Adattamento- si tratta di un adattamento del corpo alle condizioni ambientali dovuto a un complesso di caratteristiche morfologiche, fisiologiche e comportamentali.
Diversi organismi si adattano a diverse condizioni ambientali e, di conseguenza, amano l'umidità idrofite e "portatori di secche" - xerofite(Fig. 6); piante di terreno salino alofite; piante tolleranti all'ombra sciofiti), e che richiedono la piena luce solare per il normale sviluppo ( eliofite); gli animali che vivono nei deserti, nelle steppe, nelle foreste o nelle paludi sono notturni o diurni. Vengono chiamati gruppi di specie con un atteggiamento simile alle condizioni ambientali (cioè che vivono negli stessi ecotopi). gruppi ambientalisti.
La capacità di adattarsi a condizioni avverse in piante e animali differisce. A causa del fatto che gli animali sono mobili, i loro adattamenti sono più diversi di quelli delle piante. Gli animali possono:
- per evitare condizioni avverse (uccelli dalla fame invernale e dal freddo volano verso climi più caldi, cervi e altri ungulati vagano in cerca di cibo, ecc.);
- cadere nell'animazione sospesa - uno stato temporaneo in cui i processi vitali sono così rallentati che le loro manifestazioni visibili sono quasi completamente assenti (stupore degli insetti, letargo dei vertebrati, ecc.);
- adattarsi alla vita condizioni avverse(lana e grasso sottocutaneo li salvano dal gelo, gli animali del deserto hanno dispositivi per un uso economico dell'acqua e del raffreddamento, ecc.). (Fig. 7).
Le piante sono inattive e conducono uno stile di vita attaccato. Pertanto, per loro sono possibili solo le ultime due varianti di adattamenti. Pertanto, le piante sono caratterizzate da una diminuzione dell'intensità dei processi vitali durante periodi sfavorevoli: perdono le foglie, svernano come organi dormienti sepolti nel terreno - bulbi, rizomi, tuberi e rimangono nello stato di semi e spore nel terreno . Nelle briofite, l'intera pianta ha la capacità di anabiosi, che, allo stato secco, può persistere per diversi anni.
La resistenza delle piante a fattori avversi aumenta a causa di speciali meccanismi fisiologici: variazioni della pressione osmotica nelle cellule, regolazione dell'intensità dell'evaporazione con l'aiuto degli stomi, uso di membrane "filtranti" per l'assorbimento selettivo di sostanze, ecc.
Adattamenti organismi diversi prodotto a ritmi diversi. Si verificano più rapidamente negli insetti che possono adattarsi all'azione di un nuovo insetticida in 10-20 generazioni, il che spiega il fallimento del controllo chimico della densità della popolazione di insetti nocivi. Il processo di sviluppo degli adattamenti nelle piante o negli uccelli avviene lentamente, nel corso dei secoli.
I cambiamenti osservati nel comportamento degli organismi sono solitamente associati a tratti nascosti che avevano, per così dire, "in riserva", ma sotto l'influenza di nuovi fattori, sono apparsi e hanno aumentato la resistenza delle specie. Tali caratteristiche nascoste spiegano la resistenza di alcune specie arboree all'azione dell'inquinamento industriale (pioppo, larice, salice) e di alcune specie infestanti all'azione degli erbicidi.
La composizione dello stesso gruppo ecologico comprende spesso organismi non simili tra loro. Ciò è dovuto al fatto che diversi tipi di organismi possono adattarsi allo stesso fattore ambientale in modi diversi.
Ad esempio, sperimentano il freddo in modo diverso a sangue caldo(sono chiamati Endotermico, dalle parole greche endon - dentro e terme - calore) e a sangue freddo (ectotermico, dal greco ectos - esterno) organismi. (Fig. 8.)
La temperatura corporea degli organismi endotermici non dipende dalla temperatura ambiente ed è sempre più o meno costante, le sue oscillazioni non superano i 2–4° anche durante le gelate più forti e il caldo più intenso. Questi animali (uccelli e mammiferi) mantengono la loro temperatura corporea grazie alla produzione interna di calore basata su un metabolismo intensivo. Mantengono il calore corporeo a scapito di calde “pellicce” fatte di piume, lana, ecc.
Gli adattamenti fisiologici e morfologici sono integrati dal comportamento adattivo (selezione di luoghi protetti dal vento per l'alloggio notturno, costruzione di tane e nidi, pernottamenti di gruppo con roditori, gruppi ravvicinati di pinguini che si scaldano a vicenda, ecc.). Se la temperatura ambiente è molto alta, gli organismi endotermici vengono raffreddati da adattamenti speciali, ad esempio evaporando l'umidità dalla superficie delle mucose della cavità orale e del tratto respiratorio superiore. (Per questo, con il caldo, il respiro del cane accelera e tira fuori la lingua.)
La temperatura corporea e la mobilità degli animali ectotermici dipendono dalla temperatura ambiente. Insetti e lucertole diventano letargici e inattivi con tempo fresco. Allo stesso tempo, molte specie animali hanno la capacità di scegliere un luogo con condizioni favorevoli per temperatura, umidità e luce solare (le lucertole si crogiolano su lastre di roccia illuminate).
Tuttavia, l'ectotermia assoluta si osserva solo in organismi molto piccoli. La maggior parte degli organismi a sangue freddo è ancora in grado di regolare in modo insufficiente la temperatura corporea. Ad esempio, negli insetti che volano attivamente - farfalle, bombi, la temperatura corporea viene mantenuta a 36–40 ° C anche a temperature dell'aria inferiori a 10 ° C.
