Biologian tunti. Aihe: "Eliöiden sopeutuminen ympäristöönsä luonnonvalinnan seurauksena." Organismien sopeutumiskyky on seurausta evoluutiotekijöiden vaikutuksesta. Sopeutumiskyvyn suhteellinen luonne Sopeutuvien elinympäristöjen ominaisuudet
Kohde: muodostaa opiskelijoiden tietoa organismien sopeutumiskyvystä ympäristöön.
Tehtävät:
koulutus: tiedon muodostaminen eri tavoista, joilla organismit sopeutuvat ympäristöön;
kehittäminen: kyky työskennellä oppikirjan kanssa, analysoida, vertailla, korostaa tärkeintä, ajatella loogisesti
koulutus: esteettisen kasvatuksen edistäminen, tieteellisen maailmankuvan muodostaminen.
Varusteet: taulukko ”Sopeutuvuus ja sen suhteellinen luonne”, valokuvat, piirustukset, kokoelmat kasvi- ja eläinorganismeista, esittely.
Tuntien aikana
Frontaalisen keskustelun muodossa ehdotetaan vastaamista kysymyksiin.
1. Miten selittää elävien olentojen sopeutumiskyky ympäristöönsä?
2. Miten luonnossa esiintyvien lajien monimuotoisuus syntyi?
3. Miksi elävien olentojen järjestäytyminen lisääntyy evoluution aikana?
Kysymyksiin: mikä selitys organismien soveltuvuudesta oli yleinen 1700-luvulla? Miten Lamarck selitti nämä ilmiöt? - opiskelijat antavat helposti vastauksia, jotka opettaja tiivistää huomautuksella orgaanisen maailman täydellisyyttä paljastavien tieteellisten tosiasioiden ja tuolloin tarjottujen selitysten välisistä ristiriitaisuuksista.
Ryhmien opiskelijat saavat tehtäviä ja erilaisia esineitä työstettäväksi:
Harkitse koivun, männyn, voikukan, unikon jne. hedelmiä ja siemeniä ja määritä niiden sopeutumiskyky leviämiseen.
Oppilaat kirjaavat työnsä tulokset taulukkoon.
Jokainen opiskelijaryhmä raportoi työnsä tuloksista esitellen esineitä. Ryhmien havaintojen perusteella tehdään yleistyksiä saman ympäristön mukautumisesta.
Paljon huomiota tulisi kiinnittää Darwinin luonnonvalinnan opin mukaisten sopeutumisten syntymisen selittämiseen verrattuna Lamarckin selitykseen.
On tarpeen varmistaa, että opiskelijat voivat selittää oikein Darwinin opetuksen näkökulmasta, kuinka tämä tai tuo laite syntyi.
Kuvaus pitkien jalkojen ja pitkän kaulan muodostumisesta Lamarckin ja Darwinin mukaan luetaan ja analysoidaan.
Sitten oppilaita pyydetään selittämään tapahtuma:
- polaaristen eläinten valkoinen väritys;
- siilin kynät;
- nilviäisten kuoret;
- villiruusun aromi;
- yhtäläisyyksiä koitoukan ja oksan välillä
Vastatessaan opiskelijat selittävät faktoja darwinilaisen opetuksen pohjalta, vertailut samojen esimerkkien mahdolliseen tulkintaan Lamarckin mukaan paljastavat sen ideologisen olemuksen.
Päähuomio kiinnitetään syiden selvittämiseen, miksi Lamarckin teoria oli voimaton selittämään orgaanisen evoluution alkuperää, jonka Charles Darwin teki loistavasti.
Sopeutuminen tai sopeutuminen on organismin kykyä selviytyä ja jättää jälkeläisiä tietyssä ympäristössä.
Esimerkkejä kuntoilusta
| Syyt | Laitteiden tyypit | Esimerkkejä |
| 1. Suoja vihollisilta | Suojaava väritys(Tekee organismit vähemmän havaittavissa ympäristön taustalla) | Ptarmigan, jänis (muuttaa väriä vuodenajasta riippuen), naaraspuolisten avopesälintujen väri (riekko, pähkinänvuoret), toukkien vihreä väri, yöperhojen väri jne. |
| Naamioitua(vartalon muoto ja väri sulautuvat ympäröiviin esineisiin) | Koitoukka muistuttaa muodoltaan ja väriltään oksaa, tikkuhyönteis on hyvin samanlainen kuin kuivan ruo'on tikku, jotkut hyönteiset toistavat kokonaan lehtien muodon ja värin | |
| Mimiikka - yhden lajin vähemmän suojatun organismin jäljitelmä toisen lajin paremmin suojellulla organismilla (tai ympäristökohdella) | Joidenkin kärpästen jäljitelmä pistävällä hymenopteralla (perho - hoverfly - mehiläinen) | |
| Varoitusväri- kirkas väritys, varoitus elävän organismin myrkyllisyydestä. | Leppäkerttujen kirkkaat värit, kärpäsherneet, monet myrkylliset sammakot jne. | |
| Uhkaavia asentoja | Röyheliskolla on kirkkaanvärinen huppu, joka aukeaa kohdatessaan vihollisen, silmälasikäärmeitä, joitain toukkia (haukkakoi) | |
| Sopeutuminen ympäristöolosuhteisiin | Virtaviivainen vartalon muoto | Kalat, merinisäkkäät, linnut. |
| Mukautukset lentoon | Lintujen höyhenet ja siivet, hyönteisten siivet. | |
| Mukautukset lisääntymistä varten | Pariutumiskäyttäytyminen | Monet eläimet (kurvitanssit, peurataistelut) |
| Mukautukset pölytystä varten | Tuulen, hyönteisten, itsepölytyksen avulla kasveissa | |
| Mukautukset siementen siirtoon | Tuuli, eläimet, vesi |
TO morfologiset mukautukset sisältää: suojaava väritys, naamiointi, mimiikka, varoitusväri.
TO etologinen tai käyttäytymiseen uhkaavat asennot, ruoan varastointi.
