Приспособяване на организмите към условията на околната среда в резултат на естествения подбор. Урок по биология
Един от резултатите естествен подбор, което е естествено ръководство движеща силаПроцесът на еволюция може да се нарече развитие на адаптации във всички живи организми - адаптации към околната среда. Ч. Дарвин подчерта, че всички устройства, независимо колко съвършени са те, са относителен характер. Естественият подбор формира адаптация към специфични условия на съществуване (в дадено времеи на дадено място), а не на всички възможни условия на околната среда. Разнообразието от специфични адаптации може да се раздели на няколко групи, които са форми на адаптация на организмите заобикаляща среда.
Някои форми на адаптация при животните:
1. Защитно оцветяване и форма на тялото (камуфлаж). Например: скакалец, бяла сова, писия, октопод, пръчково насекомо.
2. Предупредително оцветяване. Например: оси, земни пчели, калинка, гърмящи змии.
3. Сплашващо поведение. Например: бръмбар бомбардировач, скункс или американска миризлива буболечка.
4. Мимикрия (външна прилика на незащитени животни със защитени). Например: витаещата муха прилича на пчела, безобидните тропически змии приличат на отровни змии.
Някои форми на адаптация при растенията:
- Адаптиране към повишена сухота. Например: опушване на листата, натрупване на влага в стъблото (кактус, баобаб), превръщане на листата в игли.
- Адаптация към висока влажност. Например: голяма листна повърхност, много устица, повишена интензивност на изпарение.
- Адаптиране към опрашване от насекоми. Например: ярък, привлекателен цвят на цвете, наличие на нектар, мирис, форма на цвете.
- Приспособления за опрашване от вятъра. Например: тичинките с прашниците се носят далеч отвъд цветето, малък, лек прашец, плодникът е силно опушен, венчелистчетата и чашелистчетата не са развити и не пречат на вятъра, който духа други части на цветето.
Пригодността на организмите е относителната целесъобразност на структурата и функциите на организма, която е резултат от естествения подбор, елиминиращ неприспособените към дадените условия на съществуване индивиди. Така защитната окраска на кафявия заек през лятото го прави невидим, но неочаквано падналият сняг го прави покровителствена конотацияправи заека непрактичен, тъй като става ясно видим за хищниците. Опрашвани от вятъра растения в дъждовно времеостават неопрашени.
Растенията и животните са удивително адаптирани към условията на средата, в която живеят. Понятието „адаптивност на вида“ включва не само външни признаци, но и съответствието на структурата вътрешни органифункциите, които изпълняват (например дългият и сложен храносмилателен тракт на преживните животни, които се хранят с растителна храна). Съответствието на физиологичните функции на организма с условията на живот, тяхната сложност и разнообразие също са включени в понятието фитнес.
За оцеляването на организмите в борбата за съществуване голямо значениеима адаптивно поведение. В допълнение към скриването или демонстративното, плашещо поведение при приближаване на враг, има много други възможности за адаптивно поведение, които гарантират оцеляването на възрастни или млади. Така много животни съхраняват храна за неблагоприятния сезон на годината. В пустинята за много видове времето на най-голяма активност е през нощта, когато жегата спада.
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...? борбата за съществуване, в резултат на която оцеляват най-адаптираните към условията на околната среда индивиди.
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. Движещата сила е 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 насекоми, подобни на отровните (муха - оса, тропически змии - 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: войник, калинка, оса, колорадски бръмбар, оцветяване на земна пчела, 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.
Благодарение на селекцията оцеляват организми, които са най-добре адаптирани към заобикалящите ги условия, но адаптациите винаги са относителни. Достатъчни са незначителни промени в средата, за да може нещо, което е било полезно при предишни условия, да загуби своето адаптивно значение.
Примери за относителни адаптации
Усурийският тигър има защитно оцветяване, което го скрива добре в гъсталаците през лятото, но през зимата, след падането на снега, оцветяването разкрива хищника. С настъпването на есента белият заек се линее, но ако снеговалежът се забави, тогава белият заек става ясно видим на тъмния фон на голи полета.
