Приспособленность организмов – результат действия факторов эволюции.
Относительный характер приспособлений

11-й (9-й) класс (2 ч)

Урок 1. «Приспособительные особенности организмов»

Методическое обеспечение

Урок построен с использованием техники «СПИРАЛЬ», которая является составной частью технологии критического мышления. Цель ее применения:

– активизация мыслительной деятельности учащихся на уроках;
– формирование навыков получения информации из различных источников, умения сопоставлять и анализировать изучаемый материал.

Данная техника позволяет проанализировать изучаемый материал насколько раз, на разных уровнях восприятия, что формирует более прочные знания.

Этапы работы:

– создание проблемной ситуации;
– индивидуальная работа учащихся с карточками, последующее совместное обсуждение и формулирование промежуточных выводов;
– работа учащихся в парах с текстом, составление рабочей таблицы;
– коллективное обсуждение информации, изложенной в тексте;
– рассказ учителя, внесение дополнений в таблицу, формулирование итоговых выводов;
– составление индивидуального отчета.

Планируемый результат: учащиеся расширяют и систематизируют знания о приспособительных особенностях организмов.

Метод обучения – проблемный: чем отличаются изменения от приспособлений? Почему организмы (виды) удивительно хорошо приспособлены к условиям окружающей среды?

Материалы к уроку:

– 12 карточек с примерами адаптаций разных типов;
– текст «Приспособительные особенности организмов»;
– образец таблицы для заполнения.

Проверка результативности урока: оценки учащимся за индивидуальную и парную работу; выборочная проверка отчетов; через урок – блиц-тест (биологический лабиринт) на 10 мин.

ХОД УРОКА

Чтобы выжить, надо быстро изменяться.

Л. Кэрролл («Алиса в Зазеркалье»)

Постановка проблемы

Пример 1. На расчищенной от травы площадке блекло-бурого цвета ученые к колышкам привязали богомолов трех цветов – бурых, желтых, зеленых. За время опыта птицами было уничтожено 60% желтых, 55% зеленых и только 20% бурых богомолов, у которых окраска тела совпадала с цветом фона.
Аналогичные опыты были поставлены с куколками бабочки-крапивницы. В случае несоответствия окраски куколки окраске фона птицы уничтожали гораздо больше куколок, чем в случае совпадения фона с окраской.
Водоплавающие птицы в бассейне ловят преимущественно рыбу, окраска которой не соответствует цвету дна.

Вопросы

Что удалось выяснить при помощи описанных опытов?

Что обеспечило выживаемость богомолов, куколок бабочек и рыб?

Как можно объяснить полученные учеными результаты опытов?

(Устные мини-выводы).

Пример 2. Всем известно, что корни растений растут вниз, проникая вглубь почвы. Однако в джунглях Венесуэлы были обнаружены 12 видов деревьев, корни которых взбирались вверх по стволу.
Что могло стать причиной «странного поведения» корней?

(Варианты ответов школьников).

(Контрольный ответ для учителя: почва в этих местах содержит так мало питательных веществ, что корни приспособились вбирать ионы Са, Mg, К и др. элементов из стекающей по стволу дождевой воды. Чтобы подтвердить это предположение, исследователи искусственно повысили содержание минеральных веществ в стекающей воде. Рост корней после этого усилился).

Первичное осмысление темы урока (запись на доске):

Приспособленность организмов

Приспособленность организмов (от лат. «адаптацио» – приспособление) – способность организмов противостоять воздкйствию условий окружающей среды.

Учитель раздает карточки (каждая четная парта читает четные примеры, нечетная, соответственно, – нечетные) и предлагает выполнить задание:

– Прочтите предложенные примеры.
– Попробуйте определить типы адаптации.
– Разбейте эти примеры на группы, объясните свой выбор.

Карточка 1. В Южной Америке обитает около 10 видов ленивцев – строго древесных животных. Нормальное положение тела этих чрезвычайно медлительных существ – висячее, спиной вниз. В противоположность всем остальным млекопитающим, мех ленивцев на туловище направлен не со спины к брюху, а, наоборот, с брюха к спине. На рыхлом, похожем на сено меху часто поселяются водоросли, придающие животному зеленую окраску, что помогает ему скрываться в листве.

Карточка 2. Гусеницы пяденицы, уцепившись за ветку задними парами ног и отгибая остальную часть тела под углом к ней, уподобляются сучку. Некоторые богомолы цветом и формой тела похожи на те или иные части цветка, поэтому их называют цветочными.

Карточка 3. Английский энтомолог Брейди, изучавший поведение мухи цеце, пришел к выводу, что она нападает на любой движущийся теплый предмет, даже автомобиль. Не нападает муха только на зебру, которую воспринимает лишь как мелькание черных и белых полос.

Карточка 4. Жук-бомбардир вырабатывает химические вещества, которые при опасности поступают в воронкообразный отдел задней части его тела. Там начинается бурная реакция, и образовавшаяся неприятная жидкость, взрываясь, выбрасывается прямо на нападающего. Обычная шпанская мушка «награждает» хищника жидкостью, которая вызывает нарывы.

Карточка 5. Вдоль побережья австралийской провинции Квинсленд и около Сиднея обитает очень ядовитый осьминог. Хотя его размеры редко превышают 12 см, яда в нем достаточно, чтобы убить 10 человек.

Карточка 6. Некоторые животные в качестве защиты используют запах: североамериканский скунс способен выбросить струю дурно пахнущей жидкости на 3 м с поразительной точностью. Она может временно ослепить нападающего и определенно отучит его от повторного нападения на скунса.

Карточка 7. Покрытая предостерегающими полосками, но совершенно безобидная муха – журчалка извлекает нектар из цветка, как и медоносные пчелы, обладающие грозным жалом. Подражание журчалки не ограничивается окраской, но включает и поведение. Журчалки подражают звукам, издаваемым пчелами и осами, и, если их потревожить, угрожающе жужжат.

Карточка 8. Австралийская бородатая ящерица способна напугать само¬го храброго хищника. Она громко свистит, бьет хвостом и поднимает гребень так, что кажется в 4 раза больше, чем есть на самом деле.

Карточка 9. В некоторых случаях рыбы могут маскироваться под других животных, причем делают это коллективно. Например, маленькие морские сомики, обнаружив, что к ним приближается хищная рыба, сразу же группируются в своеобразное подобие клубка. Их головы оказываются в центре этого «архитектурного сооружения», а заостренные хвостики торчат наружу. Издали «клубок» напоминает колючего морского ежа, которого хищники предпочитают обходить стороной.

Карточка 10. В африканских саваннах живет небольшой подземный грызун – голый землекоп. Это странное, почти голое, лишенное шерстного по¬крова создание. Тем забавнее видеть торчащие в разные стороны вибриссы – на голове и на брюхе. Многочисленные чувствительные волоски помогают землекопам ориентироваться в огромных подземных лабиринтах, проложенных этими трудолюбивыми зверьками.

Карточка 11. Некоторые ежи используют выделения ядовитых жаб для смазывания своих иголок. Нападая на жабу, еж, прежде всего, кусает ее ядовитые околоушные железы, а потом отравленной слюной смазывает свои иголки. Коварные привычки усваиваются еще в детстве. Новорожденный, еще слепой ежонок слизывает с иголок матери ядовитую смазку и наносит ее языком на свои еще мягкие иголочки.

Карточка 12. Животные в минуту опасности нередко прибегают к разным уловкам: особенно часто это делают птицы – притворяясь ранеными, они отвлекают хищников от гнезд. Даже такие крупные животные как слоны способны обмануть хищни-
ков – они тоже притворяются, только мертвыми.

Однажды в джунглях Индии поймали дикого слона. Его привязали цепями. Вдруг слон упал на землю. Охотники старались его растолкать, но он лежал неподвижно. Они решили, что слон умер, сняли с него цепи и ушли. Слон вскочил на ноги и бросился бежать.

По итогам обсуждения на доске делается запись тех вариантов адаптации, которые обнаружили учащиеся в примерах.

Чтение и организация текста

Учитель: чтобы выяснить, какие еще адаптации встречаются в природе, познакомьтесь со следующим текстом, подготовьте таблицу для обобщения и сделайте в ней краткие записи. Работайте в тех же условиях, что и в предыдущем случае: каждая четная парта читает про растения; каждая нечетная – про животных.

Текст «Приспособительные особенности организмов»

Одним из результатов естественного отбора, являющегося направляющей движущей силой процесса эволюции, можно назвать развитие у всех живых организмов адаптаций – приспособлений к среде обитания.

Многообразие конкретных приспособлений можно разделить на несколько групп, которые являются формами приспособленности организмов к окружающей среде.

