Относителният характер на фитнеса. Адаптация на организмите и нейната относителност
Какъв е относителният характер на всяка адаптация на организмите към тяхната среда?
= Каква е относителната природа на фитнеса?
Отговор
Когато условията се променят, фитнесът може да стане безполезен или вреден. Например бял брезов молец се вижда ясно на червена стена.
Пеперудата паун има светли очни петна само от горната страна на крилата си. Назовете вида на неговия цвят, обяснете значението на цвета, както и относителния характер на неговата адаптивност.
Отговор
Тип оцветяване - мимикрия.
Значение на цвета: хищникът може да сбърка оцелите петна по крилете на пеперудата за очи голям хищник, изплашете се и се поколебайте, което ще даде време на пеперудата да избяга.
Относителност на годността: яркият цвят прави пеперудата видима за хищниците; хищникът може да не се страхува от оцелирания модел на крилете на пеперудата.
Мухата на оса е подобна по цвят и форма на тялото на осата. Назовете вида на защитното устройство, което има, обяснете значението му и относителния характер на устройството.
Отговор
Тип защитно средство - мимикрия.
Значение: приликата с оса възпира хищниците.
Относителност: приликата с оса не гарантира оцеляване, т.к има млади птици, които все още не са развили рефлекса, и специализирани медоносни мишелови птици.
Назовете типа защитно устройство срещу врагове, обяснете неговата цел и относителния характер при малките риби морско конче- събирач на парцали, който живее на плитки дълбочини сред водни растения.
Отговор
Видът на защитното устройство е камуфлаж.
Приликата на конника с водораслите го прави невидим за хищниците.
Относителност: подобно сходство не им дава пълна гаранция за оцеляване, тъй като когато скейтът се движи и отворено пространствостава забележимо за хищниците.
Назовете вида на адаптацията, значението на защитното оцветяване, както и относителния характер на адаптивността на писията, която живее в морски резервоари близо до дъното.
Отговор
Тип оцветяване - защитно (сливане с фона на морското дъно). Значение: рибата е невидима на фона на земята, това й позволява да се скрие от врагове и от евентуална плячка.
Относителност: Фитнесът не помага при движението на рибата и това става забележимо за враговете.
В индустриалните райони на Англия през 19-20 век броят на пеперудите от брезов молец с тъмно оцветени крила се е увеличил в сравнение със светло оцветените. Обяснете това явление от гледна точка на еволюционната теория и определете формата на подбор.
= Обяснете причината за индустриалния меланизъм при пеперудите на брезовия молец от гледна точка на еволюционното учение и определете формата на селекция.
Отговор
Първо, една от пеперудите развила мутация, която й позволила да придобие малко по-тъмен цвят. Такива пеперуди са малко по-малко забележими на пушени стволове и следователно са унищожени от птици малко по-рядко от обикновените пеперуди. Те оцеляват по-често и раждат потомство (възникна естествен подбор), така че броят на тъмните пеперуди постепенно се увеличава.
Тогава една от малко по-тъмните пеперуди разви мутация, която й позволи да стане още по-тъмна. Благодарение на камуфлажа такива пеперуди оцеляват и раждат по-често, а броят на тъмните пеперуди се увеличава.
По този начин, поради взаимодействието на движещите фактори на еволюцията (наследствена променливост и естествен подбор), при пеперудите възниква тъмно камуфлажно оцветяване. Форма на избор: шофиране.
Формата на тялото на пеперудата калимма прилича на лист. Как пеперудата е развила такава форма на тялото?
=Гъсениците на ряпата бяла пеперуда са светлозелени на цвят и не се забелязват на фона на листата на кръстоцветните. Обяснете въз основа на еволюционната теория възникването покровителствено оцветяванев това насекомо.
Отговор
Първо, една от гъсениците разви мутация, която й позволи да придобие частично зелен цвят. Такива гъсеници са малко по-малко забележими на зелените листа и следователно са били унищожени от птици малко по-рядко от обикновените гъсеници. Те оцеляват по-често и раждат потомство (възникна естествен подбор), така че постепенно броят на пеперудите със зелени гъсеници се увеличава.
Тогава една от частично зелените гъсеници разви мутация, която й позволи да стане още по-зелена. Благодарение на камуфлажа такива гъсеници оцеляват по-често от други гъсеници, превръщат се в пеперуди и раждат потомство, а броят на пеперудите с още по-зелени гъсеници се увеличава.
Така, поради взаимодействието на движещите фактори на еволюцията (наследствена променливост и естествен подбор), гъсениците са развили светлозелен камуфлажен цвят.
Пчелоподобни мухи, които нямат жилен апарат, външен видподобни на пчелите. Обяснете въз основа на еволюционната теория появата на мимикрия при тези насекоми.
Отговор
Първо, една от мухите развила мутация, която й позволила да придобие лека прилика с пчела. Такива мухи се ядат от птици малко по-рядко, оцеляват и раждат по-често (възникна естествен подбор), така че постепенно броят на мухите, приличащи на пчели, се увеличава.
Тогава една от тези мухи претърпя мутация, която й позволи да стане още по-подобна на пчела. Благодарение на мимикрията такива мухи оцеляват и раждат потомство по-често от другите мухи, а броят на мухите с още по-голямо сходство с пчелите се увеличава.
По този начин, поради взаимодействието на движещите фактори на еволюцията (наследствена променливост и естествен подбор), мимикрията на пчелите възниква в мухите.
Тялото на зебрата, която живее в африканските савани, има редуващи се тъмни и светли ивици. Назовете вида на защитното му оцветяване, обяснете значението му, както и относителния характер на адаптивността му.
