Morfologiska anpassningar - anpassningar av djur till miljöfaktorer. Ett exempel på anpassning av människor och djur i omvärlden

uppstår i evolutionsprocessen för organismen att lösa miljöproblem som dess omgivning presenterar. De är en föränderlig, förbättrande, ibland försvinnande anpassning av organismer till specifika miljöfaktorer. Som ett resultat av utvecklingen av anpassning uppnås ett anpassningstillstånd (eller överensstämmelse med organismernas morfologi, fysiologi, beteende) till de ekologiska nischer de upptar, som representerar hela uppsättningen miljöförhållanden och livsstil för en given organism. Att. anpassning kan betraktas som en bred grund för uppkomsten eller försvinnandet av organ, divergens (divergens) av arter, bildandet av nya populationer och arter, och komplikationen av organisation.

Processen att utveckla anpassning sker ständigt och många tecken på kroppen är involverade i den. [visa] .

Utvecklingen av fåglar från reptiler innefattade till exempel successiva förändringar i ben, muskler, integument och lemmar.

Förstoringen av bröstbenet, omstruktureringen av benens histologiska struktur, vilket gav dem lätthet tillsammans med styrka, utvecklingen av fjäderdräkten, som bestämde bättre aerodynamiska egenskaper och termoreglering, och omvandlingen av ett par lemmar till vingar, gav en lösning på flygproblemet.

Vissa fågelrepresentanter utvecklade därefter anpassningar till en land- eller vattenlevnadsstil (struts, pingvin), och sekundära anpassningar inkluderade också ett antal egenskaper.

Pingviner, till exempel, ersatte sina vingar med fenor och deras skydd blev vattentäta.

Anpassning bildas dock endast om det finns en typ av ärftlig information i genpoolen som främjar förändringar i strukturer och funktioner i den riktning som krävs. Däggdjur och insekter använder alltså lungor och luftstrupar för att andas, vilka utvecklas från olika primordier under kontroll av olika gener.

Anpassning orsakas ibland av en ny mutation, som, efter att ha blivit involverad i genotypsystemet, ändrar fenotypen i riktning mot att mer effektivt lösa miljöproblem. Denna anpassningsväg kallas kombinativ.

För att lösa ett miljöproblem kan olika anpassningar användas. Således fungerar tjock päls som ett medel för värmeisolering hos björnar och fjällrävar, och hos valar är det det feta subkutana lagret.

Genom verkningsmekanism fördela

Passiva skyddsanordningar

• skyddande färg. Tack vare den skyddande färgen blir organismen svår att särskilja och skyddas därför från rovdjur.
  • Fågelägg som läggs på sand eller mark är grå och bruna med fläckar, liknande färgen på den omgivande jorden. I de fall där ägg är otillgängliga för rovdjur är de vanligtvis färglösa.
  • Fjärilslarver är ofta gröna, färgen på bladen, eller mörka, barkens eller jordens färg.
  • Bottenfiskar är vanligtvis färgade för att matcha färgen på sandbotten (rockor och flundra). Dessutom har flundrorna också förmågan att ändra färg beroende på färgen på den omgivande bakgrunden.
  • Förmågan att ändra färg genom att omfördela pigment i kroppens integument är också känd hos landlevande djur (kameleon).
  • Ökendjur har som regel en gulbrun eller sandgul färg.
  • En monokromatisk skyddsfärg är karakteristisk för både insekter (gräshoppor) och små ödlor, såväl som stora klövdjur (antilop) och rovdjur (lejon).
  • Styckning av skyddande färg i form av omväxlande ljusa och mörka ränder och fläckar på kroppen. Zebror och tigrar är svåra att se även på ett avstånd av 50-40 m på grund av sammanträffandet av ränderna på kroppen med växlingen av ljus och skugga i det omgivande området. Att stycka sönder färgningen stör idéer om kroppens konturer.
• avvisande (varnings)färgning - ger också skydd åt organismer från fiender.

