Приведите примеры приспособления животных к суровым условиям обитания.
Есть у меня пример. Несколько лет назад у меня завелась моль, и я всячески пыталась сделать ее условия обитания как можно более суровыми и опасными для жизни. Увы, не помогло. Я сдалась, смирилась и считаю бабочек кем-то вроде домашних питомцев.
Что можно считать суровыми условиями
Как дитя цивилизации, я бы сочла суровыми вообще все условия, в которых отсутствуют подушка, одеяло и доступ к медицинской помощи.
Животные не так избалованы, но даже им невероятно сложно выжить в условиях:
- экстремальной жары или холода;
- недостатка влаги;
- высокого давления.
Поэтому в пустынях, на полюсах и глубоко под водой обитают только те, кого эволюция снабдила расширенным набором для выживания.
Обитатели пустынь
Пустыню малопригодной для жизни делает, в первую очередь, недостаток влаги. Чтобы найти водоем, нужно очень постараться. Растений нет или очень мало. Днем практически негде скрыться от солнца, стоит сильная жара. Зато ночью температура резко опускается.
Многие жители пустынь роют норы и/или умеют моментально закапываться в песок. Это помогает укрыться как от жары, так и от хищников.
Так делают:
- песчанки;
- тушканчики;
- лисица-фенек;
- рогатая гадюка.
Животные пустынь обычно имеют светлую «песочную» окраску. И это не только маскировка, но и способ избежать перегрева.
Особенности физиологии также помогают пустынным животным долго обходиться без воды и терять минимум влаги в процессе метаболизма.
Животные вечной зимы
Холод убивает не хуже жары, поэтому в приполярных районах выживают те, кто смог приспособиться к экстремальным погодным условиям.
Типичные жители арктических пустынь:
- многие виды тюленей;
- белые медведи;
- многие виды пингвинов.
Им помогают выжить слой подкожного жира и очень плотный мех (слой перьев в случае пингвинов).
В наиболее суровых районах полярных пустынь растений нет вообще, поэтому выживают там только хищники.
Богатые крилем и рыбой холодные воды служат отличным источником пищи. Мясо употребляют те, кому повезло оказаться на вершине пищевой цепочки: белые медведи, морские леопарды.
Приспособление растений к среде обитания [Адаптация]
Недостаток влаги
см. Влияние воды и влажности на организмы
Растения по-разному приспособлены к дефициту влаги. Листья одних растений сверху покрыты восковым слоем (фикус), других — густыми волосками (коровяк джунгарский). Листья саксаула превратились в «чешуйки». Листья янтака мелкие и жёсткие, большинство ветвей имеют форму колючек. Кактус, агава, алоэ относятся к числу сочных растений.
Влияние температуры
см. Влияние температуры на организмы
Некоторые растения имеют очень короткий вегетационный период. Например, лютик едкий, костёр Дантонии начинают расти и развиваться ранней весной, и успевают дать семена до конца вегетации. Верблюжья колючка, полынь и подобные им растения в засуху выживают, сбрасывая листья.
Потребность в свете
см. Влияние света на организмы
У растений существует ряд приспособлений, связанных с их опылением. Растения, опыляемые насекомыми, привлекают их своими крупными, яркими цветками, которые обладают приятным запахом и содержат нектар. Цветки растений, опыляемые при помощи ветра, наоборот, мелкие, невзрачные, бесцветные, без запаха, с лёгкой пыльцой. Материал с сайта http://wikiwhat.ru
Распространение плодов и семян
У растений встречаются и такие приспособления, которые способствуют распространению их плодов и семян. Распространяемые с помощью ветра плоды и семена берёзы, карагача, айланта, клёна имеют крыловидные отростки, семена хлопчатника снабжены волосками. Плоды череды, зверобоя, дикой моркови, лопуха, рогоголовника снабжены крючками, колючками, волосками, с помощью которых они цепляются за шерсть животных, перья птиц, одежду человека и разносятся на большие расстояния (рис. 36, 37). Мясистые, сочные косточковые и бескостные плоды поедаются птицами и другими животными, и их непереваренные семена выделяются с помётом и таким образом распространяются на другие территории. Семена и плоды, распространяемые водой, также имеют некоторые приспособления.
Картинки (фото, рисунки)
Рис. 36. Распространение плодов с помощью животных и человека: 1 — двусемянка репишки; 2 — боб цепкой люцерны; 3 — корзинка лопуха с крючочками; 4 — соплодие дурнишника; 5 — вонзающийся плод устели-поле; 6 — вонзающиеся плоды якорцев
-
Рис. 37. Распространение плодов с помощью ветра: 1 — плод берёзы; 2 — плод карагача; 3 — плод клёна; 4 — плод айланта; 5 — плод ясеня; 6—плод сосны
Приспособленность организмов к среде обитания примеры животных и растений
Приспособленность черепахи к среде обитания
Сообщение на тему адаптации растений к опылению и распространению
Преспособлении ростений сообщение
Приспособление к среде обитания клена
Какие приспособления имеют растения для защиты от животных?
Какие приспособления возникли у растений против неблагоприятных условий окружающей среды?
Клювы, лапы, камуфляж. Как животные адаптируются к городской жизни
- Фернандо Дуарте
- BBC World Service
Японские галки разбивают скорлупу орехов при помощи автомобилей
Тысячи лет галки японского города Сендай с трудом, но решали сложнейшую задачу: как расколоть грецкий орех.
Грецкие орехи — главное лакомство этих галок, но скорлупа их слишком крепкая, птицы не могут расколоть ее клювом. Поэтому раньше они взлетали с орехом в клюве повыше и бросали его, чтобы орех разбился о землю.
Но в 70-х годах прошлого века местный орнитолог заметил, что птицы изменили тактику. Они стали бросать орехи на проезжую часть, под колеса автомобилей.
Сендайские галки стали классическим примером того, как урбанизация способствует изменению поведения животных.
Адаптация к мегаполису
Автор фото, Getty Images
Подпись к фото,К 2050 году около 70% всех жителей Земли будут жить в городах
Согласно данным ООН за 2018 год, в городах сейчас живет 55% всего населения Земли (в 1960 году эта цифра составляла 34%).
Ожидается, что к 2050 году около 70% всех жителей Земли будут жить в городах.
Этот рост городского населения оказал негативное влияние на дикую природу и биологическое разнообразие: многие животные стали терять привычную среду обитания.
Но урбанизация привела и к изменению поведения ряда животных, которые приспособились к выживанию в городах.
«Очень важно понимать связь урбанизации с дикой природой», — объясняет голландский эволюционный биолог Менно Шильтхайзен, который рассмотрел эту тему в книге «Дарвин переезжает в город: как городские джунгли стимулируют эволюцию».
«Мы приближаемся к ситуации, когда единственная природа, доступная большинству людей, будет городской природой», — говорит ученый.
Автор фото, Getty Images
Подпись к фото,Пауки научились плести свою паутину на городских фонарях, чтобы быть ближе к мотылькам, которых привлекает свет
Быстрые изменения
Шильтхайзен и другие ученые утверждают, что некоторые примеры адаптации являются следствием быстрых эволюционных изменений, вызванных человеком, то есть быстрой адаптации, занимающей всего несколько десятилетий.
«Мостовые пауки, которые обычно избегают света, плетут паутину на уличных фонарях, привлекающих мотыльков. В ряде городов мотыльки, в свою очередь, развивают свою способность сопротивляться манящей силе света», — пишет Шильтхайзен в своей книге.
Такие поведенческие изменения можно наблюдать у разных видов, город как таковой является лучшим местом для наблюдения за их развитием.
«Урбанизация представляет собой лучший и самый масштабный эксперимент в области непреднамеренной эволюции», — говорит биолог из университета Торонто Марк Джонсон.
Автор фото, MTA handout
Подпись к фото,Сапсаны приспособились к городской среде и начали вить гнезда на небоскребах
Джонсон стал соавтором статьи, опубликованной в 2017 году в журнале Science, в которой изучались закономерности городской адаптации животных на основании проведенных 192 исследований.
Было установлено, что некоторые виды животных нашли свою нишу в городской среде. Один из примеров — сапсан, хищная птица, которая в середине 20 века оказалась под угрозой исчезновения из-за высокого уровня химических выбросов.
Сапсаны накапливали в себе такие химические вещества как ДДТ (он же дуст, инсектицид, применявшийся против насекомых) , потому что охотились на перелетных птиц, которые в свою очередь питались насекомыми.
Запрет на использование ДДТ и реализация программ размножения позволила виду сохраниться, но не раньше, чем эти птицы нашли себе убежище в городе, потому что на сохранение вида оказывало влияние и разрушение среды обитания.
Сапсаны перебрались в города, где им пришлось научиться гнездиться на небоскребах. Исследователи также подтвердили, что сапсаны питаются различными животными, распространенными в городах: от голубей до летучих мышей.
Более длинные и широкие клювы
Зяблики Дарвина (они же галапагосские вьюрки) занимают важное место в истории биологии. Именно их Дарвин изучал на Галапагосах, именно они помогли ему в разработке его теории естественного отбора.