Отговор
Зебрата има характерна окраска. Първо, такова оцветяване скрива истинските контури на животното от хищника (не е ясно къде свършва една зебра и започва друга). Второ, ивиците не позволяват на хищника да определи точно посоката на движение и скоростта на зебрата. Относителност: Ярко оцветените зебри се виждат ясно на фона на саваната.
Гъсеницата на пеперудата молец живее по клоните на дърветата и в момент на опасност става като клонка. Назовете вида на защитното устройство, обяснете значението и относителния му характер.
Отговор
Тип на устройството: камуфлаж. Значение: Подобната на клонка гъсеница е по-малко забележима и е по-малко вероятно да бъде изядена от птици. Относителност: на дърво с различен цвят или на стълб такава гъсеница ще бъде ясно видима.
В процеса на еволюция белият заек е развил способността да променя цвета на козината си. Обяснете как се формира такава адаптация към околната среда. Какво е значението му и как се проявява относителният характер на фитнеса?
Отговор
Значение: Заекът има бяла козина през зимата и сива през лятото, за да бъде по-малко забележим за хищниците.
Образуване: мутациите са възникнали случайно, придавайки на заека този цвят на козината; тези мутации са запазени чрез естествен подбор, тъй като зайците, незабелязани от хищници, са по-склонни да оцелеят.
Относителност: ако заек удари повърхност без сняг през зимата (камък, огън), тогава той е много видим.
Посочете типа защитно оцветяване от врагове при женските птици, гнездящи на открито. Обяснете неговия смисъл и относителен характер.
Отговор
Тип цвят: камуфлаж (слива се с фона).
Значение: птица, седнала на гнездо, е невидима за хищник.
Относителност: Когато фонът се промени или се движи, птицата става забележима.
Естественият подбор винаги има характер адаптивна реакциякъм условията на съществуване. Всички признаци на живите организми са адаптирани към условията на тяхното съществуване. Адаптивността се различава между вътрешна и външна структураорганизми, поведение на животните и др.
Например интензивността на размножаването е по-висока при онези същества, чието потомство умира в големи количества. Треската, която не се грижи за потомството си, снася около 5 милиона яйца по време на периода на хвърляне на хайвера. Женската на малка морска риба, петнадесетигла стърчиопашка, чийто мъжки пази гнездото с яйца, снася само няколко десетки яйца. Един слон, чието потомство в природата почти никога не е застрашено, носи не повече от 6 слончета през дългия си живот, но човешкият кръгъл червей, по-голямата част от чието потомство умира, снася 200 хиляди яйца всеки ден през годината.
Опрашваните от вятъра растения произвеждат огромни количества фин, сух, много лек прашец. Близелцата на плодниците на цветовете им са големи и пернати по форма. Всичко това им помага да се опрашват по-ефективно. Но опрашваните от насекоми растения имат много по-малко прашец, той е голям и лепкав, цветята им имат нектарници и са ярко оцветени, за да привличат опрашващите насекоми.
Ярки примери за адаптация са защитното оцветяване и мимикрията. Мимикрия - подражание опасни видове- наблюдава се при много животни. Например някои безвредни Отровни змииса придобили значителни прилики с отровните си роднини, което им помага да избягват атаки от хищници.
Теорията на Дарвин обяснява появата на пригодността чрез наследствени вариации и естествен подбор.
Винаги обаче трябва да се има предвид, че фитнесът е относителен. Тоест, всяка адаптация помага да оцелее само в условията, в които се е формирала. Веднага щом условията се променят, преди това полезна черта ще се превърне във вредна и ще доведе до смърт. Например красиво летящият бързолет има много дълги тесни крила. Тази специализация на крилото обаче е довела до факта, че бързолетът не може да излети от равни повърхности и ако няма от какво да скочи, умира.
Относителен характергодността може да се разглежда и чрез следния пример: в индустриалните региони на Европа, където поради интензивното развитие на производството светлите лишеи, покриващи стволовете на дърветата, умряха, тъмно оцветените индивиди от пеперуди замениха светло оцветените индивиди. Това явление се нарича индустриален меланизъм. Факт е, че светлите насекоми са много видими на тъмен фон и се ядат предимно от птици. В селските райони, напротив, тъмните насекоми са ясно видими на светлите стволове и именно те са унищожени от птиците. По този начин естественият подбор инициира дивергенция (дивергенция) в рамките на един вид, което може да доведе първо до появата на подвидове и след това до нови видове.
Образуването на нови видове е най-важният етап в процеса на еволюцията.
Еволюционният процес се разделя на микро- и макроеволюция. Микроеволюцията е процесът на преструктуриране в рамките на даден вид, водещ до образуването на нови популации, подвидове и завършващ с образуването на нови видове.
По този начин микроеволюцията е най-началният етап от еволюционния процес, който може да се случи за относително кратки периоди от време и който може да бъде наблюдаван и изучаван директно.
В резултат на наследствената (мутационна) изменчивост възникват случайни промени в генотипа. Степента на спонтанна мутация е доста висока и 1-2% от зародишните клетки имат мутирали гени или променени хромозоми. Мутациите най-често са рецесивни и рядко са полезни за вида. Въпреки това, ако в резултат на мутация настъпят промени, които са полезни за всеки индивид, тогава той получава някои предимства пред други индивиди от популацията: получава повече храна или става по-устойчив на влиянието на патогенни бактерии и вируси и т.н. Например, развитието на дълъг врат е позволило на предците на жирафа да се хранят с листа от високи дървета, което им е осигурило повече храна, отколкото индивидите в популацията с къс врат.
Така с появата на нов признак започва процесът на дивергенция, т.е. разминаване на признаци в популацията.