  Ljusa färger är vanligtvis karakteristiska för giftiga djur och varnar rovdjur om att föremålet för deras attack är oätligt. Effektiviteten av varningsfärgning gav upphov till ett mycket intressant fenomen av imitation - mimik [visa] .

  Mimik är likheten mellan en försvarslös och ätbar art med en eller flera obesläktade arter som är väl skyddade och har varnande färger.

  Fenomenet mimik är vanligt hos fjärilar och andra insekter. Många insekter imiterar stickande insekter. Skalbaggar, flugor och fjärilar är kända för att kopiera getingar, bin och humlor.

  Mimik förekommer även hos ryggradsdjur - ormar. I samtliga fall är likheten rent yttre och syftar till att bilda ett visst visuellt intryck hos potentiella fiender.

• kroppsformens likhet med miljön - skalbaggar är kända som liknar lavar, cikader, som liknar törnen i buskarna bland vilka de bor. Stickinsekter ser ut som en liten brun eller grön kvist.

  Den skyddande effekten av skyddande färg eller kroppsform ökar i kombination med lämpligt beteende. Till exempel liknar mallarver i skyddande position en växtgren. Urval förstör individer vars beteende avslöjar dem.

• hög fertilitet
• andra medel för passivt skydd
  • Utvecklingen av ryggar och nålar hos växter skyddar dem från att ätas av växtätare
  • Samma roll spelas av giftiga ämnen som bränner hårstrån (nässlor).
  • Kalciumoxalatkristaller som bildas i cellerna hos vissa växter skyddar dem från att ätas av larver, sniglar och till och med gnagare.
  • Formationer i form av ett hårt kitinhölje hos leddjur (baggar, krabbor), skal i blötdjur, fjäll hos krokodiler, skal hos bältdjur och sköldpaddor skyddar dem väl från många fiender. Igelkottars och piggsvinens fjädrar tjänar samma syfte.

Enheter för aktivt skydd, rörelse,
letar efter mat eller en avelspartner

• förbättring av rörelseapparaten, nervsystemet, sinnesorgan, utveckling av angreppsmedel hos rovdjur

  De kemiska sinnesorganen hos insekter är otroligt känsliga. Manliga zigenarfjärilar attraheras av lukten av honans doftkörtel från ett avstånd av 3 km. Hos vissa fjärilar är smakreceptorernas känslighet 1000 gånger större än receptorernas känslighet mänskligt språk. Nattliga rovdjur, som ugglor, har utmärkt syn i mörker. Vissa ormar har välutvecklade termolokaliseringsförmåga. De särskiljer objekt på avstånd om deras temperaturskillnad bara är 0,2 °C.

Anpassningar till en social livsstil - arbetsfördelning mellan bin.

Beroende på förändringens karaktär

• anpassning med ökad morfofysiologisk organisation - utgång lobfenad fisk att landa i Devon, vilket gjorde att de kunde ge upphov till landryggradsdjur

  För lobfenad fisk användes lemmarna för att krypa längs botten av reservoarer. Att svälja luft och använda syre genom att sticka ut tarmväggen – primitiva lungor – gav en möjlighet att kompensera för syrebristen i dåtidens reservoarer. Dessa strukturer gjorde att vissa fiskar kunde lämna reservoarerna ett tag. Till en början skedde sådana utgångar tydligen på regniga dagar eller fuktiga nätter. Det är precis vad den amerikanska havskatten (Ictalurus nebulosis) håller på med just nu. Dessa strukturer utvecklades sedan till lungor och lemmar hos landdjur. Därefter genomgick hela fiskorganisationen djupgående förändringar i processen för anpassning till livet på land.

  Sådana förändringar under utvecklingen av en ny livsmiljö, som utökar utbudet av funktioner baserat på strukturer som tidigare utfört andra funktioner, men förändrats i en sådan riktning och i sådan utsträckning att de kunde ta på sig nya funktioner - kallas föranpassning .