Некоторые формы приспособленности у растений

• Приспособления к повышенной сухости: опушенность листьев, накопление влаги в стебле (кактус, баобаб), превращение листьев в иголки (хвойные растения).

• Приспособления к повышенной влажности: большая поверхность листа, много устьиц, повышенная интенсивность испарения.

• Приспособления к опылению ветром: 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 к опылению насекомыми: яркая привлекающая окраска цветка, наличие нектара, запах, форма цветка.

• Приспособления к расселению и распространению семян и спор: сочные, привлекательные для животных плоды или шишки; семена с летучками, крылатками, зацепками, парашютиками; легкие многочисленные споры; «взрывающиеся» плоды (недотрога, «бешеный» огурец).

• Приспособления к поглощению максимального количества света: листовая мозаика, плоские широкие листья, многослойная столбчатая и губчатая фотосинтетическая ткань, узкие межклетники, большое количество хлорофилла.

• Приспособления к перенесению неблагоприятных условий: листопад; запасание питательных веществ в луковицах, корневищах, клубнях, корнеплодах; эфемерность (подснежники, крокусы, пролески).

• Приспособления к недостатку питания или кислорода: насекомоядность (росянка, венерина мухоловка); воздушные корни (орхидеи); дыхательные корни (мангры).

• Защита от поедания травоядными животными: иглы; колючки; друзы (кристаллы щавелевокислого калия), накапливающиеся в колючках или листьях; ядовитые соки; стрекательные клетки со жгучими волосками.

Некоторые формы приспособленности у животных

• Форма тела:

– торпедообразная (препятствует образованию завихрений потоков воды при движении): акулы, дельфины, пингвины, кальмары;
– подражающая (делает организм незаметным среди тех или иных предметов): палочники, гусеницы пядениц, цикады, морские коньки, удильщики;
– уплощенная (для жизни на дне или в узких расщелинах): планарии, камбала, скаты.

Окраска тела:

– предостерегающая (у видов, обладающих ядовитыми, обжигающими, жалящими структурами): осы, шмели, пчелы, жуки нарывники, гусеницы бабочек-капустниц, божьи коровки, гремучие змеи;
– покровительственная (скрывает на фоне окружающей среды): зеленый кузнечик, белая сова, камбала, осьминог, заяц беляк, тли, белая куропатка;
– расчленяющая, «камуфляжная» (размывает контуры, помогает оставаться незаметными на фоне неоднородной среды, среди пятен и полос света и тени): зебры, тигры, пятнистые детеныши оленей, жирафы, рыба-зебра.

Адаптация, при которой форма тела и окраска животного сливаются с окружающими предметами, называется маскировкой .
Подражание хорошо защищенным и обладающим предостерегающей окраской или, напротив, безобидным животным, помогает потенциальным жертвам защититься от поедания хищниками и называется мимикрией .

Таблица. Адаптации организмов

Показатели приспособленности	Животные	Растения
1. Приспособления к абиотическим факторам (например, холоду)	1. Густая шерсть 2. Толстый подкожный слой жира 3. Перелет на юг 4. Зимняя спячка 5. Запасание корма на зиму	1. Листопад 2. Холодостойкость 3. Сохранение вегетативных органов в почве 4. Наличие видоизменений (луковицы, корневища и др. с запасом питательных веществ)
2. Способы добывания пищи	Для добывания пищи и воды: 1. Объедание листьев на высоких деревьях (длинная шея) 2. Захват с помощью ловчих сетей (плетение паутины и создание др. разнообразных ловушек) и подстерегание объектов питания 3. Особое строение пищеварительных органов для вылавливания насекомых из узких нор, стравливания травы, ловли летающих насекомых, многократного пережевывания грубой пищи (липкий длинный язык, многокамерный желудок и др.) 4. Схватывание и удержание добычи хищными млекопитающими и птицами (хищные зубы, когти, крючковатый клюв)	Для добывания биогенов, воды и энергии: 1. Поглощение воды и минеральных веществ (интенсивное развитие корней и корневых волосков) 2. Широкие тонкие листья, листовая мозаика (поглощение солнечной энергии) 3. Запасание воды (густая сеть межклетников, утолщенный стебель и др.) 4. Захват и переваривание мелких животных (насекомоядные растения) и др.
3. Защита от врагов	1. Быстрый бег 2. Иглы, панцирь 3. Отпугивающий запах 4. Покровительственная, предостерегающая и др. типы окраски	1. Колючки 2. Розеточная форма, недоступная для стравливания (скашивания) 3. Ядовитые вещества 4. Стрекательные клетки
4. Обеспечение эффективности размножения	Привлечение полового партнера: 1. Яркое оперение 2. «Корона» рогов 3. Половые аттрактанты 4. Песни 5. Брачные танцы	Привлечение опылителя: 1. Нектар 2. Пыльца 3. Яркая окраска цветков или соцветий 4. Запах
5. Расселение на новые территории	Миграции: Перемещения стад, колоний, стай в поисках пропитания и подходящих условий для размножения (перелеты птиц, кочевки антилоп, зебр, заплывы рыб)	Распространение семян и спор: 1. Цепкие крючки, колючки 2. Хохолки, крылатки, летучки для переноса ветром 3. Сочные плоды и др.

Примеры:

– мухи-журчалки похожи на пчел, ос, шмелей;
– безобидные тропические ужи похожи на ядовитых змей;
– яйца, откладываемые кукушкой, соответствуют по цвету яйцам птицы-хозяина и т.д.

Твердые покровы тела, шипы и иглы (механическая защита от хищника): морские ежи, жуки, крабы, улитки и двустворчатые моллюски, черепахи, ежи, дикобразы).

Ядовитые железы или токсины (для жертвы – защита от поедания; для хищников – средство умерщвления или обездвиживания добычи): медузы, пауки, многоножки, некоторые рыбы, многие земноводные, змеи.

Физиологические адаптации:

– удаление избытка воды через почки в виде слабо концентрированной мочи (сохранение постоянства внутренней среды организма в условиях жизни в пресной воде): пресноводные рыбы и земноводные;
– выделение небольшого количества сильно концентрированной мочи (сохранение постоянства внутренней среды организма в условиях жизни в гиперосмотической среде или в пустыне): морские рыбы, морские змеи, пустынные грызуны.
– способность к эхо-, термо- и электролокации (для ориентации в пространстве): летучие мыши, дельфины, некоторые змеи (они различают на расстоянии объекты, температура тела которых отличается от температуры среды всего на 0,2 °С), рыбы.

Существует много других типов физиологических адаптаций, например, способность впадать в спячку, способность жидкостей тела противостоять замерзанию, способность обходиться небольшим количеством кислорода и т.д.

Приспособительное поведение:

– отпугивающее (защита от хищников): ушастая круглоголовка, бородатая ящерица, совы;
– замирание (защита от хищников): опоссумы, некоторые жуки, земноводные, птицы;
– запасающее (многие животные запасают корм на неблагоприятный сезон года): кедровка, сойка, бурундук, белка, пищуха;
– миграции (избегание неблагоприятных условий путем перемещения в другие районы): перелетные птицы, некоторые виды бабочек.

Существует много других типов приспособительного поведения. Например, в пустыне для многих видов время наибольшей активности – ночь, когда спадает зной.

Забота о потомстве:

– вынашивание икры на теле или в ротовой полости: ракообразные, морские коньки, тиляпии, пипа суринамская;
– постройка гнезда и выведение в нем потом-ства: некоторые земноводные и рыбы (колюшки, петушки, макроподы), птицы, все плацентарные млекопитающие, рождающие беспомощных детенышей;
– выкармливание потомства: осы, пчелы, муравьи, некоторые рыбы (дискусы), птицы, млекопитающие. Жуки-скарабеи и одиночные осы не выкарамливают личинок, но обеспечивают их запасом пищи.

По результатам обсуждения текста составляется таблица (см. с. 18).

Подведение итогов урока

Растения и животные удивительно приспособлены к условиям среды, в которой 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.

Подумайте, какой вывод следует сделать из вышесказанного, обсудите в парах, сделайте записи в своих отчетах.

Домашнее задание

• Вариант 1. Подумайте и запишите в тетрадь признаки взаимных приспособлений хищников и жертв.

Продолжение следует

Организмы в течение жизни испытывают влияние факторов, сильно удаляющихся от оптимума. Им приходится переносить жару, засуху, морозы, голод. Приспособления.

1. анабиоз (мнимая смерть). Почти полная остановка обмена веществ. – мелкие организмы. При анабиозе организмы теряют до ½ или даже ¾ заключённой в тканях воды У беспозвоночных часто наблюдается явление диапаузы – пережидание неблагоприятных температурных условий, остановившись в своём развитии (стадия яйца, куколки у насекомых и т.д.).