Птицы имели различные размеры и форму клюва, тем самым адаптируясь к определенному типу пищи на разных островах.
Но в последнее время внимание ученых привлекли зяблики из американского города Тусона (штат Аризона). Их клювы стали длиннее и шире, чем у их сельских собратьев.
Причина? Форма клюва облегчает им подхватывание семян подсолнечника из кормушек.
«Я думаю, это очень убедительное доказательство того, что когда мы даем новые виды питания животным, мы вмешиваемся в естественный отбор», — говорит куратор птиц американского Музея биологии Юго-Запада Кристофер Витт.
Подвальные комары
Автор фото, Getty Images
Подпись к фото,Комары, обитающие в лондонском метро — наглядный пример адаптации и «быстрой эволюции»
Комар-пискун (или комар обыкновенный) — самый распространенный в мире вид комаров.
Они известны своей способностью к адаптации. Но комары, обитающие в лондонском метро, обошли их.
В то время как комары-пискуны живут над поверхностью земли, образуя большие спаривающиеся рои, подземные (подвальные) комары благополучно обитают в созданных человеком подземных пространствах. Такой комар спаривается только с одним партнером.
Комар-пискун предпочитает кусать птиц, подземный же предпочитает кровь человека.
Автор фото, Getty Images
Подпись к фото,Люди, укрывавшиеся в лондонском в годы Второй мировой войны, рассказывали о безжалостных комарах
Этого комара прозвали комаром лондонского метро. Почему, если его выделили в отдельный вид еще в 18 веке, когда метро еще не было?
Потому что именно в метро в годы Второй мировой войны люди получили первые серьезные укусы. Подземный комар адаптировался к условиям лондонской подземки, стоячей воде и новой пище.
Светлая моль
Автор фото, Getty Images
Подпись к фото,Пигментация на крыльях — для моли вопрос жизни и смерти
Березовая пяденица — еще один пример адаптации животного к человеку.
В числе продолжавшейся десятилетиями индустриализации в Великобритании в городских условиях резко выросло число особей черного окраса. Сажа дымоходов позволяла им прятаться от хищников. Численность же особей светлого окраса, которые укрывались на лишайнике деревьев, стала сокращаться.
Новые усовершенствованные стандарты по очистке атмосферы от вредных выбросов привели к очищению окружающей среды и новому росту популяции светлого окраса.
Городские лягушки
Тунгарские лягушки обитают на границе тропических лесов от Мексики до северной части Южной Америки и издают характерный звук, когда призывают самок для спаривания.
По этому звуку их находят и охотящиеся на них хищники.
Автор фото, Smithsonian Tropical Research Institute
Подпись к фото,Самец тунгарской лягушки очень характерно призывает подругу
Исследователи обнаружили, что особи, живущие ближе к городской среде, развили более разнообразную систему громких сигналов, лучше привлекающих самок, нежели их сельские и лесные собратья.
Казалось бы, теперь их еще легче находят и хищники. Но рядом с городами хищников гораздо меньше, городским лягушкам не приходится их так опасаться, именно поэтому их брачные призывы стали смелее и разнообразнее.
Черные дрозды поют ночью
Автор фото, Getty Images
Подпись к фото,Городские черные дрозды часто поют ночами
Черный дрозд является одним из старейших и наиболее изученных городских животных в мире.
У особей, обитающих в городской и сельской местности, есть определенные отличия. В Европе и Северной Африке городские черные дрозды фактически превратились в новый вид. У городских птиц более прочные клювы и они не мигрируют зимой.
Также есть свидетельства того, что городской шум вынудил их изменить высоту издаваемых звуков и время пения.
Известно, что лесные черные дрозды поют на рассвете. Городские же стали петь ночью, за несколько часов до восхода солнца.
Гладкие стены и липкие лапы
Автор фото, Kristin Winchell
Подпись к фото,Ящерицам семейства анолисовых приходится приспосабливаться к жизни в городах
Ящерицам семейства анолисовых из Пуэрто-Рико пришлось стать лидерами городской адаптации.
Сначала они столкнулись с гладкими стенами. Городские ящерицы научились преодолевать их, приобретя более длинные и липкие конечности.
«Городские районы — это просто другая среда обитания. Животные, которые там живут, совсем не чужды естественному отбору», -говорит биолог, специалист по ящерицам из Вашингтонского университета в Сент-Луисе Кристин Винчелл.
Автор фото, Kristin Winchell
Подпись к фото,Лапы городской ящерицы (слева) более приспособлены к городской среде
«Мы обнаружили, что в городской среде у ящериц на лапах больше чешуи и крупнее подушечки пальцев», — говорит она.
Винчелл провела несколько лабораторных исследований, изучая скорость передвижения городских и сельских ящериц, и обнаружила, что городские особи в этом соревновании легко вырываются вперед на скользкой поверхности.
Исследования также показали, что городские особи стали терпимее к более высоким температурам.
|
Факторы |
Тип приспособления к засушливым условиям |
Примеры растений и животных |
|
1. Уменьшение потери воды |
Листья превращены в иглы и колючки |
Cactaceae (кактусовые), Euphorbiaceae (молочаи), хвойные деревья |
|
|
Pinus (сосна) |
|
|
Толстая восковая кутикула |
Листья многих ксерофитов; насекомые |
|
|
Толстый стебель с большим отношением объема к поверхности |
Cactaceae и Euphorbiaceae («суккуленты») |
|
|
Опушенные листья |
Многие альпийские растения |
|
|
Сбрасывание листьев при засухе |
Ряд растений |
|
|
Устьица открыты ночью и закрыты днем |
Crassulaceae (толстянковые) |
|
|
Эффективная фиксация СО2 ночью при неполностью открытых устьицах |
С-4 — растения, например Zea mays (кукуруза) |
|
|
Выделение азота в виде мочевой кислоты |
Насекомые, птицы и некоторые рептилии |
|
|
Удлиненная петля Генле в почках |
Пустынные млекопитающие, например, верблюд, пустынная крыса |
|
|
Ткани выносливы к высоким температурам из-за уменьшения потоотделения или транспирации |
Различные пустынные растения, верблюд |
|
|
Животные прячутся в норах |
Множество мелких пустынных млекопитающих, например, пустынная крыса |
|
|
Дыхательные отверстия прикрыты клапанами |
Множество насекомых |
|
|
|
||
|
2. Увеличение поглощения воды |
Обширная поверхностная корневая система и глубоко проникающие корни |
Некоторые Cactaceae (кактусовые), например Opuntia, и Euphorbiaceae (молочаи) |
|
Длинные корни |
Многие альпийские растения, например, эдельвейс |
|
|
Прорытие ходов к воде |
Термиты |
|
|
|
||
|
3. Запасание воды |
В слизистых клетках и в клеточных стенках |
Cactaceae (кактусовые), Euphorbiaceae (молочаи) |
|
В специализированном мочевом пузыре |
Пустынная лягушка |
|
|
В виде жира (вода — это продукт окисления) |
Пустынная крыса |
|
|
|
||
|
4. Физиологическая устойчивость к потере воды |
При видимом обезвоживании сохраняется жизнеспособность |
Некоторые элифитные папоротники и плауны, многие мохообразные и лишайники, осока |
|
Потеря значительной части массы тела и быстрое ее восстановление при наличии доступной воды |
Верблюд (теряет до 30% влаги) |
|
|
|
||
|
5. «Уклонение» от проблемы |
Переживают неблагоприятный период в виде семян |
Эшшольция калифорнийская |
|
Переживают неблагоприятный период в виде луковиц или клубней |
Некоторые лилии |
|
|
Распределение семян в расчете на то, что некоторые из них попадут в благоприятные условия |
Различные растения |
|
|
Поведенческие реакции избегания |
Почвенные организмы, к примеру, клещи, дождевые черви |
|
|
Летняя спячка в слизистом коконе |
Дождевые черви, двоякодышащие рыбы |
|
10 Примеров адаптаций животных к неблагоприятной окружающей среде
Мать-природа обладает очень упрямым характером. Она всегда старается покорить любые суровые условия, созданные неустанными силами нашей планеты, и именно в таких экстремальных условиях изобретательность мира природы можно лицезреть во всей её красе. В подавляющем количестве случаев природа кажется умнее любого учёного, и изобретает способы выживания, которые могут послужить источником вдохновения для желания человека покорить любые суровые условия. Ниже представлено десять примеров поразительных адаптаций животных к экстремальным температурам и другим неблагоприятным условиям:
10. Арктическая рыба
Рыбы являются пойкилотермными организмами, или проще говоря, холоднокровными животными, а это означает, что чем ниже температура окружающего их пространства, тем труднее для них сохранять свои метаболические функции. Более того, по мере снижения температуры кристаллы льда образуются в клетках их организма и, таким образом, животное может получить непоправимый ущерб, который в конечном итоге приведёт к его смерти. Однако, несмотря на то, что арктические рыбы не обладают роскошью выработки своего собственного тепла, как тела тюленей и других морских млекопитающих, которые живут в той же ледяной воде, они, по-видимому, процветают, и то, каким образом им это удается, озадачивало учёных в течение длительного времени.