  Fenomenet föranpassning betonar återigen evolutionens adaptiva karaktär, baserat på urvalet av användbara ärftliga förändringar och progressiva omvandlingar av befintliga strukturer i processen att bemästra nya miljöförhållanden.

  Enligt enhetens skala

  • specialiserade anpassningar . Med hjälp av specialiserade anpassningar löser organismen specifika problem i artens snäva lokala livsvillkor. Till exempel ger de strukturella egenskaperna hos myrsötarens tunga mat åt myror.
  • allmänna anpassningar - låter dig lösa många problem i brett utbud miljöförhållanden. Dessa inkluderar inre skelett ryggradsdjur och externa leddjur, hemoglobin som syrebärare etc. Sådana anpassningar bidrar till utvecklingen av en mängd olika ekologiska nischer, ger betydande ekologisk och evolutionär plasticitet och finns i representanter för stora taxa av organismer. Således, den primära kåta täckningen av förfäders former av reptiler i processen historisk utveckling gav täcken av moderna reptiler, fåglar och däggdjur. Omfattningen av anpassning avslöjas under utvecklingen av den grupp av organismer där den först uppträdde.

  Således är strukturen hos levande organismer mycket fint anpassad till existensvillkoren. Alla artegenskaper eller egenskaper är adaptiva till sin natur och är lämpliga i en given miljö, under givna levnadsförhållanden.

  Relativitet och ändamålsenlighet av organismers kondition

  Anpassningar uppstår som svar på ett specifikt miljöproblem, så de är alltid relativa och ändamålsenliga. Anpassningens relativitet ligger i begränsningen av deras adaptiva betydelse för vissa levnadsförhållanden. Således är det adaptiva värdet av pigmenteringen av björkfjärilar i jämförelse med ljusa former uppenbart endast på rökta trädstammar.

  När miljöförhållandena förändras kan anpassningar visa sig vara värdelösa eller till och med skadliga för kroppen. Den konstanta tillväxten av framtänder för gnagare är mycket viktig funktion, men bara när man äter fast föda. Om en råtta hålls på mjuk mat, framtänderna, utan att slitas ut, växer till sådana storlekar att näring blir omöjlig.

  Ingen av de adaptiva egenskaperna ger absolut säkerhet för sina ägare. Tack vare mimik lämnar de flesta fåglar getingar och bin ifred, men det finns arter som äter både getingar och bin och deras imitatorer. Igelkotten och sekreterare fågeln äter giftiga ormar utan skada. Skalet av landsköldpaddor skyddar dem på ett tillförlitligt sätt från fiender, men rovfåglar lyft upp dem i luften och krossa dem på marken.

  Den biologiska ändamålsenligheten med att organisera levande varelser manifesteras i harmonin mellan organismers morfologi, fysiologi och beteende olika typer och deras livsmiljö. Det ligger också i den fantastiska konsistensen av struktur och funktion enskilda delar och själva kroppens system. Anhängare av den teologiska förklaringen av livets ursprung såg i biologisk lämplighet en manifestation av naturskaparens visdom. Den teleologiska förklaringen av biologisk ändamålsenlighet är baserad på principen om det "slutliga målet", enligt vilken livet utvecklas riktat på grund av den inneboende önskan om ett känt mål. Sedan J.B. Lamarcks tid har det funnits hypoteser som kopplar samman biologisk ändamålsenlighet med principen om ett adekvat svar från organismer på förändringar i yttre förhållanden och nedärvningen av sådana "förvärvade egenskaper". Ett övertygande argument till förmån för lämpligheten av förändringar under påverkan av miljön har länge erkänts som det faktum att mikroorganismer "vänjer sig" vid droger, sulfonamider, antibiotika. V. och E. Lederbergs erfarenheter visade att så inte är fallet.

