Описание приспособленности организма и ее относительного характера. Примеры адаптаций. В чем выражается относительность приспособленности в водной среде

Приспособленность организмов (адаптация) – это комплекс характерных черт, позволяющих выживать в определённой обстановке и оставлять многочисленное крепкое продолжение рода.

На привыкание к возникающим условиям влияют движущие силы эволюции. Но условия никогда не бывают постоянными, они меняются, поэтому все приспособления являются относительными.

Белую куропатку, сливающуюся со снегом, обнаруживает тень. Организмы с новыми признаками, действующими в определенном диапазоне, могут просто погибнуть, выйдя за эти границы. Остаются жить только особи, приспособившиеся к новой среде в ходе естественного отбора.

Виды приспособленности организмов

К морфологическим адаптациям относят:

• Преобразование тела, а именно: обтекаемость или сплющенность формы, перепончатость лап, густая шерсть.
• При помощи маскировки можно стать незаметным на фоне окружающей среды, стать похожим окраской и формой на лист, камень, веточку (насекомые, рыбы).
• С покровительственной и расчленяющей окраской можно слиться со средой в изменяющейся ситуации (заяц – русак, яйца птиц, зебра).
• Предостерегающая окраска выделяется ярким цветом, крапинами, полосками, и нужна для отпугивания или предупреждения о нападении (пчёлы, змеи, божьи коровки).
• Предупредить и защитить себя, слабого, от более сильного, став похожим на него окраской, формой тела или поведением, называется мимикрией (тропический уж, муха – журчащая, яйца кукушки).

Среди физиологических адаптаций выделяют:

• Подготовка к жизни в сменяющихся условиях: - верблюд накапливает жир; - образование желёз, избавляющих от лишней соли (морские рептилии и птицы). - локация тепла и звука; - впадение в спячку.
• Поведение: - чем меньшее количество детёнышей, тем больше о них заботы с целью сохранения; - формирование брачных пар на время воспроизведения потомства и жизнь в стаях с усложнением условий (птицы, волки). - отпугивание (кобра, оскал и рычание собаки, запах скунса). - подражание раненому или мёртвому, затаивание (опоссум, лягушка, птица). - предусмотрительность (зимний сон, запасание кормов).
• С помощью биохимических приспособлений (специальное вещество), животное может защищаться или нападать на врага (яды, антибиотик бактерий, особые белки и жиры).

Характер приспособленности организмов

Отбор природой оставляет в живых только самых приспособившихся. Но малейшие изменения окружающей среды могут сделать бесполезными или даже вредными те приспособления, которые хорошо служили раньше.

В итоге выживают те организмы, которые успели приспособиться быстрее, а опоздавшие вымирают, давая возможность образоваться новому виду. Подобные адаптации формируются очень длительное время естественным путём и являются относительными, потому что условия жизни меняются гораздо быстрее, чем появляются нужные изменения у животных.

Доказательства относительности приспособлений:

• способы защиты не универсальны (опасную для одних ядовитую змею съедает мангуст, еж);
• в некоторых случаях подводит инстинкт (ночная бабочка летит за нектаром на светлый цветок, а может перепутать его с огнём);
• орган, необходимый в одной среде, бесполезен или вреден в других условиях (горные гуси с ненужными им перепонками);
• рыба приспособлена отделять кислород из воды, на суше она этого сделать не сможет; - зелёные насекомые не видны на траве, на чистом грунте их быстро съедят.

Причины приспособленности организмов

Установлено, что особи вида выживут при условии, если будут быстрее меняться, приспосабливаясь к новым требованиям среды. Возникновение новых признаков и появление нового вида получило название филетическое видообразование.

На сегодняшний день заметно убавилось разнообразие видов по сравнению с несколькими тысячами лет назад. Виной тому постоянные изменения климата, ледниковые периоды, извержения вулканов, землетрясения, ухудшение экологической обстановки, варварское отношение людей. Как результат – выживают наиболее приспособившиеся организмы, а основная причина приспособляемости принадлежит естественному отбору.

Приспособленность организмов к среде обитания

Чтобы выжить, нужно приспособиться к условиям жизни, а она выберет самых лучших особей и уберёт слабых. Все животные обитают в разных частях природы и от этого зависят их адаптивные признаки.

Лабораторная работа приспособленность организмов

Лабораторные работы, с проблемной ситуацией в содержании, необходимы для развития самостоятельных навыков изучения и исследования объектов биологии. Имеющаяся проблема порождает гипотезы, версии, доказательства и учит делать выводы. В каждой работе есть цель, вопросы, задания и приложения. А ход работы удобнее отобразить в таблице.

Пример. Л. р. «Приспособленность к среде обитания».

Цель : определить понятие о приспособленности животных, тренировать умения определять адаптации.