Объяснение было найдено в последние годы, когда был обнаружен антифризный белок, который предотвращает образование кристаллов льда в их крови. Тем не менее, как именно этот протеин работает, было обнаружено лишь три года назад в ходе исследования, проведенного компанией «Volkswagen» (да-да, производителем автомобилей). Белок предотвращает образование льда в окружающих его молекулах, и таким образом позволяет клеткам продолжать свой жизненный цикл. Это явление достигается за счёт того, что белок замедляет молекулы воды, которые обычно находятся в состоянии непрерывных движений, похожих на танцевальные. Это препятствует формированию и разрыву связей, которые необходимы для образования льда. Аналогичный белок был найден у нескольких видов жуков, которые живут на больших высотах или в непосредственной близости к Арктическому кругу.
9. Замерзание для выживания
Арктические рыбы избегают замерзания, но другие животные эволюционировали таким образом, чтобы полностью замерзать, чтобы выжить в холодное время года. Как бы парадоксально это ни звучало, но несколько видов лягушек и черепах практически полностью замерзают и проводят в таком состоянии всю зиму. Любопытно то, что они замерзают вплоть до твёрдого состояния и если бросить такую замороженную, но живую лягушку в окно – оно моментально разобьётся, как от удара куском льда. Затем лягушки чудесным образом оттаивают назад к живому состоянию во время весны. Этот выдающийся способ выживания зимой объясняется тем фактом, что мочевина и глюкоза (которая образуется от преобразования гликогена в печени, которое происходит перед замораживанием) ограничивают количество льда и уменьшают осмотическую усадку клеток, что в противном случае могло бы привести к смерти животного. Другими словами, сахар позволяет лягушки выжить. Однако, у их устойчивости есть свой лимит: хотя они выглядят полностью твёрдыми в замороженном состоянии, животные могут не выжить, если замёрзнет более 65 процентов воды в их теле.
8. Химическое тепло
Мы всё ещё находимся в мире хладнокровных животных. Большинство из нас узнали на уроках физики, что чем меньше объект, тем ему труднее сохранять тепло. Более того, мы знаем, что холоднокровные животные, как правило, довольно вялые и способны только на короткие всплески энергии. Однако насекомые, несмотря на то, что являются пойкилотермными существами, очень активны и достигают они своей энергичности, генерируя тепло тела с помощью химических и механических средств, как правило, путём быстрых и постоянных мышечных движений. Мы можем провести параллель между насекомыми и согреванием дизельного двигателя зимой, перед его запуском. Они делают это не только для выработки энергии, необходимой для поддерживания полёта, но и для защиты от холода зимой, например, пчёлы собираются в кучу и дрожат, чтобы не замёрзнуть.
Простейшие, бактерии и споры, а также некоторые нематоды, используют инцистирование (которое представляет собой вхождение в состояние анабиоза, и отделение от внешнего мира при помощи твёрдой клеточной стенки), чтобы выдержать неблагоприятные условия в течение длительных периодов времени. Очень длительных периодов времени.
Фактически, инцистирование именно поэтому и является одним из самых выдающихся достижений мира природы: учёным удалось вернуть к жизни бактерии и споры, возраст которых достигал миллионы лет — самой старой из которых было примерно 250 миллионов лет (да, она была старше динозавров). Инцистирование вполне может быть единственным способом, при помощи которого Парк Юрского периода может стать реальностью. С другой стороны, представьте себе, что произойдёт, если учёные оживят вирус, от которого у человеческого организма нет защиты…
6. Природные радиаторы
Поддержание прохлады является проблемой в тропических районах, особенно если речь идёт о крупных или более энергичных животных. Природные радиаторы представляют собой эффективный способ снижения температуры тела: например, уши слонов и кроликов полны кровеносных сосудов, и помогают животным охладить свое тело в жару. У кроликов, проживающих в арктических районах уши намного меньше, как и у шерстистых мамонтов, природа сделала их уши маленькими, чтобы защитить их от холода. Радиаторы также встречались и в доисторическом мире, у таких животных как диметродоны, которые жили в пермский период или, по мнению некоторых учёных, у динозавров, принадлежащих к семейству стегозавров, пластины которых были насыщены сосудами для облегчения теплообмена.
5. Мегатермия
Слишком большой размер может быть недостатком для существ, живущих в тропических районах, так как им постоянно необходимо снижать температуру тела. Однако в холодных водах, большие холоднокровные существа могут процветать и быть достаточно энергичными. Предпосылкой для этого является размер: мегатермия является способностью генерировать тепло за счёт массы тела, это явление встречается у кожистых морских черепах (самых больших черепах в мире), либо у крупных акул, таких как большая белая акула или акула мако. Это увеличение температуры тела позволяет этим существам быть довольно энергичными в холодных водах – более того, морские кожистые черепахи являются самыми быстрыми рептилиями на Земле, способными развить скорость до 32 километров час за короткий рывок.
4. Изменение свойств крови
Для того чтобы выжить в экстремальных условиях, некоторые животные выработали различные виды состава крови: например кашалот и горный гусь Азии. Оба эти вида обладают странной способностью хранить намного больше кислорода в клетках крови, чем другие животные. Однако нуждаются они в этом по разным причинам: кашалоту приходится задерживать своё дыхание в течение длительного времени в связи с тем, что он погружается на большую глубину в поисках пищи. Горному гусю необходимо поддерживать энергичный полёт над гималайским горным хребтом, а на тех высотах, на которых он летит, в воздухе содержится очень мало кислорода.
3. Дыхательная адаптация
В тропических и экваториальных районах смена времен года может привести к катастрофе для многих животных. Сезон дождей может означать частые наводнения, в которых многие наземные животные теряют жизни, в то время как сезон засухи означает отсутствие воды, что, естественно, плохо для всех. Среди животных, для обеспечения выживания которых природа пошла на многое, находятся рыбы, которые дышат воздухом. Многие из нас слышали о двоякодышащей рыбе, относящейся к надотряду двоякодышащих, которая создаёт слизистый мешок, чтобы защитить себя от засухи, но некоторые виды сомов и угрей не только дышат воздухом, но и способны путешествовать по земле между водоёмами. Эти рыбы способны получать кислород из воздуха не через лёгкие или жабры, но за счет использования специальных областей своих кишечников.
2. Жизнь в аду
С момента их открытия, гидротермальные жерла опровергли многие теории, которые учёные выдвигали относительно глубоководной морской жизни. Температура воды, окружающей эти жерла превышает температуру кипения, но само давление воды на этих глубинах предотвращает любое появление пузырьков. Из гидротермальных жерл постоянно выбрасывается сероводород, являющийся высокотоксичным веществом для большинства форм жизни. Однако эти адские жерла часто окружены колониями различных природных организмов, большинство из которых, очевидно, процветает в токсичном, лишённом солнца мире. Эти существа сумели справиться с нехваткой солнечного света (который, как мы знаем, является важной частью для большинства форм жизни, так как он запускает синтез витамина D) и с невероятно высокими температурами. Исходя из того, что многие глубоководные существа, обитающие вокруг жерл, являются довольно примитивными с эволюционной точки зрения, учёные в настоящее время пытаются выяснить, были ли эти жерла реальными условиями зарождения жизни, которая впервые появилась примерно 3,5 миллиарда лет назад.
1. Отважная колонизация
Стоит отметить, что этот пункт нашего списка до сих пор не имеет досконального научного объяснения: один вид попугаев, эндемичных Никарагуа, мексиканская аратинга (Aratinga holochlora) гнездится в кратере вулкана Масая (Masaya volcano). Труднообъяснимая часть заключается в том, что кратер постоянно выпускает сернистые газы, которые являются довольно-таки смертоносными. Как эти попугаи могут гнездиться в среде, которая может с лёгкостью убить людей и других животных в течение нескольких минут, всё ещё остаётся загадкой для учёных, и это доказывает то, что для матушки-природы, в её решимости покорять пространства, не страшны никакие преграды. Тогда как у фауны, обитающей вблизи глубоководных морских жерл, были миллионы лет эволюции для приспособления к жизни в таких условиях, зелёные попугаи кратера вулкана Масая начали вести этот образ жизни совсем недавно с точки зрения эволюции. Изучая такие отважные виды, человек может достичь лучшего понимания того, как работает чудо вселенной – эволюция, так же, как Чарльз Дарвин наблюдал за зябликами из Галапагосских островов в ходе своего путешествия на борту «Beagle».
Приспособленность организмов к условиям внешней среды и ее относительность
Объяснив на основе естественного отбора происхождение видов как грандиозный и всеохватывающий процесс последовательной смены приспособлений, теория Дарвина объяснила и явление целесообразного строения органических форм. Формы приспособлений как отражение целесообразности бесконечно разнообразны: плавательный пузырь в теле рыбы наполнен воздухом и облегчает массу ее тела; преодолеть болота удобнее на длинных ногах с широко расставленными пальцами, как у цапли, или с широкими копытами, как у лося; у прыгающих животных сильнее развиты задние конечности (кенгуру, кузнечик, лягушка). У животных, ведущих подземный образ жизни, конечности лопатообразной формы и приспособлены для рытья земли. Существуют целесообразные приспособления у растений и животных на суточные и годичные колебания температуры и влажности.
