослей (морской конёк-тряпичник, рыба-клоун, морская игла и др.), помогает им успешно скрываться от врагов. Сходство с предметами среды обитания широко распространено у насекомых. Известны жуки, своим внешним видом напоминающие лишайники, цикады, сходные с шипами тех кустарников, среди которых они живут. Насекомые палочники похожи на небольшую бурую или зелёную веточку, а прямокрылые насекомые имитируют лист. Плоское тело имеют рыбы, ведущие придонный образ жизни (напр., камбала).

Покровительственная окраска позволяет быть незаметным среди окружающего фона. Благодаря покровительственной окраске организм становится трудно различимым и, следовательно, защищенным от хищников. Яйца птиц, откладываемые на песок или на землю, имеют серый и бурый цвет с пятнышками, сходный с цветом окружающей почвы. В тех случаях, когда яйца недоступны для хищников, они обычно лишены окраски. Гусеницы бабочек часто зелёные, под цвет листьев, или тёмные, под цвет коры или земли. Донные рыбы обычно окрашены под цвет песчаного дна (скаты и камбалы). При этом камбалы обладают ещё способностью менять окраску в зависимости от цвета окружающего фона. Способность менять окраску путём перераспределения пигмента в покровах тела известна и у наземных животных (хамелеон). Животные пустынь, как правило, имеют желто-бурую или песочно-желтую окраску. Однотонная покровительственная окраска свойственна как насекомым (саранча) и мелким ящерицам, так и крупным копытным (антилопы) и хищникам (лев).

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.

Вариант покровительственной окраски – расчленяющая окраска в виде чередования на теле светлых и тёмных полос и пятен. Зебры и тигр плохо видны уже на расстоянии 40-50 метров из-за совпадения полос на теле с чередованием света и тени в окружающей местности. Расчленяющая окраска нарушает представления о контурах тела.

Предостерегающая (угрожающая) окраска предупреждает потенциального врага о наличии защитных механизмов (наличие ядовитых веществ или специальных органов защиты). Предостерегающая окраска выделяет из окружающей среды яркими пятнами или полосами ядовитых, жалящих животных и насекомых (змеи, осы, шмели).

Эффективность предостерегающей окраски послужила причиной очень интересного явления – подражания (мимикрии). Мимикрией называется сходство в окраске, форме тела безопасных животных с ядовитыми и опасными животными. Отдельные виды мух, не имеющие жала, похожи на жалящих шмелей и ос, неядовитые змеи – на ядовитых. Во всех случаях сходство чисто внешнее и направлено на формирование определенного зрительного впечатления у потенциальных врагов. Сейчас известны два основных вида мимикрии: мимикрия Бейтса и мимикрия Мюллера.

При мимикрии Бейтса модель хорошо защищена и обычно имеет яркую, предостерегающую окраску. При мимикрии Мюллера сходными оказываются два и более несъедобных вида: в результате их сходства хищник скорее отучается схватывать таких животных. Первый тип мимикрии можно сравнить с мелкой фирмой, подделывающейся под рекламу какой-то хорошо известной крупной фирмы. Второй тип сравним с несколькими фирмами, которые для экономии средств пользуются общей рекламой. Пример мимикрии Бейтса: часто под видом ос скрываются беззащитные мухи, формой тела и жёлто-чёрной окраской имитирующие ос (муха-сирфида и муха-большеголовка). Пример мимикрии Мюллера: некоторые виды бабочек капустных белянок похожи на несъедобных южноамериканских геликонид.

Мимикрия – это результат гомологичных (одинаковых) мутаций у разных видов, которые помогают выжить незащищённым животным. Для видов-подражателей важно, чтобы их численность была невелика по сравнению с моделью, которой они подражают, иначе у врагов не будет выработан устойчивый отрицательный рефлекс на предостерегающую окраску. Низкая численность мимикрирующих видов поддерживается высокой концентрацией летальных генов в генофонде. В гомозиготном состоянии эти гены вызывают летальные мутации, в результате чего высокий процент особей не доживает до половозрелого состояния.