Муху - журчалку можно встретить повсюду, кроме тундры и пустыни. Это короткоусое двукрылое насекомое, похожее на осу, но совершенно безобидное. Летают журчалки очень быстро. Доказана их связь с муравьями, шмелями, ведущими общественный образ жизни.

Приспособленность организмов к факторам среды

На любые живые организмы действуют природные факторы. К неживой природе относятся: температура, смена дня и ночи, времён года, особенность почвы, ландшафт, химический состав воздуха и воды, шумы, излучения. Организмы к этому приспосабливаются, но влиять на данные условия, которые называются абиотическими факторами, не могут.

Немаловажное значение для выживания животных имеют приспособления к изменениям природы человеком (антропогенный фактор). Находясь в природных сообществах, все живые обитатели планеты, делятся на группы с похожими признаками адаптаций к отдельно взятому фактору окружающей среды. Эти изменения могут выражаться как внешне, так и внутренне, со сменой характера поведения.

Например, температура тела зависит от погодных условий у большинства представителей животного мира. Это холоднокровные животные. Они реагируют то снижением, то увеличением скорости обмена веществ. При замедлении у них наблюдается анабиоз, что способствует сохранению энергии. У теплокровных видов температура всегда постоянная и не влияет на метаболизм. Есть хищники, которые охотятся днём, и есть такие, которые выходят только ночью. Домашние животные активны в основном в дневное время.

Примеры приспособленности организмов

Лошадь может быстро бегать при помощи широких удобных копыт. Кошачьи способны бесшумно подкрадываться, втягивая когти. Птицы облегчили своё тело для полёта, избавившись от мочевого пузыря, одного яичника, зубов и приобретя крылья с разным оперением.

Насекомые - гусеницы приспособились становиться похожими на лист растения, веточку. Крокодилы имеют специальные железы возле глаз, помогающие выводить лишнюю соль. Верблюд запасает в своих горбах жир, при расщеплении которого высвобождается вода. Белый медведь сохраняет тепло с помощью слоя подкожного жира и густого меха, широкие лапы позволяют ходить по тонкому льду.

Изучение приспособленности организмов

Первоначально, во времена господства религии, утверждалось, что всё живое на Земле создал существующий мудрый Бог. Что сама природа сделать этого не могла. Творец сотворил всех такими, чтобы они могли выполнять то, что на них возложено. Этой теории придерживался и К. Линней.

Ж. Б. Ламарк утверждал то, что все организмы рождаются со способностью меняться, а на протяжении жизни им остаётся лишь совершенствовать эти умения. Таким образом, возникают новые виды с полезными для себя свойствами. Но эта теория не объясняет разную окраску птичьих яиц и пользу колючек для ежа.

Ч. Дарвин высказал мнение; «… если животное или растение могут пережить резкую смену климата или прочие условия, то именно его потомки станут наиболее распространенными». Новый появившийся признак передаётся потомству, если он способствует выживанию.

Современные учёные, изучая адаптацию, пришли к выводу, что любая полезная изменчивость наступает позже нужного времени. Некоторые новые признаки даже приносят вред животному в изменившихся вдруг условиях.

• Вилороги занимают второе место среди всех животных по скорости бега. Но особенный признак - это мышцы, изменяющие наклон шерсти. Эта способность помогает в жару или холод. А главное, увидев опасность, наблюдатель распушает волосы своего зада, что сразу замечает всё стадо.
• Секрет клыкача, антарктической рыбины, в том, что с помощью особого белка, действующего как антифриз, его кровь остаётся незамёрзшей даже при температуре минус 2 градуса.
• Африканской рыбе протоптеру, которая может спать до 4-х лет, позавидует даже медведь. Она является двоякодышашей, имея наряду с жабрами ещё и лёгочную систему.
• Жаба – водонос спит в своём укрытии из слизи, ожидая новый дождь, целых семь.
• Птица гриф не только санитар – съедает падаль, а может и охладить своё тело, помочившись на оперение.

Выводы

Каждый организм наилучшим образом приспособлен к тем условиям, где ему приходится обитать. Это изменение служит только там, где оно приобреталось, поэтому считается относительным. Естественный отбор оставляет особей только с теми признаками, которые выдержали наибольшее отклонение значимости определённого фактора среды.