В популацията на всеки вид има вълни от численост. В благоприятни години популацията се увеличава: настъпва интензивно размножаване, повечето млади и стари индивиди оцеляват. В бр благоприятни годиниразмерът на популацията може да намалее рязко: много индивиди, особено млади и стари, умират и интензивността на възпроизводството намалява. Такива вълни зависят от много фактори: промени в климата, количество храна, брой врагове, патогенни микроорганизми и др. В неблагоприятни години за популацията могат да възникнат условия, при които ще оцелеят само онези индивиди, които в резултат на мутация са придобили полезна черта. Например, по време на суша предците на жирафа с къса шия можеха да умрат от глад, а индивидите с дълга шия и тяхното потомство започнаха да доминират в популацията. По този начин, в сравнително кратък период от време, в резултат на естествения подбор, може да се появи популация от артиодактили с „дълга шия“. Но ако индивидите от тази популация могат свободно да се кръстосват с „късоврати“ роднини от съседни популации, тогава новият видне може да възникне.
По този начин следващият необходим фактор в микроеволюцията е изолирането на популация от индивиди с нов белег, който е възникнал от популация от индивиди, които нямат този белег. Изолацията може да бъде постигната по няколко начина.
1. Географската изолация като фактор при видообразуването. Този вид
изолацията е свързана с разширяване на ареала на вида.
В същото време новите популации се намират в различни условия в сравнение с други популации: климатични, почвени и др. В популацията постоянно се случват наследствени промени, действа естественият подбор - в резултат на тези процеси генофондът на популацията се променя и възниква нов подвид. Свободното кръстосване на нови популации или подвидове един с друг може да бъде възпрепятствано от пропуски в ареала поради реки, планини, ледници и др. Така, например, въз основа на географски факториизолиране от един вид момина сълза в продължение на няколко милиона години възниква цяла поредица от видове. Този път на видообразуване е бавен, протичащ в продължение на стотици, хиляди и милиони поколения.
2. Временната изолация като фактор при видообразуването. Този тип изолация се дължи на факта, че ако времето на размножаване не съвпада, два близки подвида няма да могат да се кръстосват и по-нататъшното разминаване ще доведе до образуването на два нови вида. По този начин възникват нови видове риби, ако периодите на хвърляне на хайвера на подвида не съвпадат, или възникват нови видове растения, ако периодите на цъфтеж на подвида не съвпадат.
3. Репродуктивната изолация като фактор при видообразуването. Този тип изолация възниква, когато е невъзможно кръстосването на индивиди от два подвида поради несъответствие в структурата на гениталните органи, разлики в поведението и несъвместимост на генетичния материал.
Във всеки случай всяка изолация води до репродуктивно отделяне - т.е. до невъзможността за кръстосване на нововъзникващи видове.
По този начин процесът на микроеволюция може да бъде разделен на следните етапи:
1. Спонтанни мутации и начало на дивергенция в рамките на една популация.
2. Естествен подбор на най-адаптираните индивиди, продължаване на дивергенцията.
3. Смъртта на по-малко адаптирани индивиди в резултат на влиянието на условията на околната среда е продължение на естествения подбор и образуването на нови популации и подвидове.
4. Изолиране на подвидове, което води до появата на нови видове поради репродуктивно разделяне.
Тема: Приспособяване на организмите към околната среда и нейната относителна природа.
Цел: формиране на концепцията за адаптивността на организмите към тяхната среда, знания за механизмите на адаптация в резултат на еволюцията.
По време на часовете.
1. Организационен момент.
2. Повторение на изучения материал.
Под формата на фронтален разговор се предлага да се отговори на въпросите:
Какъв е доставчикът на материал за селекция в популацията?
Назовете единствената водеща движеща сила на еволюцията.
В природата съществува несъответствие между способността на организмите да се възпроизвеждат неограничено и ограничените ресурси. Това ли е причината...? борба за съществуване, в резултат на която оцеляват най-приспособените към условията индивиди заобикаляща среда.
3. Изучаване на нов материал.
1). Фитнес.
- Еволюцията има три свързани последствия:
1. Постепенно усложняване и увеличаване на организацията на живите същества.
2. Разнообразие от видове.
3. Относителна годносторганизми към условия външна среда.
? Какво според вас е значението на фитнеса за един организъм?
Отговор: Адаптирането към условията на околната среда увеличава шансовете на организмите да оцелеят и да останат голямо числопотомство.
Както знаете, най-значимият принос за развитието на еволюционните идеи през 18 и 19 век. принос от K. Linnaeus, J.B. Ламарк, Ч. Дарвин.
-?Възниква въпросът как се формират адаптациите?
Нека се опитаме да обясним образуването на хобот на слон от гледна точка на К. Линей, Ж.Б. Ламарк, Ч. Дарвин.
К. Линей: годността на организмите е проява на първоначална целесъобразност. Движеща силае Бог. Пример: Бог създаде слоновете, както всички животни. Следователно от момента на появата си всички слонове имат дълъг хобот.
Дж. Б. Ламарк : идеята за вродената способност на организмите да се променят под въздействието на външната среда. Движещата сила на еволюцията е желанието на организмите за съвършенство. Пример: Слоновете, когато получават храна, трябва постоянно да разтягат горната си устна, за да получат храна (упражнения). Тази черта се предава по наследство. Така се е появил дългият хобот на слоновете.
Чарлз Дарвин : Сред многото слонове имаше животни с различни по дължина хоботи. Тези с малко по-дълъг хобот са по-успешни в набавянето на храна и оцеляването. Тази черта беше наследена. Така постепенно се появи дългият хобот на слоновете.
Задание: -Опитайте се да класифицирате предложените твърдения в три категории:
# Съответства на възгледите на Линей;
# Съответства на възгледите на Ламарк;
# Отговаря на възгледите на Дарвин.
1. Адаптациите възникват в резултат на нови мутации.