Кроме защитной окраски, у животных и растений наблюдаются и другие средства защиты. У растений нередко образуются иглы и колючки, защищающие их от поедания травоядными животными (кактусы, шиповник, боярышник, облепиха и др.). Такую же роль играют ядовитые вещества, обжигающие волоски, например у крапивы. Кристаллы щавелевокислого кальция, накапливающиеся в шипах некоторых растений, предохраняют их от поедания гусеницами, улитками и даже грызунами. Образования в виде твёрдого хитинового покрова у членистоногих (жуки, крабы), раковин у моллюсков, чешуи у крокодилов, панциря у броненосцев и черепах хорошо защищают их от многих врагов. Этому же служат иглы у ежа и дикобраза. Все эти приспособления могли появиться лишь в результате естественного отбора, т.е. преимущественного выживания лучше защищенных особей.

Маскировка – приспособления, при которых форма тела и окраска животных сливаются с окружающими предметами. Например, в тропических лесах многие змеи неразличимы среди лиан, лохматый морской конёк похож на водоросль, насекомые на коре деревьев похожи на лишайники (жуки, усачи, пауки, бабочки). Иногда приспособление к цвету и узору субстрата может осуществляться путём физиологического изменения окраски тела (каракатицы, скаты, камбалы, квакши) или переменой окраски при очередной линьке (кузнечики).

Защитное действие покровительственной окраски или формы тела повышается при сочетании её с соответствующим поведением. Приспособительное поведение – принятие определённых поз покоя (гусеницы некоторых насекомых в неподвижном состоянии очень похожи на сучок дерева; бабочка каллима со сложенными крыльями удивительно напоминает сухой лист дерева), либо, наоборот, демонстративное поведение, отпугивающее хищников. Помимо затаивания или демонстративного, отпугивающего поведения при приближении врага существует много других вариантов приспособительного поведения, обеспечивающего выживаемость взрослых особей или молоди. Сюда относится запасание корма на неблагоприятный сезон года. Особенно это присуще грызунам. Например, полёвка-экономка, распространённая в таёжной зоне, собирает зерна злаков, сухую траву, корешки – всего до 10 килограммов. Роющие грызуны (слепыши и др.) накапливают кусочки корней дуба, желуди, картофель, степной горошек – до 14 килограммов. Большая песчанка, живущая в пустынях Средней Азии, в начале лета срезает траву и затаскивает её в норы или оставляет на поверхности в виде стожков. Корм 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 объёма 20 кубических метров. Запасы кормов делают и хищные животные. Норка и некоторые хорьки запасают лягушек, ужей, мелких зверьков и т.д. Примером приспособительного поведения служит и время наибольшей активности. В пустынях многие животные выходят на охоту ночью, когда спадает зной.

Физиологические адаптации - приобретение специфических особенностей обмена веществ в разных условиях среды. Они обеспечивают функциональные преимущества организма. Их условно разделяют на статические (постоянные физиологические параметры — температура, водно-солевой баланс, концентрация сахара и т. п.) и динамические (адаптации к колебаниям действия фактора — изменение температуры, влажности, освещенности, магнитного поля и т. п.).

Соответствующая форма и окраска тела, целесообразное поведение обеспечивают успех в борьбе за существование только тогда, когда эти признаки сочетаются с приспособленностью процессов жизнедеятельности к условиям обитания, т.е. с физиологической адаптацией. Без такой адаптации невозможно поддержание устойчивого обмена веществ в организме в постоянно колеблющихся условиях внешней среды. Приведем некоторые примеры.

Растения, живущие в полупустынных и пустынных районах, имеют многочисленные и разнообразные адаптации. Это и уходящий на десятки метров в глубь земли корень, извлекающий воду, и резкое уменьшение испарения воды благодаря особому строению кутикулы на листьях, и полная утрата листьев. У кактусов это преобразование особенно удивительно: преобразование стебля не только в орган, выполняющий опорную и проводящую функции, но и в структуру, запасающую воду и обеспечивающую фотосинтез. Крупные экземпляры кактусов накапливают до 2000 литров воды. Расходуется она медленно, так как клеточный сок содержит с органическими кислотами и сахарами также слизистые вещества, обладающие водоудерживающими свойствами. Стебли опунции даже после трёхмесячной засухи содержали почти 81% воды. Испарение воды значительно уменьшено благодаря ребристой структуре стеблей у кактусов, равномерно распределяющей свет и тень. Этому же способствует утолщение стенок эпидермиса, обычно покрытых слоем воска, наличие многочисленных колючек и волосков и многое другое.