Возникновение приспособленности организмов.
Основная причина появления различных приспособлений живых организмов к среде обитания - это отбор. Например, известно, что куропатка - лесная птица. В зависимости от среды обитания у нее появляются различные приспособления: а) укорачивание клюва в связи с добыванием пищи из-под снега и листовой подстилки: б) появление роговых складок на концах пальцев для облегчения передвижения по толстому снежному покрову; в) расширение, закругление крыльев для быстрого поднятия в воздух (такого строения у предков куропатки не было).
Для дальнейшего распространения плоды и семена растений также претерпели различные изменения. Это крючки, колючки, которыми они прикрепляются к животным, или же легкий пух, который рассеивается ветром.
Появление приспособленности у растений и животных - характерное явление, но в любом случае приспособленность появляется не сразу. В результате длительного эволюционного процесса появляются особи с особыми признаками, приспособленными к условиям внешней среды.
Особенности приспособленности в строении, окраске, форме тела и поведении хорошо заметны на примере водного млекопитающего - дельфина. Заостренная форма тела дает ему возможность легко и свободно передвигаться в воде в разных направлениях. Скорость движения дельфина достигает 40 км/ч. А у птиц показатели приспособленности к полету - это наличие перьев, покрывающих тело; отсутствие ушных раковин и зубов; способность поворачивать голову на 180"; легкость костей; быстрое переваривание пищи в желудке и т. д.
У многих животных приспособленность настолько развита, что их трудно отличить от окружающей среды. Форма тела, окраска рыб, животных, обитающих в густых зарослях водорослей, помогают им успешно скрываться от врагов.

Виды приспособленности:

1. Покровительственная (маскирующая) окраска и ее виды.
2. Инстинктивное приспособление.
3. Забота о потомстве.
4. Физиологическая адаптация.

Рис. 21. Приспособленность ночных бабочек путем изменения окраски в соответствующие цвета ствола дерева: 1 - одинаковое количество размеченных темных и светлых бабочек; 2 - светлый ствол дерева; 3 - увеличение количества светлых бабочек; 4 - увеличение количества темных бабочек; 5 - темный ствол дерева

1. Покровительственная (маскирующая) окраска и ее виды. Покровительственная окраска - приспособленность организмов, которые живут открыто и могут оказаться доступными для врагов. Птицы, насиживающие яйца на земле (глухарь, куропатка, перепел и др.), сливаются с окружающим фоном. Птица, сидящая на гнезде неподвижно, почти незаметна для своих врагов. Малозаметны и яйца, имеющие пигментированную скорлупу, и вылупляющиеся из них птенцы. У крупных хищников, чьи яйца недоступны для врагов, или у птиц, откладывающих яйца высоко на скалах или закапывающих их. в землю, покровительственная окраска скорлупы не развивается. Гусеницы бабочек обычно зеленые, под цвет листьев, или темные, под цвет коры. Донные рыбы (скат, камбала) часто окрашены под цвет песка.
Животные пустынь имеют, как правило, песочно-желтую окраску. Однотонная покровительственная окраска свойственна насекомым (саранча), ящерицам, сайгакам, львам. В зависимости от времени года многие животные меняют окраску. Например, песец, заяц-беляк, куропатка зимой имеют белую окраску. У дневных бабочек покровительственная окраска на нижней части крыльев, а у ночных - на верхней части крыльев, поэтому днем они становятся заметными для врагов и могут погибнуть (нижняя часть крыльев светлая). Покровительственную окраску можно наблюдать и по форме насекомых: куколка бабочек на ветке очень похожа на почку; личинка, прикрепленная на ветке в неподвижном состоянии, похожа на ветку дерева и т. д.
Покровительственная окраска особенно полезна на начальных этапах индивидуального развития организма (яйца, личинка, птенец). Необходима покровительственная окраска для медленно передвигающихся животных или перешедших в состояние покоя.
Многие животные способны быстро менять окраску в зависимости от цвета окружающей среды, и эта способность передается по наследству. Например: хамелеон, камбала, агама.

Виды покровительственной окраски:

1. защитная окраска;
2. привлекающая окраска;
3. угрожающая окраска;
4. подражающая окраска.

1. Защитная предупреждающая окраска свойственна ядовитым, жалящим или обжигающим насекомым. Например, божью коровку (красная, желтая, коричневая, темно-красная, полосатая) птицы никогда не склевывают из-за выделяемой ядовитой, горькой желтоватой жидкости (рис. 22). Если птенцы случайно склевывают этого жука, то в следующий раз не подходят к нему. Жук-падальщик выделяет неприятную обжигающую жидкость, имеет ярко-красную полосатую окраску. Окраска пчелы, шмеля, осы, ядовитых змей защищает их от хищников. Защитная окраска зависит и от поведения некоторых насекомых и животных. Иногда ползущие жуки в минуты опасности замирают. Выпь, гнездящаяся в камышах, случайно увидев врага, вытягивает шею, поднимает вверх голову и замирает. Предостерегающая окраска у животных сочетается с поведением, отпугивающим хищника.

Рис. 22. Предупреждающая окраска: 1 - божья коровка; 2 - нарывник

2. Привлекающая окраска. Эта окраска особенно важна во время размножения. Яркая окраска красных бабочек, голубокрылых кузнечиков, тушканчиков, оперения самцов птиц привлекает самок в период размножения. В обычные дни окраска сливается с окружающей средой и становится не заметной для врагов (рис. 23).

