Видове адаптационна таблица биология. Морфологични адаптации на животните

Морфологичните адаптации включват промени във формата или структурата на организма. Пример за такава адаптация е твърда черупка, която осигурява защита от хищни животни. Физиологични адаптациисвързани с химични процеси в тялото. По този начин миризмата на цвете може да служи за привличане на насекоми и по този начин да допринесе за опрашването на растението. Поведенческата адаптация е свързана с определен аспект от живота на животното. Типичен пример е зимният сън на мечката. Повечето адаптации са комбинация от тези типове. Например кръвосмученето при комарите се осигурява от сложна комбинация от такива адаптации като развитието на специализирани части на устния апарат, адаптирани за смучене, формирането на поведение при търсене за намиране на плячка и производството на специални секрети от слюнката жлези, които предотвратяват коагулацията на изсмуканата кръв.

Всички растения и животни постоянно се адаптират към околната среда. За да разберете как се случва това, е необходимо да разгледате не само животното или растението като цяло, но и генетична основаадаптация.

Генетична основа.

При всеки вид програмата за развитие на признаците е заложена в генетичния материал. Материалът и закодираната в него програма се предават от поколение на поколение, като остават относително непроменени, така че представителите на даден вид изглеждат и се държат почти еднакво. Въпреки това, в популация от организми от всеки вид винаги има малки промени в генетичния материал и следователно вариации в характеристиките на отделните индивиди. Именно от тези разнообразни генетични вариации процесът на адаптация избира тези черти или благоприятства развитието на тези черти, които най-много увеличават шансовете за оцеляване и по този начин запазването на генетичния материал. Следователно адаптацията може да се разглежда като процес, чрез който генетичният материал увеличава шансовете си за устойчивост в следващите поколения. От тази гледна точка всеки вид представлява успешен начин за запазване на определен генетичен материал.

За да предаде генетичен материал, индивид от който и да е вид трябва да може да се храни, да оцелее до размножителния период, да остави потомство и след това да го разпространи във възможно най-широка област.

Хранене.

Всички растения и животни трябва да получават от заобикаляща средаенергия и различни вещества, предимно кислород, вода и неорганични съединения. Почти всички растения използват енергията на Слънцето, трансформирайки я чрез процеса на фотосинтеза. Животните получават енергия, като ядат растения или други животни.

Всеки вид е приспособен по определен начин да си осигурява храна. Ястребите имат остри нокти за улавяне на плячка, а разположението на очите в предната част на главата им позволява да оценят дълбочината на пространството, което е необходимо за лов при полет. висока скорост. Други птици, като чапли, са развили дълги вратове и крака. Те получават храна, като внимателно се скитат в плитки води и дебнат непредпазливи водни животни. Чинките на Дарвин са група от тясно свързани видове птици с Галапагоски острови– представляват класически пример за високоспециализирана адаптация към по различни начинихранене. Благодарение на едни или други адаптивни морфологични промени, предимно в структурата на клюна, някои видове стават зърноядни, други стават насекомоядни.

Що се отнася до рибите, хищници като акули и баракуди имат остри зъби, за да ловят плячка. Други, като дребна хамсия и херинга, се ловят фини частицихрана чрез филтриране морска водачрез гребеновидни хрилни гребла.

При бозайниците отличен пример за адаптиране към вида на храненето са структурните характеристики на зъбите. Кучешките зъби и кътниците на леопардите и другите котки са изключително остри, което позволява на тези животни да държат и разкъсват тялото на плячката си. Елени, коне, антилопи и други тревопасни животни имат големи кътници с широки оребрени повърхности, пригодени за дъвчене на трева и други растителни храни.

Различни начини за получаване хранителни веществаможе да се наблюдава не само при животни, но и при растения. Много от тях, предимно бобови - грах, детелина и други - са развили симбиотични, т.е. взаимноизгодни отношения с бактериите: бактериите превръщат атмосферния азот в химическа форма, достъпен за растенията, а растенията осигуряват енергия на бактериите. Месоядни растения като сарацения и росичка получават азот от телата на насекоми, уловени чрез улавяне на листа.

защита.

Околната среда се състои от живи и неживи компоненти. Средата на живот на всеки вид включва животни, които се хранят с представители на този вид. Адаптации хищни видовенасочени към ефективно производство на храни; Видовете плячка се адаптират, за да избегнат да станат плячка на хищници.

Много потенциални видове плячка имат защитни или камуфлажни цветове, които ги скриват от хищници. Така при някои видове елени петнистата кожа на млади индивиди е невидима на фона на редуващи се петна от светлина и сянка, а белите зайци трудно се различават на фона на снежната покривка. Дълги тънки телаПръчките също са трудни за забелязване, защото приличат на клонки или клонки от храсти и дървета.