Allo stesso modo, le specie dello stesso gruppo ecologico nelle piante differiscono nel loro aspetto. Possono anche adattarsi alle stesse condizioni ambientali diversi modi. Quindi, diversi tipi di xerofiti risparmiano acqua in modi diversi: alcuni hanno membrane cellulari spesse, altri hanno pubescenza o un rivestimento di cera sulle foglie. Alcune xerofite (ad esempio, della famiglia delle labiaceae) emettono vapori di oli essenziali, che le avvolgono come una “coperta”, che riduce l'evaporazione. sistema di root in alcune xerofite è potente, penetra nel terreno fino a una profondità di diversi metri e raggiunge il livello delle falde acquifere (spinoso di cammello), in altre è superficiale, ma molto ramificato, che permette di raccogliere l'acqua di precipitazione.
Tra le xerofite ci sono arbusti con foglie molto piccole e dure che possono essere sparpagliate nella stagione più secca (arbusto di caragana nella steppa, arbusti del deserto), erbe da tappeto erboso con foglie strette (graminacee, festuca), succulente(dal latino succulentus - succoso). Le piante grasse hanno foglie o steli succulenti che accumulano una scorta d'acqua e tollerano facilmente le alte temperature dell'aria. Le piante grasse includono cactus e saxaul americani che crescono nei deserti dell'Asia centrale. Hanno un tipo speciale di fotosintesi: gli stomi si aprono per poco tempo e solo di notte, durante queste ore fresche, le piante immagazzinano anidride carbonica, e durante il giorno la usano per la fotosintesi con stomi chiusi. (Fig. 9.)
Nelle alofite si osserva anche una varietà di adattamenti per sopravvivere a condizioni sfavorevoli su terreni salini. Tra di loro ci sono piante che sono in grado di accumulare sali nei loro corpi (soleros, swede, sarsazan), secernono sali in eccesso sulla superficie delle foglie con ghiandole speciali (kermek, tamariks), "mantengono" i sali dai loro tessuti a causa di la “barriera delle radici” impermeabile ai sali” (assenzio). In quest'ultimo caso le piante devono accontentarsi di una piccola quantità d'acqua e hanno l'aspetto di xerofite.
Per questo non c'è da stupirsi che nelle stesse condizioni ci siano piante e animali diversi tra loro, che si sono adattati a queste condizioni in modi diversi.
1. Che cos'è l'adattamento?
2. A causa di quali animali e piante possono adattarsi a condizioni ambientali avverse?
2. Fornisci esempi gruppi ambientalisti Piante e animali.
3. Parlaci dei diversi adattamenti degli organismi all'esperienza delle stesse condizioni ambientali avverse.
4. Qual è la differenza tra gli adattamenti a basse temperature negli animali endotermici ed ectotermici?
L'adattamento di una persona a un nuovo ambiente per lui è un complesso processo socio-biologico, che si basa su un cambiamento nei sistemi e nelle funzioni del corpo, nonché sul comportamento abituale. L'adattamento umano si riferisce alle reazioni adattative del suo corpo al cambiamento dei fattori ambientali. L'adattamento si manifesta a diversi livelli di organizzazione della materia vivente: da quello molecolare a quello biocenotico. L'adattamento si sviluppa sotto l'influenza di tre fattori: ereditarietà, variabilità, selezione naturale/artificiale. Ci sono tre modi principali in cui gli organismi si adattano al loro ambiente: il modo attivo, il modo passivo e l'evitare gli effetti negativi.
percorso attivo- rafforzamento della resistenza, sviluppo di processi regolatori che consentono di svolgere tutte le funzioni vitali dell'organismo, nonostante la deviazione del fattore ambientale dall'ottimo. Ad esempio, mantenere una temperatura corporea costante negli animali a sangue caldo (uccelli, esseri umani), ottimale per il flusso dei processi biochimici nelle cellule.
modo passivo- subordinazione delle funzioni vitali dell'organismo ai cambiamenti dei fattori ambientali. Ad esempio, in condizioni ambientali sfavorevoli, il passaggio a uno stato di anabiosi (vita nascosta), quando il metabolismo nel corpo si interrompe quasi completamente (dormienza invernale delle piante, conservazione di semi e spore nel terreno, stupore degli insetti, ibernazione, eccetera.).
Evitare condizioni avverse- produzione da parte dell'organismo cicli vitali e comportamenti che evitano effetti negativi. Ad esempio, le migrazioni stagionali degli animali.
Di solito, l'adattamento di una specie all'ambiente avviene mediante l'una o l'altra combinazione di tutti e tre. modi possibili adattamento.
Gli adattamenti possono essere suddivisi in tre tipi principali: morfologici, fisiologici, etologici.
Adattamenti morfologici- cambiamenti nella struttura dell'organismo (ad esempio, la trasformazione di una foglia in una spina nei cactus per ridurre la perdita d'acqua, colori vivaci dei fiori per attirare gli impollinatori, ecc.). Gli adattamenti morfologici negli animali portano alla formazione di determinate forme di vita.
Adattamenti fisiologici- cambiamenti nella fisiologia del corpo (ad esempio, la capacità di un cammello di fornire idratazione al corpo ossidando le riserve di grasso, la presenza di enzimi che degradano la cellulosa nei batteri che distruggono la cellulosa, ecc.).