  

  I en petriskål på ytan av ett fast näringsmedium bildar mikroben kolonier (1). Med hjälp av en speciell stämpel (2) överfördes avtrycket av alla kolonier till mediet som innehöll dödlig dos antibiotika (3). Om åtminstone en koloni växte under dessa förhållanden, så kom den från en koloni av mikrober som också var resistenta mot detta läkemedel. Till skillnad från andra kolonier av den första petriskålen (4) växte den i ett provrör med ett antibiotikum (5). Om antalet initiala kolonier var stort, fanns det som regel en stabil bland dem. Således, vi pratar om inte om den riktade anpassningen av mikroben, utan om tillståndet av föranpassning, som orsakas av närvaron i genomet av mikroorganismen av en allel som blockerar verkan av antibiotikumet. I vissa fall syntetiserar "resistenta" mikrober ett enzym som förstör läkemedlet i andra, cellväggen blir ogenomtränglig för läkemedlet.

  Uppkomsten av stammar av mikroorganismer som är resistenta mot droger underlättas av den felaktiga taktiken hos läkare som vill undvika biverkningar, ordinera låga, subletala doser av läkemedel. Det är också möjligt att förklara utseendet av former som är resistenta mot gifter bland insekter och däggdjur - bland muterade organismer finns det en resistent form som är föremål för positivt urval under påverkan av ett giftigt ämne. Till exempel beror råttors motståndskraft mot warfarin, som används för att döda dem, på närvaron av en viss dominant allel i genotypen.

  Möjligheten till "direkt anpassning" av organismer till sin miljö, "omskapa naturen genom assimilering av förhållanden" hävdade vissa biologer redan på 40-50-talet av det nuvarande århundradet. De synpunkter som ges ovan motsvarar idealistiska åsikter och kan inte förklara biologisk ändamålsenlighet utan att involvera tanken, om inte om Gud, så om ett speciellt mål eller program för livets utveckling som fanns redan innan dess uppkomst.

  Den biologiska ändamålsenligheten hos organismers struktur och funktioner utvecklas under livsutvecklingsprocessen. Hon representerar historisk kategori. Detta bevisas av förändringen i typer av organisationer som intar en dominerande ställning i planetens organiska värld. Således ersattes amfibiernas dominans i nästan 75 miljoner år av reptilernas dominans, som varade i 150 miljoner år. Under perioder av dominans av någon grupp, finns det flera vågor av utrotning som förändrar den släkting artsammansättning motsvarande stora taxon.

  Uppkomsten av all anpassning och biologisk lämplighet i allmänhet förklaras av arbetet i naturen under mer än 3,5 miljarder år av naturligt urval. Från en mängd olika slumpmässiga avvikelser bevarar och ackumulerar den ärftliga förändringar som har adaptivt värde. Denna förklaring gör det möjligt att förstå varför biologisk ändamålsenlighet, när den betraktas i rum och tid, är en relativ egenskap hos levande varelser och varför, under specifika levnadsförhållanden, individuella anpassningar endast uppnår den grad av utveckling som är tillräcklig för överlevnad i jämförelse med anpassningar av konkurrenter.

Anpassning av en person till en ny miljö för honom är en komplex sociobiologisk process, som är baserad på förändringar i kroppens system och funktioner, såväl som vanligt beteende. Mänsklig anpassning hänvisar till kroppens adaptiva reaktioner på förändrade miljöfaktorer. Anpassningen visar sig i olika nivåer organisering av levande materia: från molekylär till biokenotisk. Anpassning utvecklas under inverkan av tre faktorer: ärftlighet, variabilitet, naturligt/artificiellt urval. Det finns tre huvudsakliga sätt för organismer att anpassa sig till sin miljö: det aktiva sättet, det passiva sättet och undvikande av ogynnsamma influenser.

Aktiv väg– stärka motståndet, utveckling av regulatoriska processer som gör att alla vitala funktioner i kroppen kan utföras, trots att miljöfaktorn avviker från det optimala. Till exempel underhålla konstant temperatur kropp hos varmblodiga djur (fåglar, människor), optimal för förekomsten av biokemiska processer i celler.