Приверженцы идеалистических взглядов и служители церкви в явлениях приспособленности организмов и их целесообразного строения видели выражение общей гармонии природы, исходящей, якобы, от ее творца. Теория Ч. Дарвина отвергает какое бы то ни было участие в возникновении приспособлений сверхъестественных сил, она убедительно доказала, что весь животный и растительный мир со времени своего появления совершенствуется по пути целесообразных приспособлений к условиям обитания: к воде, воздуху, солнечному свету, силе тяжести. Удивительная гармония живой природы, ее совершенство создаются самой природой: борьбой за выживание. Эта борьба есть та сила, которая придает крепость корням, изощренную красоту цветам, вызывает причудливую мозаику листорасположения и оттачивает зубы, дает могучую силу мускулам, остроту зрения, слуха и чутья многим животным.
Приспособленность как выражение целесообразности проявляется во всем. Например, хищники имеют когти, клыки, клювы, ядовитые зубы, от которых жертве бывает очень трудно спастись. Но в борьбе за жизнь вырабатывались и средства защиты: одни на силу отвечают силой, других спасают ноги, у третьих возникла раковина, панцирь, иглы и т. п. Множество слабых и беззащитных насекомых, будучи безвредными или съедобными, за долгие годы действия естественного отбора переняли окраску и форму шершней, ос, стали похожи на ядовитые или несъедобные формы. Их подражательная окраска или форма в то же время охранительна, так как совпадает с фоном окружающей среды: хищников она делает незаметными и помогает им подкрадываться к добыче, преследуемым видам дает возможность скрыться от врагов. Если бы насекомые, преследуемые птицами, не имели окраски под цвет зеленой травы или древесной коры, их бы истребили пернатые. Оперение тундровой куропатки сливается с тоном скал и вершин, покрытых лишайниками, вальдшнеп незаметен среди засохшей и опавшей дубовой листвы и т. д. Выраженный приспособительный характер носит способность животных принимать «угрожающую» или «устрашающую» окраску и позу: у гусеницы винного бражника спереди имеются глазоподобные пятна, в момент опасности она приподнимает переднюю часть тела, отпугивая этим птиц.
Разнообразные приспособления исключают возможность самоопыления у большинства растений, позволяют им распространять плоды и семена или благодаря колючкам противостоять поеданию травоядными животными. Аромат и яркая окраска цветков возникли как приспособления для привлечения насекомых, которые, посещая цветки, перекрестно опыляют эти растения, либо как приспособление к более эффективному поглощению солнечных лучей определенной длины.
Покровительственная окраска. Покровительственная окраска развита у видов, которые живут открыто и могут оказаться доступными для врагов. Такая окраска делает организмы менее заметными на фоне окружающей местности. У некоторых встречается яркий узор(окраска у зебры, тигра, жирафа) — чередование светлых и темных полос и пятен. Эта расчленяющая окраска как бы имитирует чередование пятен света и тени.
Маскировка. Маскировка — приспособление, при котором форма тела и окраска животного сливается с окружающими предметами. Например, гусеницы некоторых бабочек по форме тела и окраске напоминают сучки.
Мимикрия. Мимикрия — подражание менее защищенного организма одного вида более защищенному организму другого вида. Это подражание может проявляться в форме тела, окраске и т.д. Так, некоторые виды неядовитых змей и насекомых похожи на ядовитых. Мимикрия — результат отбора сходных мутаций у различных видов. Она помогает незащищенным животным выжить, способствует сохранению организма в борьбе за существование.
Предупреждающая(угрожающая) окраска Виды нередко обладают яркой, запоминающейся окраской. Раз попытавшись отведать несъедобную божью коровку, жалящую осу, птица на всю жизнь запомнит их яркую окраску.
(По материалам личной страницы Иванова Андрея)
В учении о естественном отборе Дарвин не только материалистически обосновал приспособленность организмов (их целесообразное строение), но и показал ее относительный характер. Так, предупредительная и покровительственная окраска, различные другие защитные приспособления действуют далеко не на всех преследователей, но, имея приспособления, особи реже подвергаются нападению. Обладатели жала — осы, пчелы, шершни — без затруднения поедаются мухоловками, щурками. Летучая рыба, выскакивая из воды в воздух, ловко спасается от хищной рыбы, но этим пользуется альбатрос, настигающий свою добычу в воздухе. Панцирь черепахи — хорошая защита, однако орел поднимает ее в воздух и бросает на скалы; панцирь разбивается, и орел съедает черепаху.
Каждое животное и растение не может быть полностью приспособленным ко всем условиям, какие складывались в течение всей жизни на Земле. Любое приспособление сохраняется до тех пор, пока поддерживается естественным отбором, но исчезает, как только перестает быть полезным. В качестве примера смены приспособлений можно привести развитие покровительственной окраски у бабочки березовой пяденицы.
Таким образом, основа теории Дарвина — учение о естественном отборе — главном и направляющем факторе эволюции. В борьбе за существование на основе наследственной изменчивости происходит последовательная смена приспособлений и выживание наиболее приспособленных, возрастает многообразие форм живой природы, совершается процесс видообразования и осуществляется общее поступательное развитие растительного и животного мира. В этой теории получили разрешение две проблемы: механизм видообразования и происхождение целесообразности органического мира.
Приспособленность организмов как результат эволюции (Т.А. Козлова, В.С. Кучменко. Биология в таблицах. М.,2000)
|
Показатели приспособленности |
Растения |
Животные |
|
Способы добывания пищи |
Поглощение воды и минеральных солей обеспечивается интенсивным
развитием корней и корневых волосков; поглощение солнечной энергии осуществляется наиболее успешно широкими и тонкими листьями; захват и переваривание болотными растениями насекомых и мелких земноводных |
Объедание листьев на высоких деревьях; захват с помощью ловчей сети и подстерегания объектов питания; особое строение ротовых органов обеспечивает вылавливание насекомых из длинных, узких нор, скусывание травы, ловлю летающих насекомых; схватывание и удержание добычи хищными млекопитающими и птицами |
|
Защита от поедания |
Имеют колючки, обеспечивающие защиту от травоядных; |
Спасаются быстрым бегом; имеют иглы, панцири, отпугивающий запах и др. защиту; покровительственная окраска спасает в определенных условиях |
|
Приспособление к абиотическим факторам (к холоду) |
Опадание листвы; холодостойкость; сохранение; вегетативных органов в почве | Перелет на юг; густая шерсть; зимняя спячка; подкожный слой жира |
|
Распространение на новые территории |
Легкие, крылатые семена; цепкие крючки | Перелеты птиц; миграции животных |
|
Эффективность размножения |
Привлечение опылителей: окраска цветков, запах |
Привлечение полового партнера: яркое оперение, половые аттрактанты |
Приспособление организмов к периодическим изменениям условий среды
Периодические изменения условий среды. Изменения, повторяющиеся в окружающей среде с каждым днем , из года в год через определенные промежутки времени (периоды), называют периодическими. В природе нашей страны в течение года меняются количество поступление солнечного света и тепла, температура воздуха, осадки. Меняются соответственно времени (сезона) года — весна, лето, осень, зима. Такие изменения называются сезонными.
Ежесуточно происходит смена дня и ночи. Такие изменения называются суточными.
Как вы уже знаете, сезонные изменения обусловлены движением Земли вокруг Солнца, а суточные — вокруг своей оси.
Периодические изменения условий среды связаны с движением нашей планеты вокруг Солнца и вокруг своей оси.
Вспомните, за время Земля совершает полный оборот вокруг своей оси и вокруг Солнца.
Приспособление растений к периодическим изменениям условий среды. Когда меняется день и ночь, то соответственно изменяются освещение, температура и влажность воздуха.
Приспособление растений к смене времен года вам хорошо известны.
Зимой растения находятся в Гане покоя. их корни не поглощают воду, по стебли не ручаются вещества. Весной, когда земная поверхность начинает больше получать от Солнца света и тепла, изменяются условия среды — влага, у почве, доступной корням растений. Растения начинается быстро расти и развиваться. Летом влаги, света и тепла хватает, чтобы продолжали рост и развитие растений. Осенью световой день укорачивается, ночи длиннее, температура воздуха снижается. Вода не может поступить в корне. При таких условиях рост и развитие растений замедляются. Во многих из них опадают листья. Это биологическое явление называют ноябрем (рис. 143).
Ноябрь — очень важное приспособление растений к условиям зимы. Если лиственные деревья нашей местности не сбрасывали на зиму листья, они погибли бы, так как листья продолжало бы испарять воду, в ее время как ее поступления из мерзлого грунта прекратилось. Ель и сосна легко переносят зимой временную нехватку воды. Хвоя испаряет ее гораздо меньше, чем листья лиственных деревьев.
Растения приспособились к сокращению или увеличение светового дня, понижение или повышение температуры воздуха и почвы, количества влаги и др..
Приспособления животных к периодическим изменениям условий среды. Под влиянием факторов неживой природы происходят периодические изменения и в жизни животных. Одни из них приспособились к активной жизни днем, другие — ночью. Например, воробьи, ласточки — дневные птицы, а совы, филины — ночные.