Adattamenti etologici (comportamentali).- cambiamenti nel comportamento (ad esempio, migrazioni stagionali di mammiferi e uccelli, ibernazione in inverno, giochi di accoppiamento negli uccelli e nei mammiferi durante la stagione riproduttiva, ecc.). Gli adattamenti etologici sono caratteristici degli animali.
Gli organismi viventi sono ben adattati a fattori periodici. Fattori non periodici possono causare malattie e persino la morte di un organismo vivente. Una persona lo usa applicando antibiotici e altri fattori non periodici. Tuttavia, anche la durata della loro esposizione può causare un adattamento ad essi.
L'ambiente ha un enorme impatto su una persona. A questo proposito, il problema dell'adattamento di una persona al suo ambiente sta diventando sempre più importante. In ecologia sociale, questo problema è di fondamentale importanza. Allo stesso tempo, l'adattamento è solo la fase iniziale, in cui predominano le forme reattive del comportamento umano. La persona non si ferma in questa fase. Mostra attività fisica, intellettuale, morale, spirituale, trasforma (in peggio o in peggio) il suo ambiente.
L'adattamento umano si divide in genotipico e fenotipico. Adattamento genotipico: una persona al di fuori della sua coscienza può adattarsi a condizioni ambientali mutevoli (sbalzi di temperatura, gusto del cibo, ecc.), cioè se i meccanismi di adattamento sono già nei geni. L'adattamento fenotipico è inteso come l'inclusione della coscienza, delle proprie qualità personali di una persona per adattare il corpo a un nuovo ambiente, per mantenere l'equilibrio in nuove condizioni.
I principali tipi di adattamento includono fisiologico, adattamento all'attività, adattamento alla società. Concentriamoci sull'adattamento fisiologico. Sotto l'adattamento fisiologico di una persona si intende il processo di mantenimento dello stato funzionale del corpo nel suo insieme, garantendone la conservazione, lo sviluppo, le prestazioni, la massima aspettativa di vita. Grande importanza nell'adattamento fisiologico è attribuita all'acclimatazione e all'acclimatazione. È chiaro che la vita di una persona nell'estremo nord differisce dalla sua vita all'equatore, poiché questi sono diversi zone climatiche. Inoltre, un meridionale, avendo vissuto per un certo tempo al nord, vi si adatta e può viverci stabilmente e viceversa. L'acclimatazione è la fase iniziale e urgente dell'acclimatazione in condizioni climatiche e geografiche mutevoli. In alcuni casi, sinonimo di adattamento fisiologico è acclimatazione, ovvero l'adattamento di piante, animali e esseri umani alle nuove condizioni climatiche per loro. L'acclimatazione fisiologica si verifica quando una persona, con l'aiuto di reazioni adattative, aumenta la capacità lavorativa, migliora il benessere, che può deteriorarsi bruscamente durante il periodo di acclimatazione. Quando le nuove condizioni vengono sostituite da quelle vecchie, il corpo può tornare allo stato precedente. Tali cambiamenti sono chiamati acclimatamento. Gli stessi cambiamenti che, nel processo di adattamento a un nuovo ambiente, sono passati al genotipo e sono ereditati, sono chiamati adattativi.
Adattamento del corpo alle condizioni di vita (città, villaggio, altra località). non si limita a condizioni climatiche. Una persona può vivere in città e in campagna. Molte persone preferiscono la metropoli con il suo rumore, l'inquinamento, il ritmo frenetico della vita. Oggettivamente vivere in un villaggio, dove l'aria pulita, un ritmo calmo e misurato, è più favorevole alle persone.
La stessa area di adattamento comprende lo spostamento, ad esempio, in un altro paese. Alcuni si adattano rapidamente, superano la barriera linguistica, trovano un lavoro, altri con grande difficoltà, altri, adattandosi esteriormente, provano un sentimento chiamato nostalgia.
Possiamo evidenziare l'adattamento all'attività. Diversi tipi di attività umana impongono requisiti diversi all'individuo (alcuni richiedono perseveranza, diligenza, puntualità, altri richiedono velocità di reazione, capacità di prendere decisioni in autonomia, ecc.). Tuttavia, una persona può far fronte con successo a questi e altri tipi di attività. C'è un'attività che è controindicata per una persona, ma può svolgerla, poiché i meccanismi di adattamento funzionano, che si chiama sviluppo di uno stile di attività individuale.
Particolare attenzione dovrebbe essere prestata all'adattamento alla società, alle altre persone e al team. Una persona può adattarsi a un gruppo assimilandone le norme, le regole di condotta, i valori, ecc. I meccanismi di adattamento qui sono la suggestionabilità, la tolleranza, la conformità come forme di comportamento sottomesso e, d'altra parte, la capacità di trovare il proprio posto, trova un volto e mostra determinazione.
Possiamo parlare di adattamento ai valori spirituali, alle cose, agli stati, per esempio, a quelli stressanti e a molte altre cose. Nel 1936, il fisiologo canadese Selye pubblicò il messaggio "Sindrome causata da vari elementi dannosi", in cui descriveva il fenomeno dello stress: una reazione generale non specifica del corpo volta a mobilitare le sue difese sotto l'influenza di fattori irritanti. Nello sviluppo dello stress si sono distinti 3 stadi: 1. stadio di ansia, 2. stadio di resistenza, 3. stadio di esaurimento. G. Selye ha formulato la teoria della Sindrome Generale di Adattamento (GAS) e delle malattie adattative come conseguenza della reazione adattativa, secondo la quale la GAS si manifesta ogniqualvolta una persona si sente in pericolo per se stessa. Le cause visibili dello stress possono essere lesioni, condizioni postoperatorie, ecc., cambiamenti nei fattori ambientali abiotici e biotici. Negli ultimi decenni, il numero di fattori ambientali antropogenici con un elevato effetto di stress è notevolmente aumentato (inquinamento chimico, radiazioni, esposizione ai computer durante il lavoro sistematico con essi, ecc.). I fattori di stress dell'ambiente dovrebbero includere anche cambiamenti negativi società moderna: aumento, variazione del rapporto tra popolazione urbana e rurale, aumento della disoccupazione, criminalità.
