Адаптация организмов к изменившимся условиям среды обитания

В процессе эволюции в результате естественного отбора и борьбы за существование возникают приспособления (адаптации) организмов к определенным условиям обитания. Сама эволюция является по существу непрерывным процессом образования адаптаций, происходящим по следующей схеме: интенсивность размножения —> борьба за существование —> избирательная гибель —> естественный отбор —> приспособленность.

Адаптации затрагивают разные стороны жизненных процессов организмов и поэтому могут быть нескольких типов.

Что такое приспособленность

В биологии под ней понимают спектр характерных черт приспособленности организмов к среде, позволяющих выживать в конкретных условиях и продолжать род.

На адаптированность к возникающим условиям оказывает воздействие эволюция. Но она изменяется, в связи с чем любые приспособительные черты относительны.

Виды приспособленности организмов

Морфологические адаптации

Они заключаются в особенностях строения. У Дарвина излюбленным примером адаптации был дятел, который способен лазать по стволам деревьев и вылавливать насекомых в трещинках.

Иные примеры:

• Разная форма клювов (влияет метод питания).

• Строение ног у различных видов крылатых (у водоплавающих они снабжены перепонками для плавания, бегающие виды птиц имеют очень сильные ноги).

• Тело акулы в виде торпеды обеспечивает ей высокие гидродинамические характеристики.

• Густота шерстяного покрова у животных севера, защищающая от сильного холода (як).

• Плоское тело придонных рыб, которое помогает им передвигаться по дну (морские коровки).

• Гибкость тела у норных, позволяющее добывать пищу в узких, малых полостях (хорёк).

• В тундре и горных регионах растения часто обладают стелющимися формами либо они напоминают подушки, что обеспечивает организмам устойчивость к резким ветряным порывам. В зимний период они с лёгкостью способны укрываться снежным покровом и им не страшен сильнейший мороз.

• Отдельным животным присущ яркий окрас (тигр). Подобная окраска похожа на чередование света и тени в окружающей среде и придаёт им малозаметность в зарослях. Покровительственной окраской обладает множество видов насекомых. Незаметны в снегу белые медведи, на фоне пустыни – ящерицы жёлтого окраса.

• Исходя из условий освещения могут изменять окрас хамелеоны.

• Предостерегающая окраска. Обычно подобный окрас свойственен жалящим насекомым.

• Предупреждающая окраска как подражание неродственным видам (многие неопасные змеи сильно схожи с ядовитыми).

• Маскировка – похожесть формы тела на объекты природы, дающая возможность спасаться от хищников. Например, почти нельзя различить в водорослях рыбу-иглу.

Физиологические адаптации

Они способствуют незамедлительной реакции живого организма на действие негативного фактора среды.

Возможность поддерживать относительно постоянную температуру тела позволила теплокровным организмам занять экологические ниши, которые недоступны для обитателей тропиков, Заполярья, пустыни. Такая способность – результат теплопродукции и теплоотдачи.

Особенная белково-липидная структура существ, обитающих при очень низких либо высоких температурах, позволяет им жить в условиях с подобными температурными режимами.

Многие организмы могут выделять разные вещества, служащие для нападения и защиты. Например, основной особенностью крапивы является её жгучесть. Это механизм защиты от травоядных. Сюда же относятся пахучие жидкости клопов, яды скорпионов, пауков, змей.

Излучение является основным методом тепловой отдачи у террариумных животных (змеи). Ультрафиолетовые лучи также являются мощным дезинфицирующим фактором.

Инфракрасное зрение необходимо совам и оленям для ночной охоты или поиска пищи.

Организмы, живущие в средах с крайне высоким уровнем ионизирующего излучения, приобрели радиорезистентность (экстремофилы).

В жару главным методом отведения излишней теплоэнергии служит испарение жидкости. У самцов некоторых видов добавочно предусмотрено её испарение со слизистой полового члена (верблюды, слоны, ослы). При некомфортном для организма повышении температуры окружающей среды, у животных наблюдается одышка.

При кратковременном влиянии пониженных температур на животных, для которых мороз – не типичная среда (песчанки), их дыхание учащается из-за усиленного обмена веществ и теплопродукции. Но при долгом нахождении в подобных условиях у них происходит постепенное замедление дыхания.

Изменение окружающей среды

Изменения климата

Представьте самый жаркий день в году, и ваш кондиционер перестает работать. Температура в вашем доме повышается с 20 до 30 градусов Цельсия за считанные часы. Поскольку вы привыкли жить в гораздо более прохладной среде, эта разница будет для вас испытанием. Вы можете сравнить эту ситуацию с тем, как изменение условий окружающей среды влияет на животных или растения.

Любое отклонение от нормального состояния экосистемы считается изменением окружающей среды. Изменение окружающей среды может быть результатом естественных факторов, например, когда молния вызывает лесной пожар. Оно также может быть вызвано человеческой деятельностью, такой как уничтожение тропического леса для создания сельскохозяйственных угодий. Когда экосистема быстро трансформируется, организмам, живущим в ней, может быть даже труднее приспособиться к изменениям, чем вам к потере вашего кондиционера. Они отвечают на этот вызов процессом, называемым адаптацией.