2. Приспособимостта на организмите е проява на изходна целесъобразност.
3. Организмите имат вродена способност да се променят под въздействието на външната среда.
4. Адаптациите се фиксират в резултат на естествения подбор.
5. Една от движещите сили на еволюцията е желанието на организмите за съвършенство.
6. Една от движещите сили на еволюцията е борбата за съществуване.
7. Една от движещите сили на еволюцията е упражняването или неупражнението на органи при определени условия на околната среда.
8. Движещата сила зад появата на фитнеса е Бог.
9. Характеристики, придобити по време на взаимодействието на индивида с околната среда, се наследяват.
Отговор: Линей -2,8; Ламарк – 3,5,7,9; Дарвин – 1,4,6.
Чарлз Дарвин е първият, който дава материалистично обяснение за произхода на фитнеса. Непрекъснатият естествен подбор играе решаваща роля за появата на адаптации. Всяка адаптация се развива на базата на наследствена изменчивост в процеса на борба за съществуване и естествен подбор в продължение на поредица от поколения.
Адаптивността на организмите или адаптацията е съвкупност от онези характеристики на структурата, физиологията и поведението, които осигуряват на даден вид възможността за специфичен начин на живот при определени условия на околната среда.
Механизмът на адаптация:
Промени в условията на живот → индивидуална наследствена изменчивост → естествен подбор → годност.
Видове адаптации:
1. Морфологични адаптации (промяна в структурата на тялото): опростена форма на тялото при риби и птици; мембрани между пръстите на водолюбивите птици; гъста козина при северните бозайници; плоско тяло при дънни риби. Пълзяща и възглавничеста форма при растенията в северни ширинии високопланински райони.
2. Защитно оцветяване. Защитно оцветяване се развива при видове, които живеят на открито и могат да бъдат достъпни за врагове. Това оцветяване прави организмите по-малко забележими на фона на околната среда. Примери:
В Далечния север много животни са цветни бял цвят (полярна мечка, бяла яребица).
–При зебра и тигър тъмните и светли ивици по тялото съвпадат с редуването на сянката и светлината на околното пространство (малко забележими на разстояние 50-70 метра).
При откритите гнездящи птици (яреб, глухар, лешник) женската, седяща на гнездото, почти не се различава от околния фон.
3. Камуфлаж. Камуфлажът е устройство, при което формата и цвета на тялото на животните се сливат с околните предмети. Например: гъсениците на някои пеперуди приличат на клонки по форма и цвят на тялото; насекомите, живеещи върху кората на дърветата (бръмбари, дългороги бръмбари), могат да бъдат сбъркани с лишеи; форма на тялото на пръчково насекомо; сливане на писията с фона на морското дъно.
4 . Мимикрия. Мимикрията е имитация на по-малко защитен организъм от един вид от по-защитен организъм от друг вид. Например: някои видове неотровни змиии насекомите са подобни на отровните (мухата е оса, тропическите змии са отровни змии). Цветята на Snapdragon са подобни на пчелите - насекомите се опитват да установят връзка на чифтосване, което насърчава опрашването. Мимикрията е резултат от селекция на подобни мутации при различни видове. Помага на незащитените животни да оцелеят и спомага за запазването на тялото в борбата за съществуване.
5. Предупредително (заплашително) оцветяване. Ярко предупредително оцветяване на добре защитени отровни, жилещи форми: войнишка буболечка, калинка, оси, колорадски бръмбари, оцветяване на пчели, черни и оранжеви петна от гъсеници и др.
6. Физиологични адаптации: адаптивност на жизнените процеси към условията на живот; натрупване на мазнини от пустинни животни преди настъпването на сухия сезон (камила); жлези, които елиминират излишните соли при влечуги и птици, живеещи близо до морето; опазване на водата в кактусите; бърза метаморфоза при пустинните земноводни; термолокация, ехолокация; състояние на частична или пълна спряна анимация.
7. Поведенчески адаптации: промени в поведението при определени условия; грижа за потомство; образуване на отделни двойки в сезон на чифтосване, а през зимата се обединяват в ята, което улеснява прехраната и защитата (вълци, много птици); възпиращо поведение (бръмбар бомбардир, скункс); замръзване, имитация на нараняване или смърт; зимен сън, съхранение на храна.
8. Биохимични адаптации свързани с образуването в тялото на определени вещества, които улесняват защитата от врагове или атаки на други животни; отрови от змии, скорпиони, антибиотици от гъбички, бактерии; кристали на калиев оксалат в листата или шиповете на растения (кактус, коприва)
9. Адаптиране към абиотични фактори (например студ):
При животни : гъста козина, дебел подкожен слой мазнини, полет на юг, хибернация, запасяване с храна за зимата.
В растенията : падане на листата, студоустойчивост, запазване на вегетативните органи в почвата, наличие на модификации (луковици, коренища и др. с запас от хранителни вещества).
10. Методи за получаване на храна.
При животни : - ядене на листа високи дървета(Дълъг врат); улавяне с помощта на мрежи за улавяне (тъкане на мрежи и създаване на други различни капани) и причакване на хранителни продукти;
Специална структура храносмилателни организа улавяне на насекоми от тесни дупки; улавяне на летящи насекоми; многократно дъвчене на груба храна (лепкав дълъг език, многокамерен стомах и др.)
Хващане и задържане на плячка хищни бозайниции птици (карнасиални зъби, нокти, кука клюн).
В растенията : интензивно развитие на корени и коренови власинки→усвояване на вода и минерални соли; широки тънки листа, листна мозайка→поглъщане на слънчева енергия; улавяне и смилане на малки животни→насекомоядни растения.
