Šta je relativnost fitnesa. Mehanizam nastanka adaptacija

6. Pojava uređaja. Relativna prilagodljivost.

Adaptacija je harmonija organizma sa okolinom (u širem smislu). Adaptacija je posebno morfofiziološko svojstvo koje može osigurati opstanak i reprodukciju organizama u koncertnom okruženju (u užem smislu). Adaptaciona grupa - znači pasivna zaštita- to su takve ose, samim svojim prisustvom, koje određuju veću vjerovatnoću opstanka jedinki u borbi za egzistenciju. a) tvrde zaštitne navlake; b) sposobnost da se sklupčaju u klupko (stonoga, armadillo); c) igle i bodlje; d) zapaljene dlake u biljkama, ubodne ćelije kod životinja; e) adaptivna obojenost i građa (oblik) tijela - zaštitna obojenost (sezonska obojenost (jarebica)); raskomadanje boja (tigar); protivsjenilo (riba); jarko obojene osobe (upozoravajuća boja); mimikrija - imitirajuća boja i ponašanje, kamuflaža, sličnost s nejestivim predmetima; f) složene adaptacije (koje proizilaze iz manjih nasljednih devijacija) insektičnost u biljkama, simbioza.

Prilagodljivost organizacija rezultat je djelovanja pokretačkih snaga evolucije u datim uslovima postojanja. Svaka kondicija pomaže organizmima da prežive samo u onim uslovima u kojima je nastala pod uticajem pokretačkih snaga evolucije. U ovim uslovima je relativno (po vedrom danu zimi, bela jarebica se otkriva kao senka na snegu. Beli zec, nevidljiv u snegu u šumi, vidljiv na pozadini tamnih stabala.). Organi imaju nepotrebne organe i znakove. Svi ovi mnogi i drugi faktori govore da fitnes nije apsolutna, već relativna.

7. Mikroevolucija. Speciation. Rezultati evolucije.

Mikroevolucija je evolucijski proces koji se odvija unutar vrste i dovode do novih, intraspecifičnih grupa: populacija i podvrsta. Populacija je elementarna evoluciona struktura. Podvrsta je grupa populacija određene vrste koja se morfofiziološki razlikuje od svih ostalih populacija unutar vrste. Mutacija je elementarni, evolucijski materijal.

Elementarni evolucijski fenomen je promjena u genetskom fondu populacije. Genofond je zbir genotipova svih jedinki u populaciji. Genotip je ukupnost gena pojedinca. Elementarni evolucijski faktor koji usmjerava evolucijski proces je prirodna selekcija.

Formiranje novih vrsta u prirodi događa se pod utjecajem pokretačkih snaga evolucije. Kada se promijene uvjeti postojanja unutar vrste, dolazi do procesa divergencije znakova divergencije, što dovodi do formiranja novih grupa, jedinki unutar vrste. Početne faze evolucijskog procesa se javljaju unutar vrste i dovode do formiranja novih intraspecifičnih grupa - populacija podvrsta (ovaj proces se naziva mikroevolucija). Geografska specijacija je povezana sa širenjem areala izvorne vrste ili sa njenom podelom na izolovane delove - fizičke barijere (reke, jezera, planine, klima...). Ekološka specijacija se javlja u slučajevima kada populacije jedne vrste ostaju unutar istog područja, ali su im uslovi života različiti (promjenjuje se njihov genetski sastav).

Rezultati evolucije. Evolucija ima 3 usko povezane važne posljedice:

1) Postepeno usložnjavanje i povećanje organizacije živih bića.

2) Relativna prilagodljivost organizama uslovima sredine.

3) Raznovrsnost tipova.

Tip kriterijuma: 1. Morfološki kriterijum – sličnosti između spoljašnjih i unutrašnja struktura. 2.Ekološki kriterijum - biljke imaju raznim mjestima rast. 3.Geografski kriterij - područje. 4. Fiziološki kriterijum: nemogućnost ukrštanja vrsta je glavno značenje. Ograničeni su svojim fiziološkim mogućnostima. 5.Genetski kompleks - određuje cjelokupnu suštinu vrste (skup hromozoma). Ne igra veliku ulogu, tj. ne razlikuje se iz vida.

8. Dokumenti o evoluciji organskog svijeta.

Makroevolucija je proces stvaranja novih rodova od vrsta, novih porodica iz rodova itd. Pojavljuje se u dugim vremenskim periodima i nije dostupan direktnom proučavanju. Isti procesi djeluju iu makroevoluciji – prirodna selekcija i povezano izumiranje, borba za postojanje. Makroevolucija ima divergentan karakter, baš kao i mikroevolucija.