У наземных амфибий большое количество воды теряется через кожу. Однако многие их виды проникают даже в пустыни и полупустыни. Выживание амфибий в условиях недостатка влаги в этих местах обитания обеспечивается целым рядом приспособлений. У них меняется характер активности: она приурочивается к периодам повышенной влажности. В умеренной зоне жабы и лягушки активны ночью и после выпадения дождей. В пустынях лягушки охотятся только ночью, когда влага конденсируется на почве и на растительности, а днем укрываются в норах грызунов. У пустынных видов амфибий, размножающихся во временных водоемах, личинки развиваются очень быстро и в сжатые сроки совершают метаморфоз.

Разнообразные механизмы физиологической адаптации к неблагоприятным условиям выработали птицы и млекопитающие. Многие пустынные животные перед наступлением засушливого сезона накапливают много жира: при его окислении образуется большое количество воды. Птицы и млекопитающие способны регулировать потери воды с поверхности дыхательных путей. Например, верблюд при лишении 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 метров и находятся под водой 40—60 минут. Что позволяет ластоногим нырять на столь длительный срок? Это, прежде всего, большое количество особого пигмента, находящегося в мышцах, — миоглобина. Миоглобин способен связать в 10 раз больше кислорода, чем гемоглобин. 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 километров. У некоторых бабочек чувствительность рецепторов вкуса в 1000 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).

Биохимические адаптации обеспечивают оптимальное течение биохимических реакций в клетке, например, упорядочение ферментативного катализа, специфическое связывание газов дыхательными пигментами, синтез нужных веществ в определенных условиях и т. п.

Этологические адаптации представляют собой все поведенческие реакции, направленные на выживание отдельных особей и, следовательно, вида в целом. Такими реакциями являются:

- поведение при поиске пищи и полового партнера,

- спаривание,

- выкармливание потомства,

- избегание опасности и защита жизни в случае угрозы,

- агрессия и угрожающие позы,

- незлобивость и многие другие.

Некоторые поведенческие реакции наследуются (инстинкты), другие приобретаются в течение жизни (условные рефлексы). У различных организмов соотношение инстинктивного и условнорефлекторного поведения неодинаково. Например, у беспозвоночных и низших хордовых преобладает инстинктивное поведение, а у высших млекопитающих (приматов, хищных) - условнорефлекторное. Высший уровень поведенческой адаптивности, основанный на механизмах высшей нервной деятельности, имеется у человека.

Особенно большое значение имеют приспособления, обеспечивающие защиту потомства от врагов.

Забота о потомстве может проявляться в разной форме. Многие рыбы охраняют икру, откладываемую между камнями, активно отгоняя и кусая приближающихся возможных врагов. Азовские и каспийские бычки откладывают икру в ямки, вырытые в дне, и охраняют её затем в течение всего развития. Самец колюшки строит гнездо с выходом и входом. Некоторые американские сомы прилепляют икру на брюхо и носят её на себе все время развития. Многие рыбы вынашивают икру во рту или даже в желудке. В это время родитель ничего не ест. Вылупившиеся мальки некоторое время держатся вблизи самки (или самца, в зависимости от вида) и при опасности прячутся в рот родителя. Существуют виды лягушек, у которых икринки развиваются в специальной выводковой сумке на спине или в голосовых мешках самца.

Наибольшая безопасность потомства достигается, очевидно, в тех случаях, когда зародыши развиваются в теле матери. Плодовитость в этих случаях снижается, однако это компенсируется возрастанием выживаемости молоди.

У членистоногих и низших позвоночных образующиеся личинки ведут самостоятельный образ жизни и не зависят от родителей. Но в некоторых случаях забота родителей о потомках проявляется в форме обеспечения их пищей. Знаменитый французский естествоиспытатель Ж.А.Фабр впервые описал такое поведение у одиночных ос. Осы нападают на жуков, пауков, сверчков, богомолов, гусениц различных бабочек, обездвиживают их, погружая жало точно в нервные узлы, и откладывают на них яйца. Вылупляющиеся личинки ос обеспечены пищей: они питаются тканями живой жертвы, растут и затем окукливаются.

Описанные примеры заботы о потомстве у членистоногих и низших позвоночных встречаются у очень небольшого числа видов. В большинстве случаев оплодотворённые яйца бывают брошены на произвол судьбы. Именно этим объясняется очень высокая плодовитость беспозвоночных и низших позвоночных животных. Большое число потомков в условиях высокой истребляемости молоди служит средством борьбы за существование вида.