11. Защита от врагове.
При животни: бързо бягане; игли, черупки; отблъскваща миризма; покровителствен. предупреждение и други видове боядисване; жилещи клетки.
В растенията: шипове; форма на розетка, недостъпна за косене; токсични вещества.
12. Осигуряване на ефективността на възпроизводството.
При животни : привличане на сексуален партньор: ярко оперение, „корона от рога“; песни; брачни танци.
В растенията : привличане на опрашители: нектар; прашец; ярък цвят на цветя или съцветия, мирис.
13. Преселване на нови територии.
При животни : миграции - придвижвания на стада, колонии, ята в търсене на храна и подходящи условия за размножаване (миграции на птици, миграции на антилопи, зебри, плуване на риби).
В растенията: разпространение на семена и спори: жилави кукички, бодли; гребени, лъвчета, мухи за пренос на вятър; сочни плодове и др.
2. Относителният характер на годността.
Още Чарлз Дарвин подчертава, че всички адаптации, колкото и съвършени да са те, са относителни. Адаптацията е относителна и всяка адаптация помага да оцелее само в условията, в които се е формирала. Когато условията се променят, преди това полезно свойство може да се превърне във вредно и да доведе до смъртта на организма.
Следните факти могат да послужат като доказателство за относителността на адаптациите:
Бяла яребица се разкрива като сянка в снега. Планинският заек се вижда на фона на тъмни стволове. Молец лети до огъня (те събират нектар от светли цветя през нощта). Крилата на бързолета му осигуряват много бърз и маневрен полет, но не му позволяват да излети, ако птицата случайно се окаже на земята (бързолетите гнездят само на високи скали). Когато снегът падне навреме, белият заек, който се разтопи за зимата, се вижда ясно на фона на тъмната земя. Малките птици продължават да харчат енергия за хранене на кукувицата, която изхвърли потомството им от гнездото. Ярката окраска на мъжкия паун му осигурява успех с женските, но в същото време привлича хищници.
В гористи райони таралежите събират кърлежи, включително енцефалитни, повече от всички други животни. С бодливата си „черупка“ таралежът, като четка, разресва гладните кърлежи, които са се изкачили по горските треви. Таралежът не може да се отърве от кърлежи, забити между иглите. През пролетния сезон всеки таралеж храни десетки хиляди кърлежи върху себе си. По този начин бодливото покритие надеждно защитава таралежа от хищници, но също толкова надеждно защитава кърлежите от самия таралеж.
Следователно годността не е абсолютна, а относителна.
Относителният характер на годността противоречи на твърдението за абсолютна целесъобразност в живата природа (еволюционната теория на Ж.-Б. Ламарк).
3. Фиксиране на материала. Работа с карти.
4. Домашна работапараграф 58, въпроси.
През 19 век изследванията донесоха все повече и повече нови данни, разкриващи адаптивността на животните и растенията към условията на околната среда; въпросът за причините за това съвършенство на органичния свят оставаше открит. Дарвин обяснява произхода на фитнеса през органичен святчрез естествен подбор.
Нека първо се запознаем с някои факти, показващи адаптивността на животните и растенията.
Примери за адаптация в животинския свят.Широко разпространен в животинския свят различни формизащитно оцветяване. Те могат да бъдат сведени до три вида: защитни, предупредителни, камуфлажни.
Защитно оцветяванепомага на тялото да стане по-малко забележимо на фона на околната среда. Сред зелената растителност буболечките, мухите, скакалците и други насекоми често са оцветени зелен цвят. Фауната на Далечния север (полярна мечка, полярен заек, бяла яребица) се характеризира с бял цвят. В пустините жълтите тонове преобладават в цветовете на животните (змии, гущери, антилопи, лъвове).
Предупредително оцветяванеясно разграничава организма в околната среда с ярки, пъстри ивици и петна (конец 2). Намира се в отровни, горящи или жилещи насекоми: земни пчели, оси, пчели, мехури. Яркото, предупредително оцветяване обикновено придружава други средства за защита: косми, шипове, жила, разяждащи или остро миришещи течности. Същият тип оцветяване е заплашително.
Прикриванеможе да се постигне чрез прилика във формата и цвета на тялото с всеки предмет: листо, клон, клонка, камък и т.н. Когато е в опасност, гъсеницата на молеца се разтяга и замръзва на клон като клонка. Молец молец в неподвижно състояние може лесно да бъде сбъркан с парче гнило дърво. Постига се и камуфлаж мимикрия.Мимикрията се отнася до приликите в цвета, формата на тялото и дори поведението и навиците между два или повече вида организми. Например пчелите и мухите-оси, които нямат жило, са много подобни на пчелите и осите - жилещи насекоми.
Не трябва да се мисли, че защитното оцветяване задължително и винаги спасява животните от унищожаване от врагове. Но организми или групи от тях, които са по-адаптирани по цвят, умират много по-рядко от тези, които са по-малко адаптирани.
Наред със защитното оцветяване, животните са развили много други адаптации към условията на живот, изразени в техните навици, инстинкти и поведение. Например, в случай на опасност, пъдпъдъците бързо се спускат към полето и замръзват в неподвижно положение. В пустините змиите, гущерите и бръмбарите се крият от жегата в пясъка. В момента на опасност много животни заемат 16 заплашителни пози.
Примери за адаптация при растенията.Високите дървета, чиито корони са свободно издухани от вятъра, като правило имат плодове и семена с люспи. Подрастът и храстите, където живеят птиците, се характеризират с ярко оцветени плодове с ядлива каша. Много ливадни треви имат плодове и семена с кукички, с които се закрепват за козината на бозайниците.