Характеристиките на един организъм, дори при условията, в които са били запазени чрез селекция, никога не достигат абсолютно съвършенство. По този начин яйцето на кръглите червеи е добре защитено от въздействието на отровите, но бързо умира от липса на влага и висока температура.
Отровните жлези са надеждна защита за много животни, но отровата каракурт, фатална за камили и говеда, е безопасна за овцете и свинете. Усойницата не представлява опасност за таралежа.
Стръковете млечка не се ядат тревопасни бозайници, но остават беззащитни срещу гъсеници spurge ястребов молеци т.н. Изборът винаги има широко поле за дейност за по-нататъшно подобряване на устройствата.
Ако условията се променят, тогава адаптациите, които преди са били подходящи, престават да бъдат такива. Тогава се появяват нови адаптации и формите, които преди са били „целесъобразни“, изчезват.
Един от резултатите, но не и естествената водеща движеща сила на процеса, може да се нарече развитието във всички живи организми - адаптации към околната среда. Ч. Дарвин подчертава, че всички адаптации, колкото и съвършени да са те, са относителни. Естественият подбор формира адаптацията към конкретни условия на съществуване (в дадено време и място), а не към всички възможни условия на околната среда. Разнообразието от специфични адаптации може да се раздели на няколко групи, които са форми на адаптация на организмите към околната среда.
Някои форми на адаптация при животните:
Защитно оцветяване и форма на тялото (камуфлаж). Например: скакалец, бяла сова, писия, октопод, пръчково насекомо.
Предупредително оцветяване. Например: оси, земни пчели, калинки, гърмящи змии.
Сплашващо поведение. Например: бръмбар бомбардировач, скункс или американска миризлива буболечка.
Мимикрия(външно сходство на незащитени животни със защитени). Например: витаещата муха прилича на пчела, безобидните тропически змии приличат на отровни змии.
Някои форми на адаптация при растенията:
Адаптации за екстремна сухота. Например: пубертет, натрупване на влага в стъблото (кактус, баобаб), превръщане на листата в игли.
Адаптация към висока влажност. Например: голяма листна повърхност, много устица, повишена интензивност на изпарение.
Адаптиране към опрашване от насекоми. Например: ярък, привлекателен цвят на цвете, наличие на нектар, мирис, форма на цвете.
Приспособления за опрашване от вятъра. Например: тичинките с прашниците се носят далеч отвъд цветето, малък, лек прашец, плодникът е силно опушен, венчелистчетата и чашелистчетата не са развити и не пречат на вятъра, който духа други части на цветето.
Адаптивност на организмите
- относителната целесъобразност на структурата и функциите на организма, която е резултат от естествения подбор, елиминиращ неадаптираните към дадените условия на съществуване индивиди. Така защитната окраска на кафявия заек през лятото го прави невидим, но неочаквано падналият сняг прави същото защитно оцветяване на заека неподходящо, тъй като става ясно видимо за хищниците. Опрашваните от вятъра растения остават неопрашени при дъждовно време.
Растенията и животните са удивително адаптирани към условията на средата, в която живеят. Понятието „адаптивност на вида“ включва не само външни характеристики, но и съответствието на структурата на вътрешните органи с функциите, които изпълняват (например дълъг и сложен храносмилателен тракт на преживни животни, които ядат растителна храна). Съответствието на физиологичните функции на организма с условията на живот, тяхната сложност и разнообразие също са включени в понятието фитнес.
За оцеляването на организмите в борбата за съществуване адаптивното поведение е от голямо значение. В допълнение към скриването или демонстративното, плашещо поведение при приближаване на враг, има много други възможности за адаптивно поведение, които гарантират оцеляването на възрастни или млади. Така много животни съхраняват храна за неблагоприятния сезон на годината. В пустинята за много видове времето на най-голяма активност е през нощта, когато жегата спада.
Естествен подбор - движеща силаеволюция
Естественият подбор е процес, насочен към преференциалното оцеляване на по-пригодните и унищожаването на по-малко пригодените организми. По-адаптираните индивиди имат възможност да оставят потомство. Индивидуалните наследствени изменения служат като материал за селекция. Вредните промени намаляват плодовитостта и оцеляването на индивидите, докато полезните промени се натрупват в популацията. Селекцията винаги е насочена: тя запазва онези промени, които са най-съвместими с условията на околната среда и повишава плодовитостта на индивидите.