Vengono chiamati gli adattamenti degli organismi al loro ambiente adattamento. Gli adattamenti sono tutti i cambiamenti nella struttura e nelle funzioni degli organismi che aumentano le loro possibilità di sopravvivenza.
La capacità di adattamento è una delle principali proprietà della vita in generale, poiché fornisce la possibilità stessa della sua esistenza, la capacità degli organismi di sopravvivere e riprodursi. Gli adattamenti si manifestano a diversi livelli: dalla biochimica delle cellule e dal comportamento dei singoli organismi alla struttura e al funzionamento delle comunità e dei sistemi ecologici. Gli adattamenti sorgono e si sviluppano nel corso dell'evoluzione delle specie.
I principali meccanismi di adattamento a livello dell'organismo: 1) biochimico- si manifestano nei processi intracellulari, come un cambiamento nel lavoro degli enzimi o un cambiamento nel loro numero; 2) fisiologico– per esempio, aumento della sudorazione all'aumentare della temperatura in alcune specie; 3) morfo-anatomico- caratteristiche della struttura e della forma del corpo associate allo stile di vita; 4) comportamentale- ad esempio, la ricerca di habitat favorevoli da parte degli animali, la creazione di tane, nidi, ecc.; 5) ontogenetico- accelerazione o decelerazione sviluppo individuale facilitare la sopravvivenza in condizioni mutevoli.
I fattori ambientali ambientali hanno vari effetti sugli organismi viventi, cioè possono influenzare il modo in cui irritanti, causare cambiamenti adattativi nelle funzioni fisiologiche e biochimiche; come limitatori, causando l'impossibilità di sussistere in tali condizioni; come modificatori, causare cambiamenti morfologici e anatomici negli organismi; come segnali, indicando cambiamenti in altri fattori ambientali.
Leggi generali dell'azione dei fattori ambientali sugli organismi
Nonostante l'ampia varietà di fattori ambientali, è possibile identificare una serie di modelli generali nella natura del loro impatto sugli organismi e nelle risposte degli esseri viventi.
La legge dell'ottimo.
Ogni fattore ha determinati limiti di influenza positiva sugli organismi (Fig. 1). Il risultato dell'azione di un fattore variabile dipende principalmente dalla forza della sua manifestazione. Sia l'azione insufficiente che quella eccessiva del fattore influiscono negativamente sulla vita degli individui. L'effetto benefico è chiamato zona di fattore ecologico ottimale o semplicemente ottimale per organismi di questa specie. Più forte è la deviazione dall'optimum, più pronunciato è l'effetto inibitorio di questo fattore sugli organismi. (zona pessima). I valori massimi e minimi tollerati del fattore sono punti critici dietro oltre la quale l'esistenza non è più possibile, avviene la morte. Vengono chiamati i limiti di resistenza tra i punti critici valenza ecologica esseri viventi in relazione ad uno specifico fattore ambientale.
Riso. uno. Schema dell'azione dei fattori ambientali sugli organismi viventi
Rappresentanti tipi diversi differiscono molto l'uno dall'altro sia nella posizione dell'ottimo che nella valenza ecologica. Ad esempio, le volpi artiche nella tundra possono tollerare fluttuazioni della temperatura dell'aria nell'intervallo di oltre 80 °C (da +30 a -55 °C), mentre i crostacei di acqua calda Copilia mirabilis resistono a variazioni della temperatura dell'acqua nell'intervallo di non più di 6 °C (da +23 a +29 °C). La stessa forza di manifestazione di un fattore può essere ottimale per una specie, pessimale per un'altra, e superare i limiti di sopportazione per la terza (Fig. 2).
L'ampia valenza ecologica di una specie in relazione a fattori ambientali abiotici è indicata aggiungendo al nome del fattore il prefisso "every". euritermico specie - sopportando notevoli fluttuazioni di temperatura, euribatico– ampio campo di pressione, eurialino– diverso grado di salinizzazione dell'ambiente.
Riso. 2. La posizione delle curve ottimali sulla scala di temperatura per le diverse specie:
1, 2 - specie stenotermiche, criofili;
3–7 – specie euritermiche;
8, 9 - specie stenotermiche, termofile
L'incapacità di sopportare fluttuazioni significative del fattore, o stretta valenza ecologica, è caratterizzata dal prefisso "steno" - stenotermico, stenobato, stenoalino specie, ecc. In un senso più ampio, si chiamano specie la cui esistenza richiede condizioni ambientali rigorosamente definite stenobionte, e coloro che sono in grado di adattarsi al diverso situazione ambientale, – euribionte.
Vengono richiamate le condizioni che si avvicinano a punti critici in uno o più fattori contemporaneamente estremo.