2. скрытая жизнь. Высшие растения не могут выжить, если клетка высохнет. Если частичное обезвоживание – выживет. (зимний покой растений, спячка животных, семена в почве,

3. Постоянство внутренней среды, несмотря на колебания внешней среды. Постоянная температура тела, влаги (кактусы). Но много тратится энергии.

4. Избегание неблагоприятных условий. (гнезда, зарываются в снег, перелет птиц)

Примеры: Семена лотоса в торфе 2000лет., бактерии в льдах Антарктиды. У пингвинов температура 37-38, у северных оленей 38-39. кактусы. Мокрицы в Среднеазиатских сухих степях, Суслик серцебиение 300 ударов и 3.

Эволюционная адаптация

Виды адаптации:

Морфологические (защита от вымерзания: эпифиты – растут на других растениях, фанерофиты- почки защищены яешуйками (деревья, кустарники), криптофиты почки в почве, терофиты – однолетние растения. У животных – запасы жира, масса.

Физиологическая адаптация . : акклиматизация, высвобождение воды из жиров.

Поведенческая – выбор предпочтительного положения в пространстве.

Физическая – регулирование теплоотдачи. Химическая – поддержание температуры тела.

Эволюционная адаптация растений и животных к разным факторам среды легла в основу классификации видов.

1) По отношению к физическиме факторам среды

а) влияние температуры на организмы

Пределами толерантности для любого вида являются минимальная и максимальная летальные температуры. Большинство живых существ способно жить при температуре от 0 до 50ºС, что обусловлено свойствами клеток и межклеточной жидкости. Адаптация животных к температуре среды шла в 2 направлениях:

– пойкилотермные животные (холоднокровные) – их температура тела меняется в широких пределах в зависимости от температуры окружающей среды (беспозвоночные, рыбы, земноводные, пресмыкающиеся). Их приспособлением к изменениям температуры является впадение в анабиоз.

– гомойотермные животные (теплокровные) – животные, имеющие постоянную температуру тела (птицы (около 40ºС) и млекопитающие, в том числе человек (36–37ºС)). Гомойотермные животные могут выдерживать температуру ниже 0ºС. Для этих организмов характерно явление теплорегуляции .

Теплорегуляция (терморегуляция) – способность человека, млекопитающих и птиц поддерживать температуру мозга и внутренних органов в узких определённых границах, несмотря на значительные колебания температуры внешней среды и собственную теплопродукцию.При перегревании – происходит расширение кожных капилляров, и с поверхности тела происходит теплоотдача,– увеличивается потоотделение, за счёт испарения температура тела охлаждается (человек, обезьяны, непарнокопытные),– у непотеющих животных происходит тепловая одышка (испарение влаги происходит с поверхности ротовой полости и языка).При охлаждении– происходит сужение кожных сосудов, теплоотдача от них уменьшается,– поднимаются перья и волосы и шерсть на поверхности тела, в результате увеличивается воздушная прослойка между ними, являющаяся теплоизолирующей.

Кроме того, для теплокровных животных характерны постоянные приспособления к повышенным или пониженным температурам:

1) Варьирование размеров тела. В соответствии с правилом Бергмана : у теплокровных животных размер тела особей в среднем больше у популяций, живущих в более холодных частях ареала распространения вида. Это связано с уменьшением отношения:

Чем меньше это отношение, тем меньше теплоотдача.

2) Наличие шерстного и перьевого покрова. У животных, живущих в более холодных областях, увеличивается количество подшерстка, пуха, пуховых перьев у птиц. В условиях сезонности возможна линька, когда в зимнем шерстном покрове больше пуха и подшёрстка, а в летнем – только остевые волосы.

3) Жировая прослойка. Является теплоизолирующей. Особенно распространена у морских животных, обитающих в холодных морях (моржи, тюлени, киты и т.д.)

4) Жировой покров . Покров перьев водоплавающих птиц специальным водонепроницаемым покровом, препятствующим проникновению воды и слипанию перьев, т.е. сохраняется воздушная теплоизолирующая прослойка между перьями.

5) Зимняя спячка. Спячка – состояние пониженной жизнедеятельности и обмена веществ, сопровождающееся торможением нервных реакций. Перед впадением в спячку животные накапливают в организме жир и укрываются в убежищах. Спячка сопровождается замедлением дыхания, сердцебиения и др. процессов. Температура тела снижается до 3–4ºС. Некоторые животные (медведи) сохраняют нормальную t тела (это зимний сон ). В отличие от анабиоза холоднокровных животных, во время спячки теплокровные животные сохраняют способность контролировать физиологическое состояние с помощью нервных центров и поддерживать гомеостаз на новом уровне.

6) Миграции животных (характерны для и теплокровных, и холоднокровных) – сезонное явление. Примером являются перелёты птиц.

Адаптация растений к температуре. Большинство растений может существовать при температуре от 0 до 50ºС. Однако активная жизнедеятельность осуществляется при температурах от 10 до 40 ºС. В этом диапазоне температур может происходить фотосинтез. Вегетационный период растений – период со среднесуточными температурами выше +10ºС.

По способу адаптации к изменениям температуры растения делятся на 3 группы:

– фанерофиты (деревья, кустарники, лианы) – сбрасывают все зелёные части на холодный период, а их почки остаются зимой над поверхностью снега и защищаются покровными чешуйками;

– криптофиты (геофиты) – также теряют всю видимую растительную массу на холодный период, сохраняя почки в клубнях, луковицах или корневищах, скрытых в почве.

– терофиты – однолетние растения, отмирающие с наступлением холодного сезона, выживают лишь семена или споры.

б) влияние освещённости на организмы

Свет – это первичный источник энергии, без которого невозможна жизнь на Земле. Свет участвует в фотосинтезе, обеспечивая создание органических соединений из неорганических веществ растительностью Земли. Поэтому влияние света в большей степени важно для растений. В фотосинтезе участвует часть спектра (от 380 до 760 нм) – область физиологически активной радиации.

По отношению к освещённости выделяются 3 группы растений:

– светолюбивые – для таких растений оптимумом является яркий солнечный свет – травянистые растения степей и лугов, древесные растения верхних ярусов.

– тенелюбивые – для этих растений оптимумом является слабая освещённость – растения нижних ярусов таёжных ельников, лесостепных дубрав, тропических лесов.

– теневыносливые – растения, имеющие широкий диапазон толерантности к свету и могут развиваться как при яркой освещённости, так и в тени.

Свет имеет большое сигнальное значение и является основой фотопериодизма.

Фотопериодизм – это реакция организма на сезонные изменения длины дня. От фотопериодизма зависит время зацветания и плодоношения у растений, начало периода спаривания у животных, время начала миграции у перелётных птиц. Фотопериодизм широко используется в с/х.

в) влияние условий увлажнения на организмы

Условия увлажнения зависят от двух факторов:– количество осадков; – испаряемость (количество влаги, которое может испариться при данной температуре)

По отношению к влаге все растения делятся на 4 группы:

– гидатофиты – водные растения целиком или большей частью погруженные в воду. Они могут быть прикреплены корнями к грунту (кувшинка), другие не прикреплены (ряска);

– гидрофиты – водные растения, прикреплённые к почве и погруженные в воду только нижними своими частями (рис, рогоз);

– гигрофиты – растения влажных местообитаний. Не имеют приспособлений, ограничивающих расход воды (травянистые растения лесной зоны);

– мезофиты – растения, переносящие незначительную засуху (большинство древесных растений, злаковые растения степей);

– ксерофиты – растения сухих степей и пустынь, имеющие приспособления к недостатку влаги:

а) склерофиты – растения с большой корневой системой, способной всасывать влагу из почвы с большой глубины, и с мелкими листьями или листьями, преобразованными в колючки, что способствует снижению площади испарения (верблюжья колючка);

б) суккуленты – растения, способные накапливать влагу в мясистых листьях и стеблях (кактусы, молочаи).

– эфемеры – растения, проходящие свой жизненный цикл за очень короткий срок (период дождей или таяния снегов) и к периоду засухи образующие семена (маки, ирисы, тюльпаны).

Приспособления животных к засухе:

– поведенческие способы (миграция) – характерны для животных саванн в Африке, Индии, Южной Америке;

– образование защитных покровов (раковины улиток, роговые покровы рептилий);

– впадение в анабиоз (рыбы, земноводные в африканских и австралийских пересыхающих водоёмах);

– физиологические способы – образование метаболической воды (воды, образующейся в результате обмена веществ за счёт переработки жиров) – верблюды, черепахи, овцы.