Адаптация

Газели-доркас способны всю жизнь обходиться без употребления воды, так как получают всю необходимую жидкость из растений, которыми питаются

Адаптация — это генетическое изменение или мутация, благодаря которой организм становиться более приспособленным к новым условиям среды. Эти мутации являются нормальной частью вариации, которая существует в любой популяции. Мутации могут быть вредными, нейтральными или полезными. Когда одно из этих генетических изменений полезно, оно передается из поколения в поколение, пока не станет типичной характеристикой организма. После этого, мутация становиться адаптацией. Адаптации могут быть морфофизиологическими или поведенческими.

Морфофизиологическая адаптация

Морфофизиологическая адаптация — это изменение какой-либо физической части организма как внутренней, так и внешней. Хорошим примером этого процесса является то, как растения, называемые суккулентами, приспособились к жизни в жарком, сухом климате. По мере того как окружающая среда менялась на пустынную, у растений появлялись мутации, которые позволяли им накапливать дополнительную воду для выживания. Со временем все растения выработали эту адаптацию.

Поведенческая адаптация

Поведенческая адаптация — это изменение образа жизни организма. Гибернация — один из примеров поведенческой адаптации. Животные, которые не могли найти достаточно еды зимой, часто умирали. Животные с мутацией, которая позволяла им спать всю зиму, живя за счет запасов питательных веществ, увеличили свою выживаемость и передали адаптацию своему потомству.

Помните, живые организмы не изменяются сами по себе. Вместо этого организмы в популяции рождаются с множеством признаков. Изменения окружающей среды определяют, будет ли адаптация новых признаков благоприятной для выживания вида. Эта способность позволяет многим организмам выжить в условиях изменения окружающей среды.

Биологические механизмы возникновения приспособительной окраски

Подобная окраска формируется благодаря случайным, полезным для определённых условий среды, мутациям в процессе существования популяции.

Возникновение бабочек с окрасом крыльев, сильно схожим с фоном её местообитания, даёт возможность оставаться незамеченными, размножаться и передавать роду данный признак.

Случайно возникающие мутационные процессы обеспечивают похожесть неспособных жалить существ на ядовитые виды.

Приспособленность растений к опылению насекомыми

С целью привлечения насекомых у растений формируются цветки. Они обычно открывают их, лишь когда пролетают конкретно те виды насекомых, с которыми растение «взаимодействует». В дневное время воздух заполняется запахами липы, клевера и прочих растений, опыляемых пчёлами.

Гвоздики и петунии опыляют ночные бабочки, в связи с чем интенсивное выделение пахучих веществ у них стартует с приходом сумерек. Адаптацией к опылению конкретным насекомым выступает и местонахождение частей околоцветника и их форма. Соцветие – приспособление цветковых, во много раз увеличивающее шансы опыления.

Эволюционное спасение

Некоторые организмы обладают способностью реагировать на изменения окружающей среды путем быстрого развития адаптаций. Экологический отбор полезных признаков может быть настолько предвзятым, что процесс адаптации заметен только в пределах одного поколения. Чем короче продолжительность жизни организма, тем быстрее изменение передается всей популяции. Такая быстрая адаптация называется эволюционным спасением.

Вредоносное цветение водорослей. Фото: Aerial Associates Photography, Inc. by Zachary Haslick

Адаптация планктона к недавнему увеличению вредоносного цветения водорослей — хороший пример эволюционного спасения. Планктон, как правило, не мог поедать вредоносные цветения водорослей. Однако некоторые виды планктона имели генетические вариации, которые позволяли им переносить водоросли. Продолжительность жизни планктона составляет всего несколько дней. Это позволило быстро адаптироваться, и в течение нескольких лет вся популяция планктона могла есть цветущие водоросли.

Морфологические адаптации

Они связаны с изменением строения тела. Например, появление перепонок между пальцами ног у водоплавающих животных (амфибий, птиц и др.), густого шерстного покрова у северных млекопитающих, длинных ног и длинной шеи у болотных птиц, гибкого тела у норных хищников (например, у ласки) и т. п. У теплокровных животных при продвижении на север отмечается увеличение средних размеров тела (правило Бергмана), что уменьшает относительную поверхность и теплоотдачу. У придонных рыб формируется плоское тело (скаты, камбала и др.). У растений в северных широтах и высокогорных районах часты стелющиеся и подушковидные формы, меньше повреждаемые сильными ветрами и лучше согреваемые солнцем в припочвенном слое.

Маскировка

Суть маскировки в том, что форма тела и его окраска делают животных похожими на листья, сучки, ветви, кору или колючки растений. Часто встречается у насекомых, обитающих на растениях.