Fysiologinen sopeutuminen on joukko fysiologisia reaktioita, jotka ovat taustalla kehon sopeutumiselle ympäristöolosuhteiden muutoksiin ja joiden tarkoituksena on ylläpitää sen sisäisen ympäristön - homeostaasin - suhteellista pysyvyyttä.
Kemiallinen vuorovaikutus (muurahaiset erittävät entsyymejä, joita perheenjäsenet käyttävät koordinoimaan toimintaa)
Veden säilyminen kaktuksessa
Jälkeläisten hoito on evoluutioprosessin aikana kehitetty peräkkäisten refleksien ketju, joka varmistaa lajin säilymisen.
Tilapiakala kantaa suussaan munia ja nuoria kaloja! Poikaset uivat rauhallisesti äitinsä ympärillä, nielevät jotain ja odottavat. Mutta heti kun pieninkin vaara ilmaantuu, äiti antaa signaalin, liikuttamalla jyrkästi häntäänsä ja väristäen eviä erityisellä tavalla, ja... poikaset ryntäävät heti tarhaan - äidin suuhun.
Jotkut sammakkolajit kantavat munia ja toukkia erityisissä pesäpusseissa.
Nisäkkäillä - tulevien jälkeläisten luota, uria ja muita suojia rakennettaessa, kun pentujen kehon puhtaus säilyy, tämä vaisto on ilmeisesti tyypillinen kaikille nisäkkäille poikkeuksetta.
Sopeutumisten alkuperä ja niiden suhteellisuus
C. Darwin osoitti, että mukautukset syntyvät luonnonvalinnan vaikutuksesta. Seuraavat esimerkit voivat toimia todisteena adaptaatioiden suhteellisuudesta:
1) hyödylliset elimet joissain olosuhteissa käyvät hyödyttömiksi toisissa: swiftin suhteellisen pitkät siivet, jotka on mukautettu nopeaan lentoon, aiheuttavat tiettyjä vaikeuksia maasta nousussa
2) suojalaitteet vihollisilta ovat suhteellisia: siilit syövät myrkyllisiä käärmeitä (esimerkiksi kyykäärmeitä)
3) vaistojen ilmentyminen voi olla myös sopimatonta: esimerkiksi haisun puolustava reaktio (josta vapautuu pahanhajuista nestettä) liikkuvaa autoa vastaan
4) joidenkin elinten havaittu "ylikehitys", josta tulee este keholle: jyrsijöillä etuhampaiden kasvu, kun siirrytään syömään pehmeää ruokaa.
Opiskelijoiden on ymmärrettävä lujasti, että Darwinin oppi suhteellisesta sopivuudesta luonnonvalinnan seurauksena kumoaa täysin idealistiset väitteet orgaanisen tarkoituksen jumalallisesta alkuperästä ja absoluuttisesta luonteesta (C. Linnaeus) sekä organismin luontaisesta kyvystä muuttua vaikutuksen alaisena. vain heille hyödylliseen suuntaan (Lamarck ).
Tiedon konsolidointi
1. Esimerkki suojavärjäyksestä on:
a) kehon muodon ja värin samankaltaisuus ympäröivien esineiden kanssa;
b) vähemmän suojeltujen jäljitelmä paremmin suojatuilla;
c) vuorotellen vaaleat ja tummat raidat tiikerin kehossa.
2. Leppäkerttujen, monien perhoslajien, joidenkin käärmelajien ja muiden eläinten, joilla on hajuisia tai myrkyllisiä rauhasia, kirkasta väritystä kutsutaan:
a) naamiointi;
b) osoittaa;
c) mimikri;
d) varoitus.
3. Laitteiden valikoima selittyy seuraavalla:
a) vain ympäristöolosuhteiden vaikutus kehoon;
b) genotyypin ja ympäristöolosuhteiden vuorovaikutus;
c) vain genotyypin ominaisuuksien perusteella.
4. Esimerkki mimiikasta:
b) leppäkertun kirkkaan punainen väri;
c) leijukärpäsen ja ampiaisen vatsan värin samankaltaisuus.
5. Peiteesimerkki:
a) laulavan heinäsirkan vihreä väritys;
b) leijukärpäsen ja ampiaisen vatsan värin samankaltaisuus;
c) leppäkertun kirkkaan punainen väri;
d) toukan ja koiperhonen värin samankaltaisuus solmun kanssa.
6. Organismien kunto on suhteellista, koska:
a) elämä päättyy kuolemaan;
b) mukauttaminen on asianmukaista tietyissä olosuhteissa;
c) olemassaolosta kamppailee;
d) sopeutuminen ei saa johtaa uuden lajin muodostumiseen.
Bibliografia
- Mamontov S.G. Yleinen biologia: Oppikirja. toisen asteen erikoistumisopiskelijoille. oppikirja laitokset – 5. painos, poistettu. – M.: Korkeampi. koulu, 2003.
- Yleinen biologia: oppikirja. opiskelijoille Koulutettu toimielimiin prof. koulutus / V.M. Konstantinov, A.G. Rezanov, E.O. Fadeeva; muokannut V.M. Konstantinov. -M.: Akatemian julkaisukeskus, 2010.
Jokaisella organismityypillä on omat optimaaliset ympäristötekijöiden parametrit, eli oma toleranssialue. Kun organismi altistuu jatkuvasti mille tahansa ympäristötekijälle rajattujen rajojen ulkopuolella, organismin on joko sopeuduttava uusiin parametreihin tai kuoleva. Eri tyyppisillä organismeilla on erilaiset sopeutumiskyvyt. Sopeutumiset ovat elävien organismien evoluutionaalisesti kehittyneitä ja perinnöllisesti pysyviä ominaisuuksia, jotka varmistavat niiden normaalin toiminnan ympäristötekijöiden tason vaihteluissa.
Sopeutuminen kehittyy kolmen päätekijän vaikutuksesta: perinnöllisyys, vaihtelevuus ja luonnollinen (keinotekoinen) valinta. Seuraavat sopeutumismuodot erotetaan:
morfologinen sopeutuminen on organismin ulkoisen muodon sopeutumista ympäristöön;
fysiologinen sopeutuminen on kehon sisäisen rakenteen mukautumista ympäristöön;
käyttäytymisen etologinen sopeutuminen on esimerkiksi nisäkkäiden päivittäistä ja kausittaista muuttoa.