Елените, зайците, кенгурата и много други животни са развили дълги крака, които им позволяват да избягат от хищници. Някои животни, като опосуми и свински змии, дори са развили уникално поведение, наречено симулиране на смъртта, което увеличава шансовете им за оцеляване, тъй като много хищници не ядат мърша.

Някои видове растения са покрити с бодли или тръни, които отблъскват животните. Много растения имат отвратителен вкус за животните.

Факторите на околната среда, по-специално климатът, често поставят живите организми в трудни условия. Например животните и растенията често трябва да се адаптират към температурни крайности. Животните избягват студа, като използват изолираща козина или пера, мигрират към по-топъл климат или отиват в хибернация. Повечето растения преживяват студа, като навлизат в състояние на латентност, еквивалентно на зимен сън при животните.

В горещо време животното се охлажда чрез изпотяване или често дишане, което увеличава изпарението. Някои животни, особено влечугите и земноводните, могат да изпаднат в лятна хибернация, която по същество е подобна на зимната хибернация, но се причинява от топлина, а не от студ. Други просто търсят готино място.

Растенията могат да поддържат температурата си до известна степен чрез регулиране на скоростта на изпарение, което има същия охлаждащ ефект като изпотяването при животните.

Възпроизвеждане.

Критична стъпка в осигуряването на непрекъснатост на живота е възпроизводството, процесът, чрез който генетичният материал се предава на следващото поколение. Възпроизвеждането има два важни аспекта: срещата на индивиди от противоположния пол за обмен на генетичен материал и отглеждането на потомство.

Сред адаптациите, които осигуряват срещата на индивиди от различни полове, е звуковата комуникация. При някои видове голяма роляВ този смисъл обонянието играе роля. Например, котките са силно привлечени от миризмата на котка в жега. Много насекоми отделят т.нар. атрактанти – химически вещества, привличане на лица от противоположния пол. Ароматите на цветя са ефективна адаптация на растенията за привличане на опрашващи насекоми. Някои цветя миришат сладко и привличат пчели, хранещи се с нектар; други миришат отвратително, привличайки мухи, които се хранят с мърша.

Визията също е много важна за срещите с хора от различен пол. При птиците брачното поведение на мъжкия, неговите буйни пера и ярки цветове привличат женската и я подготвят за копулация. Цветът на цветята на растенията често показва кое животно е необходимо за опрашване на това растение. Например, цветята, опрашени от колибри, са оцветени в червено, което привлича тези птици.

Много животни са разработили начини да защитят потомството си начален периодживот. Повечето адаптации от този вид са поведенчески и включват действия на единия или двамата родители, които увеличават шансовете за оцеляване на малките. Повечето птици изграждат гнезда, които са специфични за всеки вид. Въпреки това, някои видове, като кравата, снасят яйца в гнездата на други видове птици и поверяват малките на родителските грижи на вида гостоприемник. При много птици и бозайници, както и при някои риби, има период, когато един от родителите поема големи рискове, поемайки функцията да защитава потомството. Въпреки че това поведение понякога застрашава смъртта на родителя, то гарантира безопасността на потомството и запазването на генетичния материал.

Редица животински и растителни видове използват различна репродуктивна стратегия: те произвеждат огромно количество потомство и го оставят незащитено. В този случай ниските шансове за оцеляване на индивидуален растящ индивид се балансират от големия брой потомство.

Уреждане.

Повечето видове са развили механизми за премахване на потомство от местата, където са родени. Този процес, наречен разпръскване, увеличава вероятността потомството да израсне в незаета територия.

Повечето животни просто избягват места, където има твърде много конкуренция. Въпреки това се натрупват доказателства, че разпространението се управлява от генетични механизми.

Много растения са се приспособили да разпространяват семена с помощта на животни. Така плодовете на кукумявката имат кукички на повърхността, с които се захващат за козината на преминаващите животни. Други растения произвеждат вкусни, месести плодове, като горски плодове, които се ядат от животни; семената преминават през храносмилателния тракт и се „засяват“ непокътнати другаде. Растенията също използват вятъра за разпространение. Например вятърът носи „пропелерите“ на кленови семена, както и на семена от памук, които имат снопчета от фини косми. Степните растения, като въртящи се треви, които придобиват сферична форма, когато семената узреят, се разнасят от вятъра на дълги разстояния, разпръсквайки семената по пътя.