г) влияние движения воздуха на организмы. Движение воздушных масс может быть в виде их вертикального перемещения – конвекции, или в виде ветра, т. е. горизонтального перемещения. Движение воздуха способствует расселению спор, пыльцы, семян, микроорганизмов. Анемохоры – приспособления для распространения ветром (парашутики одуванчика, крылья семян клёна и т.д.). Угнетающее действие ветер может оказывать на птиц и других летающих животных

д) влияние движения воды на организмы. Основные виды движения воды – волны и течения.В зависимости от скорости течения:

– в спокойных водах – у рыб сплюснутое с боков тело (лещ, плотва)

– в быстротекущих водах – тело рыб округлое в сечении (форель).

Вода – плотная среда, поэтому в целом все водные животные имеют обтекаемую форму тела: как рыбы, так и млекопитающие (тюлени, киты, дельфины), и даже моллюски (кальмары, осьминоги). Самая совершенная морфологическая адаптация к движению в воде – у дельфина, поэтому он может развивать в воде очень большие скорости и выполнять сложные маневры.

2) химические факторы среды

а) Химические факторы воздушной среды

Состав атмосферы: азот –78,08%; кислород – 20,95 %; аргон, неон и другие инертные газы – 0,93 %; углекислый газ – 0,03 %; прочие газы 0,01.

Лимитирующим фактором является содержание углекислого газа и кислорода. В приземном слое атмосферы содержание углекислого газа находится в минимуме толерантности, а кислорода – в максимуме толерантности растений по этим факторам.

Адаптация к недостатку кислорода:

а) У почвенных животных и животных, живущих в глубоких норах.

б) У высокогорных животных: – повышение объёма крови,– увеличенное количество эритроцитов (кровяных клеток, переносящих кислород),– повышенное содержание гемоглобина в эритроцитах,– повышенное сродство гемоглобина к кислороду, т.е.1 молекула гемоглобина может переносить больше молекул кислорода, чем у равнинных животных.(ламы, альпаки, горные козлы, снежные барсы, яки, горные куропатки, фазаны).

в) У ныряющих и полуводных животных: – повышенный относительный объём лёгких,– больше объём и давление воздуха в лёгких при вдыхании,– приспособления, характерные для горных животных.(дельфины, киты, тюлени, каланы, морские змеи и черепахи, опуши).

г) у водных животных (гидробионтов) – это приспособления к использованию кислорода из водного раствора: – наличие жаберного аппарата, имеющего большую площадь поверхности,– густая сеть кровеносных сосудов в жабрах, обеспечивающих наиболее полное всасывание кислорода из раствора,– увеличенная поверхность тела, которая является у многих беспозвоночных важным каналом диффузионного поступления кислорода.Рыбы, моллюски, ракообразные).

б) Химические факторы водной среды

а) содержание СО 2 (повышенное содержание углекислого газа в воде может привести к гибели рыб и др. водных животных; с другой стороны при растворении в воде СО 2 , образуется слабая угольная кислота , легко образующая карбонаты (соли угольной кислоты), являющиеся основой скелетов и раковин водных животных);

б) кислотность среды (инструментом поддержания кислотности являются карбонаты, водные организмы имеют очень узкий диапазон толерантности к этому показателю)

в) солёность воды – содержание растворенных сульфатов, хлоридов, карбонатов, измеряется в промилле ‰ (грамм солей на литр воды). В океане 35 ‰. Максимальная солёность в Мёртвом море (270 ‰). Пресноводные виды не могут обитать в морях, а морские – в реках. Однако, такие рыбы, как лосось, сельдь всю жизнь проводят в море, а для нереста поднимаются в реки.

3. Эдафические факторы – почвенные условия произрастания растений.

а) физические:– водный режим,– воздушный режим,– тепловой режим,– плотность,– структура.

б) химические:– реакция почвы,– элементарный химический состав почвы, – бменная способность.

Важнейшее свойство почвы – плодородие – это способность почвы удовлетворять потребность растений в питательных веществах, воздухе, биотической и физико-химической среде и на этой основе обеспечивать урожай сельскохозяйственных структур, а также биогенную продуктивность диких форм растительности.

Приспособление растений к засолению:

Солеустойчивые растения называют галофитами (солерос, полыни, солянки) – эти растения произрастают на солонцах и солончаках.

Лекция №6. Приспособления организмов

В результате естественного отбора сохраняются особи с полезными для них признаками. Эти признаки обуславливают приспособленность организмов к тем условиям, в которых они живут. О приспособленности организмов к окружающей среде свидетельствует множество различных примеров.

Покровительственная окраска развита у видов, которые живут открыто и могут оказаться доступными для врагов. Такая окраска делает организмы менее заметными на фоне окружающей местности. Птицы, насиживающие яйца на земле, сливаются с окружающим фоном. Тундровая куропатка, например, ежеминутно подвергается риску, связанному с подобным образом жизни. Линька даёт ей возможность менять окраску, которая в результате гармонирует с изменениями окружающей природы. Рыжевато-бурое оперение по мере наступления морозов постепенно белеет, и птица становится практически неотличимой от снежного покрова. Когда же весной снег тает, куропатки вновь линяют и благодаря новому оперению сливается с обнажившейся на проталинах землёй. Самцы, как правило, линяют позже самок – их белый наряд бросается в глаза хищникам и отвлекает их от насиживающей самки.

На Крайнем Севере многие животные окрашены в белый цвет: белый медведь, полярная сова, песец, заяц, детёныши тюленей. Гусеницы бабочек часто зелёные, под цвет листьев, или тёмные, под цвет коры или земли. Донные рыбы обычно окрашены под цвет песчаного дна (камбала, скаты). При этом камбала ещё способна менять окраску в зависимости от цвета окружающего фона. Способность менять окраску путём перераспределения пигмента в покровах тела известна и у наземных животных. Например, хамелеон. Целыми днями сидит это малоподвижное животное на ветке какого-либо высокого дерева или кустарника. Хватательные, похожие на клещи лапы крепко зажимают ветки деревьев, а кончик длинного и мускулистого хвоста, обвившегося вокруг веток, помогает удерживать тело на дереве. Заметив своими вращающимися в разные стороны глазами летящее насекомое, хамелеон выбрасывает свой длинный язык с утолщением на конце. Насекомое прилипает к покрытому слизью языку и хамелеон быстро втягивает его в рот и съедает добычу. Хамелеоны не защищены ни бронёй, ни ядом. Они не могут спастись, закапываясь в землю или убегая. Они съедобны и имеют много врагов. Хищные птицы, звери, аисты, цапли, змеи, люди охотятся за этими безвредными ящерицами. И единственное их спасение – затеряться среди ветвей и листьев. Когда животное спокойно, оно окрашено в желтоватый цвет с красноватыми полосками вдоль боков; при раздражении кожа хамелеона становится зеленоватой, а полосы беловатыми. У некоторых животных мы встречаем яркий узор – чередование светлых и тёмных полос и пятен: окраска у зебры, тигра, жирафа, леопарда и др. Эта расчленяющая окраска как бы имитирует чередование пятен света и тени и создаёт некую размытость. Такая окраска тоже будет покровительственной.

У животных приспособительной является форма тела. Хорошо известен облик водного млекопитающего дельфина. Его движения легки и точны, скорость движения в воде достигает 40 км/ч. Плотность воды в 800 раз выше плотности воздуха. Как дельфину удаётся преодолеть её? Торпедовидная обтекаемая форма тела, отсутствие ушных раковин позволяют избежать завихрения потоков воды, окружающих дельфина, снижают трение. Подобная форма тела у многих водных животных: акул, китов, тюленей. Обтекаемая форма тела способствует быстрому передвижению животных и в воздушной среде. Маховые и контурные перья, покрывающие тело птицы, полностью сглаживают его форму. Птицы лишены выступающих ушных раковин, в полёте они обычно втягивают ноги. В результате птицы по быстроте намного превосходят всех других животных. Птицы быстро двигаются даже в воде. Наблюдали арктического пингвина, плывущего под водой со скоростью 35 км/ч

У животных ведущих скрытый, затаивающийся образ жизни, полезными оказываются приспособления, придающие им сходство с предметами окружающей среды – маскировка. Например, гусеницы бабочки пяденицы по форме тела и окрасу напоминают сучки. Насекомые-палочники похожи на небольшую бурую или зелёную веточку, некоторые бабочки напоминают сухие листья, а пауки подражают колючкам. Великие мастера маскировки своим успехом во многом обязаны способности замереть в момент, когда им грозит нападение или они сами готовятся схватить добычу. Среди животных особенно разнообразны те, кто так или иначе подражает цветкам. Например, цветочные богомолы, настолько уподобляются тем или иным частям растения, что обманутые сходством другие насекомые опускаются прямо на них и попадают в объятия хищника