Elävät organismit ovat hyvin sopeutuneet jaksollisiin tekijöihin. Ei-jaksolliset tekijät voivat aiheuttaa kehon sairauksia ja jopa kuoleman. Pitkäaikainen altistuminen epäsäännöllisille tekijöille aiheuttaa kuitenkin sopeutumisen niihin. Elävien organismien sopeutuminen tapahtuu tietyissä kullekin lajille ominaisissa geneettisissä rajoissa.
Kun jokin ympäristötekijöistä muuttuu, laji selviää jollakin kolmesta tavasta:
siirtyminen tilapäisesti vähentyneen fysiologisen aktiivisuuden tilaan (lepotila, torpor, keskeytetty animaatio). Vähentämällä fysiologista aktiivisuuttaan organismit näyttävät alistuvan ympäristön vaikutuksille, samalla kun ne säästävät energiaa olemassaoloaan varten. Esimerkiksi lepotilan aikana eläinten aineenvaihdunta ja hapenkulutus laskee merkittävästi (10-20 kertaa). Tämän seurauksena nisäkkäät (erityisesti matelijat, sammakkoeläimet ja useimmat selkärangattomat) joutuvat syvään myrskyisyyteen. Erityinen sopeutuminen epäsuotuisiin olosuhteisiin on anabioosi (kreikaksi anabiosis - herätys, paluu elämään) - kehon tila, jossa elämänprosessit hidastuvat niin paljon, että kaikki näkyvät elämän merkit puuttuvat;
kehon jatkuvan sisäisen ympäristön ylläpitäminen huolimatta ulkoisten tekijöiden vaikutuksen vaihteluista;
muuttoliike, ts. elinolojen muutoksen aiheuttama liike, aktiivinen muiden, suotuisampien elinympäristöjen etsiminen. Muuttoliikkeet ovat päivittäisiä, liittyvät valaistuksen, lämpötilan, kosteuden ja muiden tekijöiden muutoksiin päivän aikana, ja monet eläimet suorittavat niitä suhteellisen lyhyillä etäisyyksillä.
3. Ekosysteemi – ekologian perusrakenneyksikkö
3.1. Tärkeimmät ekosysteemityypit ja niiden luokittelu
Termiä "ekosysteemi" ehdotti ensimmäisen kerran vuonna 1935 englantilainen ekologi A. Tansley. Ekosysteemi on ekologian perusrakenneyksikkö, se on elävistä organismeista ja niiden elinympäristöstä muodostuva yksittäinen luonnollinen tai luonnollis-antropogeeninen kompleksi, jossa eläviä ja inerttejä ekologisia komponentteja yhdistävät syy-seuraussuhteet, aineenvaihdunta ja energian jakautuminen. virtaus. Mikä tahansa ekologinen järjestelmä on avoin, koska se on aina vuorovaikutuksessa ulkoisen ympäristön kanssa. Ekosysteemit ovat hyvin erilaisia. Ekosysteemien luokituksia on useita.
Alkuperänsä perusteella erotetaan seuraavat ekosysteemityypit.
Luonnolliset (luonnolliset) ekosysteemejä ovat ekosysteemejä, joissa biologinen kierto tapahtuu ilman ihmisen suoraa osallistumista. Energian perusteella ne jaetaan kahteen tyyppiin:
ekosysteemit, jotka ovat täysin riippuvaisia suorasta auringonsäteilystä, saavat vähän energiaa ja ovat siksi tuottamattomia. Ne ovat kuitenkin erittäin tärkeitä, koska ne vievät valtavia alueita, joilla puhdistetaan suuria määriä ilmaa, muodostuu ilmasto-olosuhteita jne.
ekosysteemejä, jotka saavat energiaa sekä auringosta että muista luonnollisista lähteistä. Nämä ekosysteemit ovat paljon tuottavampia kuin ensimmäinen.
Ihmisperäiset (keinotekoiset) ekosysteemit ovat ihmisen luomia ekosysteemejä, jotka voivat olla olemassa vain ihmisten tuella. Näitä ekosysteemejä ovat mm.
agroekosysteemit (kreikaksi agros - pelto) - keinotekoiset ekosysteemit, jotka syntyvät ihmisen maataloustoiminnan seurauksena;
teknoekosysteemit - keinotekoiset ekosysteemit, jotka syntyvät ihmisen teollisen toiminnan seurauksena;
kaupunkiekosysteemit (lat. urbanus - kaupunki) - ekosysteemit, jotka syntyvät ihmisten asutusten luomisen seurauksena. Teollisuus-kaupunkiekosysteemeissä polttoaineenergia ei täydennä, vaan korvaa aurinkoenergian. Tiheästi asuttujen kaupunkien energiantarve on 2-3 suuruusluokkaa suurempi kuin virtaus, joka tukee elämää Auringon ohjaamissa luonnollisissa ekosysteemeissä. Luonnollisten ja ihmisperäisten välillä on myös siirtymätyyppejä ekosysteemejä, esimerkiksi luonnollisten laitumien ekosysteemejä, joita ihmiset käyttävät tuotantoeläinten laiduntamiseen. Kaikki ekosysteemit ovat yhteydessä toisiinsa ja riippuvaisia toisistaan.
Luonnollisten ekosysteemien luokittelu perustuu luonnon- ja ilmasto-olosuhteisiin, ja se perustuu suurilla biomialueilla vallitsevaan kasvillisuuden tyyppiin. Biomi on kokoelma erilaisia eliöryhmiä ja niiden elinympäristöjä tietyllä maisemamaantieteellisellä vyöhykkeellä. Luonnollisten ekosysteemien ja biomien päätyyppejä (Yu. Odum, 1986 mukaan) ovat seuraavat maaekosysteemit:
ikivihreä trooppinen sademetsä;
puoliksi ikivihreä trooppinen metsä (voimakkaasti märkä ja kuiva vuodenaika);
nurmikasvien pensas aavikko;
chaparral - alueet, joilla on sateiset talvet ja kuivat kesät;
trooppiset niityt (nurmit) ja savanni;
lauhkea aro;
lauhkea lehtimetsä;
boreaaliset havumetsät;
arktinen ja alppitundra.