Относительный характер приспособленности

Признаки определяются конкретными условиями среды. Так, на суше рыба не способна к дыханию, так как не происходит поступление кислорода в жабры. Зелёный окрас насекомых служит спасением от птиц и животных лишь при их нахождении на зелёных частях растения.

Слаборазвитые ноги и удлинённые крылья ласточки хотя и очень помогают ей при полёте, но будут существенным недостатком при передвижении птицы по земле.

Адаптации, защищающие от одного вида, не смогут спасти от иного. К примеру, панцирь степной черепахи спасает от множества хищников, но не защитит её от некоторых хищных птиц, которые сбрасывают животное с какой-либо высоты. Колючки ежа не смогут спасти его от хищников, если те бросят его в воду. Ядовитые змеи беззащитны перед мангустами.

Белую куропатку, которую сложно заметить на белом снегу, поможет выявить тень. Организмы с новыми признаками, действующими в конкретном промежутке времени, могут легко погибнуть, выйдя за диапазон. Продолжают жить лишь особи, приспособившиеся к изменённой среде при естественном отборе.

Мимикрия

Мимикрия — это окраска и форма тела у безобидных животных, подражающие их ядовитым собратьям. Например, некоторые не ядовитые змеи похожи на ядовитых. Цикады и сверчки напоминают крупных муравьев. У некоторых бабочек на крыльях имеются крупные пятна, напоминающие глаза хищников.

Выявление приспособлений у организмов к среде обитания

Основные примеры показаны в таблице.

Приспособления к водной среде

Форма тела:

• приплюснутая (пиявка);

• схожая с каплей;

• трубообразная;

• напоминающая торпеду (кальмар).

Тело максимально снижает трение благодаря специфике покровов:

• слизь;

• мягкий верхний слой (кит);

• гладкий твёрдый корпус (морская черепаха).

Конечности:

• ласты (тюлень);

• плавники (дельфин);

• перепонка.

Адаптации, помогающие двигаться в воде:

• окружающая тело перепонка, «зонт»;

• «водоструйный мотор»;

• хвост с плавником.

Дыхательные органы разнообразны:

• жабры;

• трубка для дыхания (ранатра);

• заборники;

• образование пузыря, служащего заменой лёгкому.

Главный принцип окраса выражается в степени световой яркости в воде. Донные рыбы часто имеют окрас, схожий с оттенком дна (камбала). Они также изменяет окрас исходя из оттенка фона.

Приспособления к воздушной среде

Специфика строения летающих видов:

• обтекаемое тело;

• облегчённая структура (полые кости);

• опорные плоскости;

• перепонки и крылья;

• облегчённые конечности (меньший вес, более короткие мышцы).

Особенности бегающих видов:

• сильные, но лёгкие конечности;

• меньше пальцев (лошадь);

• защищающие роговые копыта;

• более короткие передние и мощнейшие задние конечности (кенгуру).

Лазающие существа обладают разными адаптациями:

• тонкое удлинённое тело (змея);

• когти-крючки, острые когти (ленивец);

• мощные пальцы;

• хватательные конечности, даже подобный хвост;

• сильные мышцы (гиббон, орангутан);

• выросты: усики (плющ).

Лазающие виды иногда обладают и признаками полёта (летучая мышь). Нередко у птиц есть способность к бегу и полёту.

Могут сочетаться адаптационные признаки к жизни в разных средах (земноводные). Способностями к полёту обладают иногда и водные существа (летучие рыбы).

Приспособления к почве

Покровы обитателя подземелья обеспечивают лёгкость продвижения:

• слизь, обеспечивающая скольжение в земле;

• шерсть, легко заглаживающаяся вперёд и назад (крот);

• короткая шерсть;

• шёрстяной покров устойчив к истиранию.

Специфичность конечностей и формы тела:

• тело удлинённое и тонкое (геофил);

• копательные зубы (слепушонка) и конечности;

• обтекаемость тела без выступов (крот);

• укороченные конечности.

Специфика органов чувств подземного жителя:

• малые уши (либо их нет);

• усиленное осязание;

• отсутствие глаз либо их очень малый размер (крот).

Почва тяжёлая и имеет высокую плотность, а помимо этого в ней может содержаться мало влаги и воздуха. Данные особенности среды также вызывают приспособительные адаптации:

• мощная костно-мышечная структура, защищающая от сдавливания (крот);

• система лакун, накапливающая воздух;

• мясистость стебля, толстый эпидермис для запаса влаги в засуху (кактусы);

• колючки, ребристость стебля, восковой налёт на нём для задержки влаги (кактусы);

• развитый корень.

Организменная среда обитания

Для существ, ведущих приспособленческий образ жизни (паразитов, например, малярийный плазмодий), организм, заселяемый ими, является особой средой. У хозяина происходит выработка разных реакций защиты.

Паразиты в ответ находят методы приспособления к подобным реакциям, и тем самым осуществляется постоянный процесс взаимной приспосабливаемости. Чем проще организация существ, тем больше среди них паразитов (простейшие, растения, грибы).

Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью: (Пока оценок нет) Загрузка...