днако нередко у животных наблюдается не скрывающая окраска тела, а, напротив, привлекающая внимание, демаскирующая. Такая форма приспособления называется предупреждающая окраска. Она свойственна большинству жалящих, выделяющих ядовитые вещества, отвратительно пахнущих или омерзительных на вкус животных. Подобно стоп-сигналам, эти рисунки и сочетания цветов должны легко распознаваться животными. Они означают: «Опасно!», «Не подходи!», «Со мной лучше не связываться!». Божью коровку, очень заметную, птицы никогда не склёвывают из-за выделяемого насекомым ядовитого секрета. Яркую предупреждающую окраску имеют несъедобные гусеницы, многие ядовитые змеи. Среди земноводных есть настоящие щёголи. Они эффектно окрашены, нередко медлительны, ведут дневной образ жизни и даже не пытаются прятаться от хищников в отличие от своих более многочисленных замаскированных родичей, которые отправляются на поиски корма по ночам, когда они менее заметны. Наиболее своеобразны среди земноводных щеголей, пожалуй, древолазы, обитатели Центральной и Южной Америки. Их кожные железы вырабатывают мощные парализующие яды, так что хищник, попробовавший закусить такой лягушкой и оставшийся в живых, ассоциирует пережитые неприятные минуты с её яркой расцветкой и в дальнейшем старательно избегает ей подобных. Среди примерно ста тысяч видов, составляющих отряд чешуекрылых, или бабочек, медведицы принадлежат не только к наиболее привычным, но и к самым красивым. У неё на редкость эффективная предупреждающая окраска – оранжево-чёрная и жёлто-чёрная с узорами из пятен и полосок. Медведица очень хороша собой, но ядовита. Специальные железы вырабатывают сильные токсины, поступающие в кровоток бабочки. Другие железы содержат жидкость с неприятным предостерегающим запахом. В тропических прибрежных водах Австралии, Новой Гвинеи, Индонезии и Филиппин обитает маленький (до 20 см. в длину вместе со щупальцами) синекольчатый осьминог. Ярко-оранжевые круглые пятна окаймлены характерными синими кольцами. Как и все представители рода, синекольчатый осьминог обладает удивительной способностью к регенерации, и, потеряв в бою одну или несколько из своих восьми щупалец, довольно быстро может отрастить новые. Насколько этот осьминожка красив, настолько же и ядовит. В слюне животного содержится сильнейший нейротоксин. Укус синекольчатого осьминога смертелен. Яд практически моментально парализует нервную систему любого живого существа, и противоядия от него не существует.

Эффективность предостерегающей окраски явилась причиной очень интересного явления – подражания, или мимикрии. Мимикрия – это подражание менее защищённого организма одного вида более защищённому организму другого вида. Это подражание может проявляться в форме тела, окраске и т.д. Покрытая предостерегающими полосками, но совершенно безобидная муха журчалка извлекает нектар из цветка, как и медоносные пчелы, обладающие грозным жалом. Мимикрия журчалки не ограничивается окраской, но включает и поведение. Журчалки подражают звукам, издаваемым пчёлами и осами, и, если их потревожить, угрожающе жужжат. Всё это вместе гарантирует журчалке неприкосновенность. Красивая бабочка данаида обязана своей несъедобностью тому, что её гусеницы питаются листьями ядовитого латука, опасного для скота и других позвоночных. Крылатые хищники быстро научились не трогать данаид, а заодно и их подражательницу, одну из нимфалид – лишь слегка невкусную. Бабочка-стеклянница удивительно похожа на осу. Крылья её совершенно прозрачны, так как чешуек, покрывающих крылья бабочек, у неё нет. При полёте она жужжит подобно осам, и летает так же стремительно и беспокойно, как и они. Уж имитирует окраску гадюки, его выдают только жёлтые пятна на голове. Немало подражателей приобрели ядовитые коралловые змеи. Например, аризонская королевская змея, которая не ядовита

ля выживания организмов в борьбе за существование большое значение имеетприспособительное поведение. В минуты опасности меняется поведение животных: гуси вытягивают шеи и начинают шипеть; кошки выгибают спину, прижимают уши и приподнимают шерсть; собаки скалят зубы,; жабы выпрямляют ноги, чтобы казаться выше ростом и отпугнуть врага; скунс сначала топает передними лапами, а затем задирает хвост, как сигнальный флажок, открывая анальные железы, из которых в случае необходимости брызнет струя вонючей жидкости. Жук-бомбардир при нападении врага выстреливает в него ядовитой жидкостью, вызывающей ожоги. Кроме того, жидкость образует облачко голубого пара, служащего дымовой завесой для прикрытия жука. Многие животные, чтобы отпугнуть или сбить с толку нападающего, внезапно показывают ему яркие пятна и узоры. Глазчатые пятна – узоры из концентрических кругов, которыми обладают многие насекомые,- приводят хищника в растерянность, и жертва успевает спастись. Птицам, охотящимся на бабочек, ложные глаза могут показаться глазами совы или кошки. Так поступает, например, бабочка калиго и бабочка сатурния. А гусеница гарпии при приближении опасности втягивает голову в туловище, которое раздувается в хищную «пасть», разинувшуюся под ложными глазами. Помимо отпугивания существует много других вариантов приспособительного поведения. Сюда относится запасание корма на неблагоприятный сезон года. Прежде чем начинать наполнять припасами кладовую, бурундук приводит её в порядок. Он выбрасывает прочь остатки старых заплесневелых запасов, выстилает дно сухими листьями, а затем уже затаскивает в кладовую лесные орехи, семена, грибы и прочую снедь, иногда его «клад» весит 8 кг. Каждый продукт складывается отдельной кучкой и тщательно сортируется. Запасают корм на зиму мыши, белки, сойки и даже хищники. Некоторые животные, такие как медведь, ёж, барсук, суслик впадают в спячку, переживая неблагоприятное время. У этих животных запасы питательных веществ откладываются в организме. С приближением холодов медведь, сильно ожиревший и обросший частой и длинной шерстью, ищет надёжное убежище в глухих местах леса среди густого бурелома, коряг и пней, где делает себе берлогу, выстилает её сухими листьями и мхом и укладывается спать. Снег постепенно заносит берлогу, и она выглядит большим сугробом. Медведь дремлет в берлоге до весны, медленно расходуя запасы осеннего жира, температура его тела понижается до 30 градусов.

Особенно большое значение имеют приспособления, обеспечивающие защиту потомства от врагов. Забота о потомстве может проявляться в разной форме. Многие рыбы охраняют икру, активно отгоняя врагов, или вынашивают её во рту. Самец колюшки строит гнездо с выходом и входом, обеспечивая приток кислорода к икринкам. Существуют виды лягушек, у которых икринки развиваются в специальной выводковой сумке. Птицы строят гнёзда и насиживают яйца, птенцов длительное время выкармливают и охраняют. Наивысшей степени развития достигает забота о потомстве у млекопитающих. Звери не только кормят своё потомство, но и обучают ловить добычу.

Соответствующая форма и окраска тела, целесообразное поведение обеспечивают успех в борьбе за существование только тогда, когда эти признаки сочетаются с приспособленностью процессов жизнедеятельности к условиям обитания, т.е. физиологическими адаптациями. Без таких адаптаций невозможно поддержание устойчивого обмена веществ в организме в постоянно колеблющихся условиях внешней среды. Многие пустынные животные перед наступлением засушливого сезона накапливают много жира: при его окислении образуется большое количество воды. Кроме того, верблюд при лишении воды резко сокращает испарение, как с дыхательных путей, так и через потовые железы. Многие ныряющие животные могут сравнительно долго обходиться без доступа кислорода. Например, тюлени ныряют на глубину 100-200 и даже 600 м. и находятся под водой 40-60 минут. Что позволяет ластоногим нырять на столь длительный срок? Это прежде всего большое количество особого пигмента, находящегося в мышцах, - миоглобина. Миоглобин способен в 10 раз больше связывать кислород, чем гемоглобин. Ночные хищники – совы превосходно видят в условиях слабого освещения. Летучие мыши прекрасно ориентируются в пространстве с помощью эхолокации.

Но не только животные приспосабливаются к условиям среды. Различные приспособления есть и у растений. У кактусов листья превратились в колючки, чтобы уменьшить испарение, а стебель стал мясистым для запасания влаги. А у кувшинок появились приспособления к повышенной влажности: большая поверхность листа, много устьиц, повышение интенсивности испарения. Низкорослость, мелколистность, поверхностное расположение корней деревьев и кустарников, очень быстрое развитие растительности весной и летом – во всём этом сказывается приспособленность к жизни в тундре. По-разному приспособились растения к опылению. У насекомоопыляемых растений яркие цветки имеющие нектар и аромат, для привлечения насекомых. Цветки орхидей и вовсе похожи на бабочек и привлекают особей противоположного пола. У ветроопыляемых – мелкая, лёгкая пыльца, пестик сильно опушен, длинные тычинки, лепестки и чашелистики не развиты: не мешают обдуванию цветка ветром. Семена многих растений имеют зацепки, крылатки и парашютики, облегчающие их распространение. Растения, живущие в условиях недостатка минерального питания, приспособились ловить и переваривать насекомых. У росянки листья превратились в ловчие аппараты с клейкими железистыми волосками, а у непентеса – в кувшинчики с пищеварительным соком.