La posizione dei punti ottimali e critici sul gradiente fattoriale può essere spostata entro certi limiti dall'azione delle condizioni ambientali. Ciò si verifica regolarmente in molte specie al variare delle stagioni. In inverno, ad esempio, i passeri resistono a forti gelate e in estate muoiono per il raffreddamento a temperature appena sotto lo zero. Viene chiamato il fenomeno dello spostamento dell'ottimo rispetto a qualsiasi fattore acclimatazione. Per quanto riguarda la temperatura, questo è un noto processo di indurimento termico del corpo. L'acclimatazione alla temperatura richiede un periodo di tempo significativo. Il meccanismo è un cambiamento nelle cellule degli enzimi che catalizzano le stesse reazioni, ma con diverse temperature(cosiddetto isoenzimi). Ogni enzima è codificato dal proprio gene, quindi è necessario disattivare alcuni geni e attivarne altri, trascrizione, traduzione, assemblaggio di una quantità sufficiente di una nuova proteina, ecc. Il processo complessivo richiede in media circa due settimane e è stimolato dai cambiamenti dell'ambiente. L'acclimatazione, o indurimento, è un importante adattamento degli organismi che si verifica in condizioni avverse gradualmente imminenti o quando entrano in territori con un clima diverso. Lei è in questi casi parte integrale processo complessivo acclimatamento.
Il libro di testo è conforme allo Stato federale standard educativo medio (pieno) educazione generale raccomandato dal Ministero dell'Istruzione e della Scienza della Federazione Russa e incluso nell'elenco federale dei libri di testo.
Il libro di testo è rivolto agli studenti della classe 11 ed è progettato per insegnare la materia 1 o 2 ore a settimana.
Design moderno, domande e compiti a più livelli, Informazioni aggiuntive e la possibilità di lavorare in parallelo con un'applicazione elettronica contribuiscono all'effettiva assimilazione del materiale didattico.
Riso. 33. Colorazione invernale di una lepre
Quindi, come risultato dell'azione forze motrici l'evoluzione negli organismi, gli adattamenti alle condizioni ambientali sorgono e migliorano. La fissazione in popolazioni isolate di vari adattamenti può portare alla formazione di nuove specie.
Rivedi domande e compiti
1. Fornire esempi dell'adattabilità degli organismi alle condizioni di esistenza.
2. Perché alcuni animali hanno un colore brillante e smascherante, mentre altri, al contrario, sono condiscendenti?
3. Qual è l'essenza del mimetismo?
4. L'azione della selezione naturale si estende al comportamento degli animali? Dare esempi.
5. Quali sono i meccanismi biologici per l'emergere della colorazione adattativa (nascondendo e avvertendo) negli animali?
6. Gli adattamenti fisiologici sono fattori che determinano il livello di forma fisica dell'organismo nel suo complesso?
7. Qual è l'essenza della relatività di qualsiasi adattamento alle condizioni di vita? Dare esempi.
Pensare! Eseguire!
1. Perché non c'è un adattamento assoluto alle condizioni di vita? Fornisci esempi che dimostrino la natura relativa di qualsiasi dispositivo.
2. I cuccioli di cinghiale hanno una caratteristica colorazione striata che scompare con l'età. Fornisci esempi simili di cambiamenti di colore negli adulti rispetto alla prole. Questo schema può essere considerato comune all'intero regno animale? In caso negativo, per quali animali e perché è tipico?
3. Raccogli informazioni sugli animali di colore di avviso nella tua zona. Spiega perché la conoscenza di questo materiale è importante per tutti. Fai uno stand informativo su questi animali. Fai una presentazione su questo argomento davanti agli studenti delle scuole elementari.
Lavora con il computer
Fare riferimento all'applicazione elettronica. Studia il materiale e completa i compiti.
Ripeti e ricorda!
Uomo
Gli adattamenti comportamentali sono comportamenti riflessi innati e incondizionati. Le abilità innate esistono in tutti gli animali, compresi gli esseri umani. Un neonato può succhiare, deglutire e digerire il cibo, battere le palpebre e starnutire, reagire alla luce, al suono e al dolore. Questi sono esempi riflessi incondizionati. Tali forme di comportamento sono emerse nel processo di evoluzione come risultato dell'adattamento a determinate condizioni ambientali relativamente costanti. I riflessi incondizionati vengono ereditati, quindi tutti gli animali nascono con un complesso già pronto di tali riflessi.
Ogni riflesso incondizionato si manifesta a uno stimolo (rinforzo) rigorosamente definito: alcuni - al cibo, altri - al dolore, altri - all'aspetto nuova informazione ecc. Gli archi riflessi dei riflessi incondizionati sono costanti e passano attraverso il midollo spinale o il tronco cerebrale.
Una delle classificazioni più complete dei riflessi incondizionati è la classificazione proposta dall'accademico P. V. Simonov. Lo scienziato ha proposto di dividere tutti i riflessi incondizionati in tre gruppi, diversi per le caratteristiche dell'interazione degli individui tra loro e con ambiente. Riflessi vitali(dal lat. vita - vita) hanno lo scopo di preservare la vita dell'individuo. Il mancato rispetto di essi porta alla morte dell'individuo e l'attuazione non richiede la partecipazione di un altro individuo della stessa specie. Questo gruppo comprende riflessi su cibi e bevande, riflessi omeostatici (mantenere una temperatura corporea costante, frequenza respiratoria ottimale, frequenza cardiaca, ecc.), riflessi difensivi, che, a loro volta, si dividono in passivo-difensivi (fuggire, nascondersi) e difensivi attivi (attacco a un oggetto minaccioso) e alcuni altri.