Разнообразие от устройства предотвратяват самоопрашването и осигуряват кръстосано опрашване на растенията.
При еднодомните растения мъжките и женски цветяне узряват едновременно (краставици). Растенията с двуполови цветове се предпазват от самоопрашване от различното узряване на тичинките и плодниците или от особеностите на тяхното устройство и взаимно разположение (при игликата).
Нека да посочим още примери: нежните кълнове на пролетните растения - анемония, чистяка, синя издънка, гъши лук и др. - понасят минусови температури поради наличието на концентриран разтвор на захар в клетъчния сок. Много бавен растеж, нисък ръст, малки листа, плитки корени на дървета и храсти в тундрата (върба, бреза, хвойна), изключително бързо развитие на полярната флора през пролетта и лятото - всичко това са адаптации към живот в условията на вечна замръзналост.
Много плевелни растения произвеждат неизмеримо по-голям брой семена от култивираните - това е адаптивна черта.
Колекторустройства. Видовете растения и животни се различават по своята адаптивност не само към условията на неорганичната среда, но и един към друг. Например в широколистна горатревната покривка през пролетта се формира от светлолюбиви растения (гребенеста трева, анемона, белодроб, чистяк), а през лятото от устойчиви на сянка растения (будра, момина сълза, зеленчук). Опрашителите на ранно цъфтящите растения са предимно пчели, земни пчели и пеперуди; Лятно цъфтящите растения обикновено се опрашват от мухи. Многобройни насекомоядни птици(авлига, орех), гнездящи в широколистна гора, унищожават вредителите си.
В едно и също местообитание организмите имат различни адаптации. Водната птица няма плувни мембрани, въпреки че се храни с вода, гмуркайки се, използвайки крилата си и придържайки се към камъните с краката си. Къртицата и къртицата принадлежат към ровещите животни, но първата копае с крайниците си, а втората прокарва подземни ходове с главата и силните си резци. Тюленът плува с плавници, а делфинът използва опашната си перка.
Произходът на адаптациите в организмите.Обяснението на Дарвин за появата на сложни, разнообразни адаптации към специфични условия на околната среда е фундаментално различно от разбирането на Ламарк по този въпрос. Тези учени също се различават рязко в идентифицирането на основните движещи сили на еволюцията.
Теорията на Дарвиндава напълно логично материалистично обяснение за произхода например на защитното оцветяване. Нека разгледаме външния вид на зеления цвят на тялото на гъсеници, живеещи на зелени листа. Техните предци можеха да бъдат боядисани в друг цвят и да не ядат листа. Да предположим, че поради някакви обстоятелства те са били принудени да преминат към ядене на зелени листа. Лесно е да си представим, че птиците са кълвали много от тези насекоми, ясно видими на зеления фон. Сред различните наследствени промени, които винаги се наблюдават в потомството, може да има промени в цвета на тялото на гъсениците, което ги прави по-малко забележими върху зелените листа. От гъсениците със зеленикав оттенък някои индивиди оцеляха и дадоха плодородно потомство. В следващите поколения процесът на преференциално оцеляване на гъсениците, по-малко забележими по цвят върху зелените листа, продължи. С течение на времето, благодарение на естествения подбор, зеленият цвят на тялото на гъсениците става все по-съвместим с основния фон.
Появата на мимикрия също може да се обясни само с естествения подбор. Организмите с най-малки отклонения във формата на тялото, цвета и поведението, увеличаващи приликата им със защитените животни, имаха по-голяма възможност да оцелеят и да оставят многобройно потомство. Процентът на смъртта на такива организми е по-нисък от тези, които не са имали полезни промени. От поколение на поколение полезната промяна се укрепваше и подобряваше чрез натрупване на признаци за прилика със защитените животни.
Движещата сила на еволюцията-- естествен подбор.
Теорията на Ламарксе оказва напълно безпомощен при обяснението на органическата целесъобразност, например произхода различни видовезащитно оцветяване. Невъзможно е да се предположи, че животните са „практикували“ цветовете или шарките на тялото си и са придобили форма чрез упражнения. Също така е невъзможно да се обясни взаимното приспособяване на организмите един към друг. Например, напълно необяснимо е хоботчето на пчелите работнички да съответства на структурата на цвета на някои видове растения, които те опрашват. Пчелите работнички не се възпроизвеждат, а пчелните майки, въпреки че произвеждат потомство, не могат да „упражняват“ хоботчето си, защото не събират прашец.
Да си припомним движещи силиеволюция според Ламарк: 1) „желанието на природата за прогрес“, в резултат на което органичният свят се развива от прости формидо сложни и 2) променящото се въздействие на външната среда (пряко върху растенията и низшите животни и непряко с участието нервна системавърху висши животни).
Разбирането на Ламарк за градацията като постепенно нарастване на организацията на живите същества според „неизменните“ закони по същество води до признаването на вярата в Бога. Теорията за прякото приспособяване на организмите към условията на околната среда чрез появата само на адекватни промени в тях и задължителното наследяване на признаци, придобити по този начин, логично следва от идеята за първичната целесъобразност. Унаследяването на придобитите характеристики не е експериментално потвърдено.
За да покажем по-ясно основната разлика между Ламарк и Дарвин в разбирането на механизма на еволюцията, ще дадем обяснение на същия пример с техните собствени думи.