Селекцията може да бъде индивидуална, насочена към запазване на отделни индивиди с характеристики, които осигуряват успех в борбата за съществуване в популацията. То може също да бъде базирано на група, засилвайки характеристиките, благоприятни за групата.
И. И. Шмалхаузен определя формите на естествения подбор.
1. Стабилизиращ - насочен към поддържане на средната скорост на реакция на черта срещу индивиди с екстремни, отклоняващи се черти. Селекцията протича при постоянни условия на околната среда, консервативна е и е насочена към запазване на основните характеристики на вида непроменени.
2. Шофиране - води до консолидиране на уклончивите характеристики. Селекцията действа при променящи се условия на околната среда, което води до промени в средната скорост на реакция и еволюцията на вида.
3. Разрушителен, разкъсващ, - насочен към поддържане на индивиди с екстремни характеристики и унищожаване на индивиди със средни характеристики. Действа при променящи се условия, води до разделяне на една популация и образуването на две нови популации с противоположни характеристики. Селекцията може да доведе до появата на нови популации и видове. Например популации на безкрили и крилати форми на насекоми.
Всяка форма на селекция не възниква случайно, тя действа чрез запазване и натрупване на полезни признаци. Селекцията е по-успешна за даден вид, колкото по-голям е обхватът на променливостта и колкото по-голямо е разнообразието на генотипите.
Пригодността е относителната целесъобразност на структурата и функциите на организма, която е резултат от естествения подбор, елиминиращ неадаптирани индивиди. Чертите възникват в резултат на мутации. Ако те повишават жизнеността на даден организъм, неговата плодовитост и му позволяват да разшири обхвата си, тогава такива характеристики се „подбират“ чрез селекция, фиксират се в потомството и се превръщат в адаптации.
Видове устройства.
Формата на тялото на животните им позволява да се движат лесно в подходяща среда и прави организмите незабележими сред предметите. Например, опростената форма на тялото на рибата, наличието на дълги крайници в скакалец.
Камуфлажът е придобиването на прилика на организма с някакъв обект в околната среда, например прилика със сух лист или кора на дърво от крила на пеперуда. Формата на тялото на пръчковото насекомо го прави невидимо сред клоните на растенията. Рибата не се вижда сред водораслите. При растенията формата на цветето: позицията на издънката насърчава опрашването.
Защитното оцветяване скрива организма в околната среда, правейки го невидим. Например цветът на заека е бял, а цветът на скакалеца е зелен. Разчленяващо оцветяване - редуването на светли и тъмни ивици по тялото създава илюзията за светлосенка, размивайки контурите на животното (зебри, тигри).
Предупредителните цветове показват наличието на токсични вещества или специални телазащита срещу опасността на организма от хищник (оси, змии, калинки).
Мимикрията е имитация на по-малко защитен организъм от един вид от по-защитен организъм от друг вид (или обекти на околната среда), който го предпазва от унищожение (мухи оси, неотровни змии).
Адаптивно поведениепри животни - това е заплашителна поза, предупреждение и плашене на врага, замръзване, грижа за потомството, съхранение на храна, изграждане на гнездо, дупка. Поведението на животните е насочено към защита и предпазване от врагове и вредното въздействие на факторите на околната среда.
Растенията също са развили адаптации: бодлите предпазват от изяждане; яркият цвят на цветята привлича опрашващи насекоми; различно времеузряването на прашеца и яйцеклетките предотвратява самоопрашването; разнообразието от плодове насърчава разпространението на семената.
Всички адаптации имат относителен характер, тъй като действат при определени условия, към които организмът е адаптиран. Когато условията се променят, адаптациите може да не предпазят организма от смърт и следователно признаците престават да бъдат адаптивни. Тясната специализация може да причини смърт при променени условия.
Причината за възникването на адаптации е, че организмите, които не отговарят на тези условия, умират и не оставят потомство. Организмите, които оцеляват в борбата за съществуване, имат възможност да предадат своя генотип и да го консолидират през поколенията.