Embriološki dokumenti.

Čarls Darvin je takođe primetio da postoje odnosi između individualni razvoj organizacije i njihov evolutivni razvoj. Ove veze su zatim detaljno proučavali drugi naučnici. Sličnost embriona. Unutrašnja organizacija embriona riba, zečeva, guštera i ljudi vrlo je slična: svi prvo imaju notohordu, zatim kralježnicu hrskavičnih pršljenova, cirkulatorni sistem sa jednim kružnim rezom. Kako kasniji razvoj napreduje, sličnost između embrija slabi. Sve navedeno govori o poreklu svih hordata iz jednog debla, koji su se tokom evolucije podijelili na mnoge grane. Biogenetski zakon. Njemački naučnici su ustanovili zakon korelacije ontogeneze. Prema njemu, svaka jedinka u ontogenezi je kratko ponavljanje filogenije (istorije razvoja svoje vrste). Na primjer, punoglavci vodozemaca bez repa razvijaju rep - ponavljanje karakteristika njihovih repanih predaka.

Paleontološki dokumenti.

Paleontologija proučava fosilne ostatke izumrlih organizama i otkriva njihove sličnosti i razlike sa modernim organizmima. Paleontolozi koriste fosilne ostatke kako bi rekonstruirali izgled i strukturu izumrlih organizama, upoznali biljni i životinjski svijet prošlosti. Paleontološki nalazi govore o povezanosti različitih sistematskih grupa. U nekim redovima uspjeli su uspostaviti prijelazne forme, u drugim - filogenetske serije (nizove vrsta koje sukcesivno zamjenjuju jedna drugu). Fosilni prijelazni oblici. Pronađena je grupa gmizavaca sa životinjskim zubima. Kombinuju karakteristike reptila i sisara. Takvi organizmi se klasifikuju kao prelazni oblici. Gmizavci životinjskih zuba slični su sisavcima po građi lubanje, udova i pršljenova, kao i po podjeli zuba na kutnjake, sjekutiće i očnjake. Arheopteriks je životinja veličine goluba koja je imala karakteristike ptice, ali je zadržala i crte reptila. Znakovi ptica bili su očigledni: sličnost zadnjih udova sa tarzusom, prisustvo perja. Znaci premise: trbušna rebra, kaudalni pršljenovi i prisustvo zuba. Ar-ks je jedva mogao dobro da leti, jer... ima grudnu kost bez kobilice, slabu prsnih mišića i mišiće krila. Filogenetske serije. Paleontolozi su uspjeli rekonstruirati filogenetski niz životinja. Primjer je evolucija konja. Njen najveći predak bio je veličine lisice, udovi su joj bili četveroprsti itd. , kretao u skokovima i granicama. Ali tada su se životni uslovi promenili na gore i on je sada mogao da pobegne od neprijatelja samo brzim trčanjem. U procesu borbe za egzistenciju, noge su mu se produžile i smanjio broj prstiju koji sežu do tla, ojačala mu je kičma, što je omogućilo brzo trčanje itd.

Sistem biljaka i životinja je odraz evolucije.

Evolucija života na Zemlji odvija se mikro- i makroevolucijskim procesima u njihovom jedinstvu. Danas se organizmi klasifikuju u grupe koristeći sistematske kategorije: tip (podjela - za biljke), klasa, red (red za biljke), porodica, rod, vrsta. Za opsežne sistematske grupe dodaju se srednje kategorije: pod tipovima, pod klasama itd. Mnogobrojnost sistematskih kategorija uzrokovana je izuzetnom raznolikošću vrsta i željom naučnika da obezbede takav sistem, koji bi odražavao porodične odnose između grupa organizama. Svaka najviša sistematska grupa, počevši od roda, objedinjuje grupe koje su nižeg ranga i imaju zajedničkog pretka. Rod objedinjuje vrste koje su potekle od jednog pretka i našle su se i našle kao rezultat borbe za postojanje i prirodna selekcija sposoban za postojanje i uspješno razmnožavanje u različitim geografskim područjima i sredinama. Evolucija ima 3 blisko povezane važne posljedice: 1. Postepeno usložnjavanje i povećana organizacija živih bića. 2. Relativna prilagodljivost organizama u vanjskom okruženju. 3. Raznolikost tipova.