A zoosociale, o giochi di ruolo riflessi includono quelle varianti del comportamento innato che sorgono quando si interagisce con altri individui della loro specie. Questi sono riflessi sessuali, genitore-figlio, territoriali, gerarchici.
Il terzo gruppo è riflessi di autosviluppo. Non sono collegati all'adattamento a una situazione specifica, ma, per così dire, rivolti al futuro. Tra questi ci sono comportamenti esplorativi, imitativi e giocosi.
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sorge nel processo di evoluzione per risolvere i problemi ambientali dell'organismo, presentati dall'ambiente. Sono un adattamento mutevole, in miglioramento, a volte in via di estinzione degli organismi a specifici fattori ambientali. Come risultato dello sviluppo dell'adattamento si raggiunge uno stato di adattamento (o corrispondenza della morfologia, fisiologia e comportamento degli organismi) alle nicchie ecologiche da essi occupate, che rappresentano l'intero insieme delle condizioni ambientali e dello stile di vita di un dato organismo. Quella. l'adattamento può essere considerato un'ampia base per l'emergere o la scomparsa di organi, la divergenza (divergenza) delle specie, la formazione di nuove popolazioni e specie e la complicazione dell'organizzazione.
Il processo di sviluppo dell'adattamento avviene costantemente e in esso sono coinvolti molti segni del corpo. [mostrare] .
L'evoluzione degli uccelli dai rettili includeva, ad esempio, modifiche successive ossa, muscoli, tegumenti, arti.
Un aumento dello sterno, una ristrutturazione della struttura istologica delle ossa, che, insieme alla forza, ha conferito loro leggerezza, lo sviluppo del piumaggio, che ha portato a migliori proprietà aerodinamiche e termoregolazione, la trasformazione di una coppia di arti in ali, fornito una soluzione al problema del volo.
Alcuni rappresentanti di uccelli hanno successivamente sviluppato adattamenti a uno stile di vita terrestre o acquatico (struzzo, pinguino), mentre adattamenti secondari hanno anche catturato una serie di personaggi. I pinguini, ad esempio, hanno cambiato le ali in pinne e le loro coperture sono diventate impermeabili.
Tuttavia, un adattamento si forma solo se c'è un tipo di informazione ereditaria nel pool genetico che contribuisce a un cambiamento nelle strutture e nelle funzioni nella direzione richiesta. Pertanto, i mammiferi e gli insetti usano rispettivamente i polmoni e le trachee per la respirazione, che si sviluppano da primordi diversi sotto il controllo di geni diversi.
A volte una nuova mutazione porta all'adattamento che, divenuto parte del sistema genotipico, modifica il fenotipo in direzione di una soluzione più efficace dei problemi ambientali. Questo modo di occorrenza dell'adattamento è chiamato combinatorio.
Differenti adattamenti possono essere usati per risolvere un problema ecologico. Pertanto, la folta pelliccia funge da mezzo di isolamento termico negli orsi, nelle volpi artiche e nei cetacei, lo strato grasso sottocutaneo.
Esistono diverse classificazioni di adattamento.
Secondo il meccanismo d'azione allocare
Dispositivi di protezione passiva
- colorazione protettiva. Grazie alla colorazione protettiva, l'organismo diventa difficile da distinguere e, quindi, protetto dai predatori.
- Le uova di uccelli deposte sulla sabbia o sul terreno sono grigie e marroni con macchie, simili al colore del terreno circostante. Nei casi in cui le uova non sono disponibili per i predatori, di solito sono prive di colorazione.
- I bruchi farfalla sono spesso verdi, il colore delle foglie, o scuri, il colore della corteccia o della terra.
- I pesci di fondo sono solitamente dipinti per abbinare il colore del fondo sabbioso (razze e passere). Allo stesso tempo, le passere hanno anche la possibilità di cambiare colore a seconda del colore dello sfondo circostante.
- La capacità di cambiare colore ridistribuendo il pigmento nel tegumento del corpo è nota anche negli animali terrestri (camaleonte).
- Gli animali del deserto, di regola, hanno un colore giallo-marrone o giallo sabbia.
- La colorazione protettiva monocromatica è caratteristica sia degli insetti (locuste) che delle piccole lucertole, nonché dei grandi ungulati (antilopi) e dei predatori (leone).
- Colorazione protettiva dissecante sotto forma di strisce e macchie alternate chiare e scure sul corpo. Zebre e tigri sono difficili da vedere già a una distanza di 50-40 m a causa della coincidenza delle strisce sul corpo con l'alternanza di luci e ombre nell'area circostante. La colorazione della dissezione viola le idee sui contorni del corpo.
- colorazione spaventosa (di avvertimento): fornisce anche protezione agli organismi dai nemici.
La colorazione brillante è solitamente caratteristica degli animali velenosi e avverte i predatori dell'immangiabilità dell'oggetto del loro attacco. L'efficacia della colorazione di avvertimento è stata la causa di un fenomeno di imitazione molto interessante: il mimetismo. [mostrare] .
Il mimetismo è la somiglianza di una specie indifesa e commestibile con una o più specie non imparentate che sono ben protette e hanno un colore di avvertimento. Il fenomeno del mimetismo è comune nelle farfalle e in altri insetti. Molti insetti imitano gli insetti pungenti. Si conoscono scarafaggi, mosche, farfalle, che copiano vespe, api, bombi.
Il mimetismo si trova anche nei vertebrati: i serpenti. In tutti i casi, la somiglianza è puramente esterna e mira a formare una certa impressione visiva nei potenziali nemici.