Vesiympäristöissä, joissa kasvillisuus on huomaamatonta, ekosysteemien tunnistaminen perustuu ympäristön hydrologisiin ja fysikaalisiin ominaisuuksiin, esimerkiksi "seisova vesi", "virtaava vesi". Vesiekosysteemit jaetaan makean veden ja meren ekosysteemiin.
Makean veden ekosysteemit:
nauha (pysähdyttävä vesi) - järvet, lammet jne.;
lotic (virtaavat vedet) - joet, purot jne.;
kosteikot – suot ja soiset metsät.
Meren ekosysteemit:
avomeri (pelaginen ekosysteemi);
mannerjalustan vedet (rannikkovedet);
nousualueet (hedelmälliset alueet, joilla on tuottavaa kalastusta);
suistot (rannikon lahdet, salmet, jokien suut jne.);
syvänmeren rift-alueet.
Evoluutioprosessi edellyttää jatkuvaa uudistumista, hyödyllisten ominaisuuksien ilmaantumista ja niiden lujittamista elävien olentojen organismeissa. Ja nämä muutokset eivät välttämättä ilmene geneettisellä tasolla. Idioadapaatiot ovat erittäin tärkeitä - eläinten, kasvien ja mikro-organismien sopeutumista tiettyihin elinolosuhteisiin, ympäristötekijöihin ja alueen fyysisiin ominaisuuksiin.
Sopeutumisten syntymekanismi on syvä evoluutioprosessi, joka muodostaa tarvittavat ominaisuudet ajan myötä, asteittain. Elävien olentojen perimän välttämättömien ominaisuuksien vahvistaminen tuleville sukupolville ilmenemistä varten.
Organismien mukautukset tai mukautukset
Hyvin usein voit löytää kasvi- tai eläinperäisen organismin, jonka rakenteessa, käyttäytymisessä tai ulkonäössä on jokin epätavallinen piirre. Esimerkiksi puikkohyönteiset, jotka ulkonäöltään eivät eroa millään tavalla puun oksasta. Tai hoverfly, joka on täsmälleen samanvärinen kuin ampiainen. Kasveista esimerkkejä ovat paksuvartiset, mehevät kaktukset, tuki- ja ilmajuuret sekä tukijuuret.
Joka tapauksessa kaikki nämä ovat sopeutumista elinympäristöön, ympäristöolosuhteisiin tai itsensä suojaamista muilta olennoilta. Tällaiset ilmiöt ovat erittäin tärkeitä, koska ne ovat tärkeitä vaiheita evoluutioprosessissa. Sopeutumisten syntymekanismi perustuu aina geneettiseen valintaan ja tärkeiden ja välttämättömien geenien konsolidointiin, jotka koodaavat tietyn ominaisuuden ilmentymistä. Esimerkiksi kameleontin värin muuttamisesta vastaava geeni muodostui näiden eläinten genomiin useita tuhansia vuosia sitten, ja se on edelleen peritty kaikille tuleville sukupolville.
Kasvien mukautukset: yleiset ominaisuudet
Kasvien mukauttaminen on olennainen osa heidän elämäänsä. Ne kaikki voidaan jakaa useisiin pääryhmiin.
- Ympäristön lämpötilaolosuhteisiin.
- Ilman kosteus.
- Pölytysmenetelmät.
- Ruoan kulutukseen.
Sopeutumisten syntymekanismi vastaa samoja perusperiaatteita - evoluutiomuutoksia tietyissä olosuhteissa välttämättömien ominaisuuksien konsolidoitumisen ja periytymisen kanssa. Siksi, jos jokin kasvi on sopeutunut alueelle, ympäristöolosuhteisiin, lämpötilaan, se välittää varmasti kaikki mukavan olemassaolon ominaisuudet kaikille tuleville sukupolvilleen.
Kasveja kuivissa olosuhteissa
Kun lämpötilajärjestelmää hallitsevat liian korkeat arvot ja jatkuvat aurinkoiset päivät, kasvien sopeutumisilla on selvä luonne, jonka tarkoituksena on vähentää kosteuden haihtumista. Ja myös kehon painon ja ravintoaineiden sekä varren sisällä olevan sidotun veden säilyttämiseksi.
Tätä varten lehtilevyt pienennetään minimiin tai niitä muutetaan kokonaan. Tyypillisin esimerkki ovat aavikkokasvit - kaktukset. Ankarat olosuhteet paahtavan kuuman auringon alla pakottivat nämä kasvit muuttamaan lehdet piikkineulasiksi ja varren paksuksi, meheväksi rungoksi, joka oli täynnä parenkyymisoluja (pohjakudosta), jossa oli paljon sitoutunutta ja vapaata vettä.
Mekanismi, jolla kaktussopeutumiset syntyvät, osoittaa hyvin selvästi, kuinka taitavia kasvit voivat olla mukautumisissaan. Piikkien ansiosta kasvi ei haihduta vettä lehtien pinnalta, mikä tarkoittaa, että se säästää suuren määrän sitä. Lisäksi paksua, mehevää runkoa muistuttavaan varteen kerääntyy useita vettä pidättäviä aineita. Esimerkiksi seuraavat kertyvät:
- hydrofiiliset proteiinimolekyylit;
- proliini (aminohappo, joka pidättää vettä);
- monosakkaridit ja erilaiset orgaaniset hapot.
Myös kaktussovitusten syntymekanismi sisältää hormonaalisten yhdisteiden tuotannon, jotka estävät kasvuhormonien (gibberelliinit, auksiinit) toimintaa. Näin kasvit voivat pysäyttää kasvunsa nopeasti, kun epäsuotuisat olosuhteet jatkuvat pitkään.