Значительно более сложные и многообразные формы заботы о потомстве наблюдаются у высших позвоночных. Сложные инстинкты и способность к индивидуальному обучению позволяют им со значительно большим успехом выращивать потомство. Так, птицы откладывают оплодотворённые яйца в специальные сооружения – гнёзда, а не просто в наружную среду, как поступают все виды нижестоящих классов. Яйца развиваются под влиянием тепла, сообщаемого им телом родителей, и не зависят от случайностей погоды. Гнездо родители защищают от врагов теми или иными способами. Выведенных птенцов не оставляют на произвол судьбы, а длительное время выкармливают и охраняют их. Всё это резко повышает эффективность размножения у птиц.

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

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

Видовые адаптации обнаруживаются при анализе группы особей одного вида, по своему проявлению они весьма разнообразны. Основными из них являются различные конгруэнции, уровень мутабильности, внутривидовой полиморфизм, уровень численности и оптимальная плотность населения.

Конгруэнции представляют собой все морфофизиологические и поведенческие особенности, которые способствуют существованию вида как целостной системы. Репродуктивные конгруэнции обеспечивают размножение. Некоторые из них непосредственно связаны с репродукцией (соответствие половых органов, приспособления к вскармливанию и др.), тогда как другие лишь опосредованно (различные сигнальные признаки: зрительные - брачный наряд, ритуальное поведение; звуковые - пение птиц, рев самца оленя во время гона и др.; химическими - различные аттрактанты, например, феромоны насекомых, выделения у парнокопытных, кошачьих, собачьих и др.).

К конгруэнциям относят все формы внутривидовой кооперации, — конституциональной, трофической и репродуктивной. Конституциональная кооперация выражается в согласованных действиях организмов в неблагоприятных условиях, которые повышают шансы на выживание. Зимой пчелы собираются в шар, и выделяемое ими тепло расходуется на совместное согревание. При этом самая высокая температура будет в центре шара и особи с периферии (где холоднее) будут постоянно стремиться туда. Таким образом происходит постоянное перемещение насекомых и они совместными усилиями благополучно перезимуют. Также сбиваются в тесную группу пингвины во время насиживания, овцы в холодное время и др.

Трофическая кооперация состоит в объединении организмов с целью добывания пищи. Совместная деятельность в этом направлении делает процесс более продуктивным. Например, стая волков гораздо эффективнее охотится, нежели отдельная особь. При этом у многих видов имеет место разделение обязанностей - одни особи отделяют выбранную жертву от основного стада и гонят ее в засаду, где затаились их сородичи и т. д. У растений подобная кооперация выражается в совместном затенении почвы, что способствует удержанию в ней влаги.

Репродуктивная кооперация повышает успешность размножения и способствует выживанию потомства. У многих птиц особи собираются на токовищах, и в таких условиях облегчается поиск потенциального партнера. То же самое происходит на нерестилищах, лежбищах ластоногих и др. Вероятность опыления у растений повышается, когда они растут группами и расстояние между отдельными особями невелико.

Мутабильность - представляет собой частоту возникновения мутаций в единицу времени (количество поколений) и на один ген. Для каждого вида характерна своя частота, которая определяется уровнем стабильности генетического материала и устойчивостью к мутагенам. Мутации делают популяции гетероморфными и дают материал для осуществления отбора. Для вида опасна как чрезмерно высокая, так и недостаточная мутабильность. В первом случае возникает угроза целостности вида, а во втором — невозможно осуществляться отбору.

Внутривидовой полиморфизм обусловливает уникальность сочетания аллелей у разных особей. Причиной полиморфизма служат половое размножение, которое обеспечивает комбинативную изменчивость, и мутации, изменяющие субстрат наследственности. Поддержание внутривидового полиморфизма обеспечивает устойчивость вида и гарантирует его существование в различных условиях среды.

Уровень численности определяет крайние значения количества особей вида. Снижение численности ниже порогового уровня ведет к гибели вида. Это связано с невозможностью встречи партнеров, нарушением внутривидовых адаптации и др. Чрезмерное увеличение численности также губительно, поскольку подрывает кормовую базу, способствует накоплению в популяции больных и ослабленных особей, у некоторых это приводит к развитию стресса.