Рис. 23. Привлекающая окраска: 1 - красная орденская лента; 2 - голубокрылая кобылка; 3 - тушканчик

3. Угрожающая окраска. Во время опасности животные принимают угрожающую позу. Например, кобра в минуты опасности поднимает голову прямо, раздувает шею и принимает угрожающую позу; жук-чернотелка поднимает брюшко и выделяет неприятный запах. Ушастая круглоголовка мгновенно раскрывает кожные складки на голове и замирает с открытым ртом. На раскрытых крыльях богомола есть пятна, похожие на глаза. В случае опасности, раскрывая крылья, богомол отпугивает своего врага. Такие же пятна имеются и у ночных бабочек (рис. 24).

Рис. 24. Угрожающая окраска: глазчатые пятна на крыльях бабочки (1) в позе угрозы похожи на глаза сычика-эльфа (2)

4. Подражающая окраска - мимикрия (греч. mimikos - "подражание"). Это подражание животных и растений живым организмам или определенным неживым предметам среды. Предостерегающая окраска незащищенных организмов имеет сходство с одним или несколькими видами. Например, по форме тела, размеру, яркой окраске таракан схож с божьей коровкой. По форме тела морской конек и рыба-шла напоминают водоросль. Белая бабочка неприятным запахом, яркой окраской подражает несъедобным бабочкам из семейства геликонид (рис. 25), а мухи - осам. Схожесть неядовитых змей с ядовитыми помогает защититься им от врагов и выжить.

Рис. 25. Подражательная окраска: бабочка-белянка (Т) похожа на ядовитую бабочку-геликониду (2)

Примеры подражательной окраски растений.
Подражательная окраска у растений необходима для привлечения или запугивания животных. Обычно на цветке белозора не бывает нектара. Для привлечения насекомых оно похоже на медоносное растение. Насекомые, садясь на цветок, способствуют его опылению. Цветы насекомоядного растения (непентес) имеют яркую окраску. Насекомые, садясь на цветок, мгновенно попадают в "капкан" и погибают. Орхидея по форме цветка и запаху напоминает самку некоторых насекомых, поэтому самцы насекомых невольно садятся на цветок и опыляют его.
Мимикрия возникает "под контролем" естественного отбора. Возникновение ее связано с накоплением мелких полезных мутаций у съедобных видов в условиях их совместного обитания с несъедобными. Одним из главных орудий защиты от врагов и приспособительных признаков является: у жучков и крабов - хитиновый покров, у моллюсков - раковины, у крокодилов - чешуя, у броненосцев и черепахи - панцирь, у ежа и дикобраза - иглы.

Приспособленность. Покровительственная окраска. Защитная окраска. Привлекающая окраска. Угрожающая окраска. Подражательная окраска (мимикрия).

1. Главная причина различных приспособлений организмов к условиям среды - это отбор.
2. Покровительственная окраска - приспособленность, необходимая для защиты организмов, ведущих открытый образ жизни, от врагов.
3. Защитная окраска - вид покровительственной окраски, характерной для ядовитых, жалящих, обжигающих насекомых.
4. Привлекающая окраска - вид покровительственной окраски в период размножения организмов.
5. Угрожающая окраска - способ защиты животных от врагов принятием угрожающей позы.
6. Подражание живым организмам и неживым предметам среды - это приспособленность организмов, не способных самостоятельно защищаться или малоподвижных.
7. Какие признаки организмов обусловливают приспособленность?
8. Как возникает приспособленность?
9. Назовите виды покровительственной окраски.
10. Покажите на примере защитную окраску.
1. Каким организмам свойственна подражающая окраска?
2. Приведите примеры, доказывающие полезность привлекающей окраски.
3. Каковы примеры подражающей окраски у растений?

Задание
Встречали ли вы в природе насекомых, замирающих при прикосновении? Обратите внимание на их действия, неподвижность. Обратите внимание на насекомых, выделяющих неприятный пахучий запах. Сравните их. Это задание поможет вам глубже познакомиться с защитной и угрожающей окраской животных.
Постарайтесь выполнить задание.
К какому виду относятся приведенные примеры покровительственной окраски? Занесите соответственно заглавными буквами: "ЗЩ" - защитная; "ПР"- привлекающая; "ПД"- подражательная.

1. Божья коровка. 5. Непентес (насекомоядное растение).
2. Бабочка. 6. Выпь.
3. Жук-чернотелка. 7. Самец фазана.
4. Морской конек. 8. Богомол.

Естественный отбор всегда имеет характер приспособительной реакции к условиям существования. Все признаки живых организмов приспособлены к условиям их существования. Приспособленностью отличаются внутреннее и внешнее строение организмов, поведение животных и т.п.