Sopeutuminen erilaisiin pölytystyyppeihin
Toinen silmiinpistävä esimerkki kasvien sopeutumisesta on niiden kyky mukautua pölyttäjiin. Esimerkiksi tuulen pölyttämät muodot muodostavat kuivia ja kevyitä siemeniä, jotka yksinkertaisesti leviävät jopa lempeillä ilmaliikkeillä.
Jos kasvi on hyönteispölytys, se muodostaa tietyn rakenteen ja värin kukkia:
- kirkkaasti väritetty;
- suuri tai kerätty suuriin kukintoihin;
- vahvalla miellyttävällä tuoksulla.
Myös itse kukan rakenne voidaan mukauttaa pölyttäjälle. On kasveja, joita pölyttää tiukasti tietty lintu- tai hyönteistyyppi.
Ristipölyttävillä tai itsepölyttävillä kasveilla kukkarakenteessa on pitkät heteet ja syvälle sijoittunut emi, joten siitepöly osuu leimautumaan. Jokaisella näistä mukautuksista on tärkeä rooli lisääntymisessä, ja se on myös perinnöllisesti kiinnittynyt genomiin.
Liikakosteuden olosuhteet kasveille
Trooppisissa ja subtrooppisissa elinympäristöissä ylimääräinen ilmankosteus on yleistä. Loppujen lopuksi tiedetään, että joillakin alueilla trooppiset sateet voivat kestää yli kuukauden. Tietenkin tällainen ylimääräinen vesi on erittäin haitallista kasveille. Siksi jotkut lajit ovat kehittäneet tiettyjä mukautuksia, jotka minimoivat tällaiset luonnonvaikutukset. Nämä ovat hydatodit - vesisuut, jotka lisäävät kasvin vapauttaman veden määrää. Se tulee ulos pisaroina. Tätä ilmiötä kutsutaan gutaatioksi.
Kasvit myös sopeutuvat ylimääräiseen kosteuteen, koska niillä on suuret lehtiterät, joissa on valtava määrä stomaa. Vastaavasti myös transpiraatio tehostuu.
Eläinten sopeutumismekanismi
Eläimen edustajat eivät ole vain sopeutuneet ympäristöolosuhteisiin, vaan myös suojelevat itseään vahvempien yksilöiden hyökkäyksiltä, joille he ovat ruokaa. Tämä johti useiden tyyppisten mukautumisten muodostumiseen eläimissä:
- kehon ja raajojen muodon muutos, turkki (iho, höyhenet);
- suojaava väritys;
- matkiminen (suojatumpien ja vaarallisempien eläinten jäljitelmä);
- varoitus väritys;
- pelottava käyttäytyminen.
Hämmästyttävä esimerkki sopeutumisesta muuttamalla vartalon, raajojen ja ihon muotoa ovat linnut (höyhenet, köli, kevyt luuranko, virtaviivainen vartalon muoto). Myös vedessä elävät nisäkkäät ja kalat, joilla on häntä ja evät, sileä pinta ja paksun turkin puuttuminen. Mutta heillä on ilmakuplia, kalvoja tassuissaan ja räpylät (merinisäkkäät).
Sitä esiintyy monissa eläimissä, sekä maa- että vesieläimissä. Esimerkiksi ruohoon piiloutuvat piippukalat, jotka piiloutuvat levien sisään. Kameleontteja, perhosia (sauvan muotoisia toukkia), kalimaa (lehteä jäljittelevä perhonen), jänisten kirjavia ja harmaita värejä ja monia muita esimerkkejä, jotka kuvastavat sopeutumisia eläimiin.
Mimikri eli jäljitelmä suojatakseen itsensä syömiseltä ja hyökkäyksiltä on ominaista esimerkiksi hoverflylle (muistuttaa ampiaista), joillekin myrkyllisiä käärmeitä jäljitteleville käärmelajeille ja niin edelleen.
Hyönteisten ja eläinten varoitusvärin tarkoituksena on antaa oikeudenmukainen varoitus lajin syömäkelvottomuudesta ja sen myrkyllisyydestä. Esimerkkejä ovat myrkylliset käärmeet, ampiaiset, mehiläiset, kimalaiset, leppäkertut ja muut edustajat. Nämä ovat hyvin yleisiä mukautuksia eläimillä.
Pelottavaa käyttäytymistä on sihiseminen, muriseminen, sivulle hyppääminen, biologisten nesteiden (muste mustekalan ja kalmarien, haisunpohjien) irtoamisesta. Tämä sisältää myös joidenkin eläinten ominaisuudet, jotka muodostavat parvia kylmänä vuodenaikana helpottaakseen ruoan saamista.
Kaikilla luetelluilla mukautuksilla on evoluutionaalisesti muodostunut ja geneettisesti kiinteä muodostumismekanismi.
Jääkarhujen mukautukset
Mekanismi jääkarhujen sopeutumiselle muodostui erittäin kylmissä elinympäristöissä. Kaikki sen mukautukset on suunnattu erityisesti lämmön ylläpitämiseen ja ruoan saamiseen. Nämä sisältävät:
- suojaava valkoinen väritys (naamiointi);
- paksu ihonalainen rasvakerros, jolla on kaksi tehtävää: lämmöneristys ja kehon painon keventäminen uinnin ja sukelluksen aikana;
- paksu, tiheä ja lämmin turkki peittää koko kehon pinnan.
Mukautumistensa ansiosta jääkarhun ei tarvitse pelätä ankarintakaan kylmää säätä. Ja sen valkoinen väri mahdollistaa sen, että se livahtaa huomaamatta ravinnonlähteensä - hylkeiden - luo.
Maanalaisten nisäkkäiden mukautukset
Silmiinpistävin edustaja on tietysti myyrä ja kaikki sen sukulaiset (zokorit, myyrärotat ja muut). Siksi hänen esimerkkiään käyttämällä harkitsemme mukautuksia. Myyräsopeutumisten syntymekanismi liittyy maanalaiseen elinympäristöön, jolta puuttuu tärkeä valo, riittävä kosteus ja lämpö. Siksi tämän eläimen mukautukset ovat seuraavat:
- voimakkaat kaivautuvat raajat;
- näön puute;
- paksu ihonalainen rasvakerros;
- sileä ja kova musta villa;
- virtaviivainen vartalon muoto.