Итак, мы выяснили, что в понятие «приспособленность вида» входят не только внешние признаки, но и соответствие строения внутренних органов выполняемым ими функциям, а также соответствие физиологических функций организма условиям обитания.

Как же возникают столь совершенные адаптации? Ключ к разгадке лежит в сложнейшем процессе естественного отбора. Например, дальний пращур богомола, теперь почти неотличимого от сухого листа, появился на свет со случайным набором генов, придавшим ему чуть большее сходство с сухим листком. А потому птицам было несколько труднее обнаружить этого богомола среди сухих листьев, и в результате он и ему подобные особи выживали в большем количестве. Следовательно, они оставляли больше потомства. А признак «сухой лист» становился всё более чётким и распространённым. Любые признаки возникают в результате мутаций. Может произойти одна крупная мутация, а может огромное множество мелких, что бывает гораздо чаще. Те из них, которые повышают жизнеспособность, передаются последующим поколениям, закрепляются и становятся приспособлениями. Каждое приспособление вырабатывается на основе наследственной изменчивости в процессе борьбы за существование и отбора в ряду поколений.

Следует помнить, однако, что все приспособления носят относительный характер , т.е. они помогают организму выжить лишь в данных конкретных условиях. При изменении же этих условий приспособление может стать бесполезным и даже вредным. В яркий солнечный день зимой белая куропатка выдаёт себя тенью на снегу. Заяц-беляк становится видным на фоне стволов деревьев. Стриж не может взлететь с ровной поверхности, так как у него длинные крылья и очень короткие ноги. Он взлетает только оттолкнувшись от какого-то края, как от трамплина. Панцирь наземных черепах защищает их от врагов, но хищные птицы поднимают их в воздух и разбивают о землю. Постоянный рост резцов грызунов – очень важная особенность, но лишь для питания твёрдой пищей. Если крысу держать на мягкой пище, резцы, не изнашиваясь, вырастают до таких размеров, что питание становится невозможным.

Какие выводы можно сделать из всего вышеизложенного?

Общая приспособленность организмов к условиям среды складывается из множества отдельных адаптаций самого разного масштаба.

Все приспособления возникают в ходе эволюции в результате естественного отбора.

Любое приспособление относительно.

Таким образом, приспособленность – это относительная целесообразность строения и функций организма, являющаяся результатом естественного отбора.

Проверка

Соотнесите приведённые примеры приспособлений с их характером и отправить ответ

Окраска жирафа

Окраска шмеля

Форма тела палочника

Окраска божьей коровки

Яркие пятна у гусениц

Строение цветка орхидеи

Внешний вид мухи-журчалки

Форма цветочного богомола

Поведение жука-бомбардира

Мир обитания живых организмов оказывает на них влияние как прямое, так и косвенное. Существа постоянно взаимодействуют с окружающей средой, получая из нее пищу, но в то же время и выделяя продукты своего метаболизма.

К окружающей среде принадлежит:

• природная - появившаяся на Земле независимо от человеческой деятельности;
• техногенная - созданная людьми;
• внешняя - это все, что находится вокруг организма, а также оказывает влияние на его функционирование.

Как живые организмы изменяют среду обитания? Они способствуют изменению газового состава воздуха (в результате фотосинтеза) и принимают участие в формировании рельефа, почвы, климата. Благодаря влиянию живых существ:

• увеличилось содержание кислорода;
• уменьшилось количество углекислого газа;
• изменился состав воды Мирового океана;
• появились горные породы органического содержания.

Таким образом, взаимоотношения живых организмов и среды их обитания являются сильным обстоятельством, провоцирующим различные преобразования. Различают четыре отличные друг от друга среды проживания.

Наземно-воздушная среда обитания

Включает в себя воздушную и наземную части и отлично подходит для размножения и развития живых существ. Это довольно сложная и многообразная среда, для которой характерна высокая степень организации всего живого. Подверженность почвы эрозии, загрязнениям приводит к уменьшению численности живых существ. В наземном мире обитания у организмов достаточно сильно развит внешний и внутренний скелет. Это произошло потому, что плотность атмосферы намного меньше плотности воды. Одним из значимых условий для существования считаются качество и структура воздушных масс. Они находятся в непрерывном движении, поэтому температура воздуха способна достаточно быстро изменяться. Живые существа, которые обитают в этой среде, должны адаптироваться к ее условиям, поэтому у них развилась приспособленность к резким колебаниям температур.

Воздушно-наземная среда обитания более многообразна, нежели водная. Здесь не так сильно выражены перепады давления, однако довольно часто возникает нехватка влаги. По этой причине у наземных живых созданий имеются механизмы, помогающие им со снабжением организма водой, в основном в засушливых районах. У растений образуется сильная корневая система и специальный водонепроницаемый слой на поверхности стеблей и листьев. Животные обладают исключительным строением внешних покровов. Их образ жизни помогает поддерживать водный баланс. Примером может быть миграция к водопоям. Большую роль играет и состав воздуха для наземных живых существ, обеспечивающий химическую структуру жизни. Сырьевым источником для фотосинтеза является углекислый газ. Для соединения нуклеиновых кислот и белков требуется азот.

Приспособленность к среде обитания

Приспособление организмов к среде обитания зависит от места их жительства. У летающих видов сформировалась определенная форма тела, а именно:

• легкие конечности;
• облегченная конструкция;
• обтекаемость;
• наличие крыльев для полета.

У лазающих животных:

• длинные хватательные конечности, а также хвост;
• тонкое длинное тело;
• сильные мышцы, позволяющие подтягивать туловище, а также перекидывать его с ветки на ветку;
• острые когти;
• мощные хватательные пальцы.

У бегающих живых созданий отмечаются следующие особенности:

• сильные конечности, имеющие малую массу;
• уменьшенное количество защитных роговых копыт на пальцах;
• сильные задние и короткие передние конечности.

У некоторых видов организмов специальные приспособления позволяют им сочетать признаки полета и лазанья. Например, забравшись на дерево, они способны на длинные прыжки-полеты. Другие виды живых организмов могут быстро бегать, а также летать.

Водная среда обитания

Первоначально жизнедеятельность существ была связана с водой. Особенности ее заключаются в солености, течении, пище, кислороде, давлении, свете и содействуют систематизированию организмов. Загрязнение водоемов очень плохо отражается на живых созданиях. Например, из-за уменьшения уровня воды в Аральском море пропала большая часть представителей флоры и фауны, в особенности рыбы. В водных просторах обитает огромное многообразие живых организмов. Из воды они добывают все необходимое, что требуется для осуществления жизнедеятельности, а именно питание, воду и газы. По этой причине все многообразие водных живых существ должно адаптироваться к основным особенностям существования, которые формируются химическими и физическими свойствами воды. Солевой состав среды также имеет большое значение для водных обитателей.

Огромное число представителей флоры и фауны, которые проводят жизнь во взвешенном состоянии, регулярно находятся в толще водного пространства. Умение парить обеспечивается физическими особенностями воды, то есть силой выталкивания, а также особыми механизмами самих существ. К примеру, множественные придатки, которые существенно увеличивают поверхность туловища живого организма по сравнению с его массой, усиливают трение о воду. Следующий пример жителей водной среды обитания - это медузы. Их умение держаться в толстом слое воды обуславливается необычной формой туловища, которое похоже на парашют. К тому же плотность воды очень сходна с плотностью тела медузы.

Живые организмы, среда обитания которых - вода, разными способами подстроились к передвижению. Например, рыбы и дельфины обладают обтекаемой формой тела и плавниками. Они способны быстро передвигаться благодаря необычной структуре наружных покровов, а также присутствию особой слизи, которая снижает трение о воду. У отдельных видов жуков, обитающих в водной среде, выпущенный отработанный воздух из дыхательных путей задерживается между надкрыльями и телом, благодаря этому они способны стремительно подниматься на поверхность, где происходит выпуск воздуха в атмосферу. Большая часть простейших перемещается с помощью ресничек, которые вибрируют, например, инфузория или эвглена.

Приспособления для жизни водных организмов

Различные среды обитания животных позволяют им адаптироваться и комфортно существовать. Тело организмов способно уменьшить трение о воду благодаря особенностям покрова:

• твердая, гладкая поверхность;
• наличие мягкого слоя, присутствующего на внешней поверхности твердого корпуса;
• слизь.

