Характер приспособленности и его обоснование. Приспособленность организмов к условиям внешней среды и ее относительность

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.

Соответствие строения органов выполняемым функциям (например, совершенство летательного аппарата птиц, летучих мышей, насекомых) всегда обращало на себя внимание человека и побуждало исследователей использовать принципы организации живых существ при создании многих машин и приборов. Не меньше поражают воображение гармоничные взаимоотношения растений и животных со средой обитания.

Факты, свидетельствующие о приспособленности живых существ к условиям жизни, столь многочисленны, что не представляется возможным дать сколько нибудь полное их описание. Приведем лишь некоторые яркие примеры приспособительной окраски?

Для защиты яиц, личинок, птенцов особенно важна покровительственная окраска . У открыто гнездящихся птиц (глухарь, гага, тетерев) самка, сидящая на гнезде почти неотличима от окружающего фона. Соответствует фону и пигментированная скорлупа яиц. Интересно, что у птиц, гнездящихся в дупле, самки нередко имеют яркую окраску (синицы, дятлы, попугаи).

Удивительное сходство с веточками наблюдается у палочников. Гусеницы некоторых бабочек напоминают сучки, а тело некоторых бабочек – лист. Здесь покровительственная окраска сочетается с покровительственной формой тела. Когда палочник замирает, то даже с близкого расстояния трудно обнаружить его присутствие – настолько сливается он с окружающей растительностью. Всякий раз, попадая в лес, на луга, в поле, мы даже не замечаем, как много насекомых скрывается на коре, листьях, в траве.

У зебры и тигра темные и светлые полосы на теле совпадают с чередованием тени и света окружающей местности. В этом случае животные малозаметны даже на открытом пространстве с расстояния 50-70 м. Некоторые животные (камбала, хамелеон) способны даже к быстрому изменению покровительственной окраски благодаря перераспределению пигментов в хроматофорах кожи. Эффект покровительственной окраски повышается при ее сочетании с соответствующим поведением: в момент опасности многие насекомые, рыбы, птицы замирают, принимая позу покоя.

Очень яркая предостерегающая 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.

Интересные примеры адаптации связанны с мимикрией (от греческого мимос – актер). Некоторые беззащитные и съедобные животные подражают видам, которые хорошо защищены от нападения хищников. Например, некоторые пауки напоминают муравьев, а осовидные мухи внешне схожи с осами.

Эти и многие другие примеры говорят о приспособительном характере эволюции.

Относительность приспособленности.

В додарвиновский период развития биологии приспособленность живых существ служила доказательством бытия божия: без всемогущего творца сама природа не смогла бы так разумно устроить живые существа и так мудро приспособить их к среде. Господствовало мнение, что каждое отдельное приспособление абсолютно, так как соответствует определенной цели, заложенной творцом: ротовые части бабочки вытянуты в хоботок, чтобы она смогла ими достать нектар, спрятанный в глубине венчика; толстый стебель кактусу необходим для запасания воды и др.

Приспособленность организмов к среде выработана в процессе длительного исторического развития под действием естественных причин и не абсолютна, а относительна, так как условия среды обитания часто изменяются быстрее, чем формируются приспособления. Соответствуя конкретной среде обитания, приспособления теряют свое значение при ее изменении. Доказательством относительного характера приспособленности могут быть следующие факты:

защитные приспособления от одних врагов оказываются не эффективными от других (например, ядовитых змей, опасных для многих животных, поедают мангусты, ежи, свиньи);

проявление инстинктов у животных может оказаться нецелесообразным (ночные бабочки собирают нектар со светлых цветков, хорошо заметных ночью, но так же летят и на огонь, хотя и гибнут при этом);

полезный в одних условиях орган становится бесполезным и даже относительно вредным в другой среде (перепонки между пальцами у горных гусей, которые никогда не опускаются на воду);

возможны и более совершенные приспособления к данной среде обитания. Некоторые виды животных и растений быстро размножались и широко распространялись в совершенно новых для них районах земного шара, куда были случайно или намеренно завезены человеком.

Таким образом, относительный характер приспособленности противоречит утверждению об абсолютной целесообразности в живой природе.

Одним из результатов ,но не , являющегося естественной направляющей движущей силой процесса , можно назвать развитие у всех живых организмов – приспособлений к среде обитания . Ч. Дарвин подчеркивал, что все приспособления, сколько бы совершенными они не были, носят относительный характер. Естественный отбор формирует приспособление к конкретным условиям существования (в данное время и в данном месте), а не ко всем возможным условиям среды. Многообразие конкретных приспособлений можно разделить на несколько групп, которые являются формами приспособленности организмов окружающей среде.

Некоторые формы приспособленности у животных:

Покровительственная окраска и форма тела (маскировка) . Например: кузнечик, белая сова, камбала, осьминог, насекомое палочник.