По-горе са само някои от най- ярки примериадаптации. Въпреки това, почти всяка черта на всеки вид е резултат от адаптация. Всички тези признаци образуват хармонична комбинация, която позволява на тялото успешно да води свой специален начин на живот. Човек във всичките му черти, от структурата на мозъка до формата палецна крака, е резултат от адаптация. Адаптивните черти са допринесли за оцеляването и възпроизводството на неговите предци, които са имали същите черти. Като цяло понятието адаптация има голямо значениеза всички области на биологията.

В процеса на еволюцията в резултат на естествения подбор и борбата за съществуване възникват адаптации на организмите към определени условия на живот. Самата еволюция по същество е непрекъснат процес на формиране на адаптации, протичащ по следната схема: интензивност на размножаването -> борба за съществуване -> селективна смърт -> естествен подбор -> годност.

Адаптациите засягат различни аспекти от жизнените процеси на организмите и следователно могат да бъдат няколко вида.

Морфологични адаптации

Те са свързани с промени в структурата на тялото. Например появата на мембрани между пръстите на краката при водолюбиви птици (земноводни, птици и др.), гъста козина при северните бозайници, дълги крака и дълъг вратв блатни птици, гъвкаво тяло в ровящи се хищници (например невестулки) и др. При топлокръвни животни, когато се движат на север, се наблюдава увеличение на средния размер на тялото (правилото на Бергман), което намалява относителната повърхност и пренос на топлина . Дънните риби развиват плоско тяло (скатове, писия и др.). В растенията в северни шириниа във високите планински райони са често срещани пълзящи и възглавничести форми, по-малко повредени от силни ветрове и по-добре затоплени от слънцето в почвения слой.

Защитно оцветяване

Защитното оцветяване е много важно за животински видове, които нямат ефективни средства за защита срещу хищници. Благодарение на него животните стават по-малко забележими в района. Например, женските птици, които мътят яйца, са почти неразличими от фона на района. Птичите яйца също се оцветяват в съответствие с цвета на района. Дънните риби, повечето насекоми и много други животински видове имат защитно оцветяване. На север по-често се срещат бели или светли цветове, които помагат за маскиране в снега ( полярни мечки, полярни сови, арктически лисици, малки перконоги - катерици и др.). Редица животни са придобили окраска, образувана от редуване на светли и тъмни ивици или петна, което ги прави по-малко забележими в храсти и гъсти гъсталаци (тигри, млади диви свине, зебри, петнист елени т.н.). Някои животни са способни да променят цвета си много бързо в зависимост от условията (хамелеони, октоподи, писия и др.).

Прикриване

Същността на камуфлажа е, че формата на тялото и цвета му правят животните да изглеждат като листа, клонки, клони, кора или тръни на растения. Често се среща при насекоми, които живеят върху растения.

Предупредително или заплашително оцветяване

Някои видове насекоми, които имат отровни или миризливи жлези, имат ярки предупредителни цветове. Следователно хищниците, които веднъж ги срещнат, помнят това оцветяване за дълго време и вече не атакуват такива насекоми (например оси, земни пчели, калинки, колорадски бръмбари и редица други).

Мимикрия

Мимикрията е оцветяването и формата на тялото на безобидни животни, които имитират своите отровни събратя. Например, някои не го правят Отровни змииизглеждат като отровни. Цикадите и щурците приличат на големи мравки. Някои пеперуди имат големи петна по крилете си, които наподобяват очите на хищници.

Физиологични адаптации

Този тип адаптация е свързана с преструктуриране на метаболизма в организмите. Например появата на топлокръвност и терморегулация при птици и бозайници. В по-прости случаи това е адаптация към определени формихрана, солев състав на околната среда, високо или ниски температури, влажност или сухота на почвата и въздуха и др.

Биохимични адаптации

Поведенчески адаптации

Този тип адаптация е свързана с промени в поведението при определени условия. Например, грижата за потомството води до по-добро оцеляванемлади животни и повишава стабилността на техните популации. По време на сезоните на чифтосване много животни образуват отделни семейства, а през зимата се обединяват в ята, което ги улеснява при хранене или защита (вълци, много видове птици).

Адаптация към периодични фактори на околната среда

Това са адаптации към факторите на околната среда, които имат определена периодичност в проявата си. Този тип включва ежедневно редуване на периоди на активност и почивка, състояния на частична или пълна анабиоза (опадане на листата, зимна или лятна диапауза на животните и др.), Миграции на животните, причинени от сезонни промени и др.