Совы охотятся ночью, поэтому в них очень острое зрение и прекрасный слух. Большие и выпуклые глаза совы улавливают слабое свет. Именно поэтому они хорошо видят не только в сумерках, но и в темноте.
Летучие мыши также ночные животные. Но в отличие от сов — они ориентируются в темноте с помощью собственных звуковых сигналов. Это приспособление летучих мышей к ночному образу жизни.
Бабочки павичеве глаз и билан капустный активны днем , а бражник березковидний — ночью (рис. 144). Дневные бабочки имеют яркую окраску и хорошо развито зрение, а в ночных окраски смутное и развито обоняние.
Приспособлениями животных к суточным изменениям условий среды разная активность в светлое и темное время.
Ласточки, аисты, соловьи осенью улетают на зимовку в теплые края, а весной снова возвращаются. Поэтому их называют перелетными птицами (рис. 145, а). Так они приспособились к периодическим изменениям времен года. Ведь с наступлением зимы количество семян и плодов, насекомых, мелких животных, которыми питаются птицы, уменьшается. Птиц, остающихся зимовать, называют оседлыми. Они приспособились к сезонным изменениям. Под кожей у них накапливается слой жира, который защищает от холода и служит запасом питательных веществ. Вороны, галки, сороки, грачи осенью перебираются ближе к человеческим жилищам.
Кроме птиц, в холодное время года от недостатка корма страдают и звери. Чтобы пережить этот неблагоприятный период, животные имеют различные приспособления. еж, барсук с осени до весны находятся в обустроенных норах (рис. 145, б), а бурый медведь — в берлоге. В это время они не питаются и не двигаются, их дыхание замедляется. Такое состояние называется спячкой. Запасы жира, накопленные этими животными осенью, обеспечивают их существование в течение нескольких зимних месяцев.
Ящерицы и лягушки зимой находятся в состоянии оцепенения. Подобное состояние присущ и насекомым. Вы, наверное, видели между оконными рамами оцепенелых мух и комаров. Они находятся в таком состоянии до весны, а потом «оживают» — начинают двигаться в поисках пищи.
Зимой мех лисы сгущается — к летнему меха прилагается зимний подшерсток. В перьевом покрове птиц развивается пуховый слой. Между ворсинками подшерстка и пуха Задерживается воздуха. Оно защищает тело животных от переохлаждения.
В зайцев мех не только сгущается, но и меняется его окраска. Зимой заяц- беляк становится белым, только кончики ушей остаются черными (рис. 146). Белый мех позволяет зайцу оставаться на снегу незамеченным волками и лисами.
Приспособлением животных к сезонным изменениям условий среды является спячка, перелет птиц, накопления под кожей жира, появление подшерстка и пуха, изменение окраски и т.п..
Человек научился влиять на природные приспособления организмов к сезонным изменениям среды. Благодаря искусственному освещению, своевременному подпитке и полива, поддержании температуры, благоприятной для роста и развития растений, урожай в теплицах получают весь год.
Домашние куры зимой определенный период яиц не несут. Это связано с приспособлением к сезонным изменениям в природе Но на птицефермах зимой искусственным освещением удлиняют световой день, и куры несут яйца круглый год.
категория: БиологияКакие адаптации делают растения и животные?
Обновлено 22 ноября 2019 г.
Автор: Дрю Лихтенштейн
Адаптации — это те различия, которые проявляются в подмножестве особей какого-либо вида растений или животных, которые, как оказывается, повышают их шансы на выживание в конкретной среде.
Таким образом, эти особи, как правило, производят более успешное потомство в этой среде. Эти изменения могут быть физическими, поведенческими или и тем, и другим.
Адаптация растений и животных — это суть выживания и эволюции.Все живые виды растений и животных со временем адаптировались к условиям.
Адаптация животных
Адаптация животных может быть физической или поведенческой, либо сочетанием того и другого. Физическую адаптацию к окружающей среде можно увидеть в таких вещах, как размер ушей или цвет шерсти у арктических животных по сравнению с пустынными животными, такими как лисы или кролики.
Животные с полезными качествами, которые помогают им выжить в окружающей среде, — это животные, которые выживают, чтобы иметь потомство, которому они, как правило, передают успешный признак.Потомство с этой чертой снова будет иметь тенденцию быть более успешным, чем их братья и сестры без нее.
Признак должен использоваться, чтобы считаться адаптацией. Иногда видны оставшиеся от более ранней адаптации черты, которые считаются «рудиментарными» чертами. Если они не способствуют выживанию, такие черты со временем исчезнут у вида, потому что они либо не имеют значения, либо стали вредными.
Другой способ адаптации животных — поведенческая адаптация, при которой измененное поведение способствует повышению выживаемости и передается потомству выживших.
Примеры адаптации животных
Примеры физической адаптации очевидны в органах животных; естественный отбор не оставляет лишних органов.
Одним из примеров адаптации являются легкие млекопитающих, специально приспособленные для дыхания на суше, в то время как у рыб есть жабры, приспособленные для дыхания в воде. эти два типа органов не взаимозаменяемы.
Пример поведенческой адаптации наблюдается у домашних животных (таких как собаки, лошади или дойные коровы), что позволило им воспользоваться преимуществами полезных ассоциаций с людьми.
Стратегии воспроизводства животных
У видов также есть адаптивные репродуктивные стратегии: например, субарктические пчелы производят потомство гораздо быстрее, чем пчелы умеренной зоны, потому что пчелы в субарктической зоне живут не так долго.
Некоторые животные, такие как зубчатые акулы, пчелы, осы, муравьи и ящерица из Нью-Мексико, могут воспроизводиться посредством процесса, называемого партеногенезом, когда самка производит потомство из яиц, не оплодотворенных самцом.Это потомство генетически идентично ей и часто появляется в ответ на нехватку самцов в ее окружении.
Некоторые самки животных, такие как коричневая бамбуковая акула, многие птицы, рыбы, земноводные, беспозвоночные, включая стрекоз и некоторые виды летучих мышей, способны хранить сперму в течение длительного времени. Хранение спермы дает им преимущество, заключающееся в возможности спариваться при наличии самцов, спариваться с несколькими партнерами для конкуренции сперматозоидов и производить потомство при подходящих условиях окружающей среды.В зависимости от вида самки могут хранить сперму в течение нескольких дней, месяцев или даже лет.
Адаптация растений
Хотя у растений отсутствует центральная нервная система, которая реагирует на окружающую среду так же, как животные, растения, тем не менее, адаптируются как к поведению, так и к физическим. Адаптации растений не более рудиментарны, чем адаптации животных.
Во всяком случае, адаптации растений могут быть более сложными, поскольку они часто более приспособлены к конкретной среде растения.Отдельные растения не могут собраться и уйти. Им либо удается выжить на месте и производить потомство, либо нет.
Физические адаптации растений обычно делятся на две категории: репродуктивные адаптации и структурные адаптации .
Примеры адаптации растений
Растения претерпели различные репродуктивные адаптации, чтобы обеспечить распространение и выживание своих семян.
Типичный пример — яркие цвета многих цветов.Цель этой адаптации — нарисовать конкретных насекомых и птиц, которые будут посещать растение и распространять его пыльцу, когда переходят к следующему растению.
Структурные адаптации позволяют растениям жить в определенных средах, что видно по резкому контрасту между корнями наземных растений, которые прочно укоренены в земле, и растениями, которые плавают на поверхности водоемов.
Еще один пример структурной адаптации растений — листья кокосовых пальм и пальм.Тропические острова подвержены ветровым явлениям, таким как циклоны. Имея тонкие листья, они с меньшей вероятностью будут повреждены ветром.
Примером поведенческой адаптации растений является то, как некоторые пустынные растения развили условно-патогенное поведение, которое позволяет им переходить из состояния покоя в внезапную репродуктивную активность во времена влажности и низких температур.
Что помогает животным адаптироваться (или нет) к изменению климата?
Что помогает животным адаптироваться (или нет) к изменению климата?
В опасности находятся животные, которые не могут адаптироваться к меняющимся условиям.Фото: Брайан Дьюи
Согласно новому исследованию, если мы не сократим выбросы углерода и вместо этого позволим глобальным температурам подняться на 4,5 ° C, до половины животных и растений в некоторых из самых биоразнообразных областей мира могут вымереть к 2100 году. Фактически, даже если мы сможем ограничить глобальное потепление до цели Парижского соглашения по климату в 2 ° C, такие районы, как Амазонка и Галапагосские острова, все равно могут потерять четверть своего вида, говорят исследователи, изучавшие влияние климата. изменение на 80 000 растений и животных в 35 областях.Другое исследование показало, что локальные исчезновения (когда вид вымирает в определенной области, но все еще существует в другом месте) уже происходят у 47 процентов из 976 изученных видов во всех типах местообитаний и климатических зонах.
В связи с повышением температуры, изменением режима выпадения осадков и ухудшением предсказуемости и экстремальности погоды исследование 2016 года показало, что изменение климата уже серьезно нарушает организмы и экосистемы на суше и в воде. Животные не только меняют ареал и время ключевых этапов жизни — они также демонстрируют различия в соотношении полов, терпимости к жаре и в своем теле.Некоторые из этих изменений могут помочь виду адаптироваться, а другие — ускорить его вымирание.