Предостерегающая окраска . Например: осы, шмели, божья коровка, гремучие змеи.
Отпугивающее поведение . Например: жук-бомбардир, скунс или американская вонючка.

Мимикрия (внешнее сходство незащищенных животных с защищенными). Например: муха журчалка похожа на пчелу, безобидные тропические ужи похожи на ядовитых змей.
Некоторые формы приспособленности у растений:

Приспособления к повышенной сухости . Например: опушенность , накопление влаги в стебле (кактус, баобаб), превращение листьев в иголки.
Приспособления к повышенной влажности . Например: большая поверхность листа, много устьиц, повышенная интенсивность испарения.
Приспособленность к опылению насекомыми . Например: яркая, привлекающая окраска цветка, наличие нектара, запах, форма цветка.
Приспособления к опылению ветром . Например: вынесение тычинок с пыльниками далеко за пределы цветка, мелкая, легкая пыльца, пестик сильно опушен, лепестки и чашелистики не развиты, не мешают обдуванию других частей цветка ветром.
Приспособленность организмов – относительная целесообразность строения и функций организма, являющаяся результатом естественного отбора, устраняющего неприспособленных в данных условиях существования особей. Так, покровительственная окраска зайца-русака летом делает его незаметным, но неожиданно выпавший снег эту же покровительственную окраску зайца делает нецелесообразной, так как он становится хорошо заметен для хищников. Ветроопыляемые растения в дождливую погоду остаются не опыленными.

Растения и животные удивительно приспособлены к условиям среды, в которых они обитают. 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 жвачных животных, питающихся растительной пищей). Соответствие физиологических функций организма условиям его обитания, их сложность и разнообразие также входит в понятие приспособленности.

Для выживания организмов в борьбе за существование большое значение имеет приспособительное поведение. Помимо затаивания или демонстративного, отпугивающего поведения при приближении врага существует много других вариантов приспособительного поведения, обеспечивающего выживаемость взрослых особей или молоди. Так, многие животные запасают корм на неблагоприятный сезон года. В пустыне для многих видов время наибольшей активности – ночь, когда спадает зной.

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).

Относительный характер приспособленности

Развитие органов для захвата, удержания, умерщвления добычи (щупальцы).

Маскирующая окраска.

Выделение парализующих ядов.

Выработка особых способов поведения (ожидание в засаде).

Механизм возникновения приспособлений

Согласно учению Чарльза Дарвина в условиях естественного отбора выживает самый приспособленный. Следовательно, именно отбор - основная причина возникновения разнообразных приспособлений живых организмов к среде обитания. Объяснение возникновения приспособленности, данное Чарльзом Дарвином, в корне отличается от понимания этого процесса Жаном Батистом Ламарком, который выдвинул идею о врожденной способности организмов изменятся под влиянием среды только в полезную для них сторону. У всех известных осьминогов меняющаяся окраска надежно защищает их от большинства хищников. Трудно представить, что образование такой изменяющейся окраски вызвано прямым влиянием среды. Только действием естественного отбора можно объяснить возникновение такого приспособления: далеким предкам осьминога могло бы помочь выжить даже простая маскировка. Постепенно, в течение миллионов поколений, оставались в живых только те особи, которые случайно оказывались обладателями все более и более развитой окраски. Именно им удалось оставить потомство и передать ему свои наследственные особенности.

Соответствуя конкретной среде обитания, приспособления теряют свое значение при ее изменении. Доказательством относительного характера приспособленности могут быть следующие факты:

защитные приспособления от одних врагов оказываются не эффективными от других;

проявление инстинктов у животных может оказаться нецелесообразным;

полезный в одних условиях орган становится бесполезным и даже относительно вредным в другой среде;

возможны и более совершенные приспособления к данной среде обитания.

Некоторые виды животных и растений быстро размножались и широко распространялись в совершенно новых для них районах земного шара, куда были случайно или намеренно завезены человеком.

Таким образом, относительный характер приспособленности противоречит утверждению об абсолютной целесообразности в живой природе.

Такие приспособление как покровительственная окраска возникала путем постепенного отбора всех тех мелких уклонений в форме тела, в распределении определенных пигментов, во врожденном поведении, которые существовали в популяциях предков этих животных. Одной из важнейших характеристик естественного отбора является его кумулятивность - его способность накапливать и усиливать эти уклонения в ряду поколений, слагая изменения отдельных генов и контролируемых ими систем организмов.

Естественный отбор подхватывает все те мельчайшие изменения, которые усиливают сходство в окраске и форме с субстратом, сходство между съедобным видом и тем несъедобным видом, которому он подражает. Следует учитывать, что разные виды хищников пользуются разными методами поиска добычи. Одни обращают внимание на форму, другие на окраску, одни обладают цветным зрением, другие нет. Поэтому естественный отбор автоматически усиливает, насколько это возможно, сходство между имитатором и моделью и приводит к тем изумительным адаптациям, которые мы наблюдаем в живой природе.