Suurten aavikon eläinten mukautukset
Näitä ovat pääasiassa kamelit ja niiden erilaiset lajit. Mekanismi kamelin mukautumiseen muodostui kosteuden puutteen ja korkeiden lämpötilojen olosuhteissa. Seuraavat mukautukset:
- rauhasten läsnäolo, jotka poistavat ylimääräiset suolat kehosta;
- vähentynyt hikoilu;
- kyky paastota pitkään, painon pudottaminen kolmanneksella;
- ruoansulatuksen ja aineenvaihdunnan erityispiirteet;
- rasvalla täytettyjen kyhmyjen esiintyminen, jotka varastoivat sitoutunutta vettä;
- nopea kyllästyminen vedellä sisäisten varojen täydentämiseksi.
Kaikki nämä mukautukset tekevät aavikko-oloista melko mukavia ja hyväksyttäviä kameleille.
Biologia 4. 2. 20015
Ryhmä 41.
Aihe: Eliöiden sopeutuminen erilaisiin elinympäristöihin
1. Opiskele teoreettista materiaalia aiheesta.
2. Vastaa kysymyksiin teoreettisen materiaalin jälkeen.
1. Teoreettinen materiaali.
Katso kuvat 158-163. Mitkä ovat kuvissa esitettyjen organismien sopeutumiset elinolosuhteisiinsa? Harkitse, säilyvätkö nämä mukautukset organismeissa, jos niiden elinolosuhteet muuttuvat.
Kaikilla organismeilla on erilaisia mukautumisia elinolosuhteisiinsa. Nämä mukautukset kehittyvät evoluutioprosessissa kahdessa vaiheessa. Aluksi organismeihin ilmaantuu uusia ominaisuuksia mutaatioiden ja yhdistelmämuutosten vuoksi. Nämä ominaisuudet testataan sitten luonnonvalinnan avulla niiden sopivuuden suhteen ympäristöolosuhteisiin.
Esimerkkejä organismien sopeutumisesta. Esimerkkejä organismien sopeutumisesta elinoloihin on niin paljon, että on lähes mahdotonta kuvata niitä kaikkia. Otetaan vain muutama esimerkki.
Riisi. 158. Suojavärjäys eläimillä: 1 - tundran peltopyyn talvihöyhenen kiinteä väritys; 2 - hajottava väritys akselipeurassa
Sopeutumiset sisältävät eri organismeissa esiintyviä erilaisia suoja-, varoitusvärjäyksiä, naamiointia ja passiivisia suojakeinoja.
Avoimessa elävässä yksilössä kehittyy suojaava väritys, mikä tekee niistä vähemmän havaittavissa ympäröivää taustaa vasten. Tämä väritys voi olla kiinteä (tundran peltopyyn valkoinen höyhenpeite talvella), jos ympäröivä tausta on tasainen, tai disjunktiivinen (vaaleita ja tummia pisteitä akselipeuran iholla), jos valo- ja varjopisteet vuorottelevat ympäröivällä taustalla (Kuva 158). Suojavärjäyksen vaikutusta tehostaa eläimen vastaava käyttäytyminen. Vaaran hetkellä ne piiloutuvat, mikä tekee niistä entistä vähemmän havaittavissa ympäröivää taustaa vasten.
Varoitusvärjäytyminen kehittyy yksilöissä, joilla on kemiallisia puolustuskeinoja vihollisia vastaan. Näitä ovat esimerkiksi pistelyt tai myrkylliset hyönteiset, syötäväksi kelpaamattomat tai palavat kasvit. Evoluutioprosessissa he kehittävät paitsi myrkyllisiä kemikaaleja myös kirkkaita, yleensä punamusta tai keltamusta värejä (kuva 159). Jotkut varoitusväriset eläimet näyttävät vaaran hetkellä kirkkaita pisteitä saalistajalle ja ottavat uhkaavan asennon, mikä hämmentää vihollista.
Riisi. 159. Varoitusvärjäys tikkasammakoissa
Naamiointi on suojaa, jota ei palvele vain väritys, vaan myös kehon muoto. Naamiointia on kahdenlaisia. Ensimmäinen on se, että naamioituva organismi muistuttaa ulkonäöltään jotakin esinettä - lehtiä, oksia, kiveä jne. Tämän tyyppistä naamiointia esiintyy laajalti hyönteisissä: tikkuhyönteisissä, luteissa ja koitoukissa (kuva 160).
Riisi. 160. Lehtihäkkien naamiointi
Toinen naamiointityyppi perustuu suojaamattomien organismien ja suojattujen organismien jäljittelemiseen. Näin ollen vaarattomat lasiperhoset muistuttavat vatsansa väriltään pistäviä hyönteisiä - ampiaisia, joten hyönteissyöjälinnut eivät koske niihin (kuva 161).
Riisi. 161. Lasiperhosen naamiointi
Passiivisen puolustuksen keinot lisäävät organismin säilymisen todennäköisyyttä olemassaolon taistelussa. Esimerkiksi kilpikonnankuoret, nilviäisten kuoret ja siilin neulat suojaavat niitä vihollisten hyökkäyksiltä. Ruusujen varressa olevat piikkejä ja kaktusten piikkejä estävät kasvinsyöjiä syömästä näitä kasveja (kuva 162).
Riisi. 162. Passiiviset puolustuskeinot piikukkakktuksessa
Fysiologiset mukautukset varmistavat organismien kestävyyden lämpötilan, valon ja muiden elottoman luonnon olosuhteiden muutoksille.
Näin ollen, kun ympäristön lämpötila laskee sammakkoeläimillä ja matelijoilla, kehon aineenvaihduntataso laskee ja talviunet alkavat. Lintuilla ja nisäkkäillä päinvastoin, kun ympäristön lämpötila laskee, aineenvaihdunta kehossa lisääntyy, mikä lisää lämmöntuotantoa. Paksut höyhenet, turkki ja muodostuva ihonalainen rasvakerros estävät kehon lämpöä (kuva 163).