Так, например, интенсивность размножения выше у тех существ, потомство которых в своей массе погибает. Треска, не заботящаяся о своем потомстве, мечет за период нереста около 5 млн икринок. Сам­ка маленькой морской рыбки, пятнадцатииглой колюшки, самец ко­торой охраняет гнездо с икринками, мечет всего несколько десятков икринок. Слониха, потомству которой в природе почти ничто не уг­рожает, в течение своей долгой жизни приносит не более 6 слонят, а вот человеческая аскарида, абсолютное большинство потомства которой гибнет, в течение года откладывает по 200 тыс. яиц каждые сутки.

Ветроопыляемые растения производят огромное количество мел­кой, сухой, очень легкой пыльцы. Рыльца пестиков их цветков боль­шие и имеют перистую форму. Все это помогает им эффективнее опыляться. А у насекомоопыляемых растений пыльцы гораздо мень­ше, она крупная и липкая, цветки у них имеют нектарники и яркую окраску для привлечения насекомых-опылителей.

Яркие примеры приспособленности - покровительственная ок­раска и мимикрия. Мимикрия - подражание опасным видам - на­блюдается у многих животных. Например, некоторые безобидные не­ядовитые змеи приобрели значительное сходство с ядовитыми сородичами, что помогает им избегать нападения хищников.

Теория Дарвина объясняет появление приспособленности наслед­ственной изменчивостью и естественным отбором.

Однако всегда надо учитывать, что приспособленность относи­тельна. То есть любое приспособление помогает выживать только в тех условиях, в которых оно формировалось. Стоит условиям изме­ниться, и ранее полезный признак превратится во вредный и приведет к гибели. Например, прекрасно летающий стриж имеет очень длин­ные узкие крылья. Однако такая специализация крыла привела к тому, что стриж не может взлетать с ровных поверхностей и, если ему не с чего спрыгнуть, погибает.

Относительный характер приспособленности можно рассмотреть также на следующем примере: в промышленных районах Европы, где вследствие интенсивного развития производства погибли светло­окрашенные лишайники, покрывавшие стволы деревьев, темноокра- шенные особи бабочек вытеснили светлоокрашенных особей. Это явление получило название индустриального меланизма. Дело в том, что светлые насекомые очень хорошо заметны на темном фоне и преимущественно поедаются птицами. А в сельских районах наобо­рот - темные насекомые хорошо заметны на светлых стволах, и именно они уничтожаются птицами. Таким образом, естественный отбор положил начало дивергенции (расхождению) внутри вида, что может привести сначала к появлению подвидов, а затем и новых видов.

Образование новых видов - это и есть важнейший этап в процес­се эволюции.

Эволюционный процесс подразделяют на микро- и макроэволю­цию. Микроэволюция - это процесс перестройки внутри вида, при­водящий к образованию новых популяций, подвидов и заканчиваю­щийся образованием новых видов.

Таким образом, микроэволюция - это самый начальный этап эво­люционного процесса, который может происходить в относительно короткие промежутки времени и который можно наблюдать и изучать непосредственно.

В результате наследственной (мутационной) измен­чивости происходят случайные изменения генотипа. Самопроизволь­ная частота мутаций довольно высока, и 1-2% половых клеток имеют мутировавшие гены или измененные хромосомы. Мутации чаще всего рецессивны и редко бывают полезными для вида. Однако если в ре­зультате мутации возникают полезные для какой-либо особи измене­ния, то она получает некоторые преимущества перед другими особя­ми популяции: получает больше пищи или делается устойчивее к влияниям болезнетворных бактерий и вирусов и т.п. Например, воз­никновение длинной шеи позволило предкам жирафа питаться листь­ями с высоких деревьев, что обеспечивало им больше корма, чем осо­бям популяции с короткой шеей.

Таким образом, с возникновением нового признака начинается процесс дивергенции, то есть расхождения признаков внутри попу­ляции.

В популяции любого вида существуют волны численности. В бла­гоприятные годы численность популяции возрастает: происходит ин­тенсивное размножение, большинство молодых и старых особей вы­живает. В неблагоприятные годы численность популяции может резко упасть: множество особей, особенно молодых и старых, погибает, ин­тенсивность размножения снижается. Такие волны зависят от многих факторов: от изменений климата, количества пищи, количества вра­гов, патогенных микроорганизмов и т.п. В неблагоприятные для по­пуляции годы могут сложиться условия, когда в живых останутся только те особи, которые в результате мутации приобрели полезный признак. Например, во время засухи короткошеие предки жирафа могли погибнуть от голода, и длинношеие особи и их потомство ста­ли преобладать в популяции. Таким образом, за довольно короткий промежуток времени в результате естественного отбора могла поя­виться «длинношеяя» популяция парнокопытных животных. Но если бы особи этой популяции могли свободно скрещиваться с «коротко­шеими» родственниками из соседних популяций, то тогда новый вид не смог бы возникнуть.