Biljne i životinjske vrste su neverovatno prilagođene uslovima životne sredine u kojima žive. Poznato ogromna količinaširok izbor strukturalnih karakteristika koje pružaju visok nivo prilagodljivost vrste svom okruženju. U konceptu " fitnes vrste" uključuje ne samo vanjske znakove, već i dopisivanje građu unutrašnjih organa i funkcije koje obavljaju, na primjer, dugačak i složen probavni trakt životinja koje se hrane biljnom hranom (preživari). Korespondencija fizioloških funkcija organizma sa životnim uslovima, njihova složenost i raznovrsnost takođe su uključeni u pojam fitnesa.

Prilagodljive karakteristike strukture, boje tijela i ponašanja životinja. Zapravo, cjelokupna strukturna i funkcionalna organizacija predstavnika određene vrste prilagodljiva je uvjetima u kojima živi. ovu grupu. Najdemonstrativnija struktura tijela i obojenost integumenta.

Oblik tijela. Kod životinja se oblik tijela prilagođava okolini. Izgled vodenog sisara delfina je dobro poznat. Njegovi pokreti su laki i precizni. Brzina samostalnog kretanja u vodi dostiže 40 km/h. Često se opisuju slučajevi kako delfini prate brodove velike brzine, poput razarača, koji se kreću brzinom od 65 km/h. To se objašnjava činjenicom da se delfini vežu za pramac broda i koriste hidrodinamičku silu brodskih valova. Ali to nije njihova prirodna brzina. Gustina vode je 800 puta veća od gustine vazduha. Kako to delfin uspijeva savladati? Pored ostalih strukturnih karakteristika, oblik tijela doprinosi idealnoj adaptaciji delfina na okolinu i način života. Oblik tijela u obliku torpeda izbjegava stvaranje turbulencije u vodi koja teče oko delfina.

Aerodinamičan oblik tijela olakšava brzo kretanje životinja u zraku. Letno i konturno perje koje prekriva tijelo ptice potpuno izglađuje njen oblik. Ptice nemaju izbočene uši, obično uvlače noge u letu. Kao rezultat toga, ptice su mnogo brže od svih drugih životinja. Na primjer, siv sokol roni na svoj plijen brzinom do 290 km/h. Ptice se brzo kreću čak i u vodi. Uočen je pingvin koji je plivao pod vodom brzinom od oko 35 km/h.

Kod životinja koje vode tajnoviti, skriveni način života korisne su adaptacije koje im daju sličnost s objektima u okruženju. Bizaran oblik tijela riba koje žive u šikarama algi pomaže im da se uspješno sakriju od neprijatelja. Sličnost sa objektima u njihovom okruženju je široko rasprostranjena među insektima. Poznate su bube čiji izgled podsjeća na lišajeve, cikade, slične bodljama grmlja među kojima žive. Insekti štapići izgledaju kao mala smeđa ili zelena grančica (slika 19.5), a pravokrilci imitiraju list. Ribe koje vode način života na dnu imaju ravno tijelo.

Rice. 19.5.

Boja tijela. Sredstvo zaštite od neprijatelja je takođe zaštitna boja. Patronizirajuće je bojenje tjelesnih pokrivača, koje vlasnicima osigurava uspjeh u borbi za egzistenciju. Naučnici obično razlikuju prikrivajuću ili, obrnuto, upozoravajuću obojenost. Ptice koje inkubiraju jaja na tlu stapaju se u okolnu pozadinu. Njihova jaja, koja imaju pigmentiranu ljusku, i pilići koji se iz njih izlegu su također jedva primjetni (slika 19.6). Zaštitna priroda pigmentacije jaja potvrđuje činjenica da kod vrsta čija su jaja nepristupačna neprijateljima - veliki grabežljivci, ili kod ptica koje polažu jaja na kamenje ili ih zakopavaju u zemlju, ne razvija se zaštitna boja ljuske.

Rice. 19.6.

potomstvo na zemlji

Zaštitna boja je široko rasprostranjena među raznim životinjama. Gusjenice leptira su često zelene, boje lišća, ili tamne, boje kore ili zemlje. Ribe na dnu obično su obojene tako da odgovaraju boji pješčanog dna (zrake i iverak). U isto vrijeme, iverak je sposoban mijenjati boju ovisno o boji okolne pozadine. Sposobnost promjene boje preraspodjelom pigmenta u integumentu tijela poznata je i kod kopnenih životinja (kameleon). Pustinjske životinje su obično žuto-smeđe ili pješčano-žute boje. Jednobojna zaštitna boja karakteristično za insekte (skakavce) i male guštere, kao i velike kopitare (antilope) i grabežljivce (lavove).