Riisi. 163. Oravan talviturkissa on paksu aluskarva
Käyttäytymissopeutuksia löytyy vain eläimistä, joilla on pitkälle kehittynyt hermosto. Ne edustavat erilaisia käyttäytymismuotoja, joilla pyritään sekä yksilöiden että koko lajin selviytymiseen.
Kaikki käyttäytymissopeutukset voidaan jakaa synnynnäisiin ja hankittuihin. Synnynnäisiä ovat esimerkiksi parittelukäyttäytyminen, jälkeläisten suojelu ja ruokinta, petoeläinten välttäminen ja muutto. Siten, kun leijona nuolee pentujaan, hän muistaa niiden hajun. Sama prosessi herättää hänessä tarpeen suojella leijonanpentuja vihollisilta (Kuva 164, 1).
Riisi. 164. Eliöiden käyttäytymissopeutukset: 1 - leijona nuolee leijonanpentuja; 2 - Japanilaiset makakit paistattelemassa kuumassa lähteessä; 3 - vesilinnut talvehtivat jäättömillä alueilla kaupungissa
Myös hankituilla käyttäytymissopeutuksilla on tärkeä rooli eläinten elämässä. Esimerkiksi Pohjois-Japanista tavattu pohjoisin apinalaji, japanilainen makakki, siirtyi lumivesielämään (kuva 164, 2). Talvella, kun kovat pakkaset asettuvat, nämä apinat laskeutuvat vuorilta kuumille lähteille, joissa ne paistattelevat lämpimässä vedessä. Toinen selkeä esimerkki. Keski-Venäjän suurissa kaupungeissa muuttolintujen käyttäytyminen on muuttunut. Näin ollen osa vesilintuista on lopettanut lentämistä lämpimille alueille talveksi. Ne kerääntyvät suuriksi parviksi jäätymättömille säiliöille, joissa on aina tarvittava ruoka (kuva 164, 3).
Laitteiden suhteellinen toteutettavuus. Kaikki organismien mukautukset kehittyvät niiden ympäristön erityisolosuhteissa. Jos ympäristöolosuhteet muuttuvat, sopeutukset voivat menettää positiivisen merkityksensä, toisin sanoen niillä on suhteellista tarkoituksenmukaisuutta.
Sopeutumisten suhteellisesta tarkoituksenmukaisuudesta on paljon todisteita: kehon puolustus eräitä vihollisia vastaan on tehotonta toisia vastaan; kehon käyttäytyminen voi tulla merkityksettömäksi; Elin, joka on hyödyllinen joissakin olosuhteissa, osoittautuu hyödyttömäksi toisissa. Esimerkiksi kotukka ruokkii vanhempainvaistonsa ansiosta käkiä, joka on kuoriutunut kän pesään heittämästä munasta (kuva 165).
Riisi. 165. Eliöiden - kotukka, imetyskäki - sopeutumisten suhteellinen tarkoituksenmukaisuus
Joten evoluution liikkeellepanevien voimien toiminnan pääasiallinen tulos on uusien mukautumisten syntyminen organismeihin ja olemassa olevien parantuminen. Koska organismien olemassaolon olosuhteet muuttuvat, luonnossa ei ole absoluuttisia mukautuksia, ja niiden ilmestymisprosessi on loputon. Samaan lajiin kuuluvilla yksilöillä erot käytettävissä olevissa sopeutumisissa ovat merkityksettömiä. Näiden erojen lujittaminen eristysolosuhteissa johtaa uusien lajien syntymiseen eli lajitteluun.
Tehtävä 2. Kysymyksiä teoreettisesta materiaalista.
Miten yksilöt sopeutuvat ympäristöönsä? Mikä on laitteiden suhteellinen tarkoituksenmukaisuus? Perustele vastauksesi esimerkein. Voivatko organismit kehittää pitkän evoluution aikana absoluuttisia eli täydellisiä mukautuksia? Perustele vastauksesi.
Tehtävä 3: Laboratoriotyö nro 8
Aihe: Eliöiden sopeutuminen erilaisiin elinympäristöihin (vesi, maa-ilma, maaperä).
Työn tarkoitus: oppia tunnistamaan organismien sopeutuvia sopeutumisia ympäristöolosuhteisiin ja syitä näiden sopeutumisten suhteellisuuteen
Edistyminen
1. Harkitse sinulle tarjottavaa herbaariota tai elävää kasvinäytettä, eläimen kuvaa (kuvat 1, 2), määritä kasvin nimi ja sen elinympäristö.
a) Selvitä kasvien ja eläinten rakenteelliset ominaisuudet, jotka mukautuvat näitä organismeja ympäristöönsä (voit käyttää lisäkirjallisuutta).
b) Täytä taulukko:
c) Tee oletuksia näiden laitteiden luotettavuudesta.
d) Tee johtopäätös adaptaatioiden merkityksestä ja näiden adaptaatioiden suhteellisuudesta.
2. Täytä taulukko:
3. Valitse sopeutumiset (fysiologiset mukautukset), jotka liittyvät vedessä asumiseen ja esittävät krokotiilin saalistajana (kuva 1). Täytä taulukko.
4. Täytä taulukko: kuivuuteen sopeutumisen muodot:
Kasveissa | Eläimissä |
Mitä ominaisuuksia siinä on? Miten kaktuksen, kameleontin tai kilpikonnan suhteellinen kunto ilmenee?
Organismit ja ulkoinen ympäristö
Jokaisella elävien olentojen lajilla on oma elinympäristönsä. Sen rajoissa toimivat erilaiset tekijät, joilla on erityispiirteitä, esimerkiksi tietty ilman lämpötila, maaperän tai veden suolaisuus ja tietyt asukkaat.
Selviytyäkseen tietyssä ympäristössä organismin on sopeuduttava siihen. Se, joka tekee tämän mahdollisimman tehokkaasti, pystyy selviytymään ja saamaan jälkeläisiä. Kasvit, eläimet ja jopa ihmiset ovat kehittäneet erilaisia työkaluja auttamaan niitä sopeutumaan.