Образуването на дълги крака и дълга шия в жирафа
Според Ламарк
„Известно е, че този най-висок от бозайниците живее във вътрешността на Африка и се среща на места, където почвата винаги е суха и лишена от растителност. Това кара жирафа да яде листата на дърветата и да полага постоянни усилия да ги достигне. В резултат на този навик, който съществува от дълго време сред всички индивиди от тази порода, предните крака на жирафа са станали по-дълги от задните, а вратът му е станал толкова дълъг, че това животно, без дори да се изправи на задните си крака, повдигайки само главата си, достига шест метра (около двадесет фута) на височина... Всяка промяна, придобита от орган поради обичайна употреба, достатъчна да предизвика тази промяна, впоследствие се запазва чрез възпроизвеждане, при условие че е присъща на и двата индивида участват съвместно в оплождането по време на размножаването на техния вид. Тази промяна се предава по-нататък и по този начин се предава на всички индивиди от следващите поколения, изложени на същите условия, въпреки че потомците вече не трябва да я придобиват по начина, по който тя действително е създадена.
Според Дарвин
„Жирафът, поради високия си растеж, е много дълъг врат, предни крака, глава и език, идеално приспособени да събличат листата от горните клони на дърветата... най-високите индивиди, които бяха с инч или два по-високи от останалите, често можеха да оцелеят по време на периоди на суша, обикаляйки за храна навсякъде държава. Тази малка разлика в размера, дължаща се на законите на растежа и вариацията, няма значение за повечето видове. Но беше различно с зараждащия се жираф, ако вземем предвид вероятния му начин на живот, защото онези индивиди, които имат някое или няколко различни частителата бяха по-дълги от обикновено, те обикновено трябваше да оцелеят. Когато са кръстосани, те трябва да са оставили потомци или със същите структурни характеристики, или с тенденция да се променят в същата посока, докато индивидите с по-неблагоприятна организация в това отношение трябва да са най-податливи на смърт. … естественият подбор защитава и по този начин разделя всички по-висши индивиди, като им дава пълна възможност да се кръстосват, и допринася за унищожаването на всички по-низши индивиди.“
Теорията за прякото приспособяване на организмите към условията на околната среда чрез появата на адекватни промени и тяхното наследяване намира поддръжници и днес. Неговият идеалистичен характер е възможно да се разкрие само въз основа на дълбокото усвояване на учението на Дарвин за естествения подбор - движещата сила на еволюцията.
Относителност на адаптациите на организмите. Теорията на Дарвин за естествения подбор не само обяснява как годността може да възникне в органичния свят, но също така доказва, че винаги е имало относителен характер.В животните и растенията, наред с полезните свойства, има и безполезни и дори вредни.
Ето няколко примера за органи, които са безполезни за организмите, безполезни: кости от шисти при кон, останки от задните крайници при китове, останки от третия клепач при маймуни и хора, вермиформен придатък на цекума при хора .
Всяка адаптация помага на организмите да оцелеят само в условията, в които са се развили чрез естествен подбор. Но и в тези условия е относително. В светъл слънчев ден през зимата бялата яребица се разкрива като сянка в снега. Бял заек, невидим в снега в гората, става видим на фона на стволовете, изтичащи до края на гората.
Наблюденията върху проявата на инстинктите при животните в редица случаи показват тяхната неадекватна природа. Молците летят към огъня, въпреки че умират в процеса. Те са привлечени от огъня по инстинкт: събират нектар главно от светли цветя, ясно видими през нощта. Повечето най-добра защитаорганизми не е надежден във всички случаи. Овцете ядат централноазиатския паяк каракурт без вреда, чието ухапване е отровно за много животни.
Тясната специализация на даден орган може да причини смъртта на организма. Бързолетът не може да излети от равна повърхност, тъй като има дълги крила, но много къси крака. Той излита само като се оттласква от някакъв ръб, сякаш от трамплин.
Адаптациите на растенията, които не позволяват на животните да ги ядат, са относителни. Гладните говеда също ядат растения, защитени от тръни. Относителна е и взаимната изгода на организмите, свързани чрез симбиоза. Понякога гъбичните нишки на лишеите унищожават водораслите, които съжителстват с тях. Всички тези и много други факти показват, че целесъобразността не е абсолютна, а относителна.
Експериментални доказателства за естествен подбор.В постдарвинови времена са проведени редица експерименти, които потвърждават наличието на естествен подбор в природата. Например риби (гамбузия) са били поставяни в басейни с различно оцветено дъно. Птиците са унищожили 70% от рибите в басейна, където са били по-видими, и 43%, където цветът им е по-подходящ за фона на дъното.
В друг експеримент е наблюдавано поведението на крапивник (разред врабчоподобни), който не кълве гъсеници на молци със защитно оцветяване, докато не се преместят.
Експериментите са потвърдили важността на предупредителното оцветяване в процеса на естествен подбор. В края на гората насекоми, принадлежащи към 200 вида, бяха разположени на дъски. Птиците долетяха около 2000 пъти и кълвяха само онези насекоми, които нямаха предупредителни цветове.
Експериментално е установено също, че повечето птици избягват ципокрилите насекоми с неприятен вкус. След като е кълвала оса, птицата не докосва оси мухи от три до шест месеца. След това започва да ги кълве, докато не се качи на осата, след което отново не докосва мухите дълго време.
Проведени са експерименти върху „изкуствена мимикрия“. Птиците с нетърпение ядяха ларви на бръмбари, боядисани с безвкусна карминова боя. Някои от ларвите били покрити със смес от боя с хинин или друго неприятно на вкус вещество. Птиците, след като срещнаха такива ларви, спряха да кълват всички цветни ларви. Експериментът беше променен: върху тялото на ларвите бяха направени различни шарки и птиците взеха само тези, чиито шарки не бяха придружени от неприятен вкус. Така се появиха птиците условен рефлекскъм предупредителни ярки сигнали или картини.