Переместить, адаптировать или умереть
Животные могут реагировать на изменение климата только тремя способами: они могут двигаться, адаптироваться или умирать.
Американская пищуха. Фото: Ледник НПС
Многие животные перемещаются на более высокие возвышенности и широты, чтобы избежать потепления, но изменение климата может происходить слишком быстро, чтобы большинство видов могло его избежать. В любом случае переезд — не всегда простое решение: выход на новую территорию может означать усиление конкуренции за пищу или взаимодействие с незнакомыми видами.Некоторые животные, такие как хомячковидная американская пищуха, находятся на самых дальних границах своего ареала. Пикам нужны прохладные влажные условия альпийских гор Сьерра-Невада и Западные Скалистые горы, но каменистая среда обитания, в которой они нуждаются, становится все жарче, суше и менее заснеженной. Поскольку они уже живут так высоко в горах, когда их местность становится пригодной для проживания, им некуда идти. Другие животные, пытающиеся перебраться в более прохладный климат, могут быть окружены шоссе или другими искусственными сооружениями.
Кроме того, невозможно избежать некоторых последствий повышения температуры.Бабочки-монархи, ориентируясь на продолжительность дня и температуру, летят на юг из Канады, чтобы перезимовать в Мексике. В последнее время миграция бабочек на юг задерживается на шесть недель, потому что более высокие, чем обычно, температуры не могут заставить их лететь на юг. Ученые также обнаружили, что наступление более низких температур в Мексике стимулирует бабочек возвращаться на север, чтобы весной отложить яйца.
Бабочки-монарх в Мексике. Фотография: Pablo Leautaud
.При повышении температуры их миграции могут не синхронизироваться с периодом цветения нектаропроизводящих растений, от которых они получают пищу.Вырубка леса там, где они зимуют в Мексике, и сокращение среды обитания молочая, где они размножаются и кормятся их личинки, из-за засухи, жары и гербицидов — дополнительные факторы в упадке монарха. Его количество уменьшилось на 95 процентов за последние два десятилетия.
По мере повышения температуры в Арктике и таяния морского льда белые медведи также теряют источник пищи; они часто не могут найти морской лед, который используют для охоты на тюленей, отдыха и размножения. Тупики в заливе Мэн обычно едят хека и сельдь, но по мере потепления океана эти рыбы перемещаются дальше на север.Вместо этого тупики пытаются кормить своих детенышей масляной рыбой, но молодые тупики не могут проглотить более крупную рыбу, поэтому многие умирают от голода.
Некоторые виды адаптируются
Однако некоторые животные, похоже, приспосабливаются к изменяющимся условиям. Чем раньше наступает весна, тем раньше появляются насекомые. Некоторые перелетные птицы откладывают яйца раньше, чтобы не было насекомых, чтобы их птенцы могли поесть. За последние 65 лет дата выхода самок бабочек на юге Австралии из коконов сместилась на 1.На 6 дней раньше на десятилетие, поскольку температура здесь повышалась на 0,14˚C за десятилетие.
Коралловые рифы, которые на самом деле являются колониями отдельных животных, называемых полипами, испытали сильное обесцвечивание по мере того, как океаны нагреваются — при перегреве они вытесняют красочные симбиотические водоросли, живущие внутри них. Ученые, изучающие кораллы в районе Американского Самоа, обнаружили, что многие кораллы в бассейнах с более теплой водой не обесцвечиваются.
Коралловый риф в Американском Самоа. Фотография: NOAA
.Когда они подвергли эти кораллы воздействию еще более высоких температур в лаборатории, они обнаружили, что только 20 процентов из них изгнали свои водоросли, в то время как 55 процентов кораллов из более прохладных бассейнов также подверглись воздействию высоких температур.А когда кораллы из прохладного бассейна были перенесены в горячий бассейн на год, их устойчивость к жаре улучшилась — теперь только 32,5 процента выбрасывают водоросли. Они адаптировались без каких-либо генетических изменений.
Это исследование кораллов иллюстрирует разницу между эволюцией посредством естественного отбора на протяжении многих поколений и адаптацией посредством фенотипической пластичности — способности организма изменять свое развитие, поведение и физические особенности в течение своей жизни в ответ на изменения в окружающей среде.(«Пластичность» здесь означает гибкость или податливость. Это не имеет ничего общего с продуктами на основе углеводородов, которые забивают наши свалки и океаны.) Кораллы, живущие в горячих бассейнах, эволюционировали на протяжении многих поколений, поскольку естественный отбор благоприятствовал выживанию большинства термостойкие кораллы и позволили им размножаться. Но кораллы из прохладного бассейна, подвергшиеся воздействию более горячей воды, также смогли адаптироваться, поскольку обладали фенотипической пластичностью.
Как работает фенотипическая пластичность?
Когда некоторые животные (и растения) сталкиваются с последствиями изменения климата в своей среде, они реагируют, изменяя поведение и перемещаясь в более прохладное место, изменяя свое физическое тело, чтобы лучше справляться с жарой, или изменяя время определенных действий, чтобы соответствовать смены сезонов.Эти «пластические» изменения происходят потому, что некоторые гены могут производить более одного эффекта при воздействии различных сред.
Органические соединения, называемые метильными группами, присоединяются к ДНК и определяют экспрессию генов. Фото: Кристоф Бок
Эпигенетика — то, как факторы окружающей среды вызывают включение или выключение генов — вызывает фенотипическую пластичность в основном за счет производства органических соединений, которые прикрепляются к ДНК, или модификации белков, вокруг которых намотана ДНК. Это определяет, будет ли экспрессироваться ген и каким образом, но это , а не , никаким образом не изменяет саму последовательность ДНК.В некоторых случаях эти изменения могут быть переданы следующему поколению, но эпигенетические изменения также могут быть обращены вспять, если устранены экологические стрессы.
Ученые не знают, все ли виды обладают способностью к эпигенетическим реакциям. Тем, кто это делает, эпигенетические изменения могут выиграть время для развития генетической адаптации к изменяющимся условиям окружающей среды. А в долгосрочной перспективе фенотипическая пластичность может стать эволюционной адаптацией, если люди с генетической способностью к фенотипической пластичности лучше приспособятся к новой среде и выживут для большего воспроизводства.
«Как и любой признак, фенотипическая пластичность может подвергаться естественному отбору», — написал Дастин Рубинштейн, доцент кафедры экологии, эволюции и экологической биологии Колумбийского университета. «Это означает, что когда есть польза от пластичной реакции на окружающую среду, этому может способствовать естественный отбор … Некоторые черты (например, поведение) могут быть пластичными с большей вероятностью, чем другие».
Для видов, которым требуется много времени для созревания и нечастого размножения, эпигенетика может дать им гибкость, позволяющую адаптироваться к быстро меняющимся условиям.Виды с более короткой продолжительностью жизни размножаются чаще, а быстрая смена поколений помогает им гораздо быстрее развить генетические адаптации посредством естественного отбора.
Примеры эпигенетических изменений
Морские свинки из Южной Америки обычно спариваются при температуре около 5˚C. После двух месяцев содержания самцов при температуре 30 ° C ученые, проводившие одно исследование, обнаружили доказательства эпигенетических изменений по крайней мере десяти генов, связанных с изменением температуры тела.У потомства морских свинок также наблюдались эпигенетические изменения, но они отличались от таковых у их отцов. Похоже, что отцы производили свои собственные эпигенетические изменения в ответ на жару, но передавали своим детенышам другой набор изменений «подготовленности».
Иллюстрация обычного конька, Вудс-Хоул, Массачусетс.
Фото: Дэвид Старр Джордан
Популяция зимних коньков из южной части залива Св. Лаврентия имеет гораздо меньшие размеры тела, чем другие популяции зимних коньков на Атлантическом побережье.Ученые обнаружили, что эти скаты адаптировались к более высокой температуре воды в заливе на 10 ° C, уменьшив размер своего тела на 45 процентов по сравнению с другими популяциями. (Поскольку содержание кислорода уменьшается, когда океаны нагреваются, более крупным рыбам трудно получить достаточно кислорода.) Ученые обнаружили 3653 изменения в экспрессии генов, которые отражают изменения в размере тела и некоторых жизненных и физиологических особенностях. Несмотря на эти эпигенетические изменения, ДНК этих зимних скатов, обитавших в южной части залива Св.Лоуренс в течение 7000 лет был идентичен таковому из другой популяции коньков в Атлантике.
Когда фенотипическая пластичность не является защитной
«Важно не путать реакцию видов и адаптацию как показатель того, что все будет в порядке», — сказал эколог Бретт Шефферс из Университета Флориды.
Ярким примером является зеленая морская черепаха, пол которой определяется температурой песка вокруг яйца по мере развития. Более высокие температуры инкубации дают больше самок.