Passivt sätt– Underordning av kroppens vitala funktioner till förändringar i miljöfaktorer. Till exempel leder överkylning under ogynnsamma miljöförhållanden till ett tillstånd av anabios (dolt liv), när ämnesomsättningen i kroppen nästan helt stannar (växter i vintervila, bevarande av frön och sporer i jorden, torpor av insekter, viloläge, etc. .).

Undvikande av ogynnsamma förhållanden- produktion av sådan kropp livscykler och beteenden som undviker negativa effekter. Till exempel, säsongsbetonade migrationer djur.

Typiskt sker anpassningen av en art till sin miljö genom en eller annan kombination av alla tre möjliga anpassningsvägar.
Anpassningar kan delas in i tre huvudtyper: morfologiska, fysiologiska, etologiska.

Morfologiska anpassningar – förändringar i kroppens struktur (till exempel modifiering av ett blad till en ryggrad i kaktusar för att minska vattenförlust, ljus färg blommor för att locka pollinatörer etc.). Morfologiska anpassningar hos djur leder till bildandet av vissa livsformer.

Fysiologiska anpassningar – förändringar i kroppens fysiologi (till exempel förmågan hos en kamel att förse kroppen med fukt genom att oxidera fettreserver, närvaron av cellulosanedbrytande enzymer i cellulosanedbrytande bakterier etc.).

Etologiska (beteende) anpassningar– förändringar i beteende (till exempel säsongsbetonade flyttningar av däggdjur och fåglar, vinterdvala, parningsspel hos fåglar och däggdjur under häckningsperioden etc.). Etologiska anpassningar är karakteristiska för djur.

Levande organismer är väl anpassade till periodiska faktorer. Icke-periodiska faktorer kan orsaka sjukdom och till och med död hos en levande organism. En person använder detta genom att använda antibiotika och andra icke-periodiska faktorer. Men varaktigheten av deras exponering kan också orsaka anpassning till dem.
Miljön har en enorm inverkan på människor. I detta avseende blir problemet med mänsklig anpassning till sin miljö allt mer relevant. I social ekologi Denna fråga ges största vikt. Samtidigt är anpassning bara det inledande skedet, där reaktiva former av mänskligt beteende dominerar. Personen stannar inte i detta skede. Han uppvisar fysisk, intellektuell, moralisk, andlig aktivitet och förvandlar (på gott och ont) sin miljö.

Människans anpassning delas in i genotypisk och fenotypisk. Genotypisk anpassning: en person utanför sitt medvetande kan anpassa sig till förändrade miljöförhållanden (temperaturförändringar, matsmak etc.), det vill säga om anpassningsmekanismerna redan är inbäddade i generna. Fenotypisk anpassning betyder inkludering av medvetandet, ens eget personliga egenskaper en person för att kroppen ska anpassa sig till en ny miljö och behålla balansen under nya förhållanden.

Huvudtyperna av anpassning inkluderar fysiologisk, anpassning till aktivitet, anpassning till samhället. Låt oss fokusera på fysiologisk anpassning. Fysiologisk anpassning av en person förstås som processen att upprätthålla kroppens funktionella tillstånd som helhet, säkerställa dess bevarande, utveckling, prestanda, maximal varaktighet liv. Stor vikt läggs vid acklimatisering och acklimatisering i fysiologisk anpassning. Det är klart att en människas liv är Långt norrut skiljer sig från hans liv vid ekvatorn, eftersom de är olika klimatzoner. Dessutom anpassar sig en sydlänning, som har bott en viss tid i norr, till det och kan bo där permanent och vice versa. Acklimatisering är det inledande, brådskande stadiet av acklimatisering när klimatiska och geografiska förhållanden förändras. I vissa fall är en synonym för fysiologisk anpassning acklimatisering, det vill säga anpassning av växter, djur och människor till nya klimatförhållanden. Fysiologisk acklimatisering uppstår när en person med hjälp av adaptiva reaktioner ökar prestationsförmågan och förbättrar välbefinnandet, vilket kraftigt kan försämras under acklimatiseringsperioden. När nya tillstånd ersätts med gamla kan kroppen återgå till sitt tidigare tillstånd. Sådana förändringar kallas acklimatisering. Samma förändringar som, i anpassningsprocessen till en ny miljö, passerade in i genotypen och ärvs kallas adaptiva.