Ako pozadina okoliša ne ostane konstantna ovisno o godišnjem dobu, mnoge životinje mijenjaju boju. Na primjer, stanovnici srednjih i visokih geografskih širina (arktička lisica, zec, hermelin, bijela jarebica) su bijeli zimi, što ih čini nevidljivima na snijegu.

Dvotonska prikrivajuća obojenost često se opaža kod vodenih životinja. Tako je kod većine riba, na primjer haringe, leđa jako pigmentirana, a trbušna strana tijela svijetla. Ako ribu pogledate odozgo, iz područja većeg osvjetljenja, tada su na pozadini sve veće tame tamna leđa gotovo nevidljiva. Naprotiv, kada se gleda iz dubine - u pravcu veće osvetljenosti - stomak je nevidljiv. Ova boja je važna kako za grabežljivce (delfine, ajkule, itd.), tako i za njihove žrtve.

Druga opcija za prikrivanje bojanja je rastavljanje bojenja. Karakterizira ga izmjena tamnih i svijetlih pruga i mrlja na tijelu, što odgovara promjeni svjetla i sjene u staništu poznatom vrsti (Sl. 19.7). Takva podudarnost čini organizam nevidljivim zbog narušavanja ideje o njegovom obliku. Na primjer, tigar lovi u zasjedi na rubovima, gdje se pramenovi žute trave izmjenjuju s tamnom zemljom. Zebra, koja se hrani lišćem grmlja, praktički je nevidljiva u savani na pozadini mnogih stabala. Osim toga, raskomadanje boje narušava ideju o konturama tijela, što ga čini još učinkovitijim.

Rice. 19.7.

Međutim, često kod životinja postoji boja tijela koja ne skriva, već, naprotiv, privlači pažnju i demaskira. Ova boja je karakteristična za otrovne, goruće ili ubodne insekte: pčele, ose, žuljeve. Bubamaru, koja je veoma uočljiva, ptice nikada ne kljucaju zbog otrovnog sekreta koji luči insekt. Nejestive gusjenice imaju svijetle boje upozorenja, mnoge zmije otrovnice. Svijetla boja unaprijed upozorava grabežljivca o uzaludnosti i opasnosti od napada. Kroz pokušaje i pogreške, grabežljivci brzo nauče izbjegavati napad na plijen upozoravajuće bojenje.

Efikasnost upozoravajuće boje bila je razlog za to zanimljiv fenomen- imitacija, ili mimikrija(iz grčkog mimikos - imitativno). To se zove mimikrija sličnost bespomoćne ili jestive vrste sa jednom ili više nesrodnih vrsta koje su dobro zaštićene i imaju upozoravajuću obojenost. Jedna od vrsta žohara po veličini, obliku tijela i rasporedu pigmentnih mrlja vrlo je slična bubamari. Neki jestivi leptiri oponašaju oblik i boju tijela otrovnih leptira, a muhe ose. Pojava mimikrije povezana je sa akumulacijom, pod kontrolom prirodne selekcije, malih uspješnih mutacija kod jestivih vrsta u uvjetima njihovog suživota s nejestivim.

Jasno je da je oponašanje nekih vrsta od strane drugih opravdano: istrijebljen je znatno manji udio jedinki i vrste koja je poslužila kao model i vrste imitatora. Međutim, potrebno je da broj vrsta imitatora bude znatno manji od broja modela. Inače, mimikrija nema koristi: grabežljivac neće razviti upornost uslovni refleks na oblik ili boju koje treba izbjegavati. Kako se populacija mimičkih vrsta održava na niskom nivou? Pokazalo se da je genofond ovih vrsta zasićen smrtonosnim mutacijama. U homozigotnom stanju, ove mutacije uzrokuju smrt insekata, što rezultira visok procenat pojedinci ne prežive do seksualne zrelosti.