Per le specie mimiche, è importante che il loro numero sia piccolo rispetto al modello che imitano, altrimenti i nemici non svilupperanno un riflesso negativo stabile alla colorazione di avvertimento. Il basso numero di specie mimiche è supportato da un'elevata concentrazione di geni letali nel pool genetico.
- la somiglianza della forma del corpo con l'ambiente - sono noti coleotteri che assomigliano a licheni, cicale, simili alle spine di quegli arbusti tra i quali vivono. Gli insetti stecco sembrano un piccolo ramoscello marrone o verde.
Azione protettiva colorazione condiscendente o la forma del corpo aumenta se combinata con il comportamento appropriato. Ad esempio, i bruchi di falena in una posizione difensiva sono simili a un ramo di una pianta. La selezione distrugge gli individui il cui comportamento li smaschera.
- alta fecondità
- altri mezzi di protezione passiva
- Lo sviluppo di spine e aghi nelle piante le protegge dall'essere mangiate dagli erbivori.
- Le sostanze velenose che bruciano i capelli (ortica) svolgono lo stesso ruolo.
- I cristalli di ossalato di calcio, formati nelle cellule di alcune piante, le proteggono dall'essere mangiate da bruchi, lumache e persino roditori.
- Le formazioni sotto forma di una dura copertura chitinosa negli artropodi (coleotteri, granchi), conchiglie nei molluschi, squame nei coccodrilli, conchiglie negli armadilli e nelle tartarughe li proteggono bene da molti nemici. Le penne del riccio e dell'istrice servono allo stesso modo.
Dispositivi di protezione attiva, movimento,
in cerca di cibo o un compagno di riproduzione
- miglioramento dell'apparato di movimento, sistema nervoso, organi di senso, lo sviluppo di mezzi di attacco nei predatori
Gli organi chimici degli insetti sono incredibilmente sensibili. Maschi falena zingara attira l'odore della ghiandola aromatica della femmina da una distanza di 3 km. In alcune farfalle, la sensibilità dei recettori del gusto è 1000 volte maggiore della sensibilità dei recettori della lingua umana. I predatori notturni, come i gufi, vedono perfettamente al buio. Alcuni serpenti hanno una capacità ben sviluppata di termolocalizzazione. Distinguono gli oggetti a distanza se la differenza di temperatura è solo di 0,2 ° C.
Adattamenti allo stile di vita sociale - la divisione del "lavoro" nelle api.
A seconda della natura del cambiamento
- adattamento con la complicazione dell'organizzazione morfofisiologica
- l'emergere di pesci con pinne lobate a terra nel Devoniano, che ha permesso loro di dare origine a vertebrati terrestri
Per i pesci con pinne lobate, gli arti venivano usati per strisciare lungo il fondo dei bacini. L'ingestione di aria e l'utilizzo dell'ossigeno per protrusione della parete intestinale - polmoni primitivi - fornivano l'opportunità di compensare la mancanza di ossigeno nelle acque dell'epoca. Queste strutture hanno permesso ad alcuni pesci di lasciare le acque per un po'. Inizialmente, tali uscite avvenivano, a quanto pare, nei giorni piovosi o nelle notti umide. Questo è esattamente ciò che fa attualmente il pesce gatto americano (Ictalurus nebulosis). Successivamente, queste strutture si sono sviluppate nei polmoni e negli arti degli animali terrestri. Successivamente, l'intera organizzazione ittica ha subito profondi cambiamenti nel processo di adattamento alla vita sulla terraferma.
Tali cambiamenti durante lo sviluppo di un nuovo habitat, ampliando la gamma di funzioni basate su strutture che in precedenza svolgevano altre funzioni, ma cambiate in una tale direzione e in una misura tale da poter assumere nuove funzioni - si chiama preadattamento .
Il fenomeno del preadattamento sottolinea ancora una volta la natura adattiva dell'evoluzione, basata sulla selezione di utili cambiamenti ereditari e di progressive trasformazioni delle strutture esistenti nel processo di padronanza di nuove condizioni ambientali.
In base alla scala dell'apparecchio
- adattamenti specializzati . Con l'aiuto di adattamenti specializzati, l'organismo risolve problemi specifici nelle ristrette condizioni locali della vita della specie. Ad esempio, le caratteristiche strutturali della lingua del formichiere forniscono cibo per le formiche.
- adattamenti comuni - consentono di risolvere molti problemi in un'ampia gamma condizioni ambientali. Questi includono lo scheletro interno dei vertebrati e gli artropodi esterni, l'emoglobina come vettore di ossigeno, ecc. Tali adattamenti contribuiscono allo sviluppo di varie nicchie ecologiche, forniscono una significativa plasticità ecologica ed evolutiva e si trovano nei rappresentanti di grandi taxa di organismi. Pertanto, la principale copertura cornea delle forme ancestrali dei rettili nel processo di sviluppo storico ha fornito le coperture dei rettili, degli uccelli e dei mammiferi moderni. La scala dell'adattamento si rivela nel corso dell'evoluzione del gruppo di organismi in cui è sorto per la prima volta.
Pertanto, la struttura degli organismi viventi è adattata molto finemente alle condizioni dell'esistenza. Qualsiasi tratto o proprietà della specie è di natura adattiva e appropriato in un dato ambiente, in determinate condizioni di vita.