Anpassning av kroppen till levnadsförhållanden (stad, by, annat område). Den mänskliga miljön är inte begränsad till klimatförhållanden. En person kan bo i en stad eller i en by. Många människor föredrar en metropol med dess buller, föroreningar och frenetiska liv. Objektivt sett är det mer gynnsamt för människor att bo i en by där det finns ren luft och en lugn, uppmätt rytm.

Samma anpassningsområde inkluderar att flytta till exempel till ett annat land. Vissa anpassar sig snabbt och övervinner språkbarriär, hitta ett jobb, andra - med stora svårigheter, andra, som har anpassat sig externt, upplever en känsla som kallas nostalgi.

Vi kan särskilt lyfta fram anpassning till aktivitet. Olika typer av mänsklig aktivitet ställer olika krav på individen (en del kräver uthållighet, flit, punktlighet, andra kräver reaktionshastighet, förmåga att fatta självständiga beslut etc.). Men en person kan klara båda typerna av aktiviteter ganska framgångsrikt. Det finns aktiviteter som är kontraindicerade för en person, men han kan utföra dem, eftersom anpassningsmekanismer utlöses, vilket kallas utvecklingen av en individuell aktivitetsstil.
Särskild uppmärksamhet bör ägnas åt anpassning till samhället, andra människor och teamet. En person kan anpassa sig till en grupp genom att behärska dess normer, beteenderegler, värderingar etc. Mekanismerna för anpassning här är suggestibilitet, tolerans, konformitet som former av underordnat beteende, och å andra sidan förmågan att hitta sin plats. få ansikte och visa beslutsamhet.

Vi kan prata om anpassning till andliga värden, till saker, till förhållanden, till exempel stressande och mycket mer. 1936 publicerade den kanadensiske fysiologen Hans Selye meddelandet "Syndrom orsakat av olika skadliga element", där han beskrev fenomenet stress - en allmän ospecifik reaktion från kroppen som syftar till att mobilisera den. skyddskrafter under påverkan av irriterande faktorer. I utvecklingen av stress identifierades 3 stadier: 1. ångeststadium, 2. motståndsstadium, 3. stadium av utmattning. G. Selye formulerade teorin om "General Adaptation Syndrome" (GAS) och adaptiva sjukdomar som en konsekvens av den adaptiva reaktionen, enligt vilken OSA manifesterar sig närhelst en person känner en fara för sig själv. Synliga skäl stress kan vara skador, postoperativa tillstånd etc. förändringar i abiotiska och biotiska miljöfaktorer. Under de senaste decennierna har antalet antropogena faktorer miljöer med hög stresseffekt ( kemisk förorening, strålning, exponering för datorer när man systematiskt arbetar med dem, etc.). Miljöstressfaktorer inkluderar negativa förändringar i moderna samhället: ökande befolkningstäthet, ändra förhållandet mellan urbana och landsbygdsbefolkningen, stigande arbetslöshet, kriminalitet.

Dessa är de optimala proportionerna av kroppen, placeringen och tätheten av hår eller fjädrar, etc. Välkänt utseende vattenlevande däggdjur- delfin. Hans rörelser är lätta och exakta. Den oberoende rörelsehastigheten i vatten når 40 kilometer i timmen. Vattnets densitet är 800 gånger högre än luftens densitet. Den torpedformade kroppsformen undviker att det bildas turbulens i vattnet som strömmar runt delfinen.