Оптимальная плотность населения показывает специфические для каждого вида особенности сосуществования особей. Многие организмы предпочитают одиночный образ жизни и встречаются лишь для спаривания. Так ведут себя, например, тигры, леопарды, самцы слонов и др. У других сильно выражен инстинкт коллективности, поэтому они нуждаются в высокой численности. Например, самые многочисленные группы среди позвоночных образовывали американские странствующие голуби, стаи которых насчитывали миллиарды (!) особей. После того как человеком была подорвана их численность, странствующие голуби перестали размножаться и вид исчез.

Относительная целесообразность адаптаций

Наличие разнообразных адаптаций к условиям жизни, зачастую экстремальным, - основа, позволяющая видам занять самые трудно доступные и неожиданные места обитания. Жизнь распространена повсеместно: от высоких широт Арктики, где обитают белые медведи, до охладительных контуров ядерных реакторов, где обитают некоторые виды микроорганизмов; от горных вершин, где встречаются лишайники, и до глубин океана, где обитают рыбы и другие животные. Каждый организм имеет множество различных адаптаций, но тем не менее представляет собой единое целое. Следовательно, у представителей любого вида осуществляется координация и взаимодействие адаптаций так, чтобы приспособленность организмов была максимальной.

Ни одна адаптация не является абсолютно идеальной. Некоторые из них достигают своего предела, например, глаз человека способен воспринимать отдельные фотоны (при соблюдении всех условий можно видеть пламя свечи на расстоянии двух км!), но в обычной жизни эта возможность не может быть достигнута, поскольку мешает атмосферная пыль, другие источники света, да и потребности такой у человека нет. Следовательно, такие адаптации (они называются абсолютными) не используются в полной мере. Однако большинство адаптации не достигает своего предельного значения (относительные адаптации).

Адаптации не бывают универсальными - каждая из них облегчает выполнение лишь определенной функции. Например, длинные крылья стрижа, позволяющие ему быстро летать, затрудняют взлет с ровной поверхности. Есть птицы, которые поедают ос и пчел, а также мух, мимикрирующих под них. Постоянный рост резцов у грызунов дает возможность грызть очень твердые предметы, однако если их не стачивать, отрастают так, что животное не может закрыть рот. Поэтому любой адаптивный признак оказывается целесообразным лишь в определенной среде. При резком изменении условий обитания чрезмерно развитые признаки могут оказаться нецелесообразными и принести вред организму. Поэтому после глобальных экологических катастроф преимущественно погибают высокоспециализированные виды (например, динозавры в меловом периоде палеозойской эры). То же самое происходит при отрицательном действии биотических факторов, например, гигантский торфяной олень был полностью уничтожен хищниками из-за своих огромных рогов, сделавших его малоподвижным.

Следует помнить, что все приспособления, сколь бы совершенными они не были, носят относительный характер. Дело в том, что естественный отбор есть результат переживания и более эффективного размножения в данном месте и в данное время. Значит, естественный отбор конкретен, т. е. обеспечивает развитие приспособлений к существующим, а не ко всем возможным условиям среды. Понятно, что развитие способности к полету не очень хорошо совмещается с возможностью быстро бегать. Поэтому птицы, обладающие наилучшими способностями к полету, плохие бегуны. Напротив страусы, которые не способны летать, прекрасно бегают. Приспособление к определенным условиям может быть бесполезно или даже вредно при появлении новых условий. Однако условия обитания меняются постоянно и иногда очень резко. В этих случаях накопленные ранее адаптации могут затруднить формирование новых, что может вести к вымиранию больших групп организмов, как это случилось более 60—70 миллионов лет назад с некогда очень многочисленными и разнообразными динозаврами.

Восторгаясь адаптацией видов к условиям существования, мы часто приходим к неверному заключению о том, что каждая черта строения и функционирования организма имеет существенное адаптивное значение. В действительности дело обстоит не так. Одна из причин этого состоит в целостности организма и плейотропном действии генов. Пусть в данных условиях преимущество получают организмы с ферментной системой, обеспечивающей детоксикацию ядовитых веществ в среде путем их превращения в нерастворимый пигмент. Приспособленность организмов к условиям среды возрастет, однако изменение окраски может не иметь к этому никакого отношения. Хотя в других условиях, как видно в примере с индустриальным меланизмом, окраска бабочек имеет принципиальное значение для выживания вида.