Конечности представлены:

• ластами;
• перепонками для плавания;
• плавниками.

Форма туловища обтекаемая и имеет самые разные вариации:

• сплюснутая в спинно-брюшном отделе;
• круглая в поперечном разрезе;
• сплюснутая с боков;
• торпедообразная;
• каплевидная.

В водной среде обитания живым организмам необходимо дышать, поэтому получили развитие:

• жабры;
• воздухозаборники;
• дыхательные трубки;
• пузыри, которые заменяет легкое.

Особенности обитания в водоемах

Вода способна накапливать и сохранять тепло, поэтому этим объясняется отсутствие сильных колебаний температуры, которые довольно часто встречаются на суше. Самым значимым свойством воды является возможность растворять в себе другие вещества, которые в дальнейшем используются как для дыхания, так и для питания организмами, живущими в водной стихии. Для того чтобы дышать, необходимо наличие кислорода, поэтому концентрация его в воде имеет огромное значение. Температура воды в полярных морях близка к замерзанию, но ее стабильность позволила сформироваться определенным приспособлениям, которые обеспечивают жизнедеятельность даже в таких суровых условиях.

В этой среде проживает огромное многообразие живых организмов. Здесь обитают рыбы, земноводные, крупные млекопитающие, насекомые, моллюски, черви. Чем выше температура воды, тем меньшее количество разведенного кислорода в ней находится, который в пресной воде растворяется лучше, чем в морской. Поэтому в водах тропического пояса обитает мало организмов, в то время как в полярных водоемах присутствует огромное разнообразие планктона, который используют в пищу представители фауны, в том числе крупные китообразные и рыбы.

Дыхание реализовывается всей поверхностью тела или особыми органами - жабрами. Для благополучного дыхания требуется регулярное обновление воды, которое достигается разными колебаниями, в первую очередь движением самого живого организма или его приспособлениями, такими как реснички или щупальца. Большое значение для жизни имеет и солевой состав воды. Например, моллюскам, а также ракообразным требуется кальций для построения панциря или раковины.

Почвенная среда

Располагается в верхнем плодородном слое земной коры. Это довольно сложный и очень важный компонент биосферы, который тесно связан с остальными ее частями. Часть организмов находится в почве всю свою жизнь, другие - половину. Для растений земля играет важнейшую роль. Какие живые организмы освоили почвенную среду обитания? В ней существуют бактерии, животные, а также грибы. Жизнь в этой среде в большей степени определяется климатическими факторами, например, температурой.

Приспособления для почвенной среды обитания

Для комфортного существования организмы имеют особенные части тела:

• небольшого размера копательные конечности;
• длинное и тонкое туловище;
• копательные зубы;
• обтекаемое туловище без выступающих частей.

В почве может существовать недостаток воздуха, а также она плотная и тяжелая, что в свою очередь привело к следующим анатомическим и физиологическим адаптациям :

• сильные мышцы и кости;
• устойчивость к недостатку кислорода.

Покровы тела подземных организмов должны позволять без проблем двигаться как вперед, так и назад в плотной почве, поэтому развились следующие признаки:

• короткая шерсть, устойчивая к истиранию и способная заглаживаться вперед и назад;
• отсутствие волосяного покрова;
• специальные выделения, которые позволяют телу скользить.

Развились специфические органы чувств:

• ушные раковины небольшие или вовсе отсутствуют;
• глаз нет или они существенно уменьшены;
• высокое развитие получила тактильная чувствительность.

Сложно представить растительный покров без земли. Отличительной чертой почвенной среды обитания живых организмов считается то, что существа связаны с ее субстратом. Одним из значимых отличий этой среды считается регулярное образование органических веществ, как правило, за счет отмирающих корней растений и опадающей листвы, а это служит источником энергии для растущих в ней организмов. Нагрузка на земельные ресурсы и загрязнение окружающей среды негативно влияют на проживающие здесь организмы. Часть видов находится на грани вымирания.

Организменная среда

Практическое воздействие человека на среду обитания влияет на численность популяций животных и растений, тем самым увеличивается или уменьшается количество видов, а в некоторых случаях происходит их гибель. Факторы среды:

• биотические - связаны с воздействием организмов друг на друга;
• антропогенные - связаны с влиянием человека на среду окружения;
• абиотические - относятся к неживой природе.

Промышленность - это крупнейшая отрасль, которая в экономике современного общества играет важнейшую роль. Она оказывает влияние на среду на всех этапах промышленного цикла, начиная с добычи сырья и заканчивая утилизацией продукции по причине дальнейшей непригодности. Основные виды отрицательного влияния ведущих отраслей на окружающую среду обитания живых организмов:

• Энергетика является основой развития промышленности, транспорта, сельского хозяйства. Использование практически каждого ископаемого (уголь, нефть, природный газ, древесина, ядерное топливо) негативно влияет и загрязняет природные комплексы.
• Металлургия. Одной из самых опасных сторон ее воздействия на среду обитания считается техногенное рассеивание металлов. Наиболее вредными загрязнителями считаются: кадмий, медь, свинец, ртуть. Металлы попадают в среду практически на всех стадиях производства.
• Химическая промышленность - одна из динамично развивающихся отраслей во многих странах. Нефтехимические производства выбрасывают в атмосферу углеводороды и сероводороды. При производстве щелочей вырабатывается хлористый водород. Такие вещества, как оксиды азота и углерода, аммиак и другие, выбрасываются также в больших объемах.

В заключение

Мир обитания живых организмов оказывает на них влияние как прямое, так и косвенное. Существа постоянно взаимодействуют с окружающей средой, получая из нее пищу, но в то же время и выделяя продукты своего метаболизма. В пустыне сухой и жаркий климат ограничивает существование большей части живых организмов, как и в полярных областях из-за холодов могут выжить только самые выносливые представители. К тому же, они не просто приспосабливаются к той или иной среде, но еще и эволюционируют.

Растения, выделяя кислород, поддерживают его баланс в атмосфере. Живые организмы влияют на свойства и структуру земли. Высокие растения затеняют почву, тем самым способствуя созданию особого микроклимата и перераспределению влаги. Таким образом, с одной стороны, среда меняет организмы, помогая их усовершенствованию путем природного отбора, а с другой, виды живых организмов изменяют окружающую среду.

Биология знает немало случаев, когда случайно отколовшаяся от основной популяции группа может через несколько веков образовать совершенно новый вид. Иногда даже бывает так, что при этом на той же территории продолжают жить особи материнского вида.

Ннемало также примеров, когда виды вынуждены обитать в условиях постоянно меняющейся внешней среды. Зачастую под «изменением» понимается постоянное ухудшение какого-то жизненно важного показателя. При выходе за пределы этого диапазона вид чаще всего попросту вымирает.

Предпосылки выживания

Ученые пришли к выводу, что вид имеет шансы на выживание только в том случае, если начнет активно изменяться, адаптируясь к резко изменившимся условиям. Это явление называется филетическим видообразованием. В этом случае формируется не только приспособленность организмов к среде обитания, но и развиваются совершенно новые для живых существ признаки.

На нашей планете к настоящему времени живут миллионы видов. Это ли не свидетельство силы жизни, ее постоянной изменчивости?! К сожалению, несколько миллионов лет назад живых существ было значительно больше. Несколько ледниковых периодов и постоянные пертурбации климата привели к тому, что видовое разнообразие резко сократилось. Выжили только наиболее приспособляемые.

Важные примеры адаптаций

Гениальное соответствие органов живых существ и выполняемой ими функции испокон веков обращало на себя внимание людей: попытки создания планеров с крылом в форме птичьего, постройка кораблей с обводами, напоминающими тела морских рыб. Но куда сильнее поражает идеальное, гармоничное соответствие внешнего вида животных и растений со средой их естественного обитания.

Разумеется, что примеры можно продолжать бесконечно. А потому в рамках этой статьи есть возможность рассказать лишь о некоторых живых существах, чьи черты приспособленности к среде обитания наиболее наглядно и явно доказывают правоту Дарвина.

Птицы

Так, человеку давно известно о важности защитной окраски для птиц, а также их птенцов и яиц в особенности. У глухарей, тетеревов и куропаток (открыто гнездящихся) скорлупа яиц практически идеально сливается с фоном окружающей их местности. В общем-то, спина самки также неотличима от окружающего пейзажа при взгляде со стороны. Тем интереснее то обстоятельство, что самки и яйца птиц, которые гнездятся в дуплах и прочих скрытых местах, нередко имеют весьма яркую окраску (те же попугаи, к примеру).