Адаптация към екстремни условия на живот

Растения и животни, които живеят в пустините и полярни региони, също придобиват редица специфични адаптации. При кактусите листата са превърнати в бодли (които намаляват изпарението и ги предпазват от изяждане от животни), а стъблото се е превърнало във фотосинтетичен орган и резервоар. Пустинните растения имат дълги коренови системи, които им позволяват да получават вода от големи дълбочини. Пустинните гущери могат да оцелеят без вода, като ядат насекоми и получават вода чрез хидролизиране на мазнините си. В допълнение към гъстата козина, северните животни също имат голям запас от подкожна мазнина, което намалява охлаждането на тялото.

Относителен характер на адаптациите

Всички устройства са подходящи само за определени условия, в които са разработени. Ако тези условия се променят, адаптациите могат да загубят своята стойност или дори да причинят вреда на организмите, които ги имат. бял цвятЗащитата на зайците, която ги предпазва добре в снега, става опасна през зими с малко сняг или силно размразяване.

Относителен характерадаптациите са добре доказани от палеонтологични данни, показващи изчезване големи групиживотни и растения, които не са преживели промяната в условията на живот.

Това наблюдение е интересно. При животните от северните популации всички удължени части на тялото - крайници, опашка, уши - са покрити с плътен слой коса и изглеждат сравнително по-къси, отколкото при представители на същия вид, но живеещи в горещ климат.

Този модел, известен като правилото на Алън, се прилага както за диви, така и за домашни животни.

Има забележима разлика в структурата на тялото на северната лисица и лисицата фенек на юг и на северната дива свиня и дивата свиня в Кавказ. Безпородни домашни кучета в района на Краснодар, големи говедаместната селекция се отличава с по-ниско живо тегло в сравнение с представителите на тези видове, да речем, Архангелск.

Често животните от южните популации са дългокраки и дългоухи. Големите уши, неприемливи при ниски температури, възникнаха като адаптация към живот в гореща зона.

И животните от тропиците имат просто огромни уши (слонове, зайци, копитни животни). Ушите са показателни африкански слон, чиято площ е 1/6 от повърхността на цялото тяло на животното. Имат изобилна инервация и васкуларизация. IN горещо времеПри слона приблизително 1/3 от цялата циркулираща кръв преминава през кръвоносната система на ушните миди. В резултат на повишен кръвоток в външна средасе отделя излишна топлина.

Още по-впечатляващ с адаптивните си способности към високи температурипустинен заек Lapus alleni. При този гризач 25% от общата повърхност на тялото е покрита с голи уши. Не е ясно каква е основната биологична задача на такива уши: да открият навреме подхода на опасност или да участват в терморегулацията. И първата, и втората задача се решават от животното много ефективно. Гризачът има остър слух. Разработено кръвоносна системаушите с уникална вазомоторна способност служат само за терморегулация. Чрез увеличаване и ограничаване на притока на кръв през ушите, животното променя преноса на топлина с 200-300%. Неговите слухови органи изпълняват функцията за поддържане на топлинна хомеостаза и пестене на вода.

Поради насищането на ушните миди с термочувствителни нервни окончания и бързи вазомоторни реакции, повърхността на ушните миди се освобождава във външната среда. голям бройизлишък на топлинна енергия както при слона, така и особено при лепуса.

Структурата на тялото на роднина на съвременните слонове - мамутът - се вписва добре в контекста на обсъждания проблем. Този северен еквивалент на слона, съдейки по запазените останки, открити в тундрата, е бил значително по-голям от южния си роднина. Но ушите на мамута имаха по-малка относителна площ и също бяха покрити с гъста коса. Мамутът имаше относително къси крайници и къс хобот.

Дългите крайници са неблагоприятни при ниски температури, тъй като от повърхността им се губи твърде много топлинна енергия. Но в горещ климат дългите крайници са полезна адаптация. В пустинни условия камили, кози, коне от местна селекция, както и овце, котки обикновено са дългокраки.

Според Н. Хенсен в резултат на адаптирането към ниски температури при животните се променят свойствата на подкожната мастна тъкан и костния мозък. При арктическите животни има костна мазнина от фалангата на пръстите ниска точкатопене и не замръзва дори при тежки студове. Въпреки това, костната мазнина от кости, които не са в контакт със студена повърхност, като бедрената кост, има обичайното физикохимични характеристики. Течната мазнина в костите на долните крайници осигурява изолация и подвижност на ставите.

Натрупването на мазнини се наблюдава не само при северните животни, за които те служат като топлоизолация и източник на енергия в периоди, когато храната е недостъпна поради тежко лошо време. Животните, живеещи в горещ климат, също натрупват мазнини. Но качеството, количеството и разпределението на мазнините в тялото е различно при северните и южните животни. При дивите арктически животни мазнините се разпределят в подкожната тъкан равномерно по цялото тяло. В този случай животното образува вид топлоизолираща капсула.