Рассмотрим другой пример: у носорогов Юго-Восточной Азии один рог, а у их африканских родственников два. Нет оснований думать, что это морфологическое различие у носорогов имеет принципиальное значение для адаптации одних в Азии, а других в Африке. Наиболее вероятно, что это "побочный" результат естественного отбора двух исходно различающихся генетических систем. Возникает вопрос: означает ли это, что в последующей эволюции виду легко "расстаться" с признаком, не имеющим прямого адаптивного значения? Как ни странно, сделать это, по-видимому, сложно. Можно прибегнуть к аналогии. Большое ли значение имеет для здания цвет одного кирпича в основании? По-видимому, нет, однако извлечь такой кирпич не просто. Обратимся к эксперименту с дрозофилой — в ряду поколений был проведен отбор на изменение числа щетинок на брюшной поверхности четвертого и пятого сегментов. В исходной линии число щетинок составляло в среднем 36. Попытки отобрать мух с меньшим числом щетинок были малоуспешными — такие особи гибли либо оказывались стерильными. Отбор на увеличение числа щетинок оказался более успешным — за 20 поколений удалось увеличить число щетинок до 56, однако в результате такого отбора стала сильно проявляться стерильность и после прекращения отбора число щетинок за 1—2 поколения стало почти равным исходному — 39. Один из важных выводов, который следует сделать, состоит в том, что существует немало признаков, не имеющих большого адаптивного значения, их появление в значительной мере случайно, однако они тесно увязаны в, единую систему фенотипа организма.



biofile.ru

Адаптации глубоководных видов

Ультраабиссальные животные отличаются резко выраженным эндемизмом и древностью. Пищей им служат бактерии, а также «дождь трупов» и оседающий органический детрит. По этой причине все глубоководные животные – детритоеды и хищники. Они слепы или имеют очень развитые глаза, часто телеско­пические. У многих рыб и головоногих моллюсков есть органы свечения – фотофоры. У некоторых видов светит­ся или вся поверхность тела или ее участки. Окраска животных темная, при отсутствии пигментации тело беле­соватое. Скудные запасы пищи – причина малых разме­ров животных, а низкая температура и обилие углекис­лого газа – обызвествления скелетов и желеобразности тканей. Уплощенное тело не позволяет животному погружаться в ил, а длинные конечности – ходули, иглы и стебли удерживают его над дном. Среди глубоководных рыб имеются виды со специаль­ными приспособлениями для ловли добычи (например, рыбы-удильщики с отростками-приманками, снабжен­ными фотофорами). У некоторых рыб (мешкороты и боль­шероты) огромные пасти, часто с острыми, загнутыми вовнутрь длинными зубами (хаумюд и тактостом). Жи­воглоты, у которых стенки тела и желудок сильно растя­гиваются, способны заглатывать добычу, по размерам в 2–3 раза большую самих хищников. Интересно, что глубоководные удильщики, живущие на глубинах, где отсутствуют свет и какие-либо сезонные изменения, раз­множаются весной и летом. Абиссальные глубины еще мало изучены. Постоянство глубоководной океанической среды на протяжении дли­тельного геологического времени позволило выжить до­вольно большому количеству древнейших организмов, среди которых рыба латимерия, десятиногие раки, сте­бельчатые морские лилии.

4. Концепции биологической структуры океана. Жизнь в океане распространена довольно неравно­мерно. Впервые концепция биологической структуры океа­на была сформулирована В. И. Вернадским в 1926 г. Согласно этой концепции, жизнь в океане сконцентри­рована в «пленках» – географических пограничных слоях различного масштаба. Причем ее максимальная концентрация («сгущение») приходится на районы сбли­жения многих пограничных слоев. По мнению ученого, лишь около 2% общей массы океана занято «сгущениями» жизни, а вся остальная содержит рассеянную жизнь. Он выделил четыре постоянных «скопления» жизни: две «пленки» – планктона и донную и два «сгущения» – при­брежное и саргассовое. Прибрежному «сгущению» жизни В. И. Вернадский придавал наибольшее значение, рас­сматривая его в качестве «области мощной химической активности». Позднее, когда интересы гидробиологии стали фокусироваться на первичной продуктивности и рыбопродуктивности верхнего слоя океана, концепция В. И. Вернадского относительно глобального распреде­ления жизни и ее биохимической активности в океане отошла на второй план.