Насекомые

А какие черты приспособленности к среде обитания есть у насекомых? Что ж, они еще многочисленнее, чем все представители этого класса. Думаем, что всем известно поразительное сходство палочников с сухими веточками. Некоторые исследования в этой области до сих пор используются военными в области создания «лесных» камуфлирующих костюмов.

Впрочем, тела многих гусениц очень напоминают веточки, а крылья бабочек могут сойти за листья деревьев той местности, где они обитают. Здесь нужно отметить, что в этом случае наблюдается гармоничное сочетание покровительственной формы тела и покровительственной же окраски. Некоторых бабочек, когда те сливаются с окружающей их местностью, сложно отличить от листьев даже в упор. Если вы более-менее знаете биологию, то прекрасно себе представляете все многообразие класса насекомых. Попадая в лес или поле, вы видите не более 2-3% от всего их количества. Остальные попросту маскируются.

Но! Не следует считать, что примеры приспособленности организмов ограничиваются банальной маскировкой. Вспомните о приспособительной окраске, когда ярко окрашенные, «цветастые» насекомые как раз-таки не пользуются популярностью у хищников, так как те прекрасно знают об их резко отрицательных пищевых качествах. Так, синица или воробей, пару раз попытавшись в молодости закусить клопом-солдатиком, до конца жизни запоминают их едкий, ядовитый вкус.

Кроме того, черты приспособленности организмов к среде включают в себя и мимикрию. Явление это напоминает покровительственную окраску, но «наоборот». Так, некоторые беззащитные и съедобные виды отлично могут подражать тем насекомым, которые ядовиты или имеют отвратительный вкус. К примеру, осовидные мухи сильно похожи на ос, которых боятся даже многие птицы. Все этого говорит о том, что приспособленность организмов к условиям среды носит как раз-таки приспособительный, адаптационный характер.

Высшие млекопитающие

Все это можно увидеть и на примере высших млекопитающих. Окраска зебр нам кажется яркой и даже несколько нелепой, вот только она идеально повторяет чередование света и тени в зарослях травы, что позволяет этим животным отлично маскироваться в саванне. Очевидцы подтверждают, что неподготовленные люди порой не замечают зебр даже на открытой местности, с расстояния всего 50-70 м.

Прочие особенности

Некоторые живые существа имеют еще более удивительную и эффективную приспособленность к Речь идет о хамелеонах и камбале, которые могут изменять окраску своего тела, производя перераспределение органических пигментов в хроматофорах кожи. Не стоит забывать, что покровительственная окраска и прочие защитные факторы резко улучшают свою эффективность при условии соответствующего поведения. К таковому относится рефлекс замирания, принятия позы покоя, что характерно для огромного количества видов животных.

Откуда у живых существ такая способность?

Вообще, откуда появилась приспособленность организмов к среде обитания? В общем-то, в предыдущей части мы уже выразили мнение великого Дарвина: если животное или растение могут пережить резкую смену климата или прочих условиях, то именно его потомки станут наиболее распространенными. Таким образом, основной причиной возникновения у живых существ каких-то новых приспособлений является именно естественный отбор. Давайте покажем это на практическом примере, обсудив жизнь семейства тетеревиных птиц, которые обитают в нижнем пологе леса.

Особенности строения

Давайте вспомним основные особенности внешнего строения этих птиц: клюв короткий, не мешает склевывать корм прямо с лесной подстилки (в том числе и со снежного покрова); на лапах - густая бахромчатая подложка, при помощи которой они могут спокойно ходить даже по глубокому снегу. Особенности строения пера позволяют им проводить ночи, с головой зарывшись в снег, а короткие, широкие крылья делают тетеревов немногими из птиц, которым доступен прямой, практически вертикальный взлет.

Вполне логично было бы предположить, что у их далеких предков таких приспособлений не было и в помине. Скорее всего, после изменения целого ряда каких-то факторов среды (банально похолодало) они были вынуждены приспосабливаться к резко изменившейся среде обитания, в том числе к холоду.

Процесс изменения

Непрерывно возникали новые мутации, при скрещивании происходили их разнообразные комбинации, а волновая численность делала популяцию более гетерогенной и стабильной. Неудивительно, что птиц отличал друг от друга целый ряд признаков: на пальцах у кого-то были бахромки, у каких-то особей укорачивался клюв или крылья.

В чем же выражалась приспособленность организмов к среде обитания? Дело в том, что в ходе постоянной выживали только те птицы, параметры строения которых наиболее соответствовали окружающему миру. В процессе отбора только они оставляли больше потомства, причем именно оно выживало наиболее часто и в количестве, достаточном для образования новой популяции. Новое поколение приносило с собой новые мутации и весь процесс повторялся с самого начала.

Закрепление полезных признаков и качеств

Наверняка среди мутаций были такие, которые усиливали и закрепляли проявление признаков, проявившихся ранее. Естественно, что птицы, у которых эти изменения проявлялись, имели существенно больше шансов не только выжить, но и дать впоследствии потомство. На протяжении поколений все эти признаки накапливались и закреплялись, пока не появились те тетерева, которых мы знаем сейчас.

Противоречия теории Ламарка

Как известно, теория Дарвина в корне отличается от предположения, которое было выдвинуто Жаном Батистом Ламарком. Последний говорил, что все живые организмы могут изменяться под влиянием окружающей среды, но только в том направлении, которое исключительно полезно для них. Но это же абсурдно: какое такое влияние могло способствовать возникновению колючек у ежей?

Только влияние естественного отбора может объяснить возникновение столь полезного приспособления. Предполагается, что очень далекие предки ежиных смогли выживать, покрываясь все более огрубевающим волосяным покровом. Оставаться же в живых и давать потомство получалось преимущество у тех «протоежей», которым повезло иметь наиболее длинные и жесткие колючки.

Прочие «колючие» примеры

По точно такому же пути пошли «щетинистые ежи» с Мадагаскара. Речь идет о тенреках и немногочисленных видах колючешерстных мышей и хомяков.

Имеет ли приспособленность организмов к среде обитания хоть какие-то общие признаки? Ученые предполагают, что механизм возникновения такого рода приспособлений остается общим во всех случаях: дело в том, что появляются они далеко не сразу, не за одно-два поколения. Напротив, их возникновение - процесс длительный и сложный. Никогда не следует забывать, что на эволюционном пути полно тупиковых ветвей и неудачных «технических решений» природы. Об этом мы сейчас и поговорим.

Относительность приспособленности

В период до Дарвина приспособленность животных к среде обитания служила единогласным доказательством существования Господа и безмерной мудрости Творца: разве могла бы природа без такого «руководства» самостоятельно устроить окружающий мир настолько разумным, сбалансированным способом!?

Царило мнение, что каждая черта какого бы там ни было живого организма абсолютно совершенна и точно соответствует той задаче, которая на нее была возложена. Так, вытянутый в хоботок помогает ей добывать нектар даже из самых «сложных» цветов, а приспособленность растений к среде обитания в виде толстых стволов кактусов и прочих суккулентов идеально приспособлены для запасания воды на длительный срок.

К сожалению, даже многие современные ученые продолжают относиться к природе как к гениальному скульптору, каждое творение которого идеально и непогрешимо. Но! Важно четко осознавать, что это далеко не так!

Современное изучение приспособленности к среде обитания показало, что всякие изменения всегда относительны, так как формируются намного медленнее реального изменения условий окружающей среды. Соответственно, многие черты могут оказаться ненужными, а то и прямо вредными для организма, если мир вокруг изменится.

Доказательства относительности

Доказательством факта, что приспособленность живых организмов является понятием весьма и весьма относительным, служат следующие примеры:

• От одних врагов защитные приспособления весьма эффективны, а вот от других животных спасают не особенно хорошо. с удовольствием поедают улитки-конусы, а ядовитых мохнатых гусениц включает в свой рацион кукушка.
• Далеко не все рефлексы животных действительно целесообразны и адекватно соотносятся с условиями окружающей среды. Вспомните о ночных бабочках, которые собирают пыльцу со светлых цветов, хорошо видимых ночью: они столь же поспешно летят на пламя костров и свечей, хотя и гибнут при этом.
• Органы приспособления, которые в одной среде являются действительно полезными, в прочих условиях оказываются вредны и даже опасны. Так, у которые ни разу в жизни не опускаются на воду, имеются перепонки на лапах.
• Бобры, одни из самых лучших «инженеров» в природе, активно строят запруды даже в стоячих прудах и бассейнах, что является бесполезной тратой сил.

Особенно ярко относительность проявляется в случае тех животных, чья родина располагается на другом конце Земного шара, но которые были завезены человеком в совершенно новую для них среду обитания. Проще говоря, именно наиболее показательно и убедительно доказывает, что природа далеко не всегда непогрешима.