Детеныш зеленой морской черепахи, вероятно, самка. Фото: GreensMPs
Ученые исследовали черепах у Большого Барьерного рифа, большого и важного места размножения черепах в Тихом океане. Они обнаружили, что черепахи с более прохладных южных пляжей для гнездования составляли от 65 до 69 процентов самок, в то время как черепах с более теплых северных пляжей для гнездования составляли 87 процентов самок. У молодых черепах количество самок в настоящее время превышает численность самцов примерно на 116: 1. Черепахи настолько чувствительны, что, если температура поднимется еще на несколько градусов по Цельсию, в определенных областях могут появиться только самки, что в конечном итоге приведет к локальному вымиранию.
Луговые полевки, рожденные осенью, рождаются с более толстой шерстью, чем родившиеся весной, благодаря сигналам окружающей среды, которые мать передает через свои гормоны, пока щенок находится в утробе матери. Эти предсказательные адаптивные реакции, которые, как считается, контролируются эпигенетикой, направляют метаболизм и физиологию животного, позволяя ему адаптироваться к окружающей среде, в которой оно предположительно родится. Но если он подходит для жизни в определенной среде, он может в конечном итоге оказаться неприспособленным при изменении условий — например, если зима станет теплее.
Коричневая бабочка из Африки. Фотография: Charlesjsharp
.Фенотипическая пластичность может даже ограничивать адаптивную эволюцию. Бабочка из Малави ускоряет свой рост и размножение и проживает короткую жизнь, когда рождается в теплое влажное время года; если они родились в прохладное засушливое время года, они ведут долгую малоподвижную жизнь с задержкой размножения. В то время как бабочка обладает большим разнообразием в экспрессии генов, ученые обнаружили очень мало реальных вариаций генов этой пластичности. Бабочки адаптировались к очень специфическим, предсказуемым и постоянным сигналам окружающей среды.Естественный отбор стимулировал эти тщательно настроенные реакции, потому что любое отклонение от этих точных ответов было бы дезадаптивным. Следовательно, со временем естественный отбор устранил генетические вариации, которые позволили бы повысить пластичность. Итак, как это ни парадоксально, фенотипическая пластичность в сезонных средах обитания может привести к появлению видов, которые являются специалистами в своей конкретной среде, но в этом случае более уязвимы к изменению климата.
Также считается, что видам в регионах с очень стабильным климатом будет труднее адаптироваться к изменению климата.Например, поскольку в тропиках на протяжении тысячелетий наблюдалась небольшая климатическая изменчивость, считается, что тропические виды обладают меньшим разнообразием генов, чтобы справляться с изменяющимися условиями.
Эволюция спешит на помощь?
Скотт Миллс, профессор биологии дикой природы в Университете Монтаны, исследовал глобальные закономерности изменения цвета шерсти у восьми видов зайцев, ласок и лисиц. Он обнаружил, что особи, которые белеют зимой, чаще встречаются в более высоких широтах, но для некоторых животных несоответствие их белого пальто и меньшего количества снегопадов привело к сокращению их ареала.
«Мы знаем, что является ли животное коричневым зимой или белым зимой, имеет очень сильный генетический компонент», — сказал Миллс. «И черта изменения окраса шерсти не обладает особой пластичностью. Кажется, что у них также нет какой-либо очевидной способности проявлять поведенческую пластичность — вести себя так, чтобы уменьшить несоответствие или уменьшить вероятность гибели из-за несоответствия ». По мере уменьшения количества снегопадов будет все больше и больше несоответствий, поэтому, если эти виды хотят выжить, им придется развиваться.
Заяц-снегоступ. Фотография: JeanLapointe
. ИсследованиеМиллса выявило в некоторых популяциях этих животных особи, которые белеют, а другие остаются коричневыми зимой. Поскольку эти группы обладают генетической изменчивостью, у них есть лучшие шансы на адаптацию, поскольку эволюция происходит быстрее всего, когда в популяции имеется достаточная изменчивость, на которую может воздействовать естественный отбор.
Как фенотипическая пластичность, так и эволюционные изменения с большей вероятностью произойдут в более крупных популяциях животных и тех, которые связаны с другими популяциями.В большой, разнообразной группе будет больше особей с генами, допускающими фенотипическую пластичность, что в конечном итоге может быть одобрено естественным отбором. Кроме того, «универсальные» виды — те, которые могут жить в среде с широким разнообразием условий — обычно имеют больше вариаций в своих чертах, которые могут передаваться по наследству.
«Одно из крупнейших открытий биологии за последние 20 лет, — сказал Миллс, — состоит в том, что значимые эволюционные изменения могут произойти быстро. Эволюция предназначена не только для окаменелостей — эволюция может происходить в экологических временных масштабах за пять-десять поколений.Это привело к большему ожиданию того, что эволюционные изменения могут сыграть роль в спасении видов … При правильной работе и сосредоточении это может стать еще одним инструментом в наборе инструментов для сохранения ».
Что нужно сделать
Человеческие существа полагаются на биоразнообразие — разнообразие жизни на Земле — и функционирующие экосистемы для получения пищи, чистой воды и нашего здоровья. Если другие виды не смогут адаптироваться к изменению климата, последствия для людей могут быть ужасными. Обществу необходимо реализовать стратегии, чтобы помочь дикой природе адаптироваться к воздействиям климата.Это означает выявление и защиту зон, в которых виды проявляют генетическую изменчивость, и сохранение естественных морских и наземных экосистем.
Эстакада дикой природы в Сингапуре. Фото: Бенджамин П. И-Х. Ли
Это означает целенаправленное увеличение связи между природными территориями и предоставление участков земли, по которым животные могут мигрировать по ним и на них. Эти меры позволят видам перемещаться в более прохладные районы и позволят создать более крупные, более связанные популяции, которые могут способствовать генетическому разнообразию, необходимому для фенотипической пластичности и адаптивной эволюции.
Межправительственная научно-политическая платформа по биоразнообразию и экосистемным услугам (IPBES) только что выпустила четыре отчета по биоразнообразию. В отчетах, написанных более 550 экспертами из 100 стран, установлено, что биоразнообразие сокращается во всех регионах мира, подвергая опасности «экономику, средства к существованию, продовольственную безопасность и качество жизни повсюду». По словам председателя IPBES Роберта Уотсона: «Время действовать было вчера или позавчера».
Воспользуйтесь ссылками выше, чтобы найти больше. | Как животные могут житьв таких разных местах мира? Животные и растения адаптированы к условиям среды обитания, в которой они живут.Животные живут повсюду на Земле. Некоторые места на Земле очень жаркие, а некоторые очень холодные. В некоторых местах на Земле много воды и растений, а в других — очень мало воды и мало растений. Более 99 процентов Антарктиды покрыто льдом, но некоторые растения все еще растут там, в основном лишайники, мхи и водоросли.Антарктида очень холодная.
Животные могут жить в самых разных местах мира, потому что они имеют особую адаптацию к местности, в которой они живут.
Животные зависят от своих физических особенностей, которые помогают им добывать пищу, обеспечивать безопасность, строить дома, противостоять погодным условиям и привлекать партнеров. Эти физические особенности называются физическими адаптациями. Они позволяют животному жить в определенном месте и определенным образом. Каждая адаптация была произведена эволюцией. Это означает, что адаптации развивались на протяжении многих поколений. Примеры основных приспособлений, которые помогают существам выжить:
Что такое мимикрическая адаптация? Мимикрия приспосабливается к чему-то другому. Примером может служить ястреб, поскольку он выглядит как мертвый лист, рваный и покрытый прожилками. |
Три типа адаптации к окружающей среде | Education
Древнегреческий философ Гераклит создал теорию о том, что вещи постоянно меняются, и ему приписывают поговорку: «Единственная постоянная — это изменение». Такова ситуация в естественном мире, в котором обитают организмы. Организмам необходимо найти способы приспособиться к условиям, которые постепенно или внезапно отличаются от ранее существовавших. Если они этого не сделают, они умрут. Типы адаптации классифицируются с помощью наблюдаемых или измеримых средств, но генетические изменения лежат в основе всех адаптаций.
Адаптация
Организмы, от микробов до растений и животных, обитают в окружающей среде, которая может меняться, становясь более сухой, жаркой, холодной, кислой, темной и солнечной — с почти бесконечным числом переменных. Организмы с генетическими преимуществами, такими как мутация, которая помогает им выжить в новых условиях, передают изменения потомкам, и это становится преобладающим в популяции, что выражается в адаптации. Три основных типа адаптации, основанные на том, как выражаются генетические изменения, — это структурные, физиологические и поведенческие адаптации.У большинства организмов есть комбинации всех этих типов.
Структурный
Внешний вид организма формируется за счет структурных адаптаций. У пустынных лисиц большие уши для теплового излучения, а у песцов маленькие, чтобы сохранять тепло тела. У тюленей есть ласты для плавания в воде, а у енотов есть отдельные гибкие пальцы для манипуляций с едой. Белые полярные медведи переходят в ледяные поля, а пятнистые ягуары — в пятнистую тень джунглей. У деревьев может быть пробковая кора для защиты от лесных пожаров.Структурные изменения влияют на организмы на разных уровнях, от способа крепления колена до наличия крупных летательных мышц и острого зрения для хищных птиц.