При животни умерен поясмазнините като топлоизолатор се натрупват само при видове със слабо развита козина. В повечето случаи натрупаните мазнини служат като източник на енергия през слабия зимен (или летен) период.

В горещ климат подкожните мастни натрупвания носят различно физиологично бреме. Разпределението на мастните натрупвания по тялото на животните се характеризира с голяма неравномерност. Мазнините са локализирани в горната и задната част на тялото. Например при африканските копитни савана подкожният мастен слой е локализиран по гръбначния стълб. Той предпазва животното от жаркото слънце. Коремът е напълно без мазнини. Това също има много смисъл. Земята, тревата или водата, които са по-студени от въздуха, осигуряват ефективно отвеждане на топлината през коремната стена при липса на мазнини. Малките мастни натрупвания при животни в горещ климат също са източник на енергия по време на периоди на суша и свързаното с това гладно съществуване на тревопасните.

Вътрешната мазнина на животните в горещ и сух климат изпълнява и друга изключително полезна функция. При липса или пълно отсъствие на вода вътрешната мазнина служи като източник на вода. Специални изследвания показват, че окисляването на 1000 g мазнина е придружено от образуването на 1100 g вода.

Камилите, дебелоопашатите и дебелоопашатите овце и говедата зебу служат като примери за непретенциозност в сухи пустинни условия. Масата на мазнините, натрупани в гърбиците на камилата и тлъстата опашка на овцата, е 20% от живото им тегло. Изчисленията показват, че една 50-килограмова дебелоопашата овца има воден запас от около 10 литра, а една камила дори повече - около 100 литра. Последните примери илюстрират морфофизиологичните и биохимичните адаптации на животните към екстремни температури. Морфологичните адаптации се простират до много органи. Северните животни имат голям обем стомашно-чревния тракти голяма относителна дължина на червата, те отлагат повече вътрешни мазнини в оментума и перинефралната капсула.

Животните от сухата зона имат редица морфофункционални характеристики на системата за образуване и отделяне на урината. Още в началото на 20 век. морфолозите са открили разлики в структурата на бъбреците на пустинни животни и животни умерен климат. При животни в горещ климат медулата е по-развита поради разширяването на ректалната тубулна част на нефрона.

Например при африкански лъв дебелината на медулата на бъбрека е 34 mm, а при домашно прасе- само 6,5 мм. Способността на бъбреците да концентрират урината е в положителна корелация с дължината на примката на Hendle.

В допълнение към структурните характеристики, функционални характеристики на пикочната система са открити при животни от сухата зона. По този начин, за плъх тип кенгуру, изразената способност на пикочния мехур да реабсорбира вода от вторичната урина е нормална. Във възходящите и низходящите канали на бримката на Хендле се филтрира урея - процес, общ за нодулната част на нефрона.

Адаптивното функциониране на отделителната система се основава на неврохуморална регулация с подчертан хормонален компонент. При кенгуру плъховете концентрацията на хормона вазопресин е повишена. Така в урината на кенгуру плъх концентрацията на този хормон е 50 единици/мл, при лабораторен плъх е само 5-7 единици/мл. В тъканта на хипофизата на кенгуровия плъх съдържанието на вазопресин е 0,9 единици / mg, при лабораторния плъх е три пъти по-малко (0,3 единици / mg). При лишаване от вода разликите между животните остават, въпреки че секреторната активност на неврохипофизата се увеличава както при едното, така и при другото животно.

Загубата на живо тегло по време на лишаване от вода е по-ниска при сухи животни. Ако една камила губи 2-3% от живото си тегло по време на работен ден, получавайки само нискокачествено сено, тогава кон и магаре при същите условия ще загубят 6-8% от живото си тегло поради дехидратация.

Температурата на околната среда оказва значително влияние върху структурата на кожата на животните. При студен климат кожата е по-дебела, козината е по-дебела и има пух. Всичко това спомага за намаляване на топлопроводимостта на повърхността на тялото. При животните в горещ климат е обратното: тънка кожа, рядка коса и ниски топлоизолационни свойства на кожата като цяло.

Ако намерите грешка, моля, маркирайте част от текста и щракнете Ctrl+Enter.

Това са оптималните пропорции на тялото, местоположението и плътността на косата или перата и др. Появата на водния бозайник, делфина, е добре известна. Движенията му са леки и точни. Самостоятелната скорост на движение във водата достига 40 километра в час. Плътността на водата е 800 пъти по-висока от плътността на въздуха. Торпедообразната форма на тялото избягва образуването на турбуленция във водата, която тече около делфина.