Таким образом, следующим необходимым фактором микроэво­люции является изоляция популяции особей с возникшим новым признаком от популяции особей, не имеющих этого признака. Изоля­ция может осуществляться несколькими путями.

1. Географическая изоляция как фактор видообразования. Этот вид

изоляции связан с расширением зоны обитания вида - ареала.

При этом новые популяции попадают в иные по сравнению с дру­гими популяциями условия: климатические, почвенные и т.п. В популяции постоянно происходят наследственные изменения, действует естественный отбор - в результате этих процессов ге­нофонд популяции меняется, и возникает новый подвид. Свобод­ному скрещиванию новых популяций или подвидов между собой могут мешать разрывы ареала за счет рек, гор, ледников и т.п. Так, например, на основе географических факторов изоля­ции из одного вида ландышей за несколько миллионов лет возник целый ряд видов. Этот путь видообразования - медленный, происходящий на протяжении сотен, тысяч и миллионов поколе­ний.

2. Временная изоляция как фактор видообразования. Этот вид изо­ляции связан с тем, что в случае несовпадения сроков размноже­ния два близких подвида не смогут скрещиваться, и дальнейшая дивергенция приведет к образованию двух новых видов. Таким образом возникают новые виды рыб, если сроки нереста подвидов не совпадают, или новые виды растений, если не совпадают сроки цветения подвидов.

3. Репродуктивная изоляция как фактор видообразования. Этот вид изоляции возникает при невозможности скрещивания особей двух подвидов из-за несоответствия в строении половых органов, раз­личий в поведении, несовместимости генетического материала.

В любом случае всякая изоляция приводит к репродуктивному разобщению - т.е. к невозможности скрещивания возникающих видов.

Таким образом, процесс микроэволюции можно разделить на сле­дующие этапы:

1. Спонтанные мутации и начало дивергенции в пределах одной по­пуляции.

2. Естественный отбор наиболее приспособленных особей, про­должение дивергенции.

3. Гибель менее приспособленных особей в результате влияния ус­ловий среды - продолжение естественного отбора и образование новых популяций и подвидов.

4. Изоляция подвидов, приводящая вследствие репродуктивного разобщения к появлению новых видов.

4. Приспособленность организмов и ее относительный характер

Приспособленность - относительная целесообразность строения и функций организма, являющаяся результатом естественного отбора, устраняющего неприспособленных особей. Признаки возникают в результате мутаций. Если они повышают жизнеспособность организма, его плодовитость, позволяют расширить ареал, то такие признаки "подхватываются" отбором, закрепляются в потомстве и становятся приспособлениями.

Виды приспособлений.

Форма тела животных позволяет им легко передвигаться в соответствующей среде, делает организмы малозаметными среди предметов. Например, обтекаемая форма тела рыб, наличие длинных конечностей у кузнечика.

Маскировка - приобретение сходства организма с каким-либо предметом окружающей среды, например, сходство с сухим листом или корой деревьев крыльев бабочки. Форма тела палочника делает его незаметным среди сучьев растений. Рыба-игла не видна среди водорослей. У растений форма цветка: положение на побеге способствует опылению.

Покровительственная окраска скрывает организм в окружающей среде, делает его незаметным. Например, белая окраска у зайца, зеленая - у кузнечика. Расчленяющая окраска - чередование светлых и темных полос на теле создает иллюзию светотени, размывает контуры животного (зебры, тигры).

Предостерегающая окраска указывает на наличие ядовитых веществ или специальных органов защиты, на опасность организма для хищника (осы, змеи, божьи коровки).

Мимикрия - подражание менее защищенного организма одного вида более защищенному организму другого вида (или предметам среды), что оберегает его от истребления (осовидные мухи, неядовитые змеи).

Приспособительное поведение у животных - это угрожающая поза, предупреждающая и отпугивающая врага, замирание, забота о потомстве, запасание корма, постройка гнезда, норы. Поведение животных направлено на защиту и сохранение от врагов и вредных воздействий факторов среды.

У растений также выработались приспособления: колючки предохраняют от поедания; яркая окраска цветков привлекает насекомых-опылителей; разное время созревания пыльцы и семязачатков препятствует самоопылению; разнообразие плодов способствует распространению семян.

Все приспособления имеют относительный характер, так как действуют в определенных условиях, к которым адаптирован организм. При изменении условий приспособления могут не защитить организм от гибели, а следовательно, признаки перестают быть приспособительными. Узкая специализация может стать причиной гибели в изменившихся условиях.

Причина возникновения приспособлений заключается в том, что организмы, не соответствующие данным условиям, погибают и не оставляют потомства. Организмы, выжившие в борьбе за существование, имеют возможность передать свой генотип и закрепить его в поколениях.