Nämä työkalut muodostuivat vähitellen. Lajit, joilla oli jokin etu rakenteeltaan tai väriltään, selvisivät paremmin kuin toiset tietyissä olosuhteissa. Hyödylliset ominaisuudet periytyivät ja korostuivat. Ajan myötä halutuista ominaisuuksista tuli tyypillisiä kaikille lajin tai populaation edustajille.
Fitnessin suhteellinen luonne
Sopeutuminen on sellaisten ominaisuuksien esiintymistä eläimissä tai kasveissa, jotka vastaavat niiden elämäntapaa ja ympäristöä, jossa ne ovat. Esimerkiksi kalan runko on virtaviivainen ja peitetty limalla, mikä helpottaa liikkumista vedessä. Arktiset karhut ovat väriltään valkoisia sulautuakseen ympäristöönsä mahdollisimman hyvin.
Kehittyneet apumekanismit elävässä luonnossa eivät kuitenkaan ole absoluuttisia, vaan suhteellisia. Miksi kunto on suhteellista? Se on yksinkertaista. Jos keho sopeutuu tiettyihin ympäristöolosuhteisiin, se voi olla valmistautumaton muihin olosuhteisiin. yleensä muuttuvat nopeammin kuin organismit, jotka tarvitsevat vähintään useita sukupolvia muuttuakseen.
Kuntoilun suhteellinen luonne ilmenee myös siinä, että kun sinulla on luotettava suojakeino joiltakin vihollisilta (kirkkaat värit, piikit tai myrkky), voit jäädä muiden verkkoihin. Siten monien käärmeiden myrkky vaikuttaa pieniin saaliisiin, pelottaa suuret nisäkkäät, mutta ei estä siilejä ja mangooseja, jotka ruokkivat käärmeitä. Tarkastelemme yksityiskohtaisia esimerkkejä alla.
kaktukset
Kasvit ovat erinomainen esimerkki selviytymisestä ankarissa olosuhteissa, ja ne viihtyvät ympäristössä, joka on sietämätön monille eläville olennoille. Kasvit ovat yleisiä aavikoissa ja puoliaavioissa, vuorilla, savanneilla ja kuivilla metsillä.
Voimakkaan mehevän varren ansiosta se kerää ilmasta paljon kosteutta, ja piikit estävät sen haihtumista. Lisäksi terävät piikit pelottavat pois niitä, jotka haluavat herkutella kaktuksen kanssa. Voimakkaasti kehittyneet juuret, jotka ulottuvat syviin maanalaisiin vesiin, kyllästävät kasvin vedellä.
Siten kasvi on täysin valmis elämään alueilla, joilla sateet ovat erittäin harvinaisia. Kaktuksen sopeutumiskyvyn suhteellinen luonne piilee siinä, että olosuhteiden muuttuessa, esimerkiksi pitkittyneen sateen sattuessa, kasvi voi kuolla liiallisesta veden saannista kehoon.
Sisäolosuhteissa kaikki kaktuksen edut menetetään ja niistä tulee neutraaleja. Voimakas varsi ja piikkejä eivät enää suorita selviytymisen kannalta tärkeitä toimintoja, vain esteettinen puoli säilyy.
Kameleontit
Kameleontit viettävät suurimman osan ajastaan puissa; joustavat raajat auttavat kameleonteja kiipeämään niihin. Eläinten sormet ovat fuusioituneet muodostaen kaksi melkein vastakkaista ryhmää (ne näyttävät kynsiltä), häntä on kiertynyt ja pitkä - kaikki tämä helpottaa oksien tarttumista ja liikkumista niitä pitkin.
Kameleontin suhteellinen kunto piilee juuri sen värissä. Eläimen luonnollinen väri naamioi sen mahdollisimman paljon ympäristönsä kanssa, mikä tekee siitä näkymätön petoeläimille. Mutta kameleontit vaihtavat usein väriä käyttämällä sitä viestintävälineenä.
Jotkut lajikkeet voidaan maalata uudelleen lähes kaikissa väreissä. Näin he ilmaisevat reaktiotaan valaistuksen, kosteuden tai muiden eläinten ulkonäön muutoksiin. Vaaran hetkellä "lisko" kokee stressiä ja voi muuttua kirkkaan punaiseksi tai keltaiseksi antaen itsensä pois sen sijaan, että sulautuisi tilanteeseen ja piiloutuisi.
Kilpikonnat
Rakenteeltaan ainutlaatuiset matelijat ovat kilpikonnia. Eläinten ruumis on tiheässä kuoressa, peitetty iholla tai kiimainen kuoppa. Se on vähän kuin kuori, koska se koostuu ylä- ja alaosasta.
Kilpikonna ei sijaitse vain kuoren sisällä, vaan se on yksi kokonaisuus sen kanssa. "Rungon" yläosa on sulautunut eläimen selkärangan kanssa, alaosan muodostavat solisluu ja vatsan kylkiluut. Kilpikonnaa on mahdotonta saada pois "talosta" lamauttamatta sitä.
Vaaran sattuessa eläin piilottaa päänsä ja raajonsa sisälle. Miten kuntoilun suhteellinen luonne ilmenee tässä tapauksessa? Petoeläimet eivät voi pureskella kuorta tai poimia kilpikonnaa siitä. Mutta kotkat nostavat sen korkealle maan yläpuolelle, vapauttavat sen niin, että kuori katkeaa, ja syövät sitten saaliinsa.
Johtopäätös
Organismien sopivuus on niiden ulkoisen ja sisäisen rakenteen ja käyttäytymisen vastaavuus ympäristöön, jossa ne elävät. Se muodostuu pitkän historiallisen prosessin aikana ja on tärkeä tekijä evoluutiossa.
Kuntokyvyn suhteellinen luonne on, että organismin ominaispiirteet voivat auttaa sitä vain tietyissä olosuhteissa ja tilanteissa. Kun ulkoiset tekijät muuttuvat, mukautukset voivat olla tehottomia ja joskus jopa vahingoittaa omistajaa.