Физиологический
Исходя из химии тела и метаболизма, физиологические адаптации обычно не проявляются извне. Они состоят из более эффективных почек для пустынных животных, таких как крысы-кенгуру, соединений, предотвращающих свертывание крови в слюне комаров, или наличия токсинов в листьях растений для отпугивания травоядных.Лабораторные исследования, которые измеряют содержание крови, мочи и других жидкостей организма, отслеживают метаболические пути, или микроскопические исследования тканей организма часто необходимы для выявления физиологических адаптаций. Иногда их трудно обнаружить, если нет общего предка или близкородственного вида, с которым можно было бы сравнить результаты.
Поведенческие
Адаптации, влияющие на поведение организма, называются поведенческими адаптациями. Медведи впадают в спячку, чтобы спастись от холода; птицы и киты мигрируют в более теплый зимний климат.Животные пустыни активны ночью в жаркую летнюю погоду. Утром ящерицы ищут солнечное место, чтобы быстрее согреться до рабочих температур. Гнездовой олень притворяется раненым, чтобы увести хищника от своего детеныша. Поведенческие адаптации, связанные с процедурами спаривания, такими как у австралийских шалашников, могут быть удивительно сложными. Часто поведенческие адаптации требуют тщательных полевых и лабораторных исследований, чтобы полностью раскрыть их, и часто также связаны с физиологическими механизмами.Люди используют культурную адаптацию как подмножество поведенческой адаптации, когда люди, живущие в данной среде, изучают способы выращивания необходимых им продуктов питания и приспособления к конкретному климату.
Ссылки
Ресурсы
Биография писателя
Кэролайн Чани начала писать в 1973 году, специализируясь на темах, связанных с растениями, насекомыми и экологией юго-запада. Ее работы публиковались в газетах «Американский натуралист из Мидленда» и Greenwood Press. Чани имеет степень доктора философии по биологии Висконсинского университета в Мэдисоне.
Как живые существа приспособлены к своей среде обитания?
Живые организмы адаптированы к окружающей среде. Это означает, что то, как они выглядят, как они себя ведут, как они устроены или их образ жизни, делает их пригодными для выживания и воспроизводства в своей среде обитания. Например, у жирафов очень длинные шеи, поэтому они могут есть высокую растительность, недоступную другим животным. Глаза кошек похожи на щелочки. Это позволяет кошачьим глазам приспосабливаться как к яркому свету, когда прорези узкие, так и к очень тусклому свету, когда прорези широко открыты.
Поведение также является важной адаптацией. Животные наследуют множество видов адаптивного поведения. В южной части Африки есть мелкие животные, называемые сурикатами, которые живут большими колониями. Сурикаты по очереди стоят на задних лапах, глядя в небо, чтобы заметить хищных птиц. Тем временем сурикаты в остальной части колонии живут своей жизнью. Вы, вероятно, можете вспомнить многие другие особенности тела или поведения, которые помогают животным вести успешную жизнь.
В биологии экологическая ниша относится к общей роли вида в окружающей его среде.В большинстве сред есть много ниш. Если ниша «пуста» (никакие организмы не занимают ее), скорее всего, возникнут новые виды, которые займут ее. Это происходит в результате естественного отбора. Путем естественного отбора характер вида постепенно изменяется, чтобы приспособиться к своей нише. Если вид становится очень хорошо адаптированным к окружающей среде, и если среда не меняется, виды могут существовать очень долго, прежде чем они вымрут.
Прекрасный пример эволюции животного, занимающего нишу, можно увидеть в эволюции лошадей.Было обнаружено множество окаменелостей различных видов лошадей, и палеонтологи считают, что самый ранний предок современной лошади жил в Северной Америке более 50 миллионов лет назад. Это было маленькое лесное животное размером с собаку. Если вы увидели одну рядом с современной лошадью, возможно, вы даже не подумали, что эти двое связаны между собой! Со временем климат Северной Америки стал суше, а обширные леса начали сокращаться. Травы развивались, и количество пастбищ увеличивалось.Лошади приспособились заполнить эту новую нишу пастбищ. Они стали выше, их ноги и ступни лучше приспособились к бегу по открытым лугам. Их глаза также приспособились находиться дальше от головы, чтобы помочь им видеть больше области вокруг себя. Каждая из этих адаптаций помогала развивающимся пастбищным лошадям избегать хищников. Их зубы также изменились, чтобы лучше приспособиться к измельчению жесткой луговой растительности.
Вы когда-нибудь задумывались, для чего служит «росистый» коготь на внутренней стороне лапы собаки? Коготь — это большой палец собаки.Поскольку собака бегает на подушечках лап и четырех пальцах, коготь больше не служит цели. Органы или части тела, которые больше не выполняют своих функций, называются рудиментарными структурами. Они свидетельствуют о том, что вид все еще меняется. Даже у людей есть рудиментарные структуры. Человеческий аппендикс — один из таких примеров. Раньше в нем хранили микробы, которые помогали переваривать растительные вещества, но человеку он больше не нужен.
растений, животных и экосистем | Пособие для студентов по глобальному изменению климата
Большинство растений и животных живут в районах с очень специфическими климатическими условиями, такими как температура и режим осадков, которые позволяют им процветать.Любое изменение климата области может повлиять на живущие там растения и животных, а также на состав всей экосистемы. Некоторые виды уже реагируют на более теплый климат, переезжая в более прохладные места. Например, некоторые североамериканские животные и растения перемещаются дальше на север или на более высокие высоты в поисках подходящего места для жизни. Изменение климата также изменяет жизненные циклы растений и животных. Например, по мере повышения температуры многие растения весной начинают расти и цвести раньше и дольше сохраняются до осени.Некоторые животные рано выходят из спячки или мигрируют в разное время.
Исчезающие места обитания
По мере того, как Земля становится теплее, растения и животные, которым необходимо жить в холодных местах, например, на вершинах гор или в Арктике, могут не иметь подходящего места для жизни. Если на Земле будет становиться теплее, до четверти всех растений и животных на Земле могут вымереть в течение 100 лет. Каждое растение и животное играет роль в экосистеме (например, как источник пищи, хищник, опылитель, источник убежища), поэтому потеря одного вида может повлиять на многие другие.
- Что люди могут с этим поделать?
Как и людям, растениям и животным придется приспосабливаться к изменению климата. Многие виды птиц Северной Америки уже мигрируют дальше на север из-за повышения температуры. Люди могут помочь этим животным адаптироваться, защищая и сохраняя среду обитания.
Коралловые рифы
Коралловые рифы созданы на мелководье в тропических водах миллионами крошечных животных, называемых кораллами.Каждый коралл создает себе скелет, и со временем эти скелеты формируются, образуя коралловые рифы, которые обеспечивают среду обитания множеству рыб и других океанских существ. Более теплая вода уже вызвала обесцвечивание кораллов (вид повреждения кораллов) во многих частях мира. К 2050 году живые кораллы могут стать редкостью на тропических и субтропических рифах из-за комбинированного воздействия более теплой воды и повышенной кислотности океана, вызванной увеличением количества углекислого газа в атмосфере. Утрата коралловых рифов приведет к сокращению среды обитания для многих других морских существ и нарушит пищевую сеть, соединяющую все живые существа в океане.
- Что люди могут с этим поделать?
Чтобы дать коралловым рифам больше шансов выжить в результате изменения климата, пловцы, яхтсмены и дайверы должны бережно относиться к этим хрупким экосистемам. Люди также могут поддерживать группы, работающие над защитой коралловых рифов.
Узнать больше
Начало страницы
Адаптации животных — SAS
Все живые существа состоят из более мелких единиц, называемых клетками.
Все многоклеточные организмы имеют системы, которые взаимодействуют друг с другом для выполнения определенных функций и позволяют организму функционировать как единое целое.
Клетки выполняют множество функций, необходимых для поддержания жизни.
Клетки растут и делятся, производя больше клеток.
Клетки получают питательные вещества, которые они используют для обеспечения энергии для выполнения своих жизненных функций.
Изменения условий окружающей среды могут повлиять на выживание популяций и целых видов.
Различные ткани и органы тела состоят из разных типов клеток.
Болезнь поражает структуры и / или функции организма.
У каждого организма есть набор генетических инструкций, определяющих его унаследованные черты.
У каждого организма есть инструкции по определению его свойств.
Вымирание вида происходит, когда изменяется окружающая среда и адаптивные характеристики вида становятся недостаточными для его выживания.
Гены могут случайным образом изменяться или видоизменяться, вызывая изменения определенных черт потомства.
Наследственная информация (набор инструкций) содержится в генах, расположенных на хромосомах в клетках.
Отдельные организмы с определенными признаками имеют больше шансов выжить и иметь потомство.
Унаследованные черты могут увеличиваться в следующих поколениях, так что потомки сильно отличаются от своих предков.
Организмы воспроизводятся и передают свои гены следующему поколению (своему потомству).
Некоторые организмы состоят только из одной клетки.
Специализированные клетки выполняют специализированные функции в многоклеточных организмах.
Ген — основная единица наследования.
Есть определяющие структуры клеток как для растений, так и для животных.
Существуют структурные и функциональные сходства и различия, характеризующие разные живые существа.