5. Видообразование

Микроэволюция - эволюционный процесс, протекающий внутри вида, ведущий к его изменению и возникновению нового вида. Процесс видообразования начинается в популяциях, поэтому популяция является элементарной эволюционной структурой.

В идеальных популяциях действует закон Харди-Вайнберга - закон генетического равновесия, по которому соотношение частот встречаемости доминантного и рецессивного генов остается неизменным из поколения в поколение. Идеальная популяция отвечает следующим требованиям:

а) неограниченно большая величина популяции;

б) свободное скрещивание особей - панмиксия;

в) отсутствие мутационного процесса и отбора; г) отсутствие миграции особей - изоляция популяции.

В популяциях частоты встречаемости генов А и а отвечают формуле

где р - частота встречаемости гена А; ц - частота встречаемости гена а. В идеальной популяции частоты встречаемости генотипических комбинаций АА: Аа: аа остаются неизменными и соответствуют формуле:

р 2 (АА) + 2ря(Аа) + а 2 (аа) = 1.

Однако в реальных популяциях условия идеальной популяции не выполняются. С. С. Четвериков установил, что мутационный процесс в популяциях идет постоянно, но мутации в основном рецессивны и скрыты в гетерозиготах. При внешней фенотипической однородности наблюдается генотипическая неоднородность популяции. С. С. Четвериков сделал вывод о насыщенности мутациями природных популяций, что является скрытым резервом наследственной изменчивости и приводит к нарушению генетического равновесия. Случайное ненаправленное изменение частот аллелей в популяции получило название дрейфа генов.

В природных условиях наблюдается периодическое колебание численности особей, что связано с сезонными явлениями, климатическими изменениями, стихийными бедствиями и т. д. Колебание численности особей в популяции называется популяционными волнами. Их впервые обнаружил С. С. Четвериков. Популяционные волны - одна из причин дрейфа генов, который вызывает следующие явления: возрастание генетической однородности (гомозиготности) популяции; концентрацию редких аллелей; сохранение аллелей, снижающих жизнеспособность особей; изменение генофонда в разных популяциях. Все эти явления ведут к эволюционным преобразованиям генетической структуры популяции, а в дальнейшем и к изменению вида.

Способы видообразования.

Важным фактором эволюции является изоляция, которая приводит к расхождению признаков в пределах одного вида и предотвращает скрещивание особей. Изоляция может быть географической и экологической, отсюда выделяют два способа видообразования.

Географическое видообразование - новые формы организмов возникают за счет разрыва ареала и пространственной изоляции. В каждой изолированной популяции вследствие дрейфа генов и отбора изменяется генофонд. Далее наступает репродуктивная изоляция, что ведет к образованию новых видов.

Причинами разрыва ареала могут быть горообразование, ледники, образование рек и другие геологические процессы. Например, различные виды лиственниц, сосен, австралийских попугаев образовались в результате разрыва ареала.

Экологическое видообразование - способ видообразования, при котором новые формы занимают разные экологические ниши в пределах одного ареала. Изоляция происходит за счет несовпадения времени и места скрещивания, поведения животных, приспособления к разным опылителям у растений, использования разной пищи и т. д. Например, виды севанской форели имеют разные места нереста, виды лютиков приспособлены к жизни в разных условиях.

Географическое и экологическое видообразование идет по схеме:

обособление популяции -" накопление мутаций -" изоляция -" дивергенция признаков -" образование подвида -" репродуктивная изоляция -"образование вида.

Это процессы очень длительные. Движущей силой видообразования является движущий и дизруптивный естественный отбор.

6. Макроэволюция

Макроэволюция - надвидовая эволюция, в результате которой формируются более крупные таксоны (семейства, отряды, классы, типы). Она не имеет специфических механизмов и осуществляется аналогично механизмам микроэволюции. Макроэволюция происходит в исторически огромные промежутки времени и недоступна для непосредственного изучения и наблюдения. А. Н. Северцов и И. И. Шмальгаузен установили два главных направления эволюционного процесса: биологический прогресс и биологический регресс.

Биологический регресс характеризуется сужением ареала; уменьшением численности вида; сокращением числа популяций и уменьшением систематических единиц; преобладанием смертности над рождаемостью.

Это приводит к сокращению числа видов в роде, числа родов в семействе (иногда до одного), семейств в отряде (одно) и т. д. Часть видов, родов, семейств вымирают полностью. Например, снижение численности хвощей и плаунов. На грани вымирания находится уссурийский тигр.

Пути достижения биологического прогресса.

Установлены А. Н. Северцовым и связаны со всевозможными преобразованиями в строении организмов.

Ароморфоз - арогенез, или морфофизиологи-ческий прогресс, сопровождающийся крупными изменениями в строении организмов, повышением уровня их организации. Ароморфозы носят общий характер и не являются приспособительными к специальным условиям. Они дают возможность освоить новые места обитания, расширить ареал. В результате ароморфозов возникли такие крупные таксоны, как типы и классы.