Relatività e convenienza dell'idoneità degli organismi
Gli adattamenti sorgono in risposta a uno specifico compito ecologico, quindi sono sempre relativi e opportuni. La relatività dell'adattamento sta nella limitazione del loro valore adattivo a determinate condizioni di vita. Pertanto, il valore adattativo della pigmentazione delle farfalle notturne rispetto alle forme luminose è evidente solo sui tronchi d'albero fuligginosi.
Al variare delle condizioni ambientali, gli adattamenti possono risultare inutili o addirittura dannosi per l'organismo. La crescita costante degli incisivi dei roditori è una caratteristica molto importante, ma solo quando si mangia cibo solido. Se un topo viene tenuto su cibo morbido, gli incisivi, senza consumarsi, crescono a una dimensione tale che l'alimentazione diventa impossibile.
Nessuna delle funzionalità adattive offre sicurezza assoluta ai loro proprietari. A causa del mimetismo, la maggior parte degli uccelli non tocca vespe e api, ma tra loro ci sono specie che mangiano sia vespe che api e i loro imitatori. Il riccio e l'uccello segretario mangiano senza danni serpenti velenosi. Il guscio delle tartarughe terrestri le protegge in modo affidabile dai nemici, ma i rapaci le sollevano in aria e le schiacciano a terra.
L'opportunità biologica dell'organizzazione degli esseri viventi si manifesta nell'armonia tra la morfologia, la fisiologia, il comportamento di organismi di specie diverse e il loro habitat. Sta anche nella sorprendente consistenza della struttura e delle funzioni delle singole parti e dei sistemi dell'organismo stesso. I sostenitori della spiegazione teologica dell'origine della vita vedevano l'opportunità biologica come una manifestazione della saggezza del creatore della natura. La spiegazione teleologica dell'opportunità biologica procede dal principio della "meta finale", secondo cui la vita si sviluppa in modo diretto a causa di un'inerente tensione verso una meta nota. Fin dai tempi di JB Lamarck, ci sono state ipotesi che collegano l'opportunità biologica con il principio di un'adeguata risposta degli organismi ai cambiamenti delle condizioni esterne e all'eredità di tali "tratti acquisiti". Un argomento convincente a favore dell'opportunità dei cambiamenti sotto l'influenza dell'ambiente è stato a lungo riconosciuto come il fatto che i microrganismi sono "dipendenti" dai farmaci: sulfamidici, antibiotici. L'esperienza di V. ed E. Lederberg ha mostrato che non è così.
In una capsula di Petri sulla superficie di un mezzo nutriente solido, il microbo forma colonie (1). Con un timbro speciale (2), l'impronta di tutte le colonie è stata trasferita sul terreno con dose letale antibiotico (3). Se almeno una colonia è cresciuta in queste condizioni, allora proveniva da una colonia di microbi che erano anche resistenti a questo farmaco. A differenza di altre colonie sulla prima capsula di Petri (4), è cresciuta nella provetta antibiotica (5). Se il numero di colonie originali era grande, allora tra loro, di regola, ce n'era anche una stabile. Non si tratta quindi dell'adattamento diretto del microbo, ma dello stato di preadattamento, dovuto alla presenza nel genoma del microrganismo di un allele che blocca l'azione dell'antibiotico. In alcuni casi, i microbi "resistenti" sintetizzano un enzima che distrugge il farmaco, in altri la parete cellulare diventa impermeabile al farmaco.
L'emergere di ceppi di microrganismi resistenti ai farmaci è facilitato dalla tattica sbagliata dei medici che, volendo evitare effetti collaterali prescritto basse dosi di farmaci subletali. È anche possibile spiegare la comparsa di forme resistenti ai veleni tra insetti e mammiferi: tra gli organismi mutanti esiste una forma stabile che subisce una selezione positiva sotto l'azione di una sostanza velenosa. Ad esempio, la resistenza dei ratti al warfarin usato per ucciderli dipende dalla presenza di un certo allele dominante nel genotipo.
La possibilità di un "adattamento diretto" degli organismi all'ambiente, "alterazione della natura mediante assimilazione delle condizioni" è stata argomentata da alcuni biologi già negli anni 40-50 del secolo in corso. I punti di vista sopra esposti corrispondono a visioni idealistiche e non possono spiegare l'opportunità biologica senza attingere all'idea, se non di Dio, quindi di uno scopo o programma speciale per lo sviluppo della vita che esisteva anche prima del suo verificarsi.
L'opportunità biologica della struttura e delle funzioni degli organismi si sviluppa nel processo di sviluppo della vita. È una categoria storica. Ciò è dimostrato dal cambiamento dei tipi di organizzazione che occupano una posizione dominante in mondo biologico pianeti. Così, il dominio degli anfibi per quasi 75 milioni di anni è stato sostituito dal dominio dei rettili, che è durato per 150 milioni di anni. Durante i periodi di dominio di qualsiasi gruppo, ci sono diverse ondate di estinzione che cambiano il parente composizione delle specie corrispondente grande taxon.
L'emergere di qualsiasi adattamento e opportunità biologica nel suo insieme è spiegato dal lavoro in natura per oltre 3,5 miliardi di anni di selezione naturale. Delle molte deviazioni casuali, conserva e accumula cambiamenti ereditari che hanno valore adattivo. Questa spiegazione permette di capire perché l'opportunità biologica, vista nello spazio e nel tempo, è una proprietà relativa degli esseri viventi e perché, in determinate condizioni di vita, gli adattamenti individuali raggiungono solo il grado di sviluppo sufficiente per sopravvivere rispetto ai concorrenti ' adattamenti.