В 40–50-е гг. Л. А. Зенкевичем была разработана другая концепция биологической структуры океана. В со­ответствии с ней все явления в биотической и абиотиче­ской средах распространяются в зависимости от положе­ния относительно трех плоскостей симметрии: одной эква­ториальной и двух меридиональных, проходящих через «середины» океанов и материков. Экваториальная плос­кость представляет собой плоскость широтной симметрии, по обе стороны от которой сменяют друг друга четыре зоны специфического температурного режима и связанных с ним биологических особенностей. Экваториальная зона, сравнительно богатая жизнью, сменяется двумя (по одной в северном и южном направлении) субтропическо-тропическими зонами биологического минимума, далее сле­дуют две зоны умеренных широт биологического мак­симума и две полярные зоны биологического минимума. Меридиональная симметрия выражается в возрастании биомассы планктона (в десятки раз) и бентоса, изменении видового состава организмов и их вертикального рас­пространения от середины океанов к шельфу и неритической зоне. Нарушения меридиональной симметрии (асимметрия) закономерны и связаны с наличием океани­ческих течений и других явлений в водной среде. Кон­цепция Л. А. Зенкевича подтвердила значение береговой границы раздела и прибрежного сгущения жизни.

Концепции биологической структуры океана, предло­женные В. И. Вернадским и Л. А. Зенкевичем, не исклю­чают, а дополняют друг друга. Первая из них, подчер­кивающая биохимическую активность организмов, ока­залась весьма важной в связи с загрязнением водной среды. Вторая больше ориентирована на изучение рас­пределения жизни в океанах, его видового разнообразия и биологической продуктивности. Жизнь в Мировом океане сконцентрирована около берегов, где наиболее благоприятны условия питания живых организмов. По сравнению с прибрежными водами и лиманами большая часть открытого океана представ­ляет собой «пустыню». Однако и в прибрежных районах жизнь распространена довольно неравномерно. Макси­мальная ее концентрация приурочена к коралловым ри­фам и эстуариям.

Зоны апвеллинга. Большую роль в распределении жизни в океане играет процесс, названный апвеллингом. Он происходит там, где ветры постоянно отгоняют поверхностную воду от крутого берегового склона. В результате на поверхность поднимается холодная глубинная вода, бога­тая биогенными элементами. Как правило, апвеллинги расположены у западных берегов континентов, которые нередко заняты пустынями. Образование пустынь свя­зано с тем, что ветры, формирующие апвеллинги, дуют большей частью с суши, унося влагу. Во многих случаях только частые морские туманы поддерживают развитие своеобразной растительности (вельвичия удивительная в пустыне Намиб).

В противоположность пустынным берегам зоны апвеллинга характеризуются колоссальными популяциями рыб и птиц и являются наиболее продуктивными океани­ческими областями. В коротких пищевых цепях, что также свойственно зонам апвеллинга, доминируют диатомовые водоросли и сельдевые рыбы. Большие популяции морских птиц на берегах и островах откладывают бесчисленные тонны гуано, богатого нитратом и фосфатом. Осадки на морском дне также содержат много фосфата и органических веществ. Изменение направления ветра, когда в бескислородной водной среде происходит «цве­тение» ядовитых водорослей динофлагеллат, вызывает массовую гибель рыбы. Наиболее часто подобные ка­тастрофы происходят в зоне перуанского апвеллинга.

Вопросы для повторения:

1. Принципы биогеографического районирования Мирового океана.

2. Области Мирового океана

3. Ареалы морских животных и растений, реликты фауны.

4. Биологическая структура океана.

5. Адаптации глубоководных животных

6. Концепции биологической структуры океана.

studfiles.net


Смотрите также

 

..:::Новинки:::..

Windows Commander 5.11 Свежая версия.

Новая версия
IrfanView 3.75 (рус)

Обновление текстового редактора TextEd, уже 1.75a

System mechanic 3.7f
Новая версия

Обновление плагинов для WC, смотрим :-)

Весь Winamp
Посетите новый сайт.

WinRaR 3.00
Релиз уже здесь

PowerDesk 4.0 free
Просто - напросто сильный upgrade проводника.

..:::Счетчики:::..