Идиоадаптация - аллогенез, сопровождающийся приобретением организмом частных приспособлений к условиям среды, месту обитания без изменения уровня организации. Идет освоение новых сред жизни. Возникающие изменения носят приспособительный характер, иногда узкую специализацию к конкретному условию. В результате происходит дивергенция признаков внутри одной систематической группы и образуются более мелкие таксоны: отряды, семейства, роды. У особей разных таксономических групп может наблюдаться конвергенция - схождение признаков в результате приспособления различных организмов к одним и тем же условиям обитания (бабочки и птицы, киты и рыбы). Так возникают аналогичные органы.

Иногда имеет место независимое развитие сходных признаков у близкородственных групп организмов - параллелизм. Например, развитие ласт у ластоногих (моржей и тюленей).

Правила эволюции.

1. Эволюция необратима. Любая систематическая группа не может вернуться к исходному предку. Иногда возникают атавизмы, но они единичны. Земноводные не могут снова дать начало рыбам, от которых они произошли в процессе эволюции.

2. Эволюция прогрессивна и направлена на развитие приспособлений к каким-либо условиям существования.

3. Каждое повышение уровня организации - ароморфоз - сопровождается частными приспособлениями - идиоадаптацией, в особых случаях - дегенерацией.

Ими сходного строения в результате существования в сходных условиях и одинаково направленного естественного отбора. 5 МИКРОЭВОЛЮЦИЯ И МАКРОЭВОЛЮЦИЯ эволюция естественный отбор видообразование Понятие процессов микро- и макроэволюции. Теория эволюции и принципы биологической систематики. Монофилия - происхождение таксона от одного общего предка.Согласно современным представлениям, ...

Число видов идр 5. Роль человека в повышении продуктивности агроценозов: выведение высокопродуктивных сортов растений и пород животных, их выращивание с использованием новейших технологий, учет биологии организмов (потребность в питательных веществах, потребности растений в тепле, влажности и др), борьба с болезнями и вредителями, своевременное проведение сельскохозяйственных работ и др 6. ...

Азота, а от растения получают органи­ческие вещества. Это явление называют симбиозом. Билет № 23 1. 1. Селекция - наука о выведении новых сор­тов растений и пород животных. Порода (сорт) - искусственно созданная человеком популяция, ко­торая характеризуется наследственными биологи­ческими особенностями, морфологическими и фи­зиологическими признаками, продуктивностью. 2. Ч. Дарвин - ...

Равновесия в биосфере, биологического разнообразия. Создание национальных парков, биосферных заповедников, мониторинг и т. д. 3. Признаки класса и семейства одинаковы, разница в виде.Корень мощнее у садовой, листья крупнее у лесной, у клубники край листа менее зубчатый, плод более крупный у клубники. Билет№5 1. Н20 – самое простое. В клетке Н2О находится в двух состояниях, в свободном (95%) ...

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

Некоторые формы приспособленности у животных:

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

2. Предостерегающая окраска. Например: осы, шмели, божья коровка, гремучие змеи.

3. Отпугивающее поведение. Например: жук-бомбардир, скунс или американская вонючка.

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

Некоторые формы приспособленности у растений:

1. Приспособления к повышенной сухости. Например: опушенность листа, накопление влаги в стебле (кактус, баобаб), превращение листьев в иголки.
2. Приспособления к повышенной влажности. Например: большая поверхность листа, много устьиц, повышенная интенсивность испарения.
3. Приспособленность к опылению насекомыми. Например: яркая, привлекающая окраска цветка, наличие нектара, запах, форма цветка.
4. Приспособления к опылению ветром. Например: вынесение тычинок с пыльниками далеко за пределы цветка, мелкая, легкая пыльца, пестик сильно опушен, лепестки и чашелистики не развиты, не мешают обдуванию других частей цветка ветром.

Приспособленность организмов - относительная целесообразность строения и функций организма, являющаяся результатом естественного отбора, устраняющего неприспособленных в данных условиях существования особей. Так, покровительственная окраска зайца-русака летом делает его незаметным, но неожиданно выпавший снег эту же покровительственную окраску зайца делает нецелесообразной, так как он становится хорошо заметен для хищников. Ветроопыляемые растения в дождливую погоду остаются не опыленными.

Растения и животные удивительно приспособлены к условиям среды, в которых они обитают. В понятие «приспособленность вида» входят не только внешние признаки, но и соответствие строения внутренних органов выполняемым ими функциям (например, длинный и сложно устроенный пищеварительный тракт жвачных животных, питающихся растительной пищей). Соответствие физиологических функций организма условиям его обитания, их сложность и разнообразие также входит в понятие приспособленности.

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