Експериментални изследвания върху естествения подбор са провеждани и от ботаници. Оказа се, че плевелите имат редица биологични особености, чиято поява и развитие може да се обясни само като адаптации към условията, създадени от човешката култура. Например растенията камелина (семейство кръстоцветни) и торица (семейство карамфил) имат семена, много подобни по размер и тегло на ленените семена, чиито посеви те заразяват. Същото може да се каже и за семената на безкрилата дрънкалка (сем. Норичникови), която запушва ръжените култури. Плевелите обикновено узряват едновременно с култивираните растения. Семената и на двете трудно се отделят едно от друго при пресяване. Човекът косеше, вършееше плевелите заедно с реколтата и след това ги засяваше на нивата. Неволно и несъзнателно той допринесе за естествения подбор на семена от различни плевели по линия на сходство със семената на култивирани растения.
1. Приспособяване на организмите към околната среда, причините за това. Относителният характер на годността на организмите. Адаптация на растенията към използването на светлина в биогеоценозата.
2. Промени в биосферата под влияние на човешката дейност. Поддържане на баланса в биосферата като основа на нейната цялост.
3. Решете задачата за междинния характер на наследството.
1. Адаптивността е съответствието на структурата на клетките, тъканите, органите, органните системи с изпълняваните функции, характеристиките на организма и неговото местообитание. Примери: наличието на кристи в митохондриите - адаптация към разположението върху тях на голям брой ензими, участващи в окисляването на органични вещества; удължената форма на съдовете, здравите им стени - приспособимост към движението на вода с разтворени в нея минерали в растението. Зеленото оцветяване на скакалци, богомолки, много гъсеници на пеперуди, листни въшки и тревопасни буболечки е адаптация към защита срещу изяждане от птици.
2. Причините за годността са движещите сили на еволюцията: наследствена изменчивост, борба за съществуване, естествен подбор.
3. Появата на устройствата и тяхното научно обяснение. Пример за формирането на фитнес в организмите: насекомите преди това не са имали зелен цвят, но са били принудени да преминат към хранене с листа от растения. Популациите са разнородни по цвят. Птиците ядоха лесно видими индивиди; индивиди с мутации (поява на зелени нюанси) бяха по-малко забележими на зеления лист. По време на възпроизводството в тях възникват нови мутации, но индивидите със зелени тонове са запазени предимно чрез естествен подбор. След много поколения всички индивиди от тази популация от насекоми придобиха зелен цвят.
4. Относителният характер на годността. Характеристиките на организмите отговарят само на определени условия на околната среда. Когато условията се променят, те стават безполезни и понякога вредни. Примери: рибите дишат с помощта на хриле, през които кислородът навлиза в кръвта от водата. На сушата рибите не могат да дишат, защото кислородът от въздуха не достига до хрилете. Зеленото оцветяване на насекомите ги спасява от птици само когато са върху зелените части на растението, на различен фон те стават забележими и незащитени.
5. Постепенното разположение на растенията в биогеоценоза е пример за тяхната адаптивност към използването на светлинна енергия. Поставете най-светлолюбивите растения в първия ред, а устойчивите на сянка растения (папрати, копитна трева, горски киселец) в най-долния ред. Плътното затваряне на короните в горските съобщества е причина за малкия брой слоеве в тях.
2. 1. Биосферата е интегрална, относително стабилна, гигантска екологична система, зависимостта на исторически установения баланс в нея от връзките между нейните обитатели, тяхната адаптивност към околната среда, от ролята на живата материя в биосферата, от влиянието на човешката дейност.
2. Причини за глобалните промени в биосферата: нарастване на населението, развитие на промишлеността, автомобилния, железопътния, въздушния транспорт, появата на сложни пътни мрежи, интензивно минно дело, изграждане на електроцентрали, развитие селско стопанствои т.н.
3. Отрицателни последици от развитието на промишлеността, транспорта, селското стопанство - замърсяване на всички жизнени среди (земя-въздух, вода, почва), загуба на плодородието на почвата, намаляване на обработваемата земя, унищожаване на големи площи от гори, изчезване на много видове. растения и животни, поява на нови, опасни за човешкия живот патогени (вируси на СПИН, инфекциозен хепатит и др.), намаляване на запасите чиста вода, изчерпване на изкопаеми ресурси и др.
4. Замърсяване на биосферата в резултат на земеделска дейност. Използването на високи дози пестициди е причина за замърсяване на почвата и водата в резервоарите, намаляване на броя на животинските видове, живеещи в тях, забавяне на жизнената дейност на разлагащите вещества (тяхното унищожаване на органични остатъци и превръщането им в подходяща храна
растения минерали). Нарушаването на нормите за прилагане на минерални торове е причина за замърсяване на почвата с нитрати, натрупването им в хранителни продукти и отравяне на хората.
5. Видове промишлено замърсяване на биосферата: 1) химическо - изпускане в биосферата на стотици вещества, които преди това не са били открити в природата (киселинни дъждове и др.); 2) радиация, шум, биологично замърсяване, тех отрицателно въздействиевърху човешкото здраве, върху жива материябиосфера.
6. Рационалното управление на околната среда е основният начин за защита на биосферата от замърсяване, запазване на ресурсите от изчерпване, растителни и животински видове от изчезване, поддържане на баланса и целостта на биосферата.
3. При решаването на проблема трябва да се изхожда от факта, че в първото поколение хибриди господството ще бъде непълно, въпреки че потомството ще бъде еднакво. Няма да се появи нито доминантна, нито рецесивна черта, а междинна. Например, растение за нощна красота ще расте не с червени и бели цветя, а с розови. Във второто поколение ще настъпи разделяне и ще се появят три групи индивиди според техния фенотип: една част с доминантна черта (червени цветя), една част с рецесивен признак (бели цветя), две части хетерозиготи с междинен черта (розово).