Osim zaštitne boje, kod životinja i biljaka primjećuju se i druga sredstva zaštite. Biljke često razvijaju iglice i bodlje koje ih štite od jedenja biljojeda (kaktusi, šipak, glog, morski trn, itd.). Istu ulogu imaju i otrovne tvari koje spaljuju dlake, na primjer u koprivi. Kristali kalcijum oksalata, koji se nakupljaju u bodljama nekih biljaka, štite ih od gusjenica, puževa, pa čak i glodara. Formacije u obliku tvrdog hitinskog omotača kod člankonožaca (buba, rakova), školjki kod mekušaca, krljušti kod krokodila, školjki u armadila i kornjača dobro ih štite od brojnih neprijatelja. Istoj svrsi služe i pera ježeva i dikobraza. Sve ove adaptacije mogle su se pojaviti samo kao rezultat prirodne selekcije, tj. preferencijalni opstanak bolje zaštićenih pojedinaca.

Ponašanje. Za opstanak organizama u borbi za postojanje, adaptivno ponašanje je od velike važnosti. Zaštitni efekat upozoravajuće boje je poboljšan kada se kombinuje sa odgovarajućim ponašanjem. Na primjer, gorka se gnijezdi u trsci. U trenucima opasnosti, ona izvija vrat, podiže glavu i smrzava se. U ovom položaju teško ga je otkriti čak i iz blizine. Mnoge druge životinje bez sredstava aktivna zaštita, u slučaju opasnosti zauzmite pozu za odmor i zamrznite se (insekti, ribe, vodozemci, ptice). Upozoravajuća obojenost kod životinja, naprotiv, kombinira se s demonstrativnim ponašanjem koje plaši grabežljivce.

Pored skrivanja ili demonstrativnog, zastrašujućeg ponašanja kada se neprijatelj približi, postoje mnoge druge opcije adaptivno ponašanje, osiguravanje preživljavanja odraslih ili maloljetnika. To uključuje skladištenje hrane za nepovoljno godišnje doba. Ovo se posebno odnosi na glodare. Na primjer, korijenska voluharica, uobičajena u zoni tajge, sakuplja zrna žitarica, suhu travu, korijenje - ukupno do 10 kg. Glodavci koji se ukopaju (krtica i dr.) nakupljaju do 14 kg komadića hrastovog korijena, žira, krompira i stepskog graška. Veliki gerbil koji živi u pustinjama Centralna Azija, početkom ljeta, pokosi travu i zavlači je u rupe ili je ostavlja na površini u obliku hrpa. Ova namirnica se koristi u drugoj polovini ljeta, jeseni i zime. Riječni dabar skuplja sječe drveća, grana i sl. koje stavlja u vodu u blizini svog doma. Ova skladišta mogu dostići zapreminu od 20 m 3 . Predatorske životinje takođe skladište hranu. Mink, neki tvorovi i očnjaci pohranjuju žabe, zmije, male životinje itd., ubijajući ih i zakopavajući na određenim mjestima.

Primjer adaptivnog ponašanja je vrijeme najveće aktivnosti. U pustinjama, mnoge životinje idu u lov noću kada se vrućina smiri. Specijalizacija životinjskih aktivnosti prema dobu dana dovela je, na primjer, kod ptica, do pojave čitavih ekoloških grupa vrsta. Tako “noćni grabežljivci” (sove, orao, itd.) love noću, a “dnevni” grabežljivci - sokolovi, suri orli, orao - danju.

Sidrene tačke

• Celokupna organizacija bilo koje vrste živog organizma je prilagodljiva uslovima u kojima živi.
• Adaptacije organizama na njihovu okolinu manifestuju se na svim nivoima organizacije: biohemijskom, citološkom, histološkom i anatomskom.
• Fiziološke adaptacije su primjer odražavanja strukturnih karakteristika organizacije u datim uslovima postojanja.

• 1. Navedite primjere prilagođavanja organizama uslovima života.
• 2. Zašto neke životinjske vrste imaju jarke, demaskirajuće boje?
• 3. Šta je suština fenomena mimikrije?
• 4. Kako se održava niska brojnost imitatorskih vrsta?
• 5. Da li se prirodna selekcija primjenjuje na ponašanje životinja? Navedite primjere.

Briga za potomstvo. Posebno su važne adaptacije koje štite potomstvo od neprijatelja. Briga za potomstvo se može manifestovati u različitih oblika. Mnoge ribe čuvaju jaja položena između kamenja, aktivno tjerajući i grizući one koji im prilaze. mogućih neprijatelja. Azovski i kaspijski gobi polažu svoja jaja u rupe iskopane na muljevitom dnu, a zatim ih čuvaju tokom njihovog razvoja. Mužjak štapljike gradi gnijezdo s ulazom i izlazom. Neki američki somovi zalijepe svoja jaja za trbuh i nose ih na sebi tijekom svog razvoja. Mnoge ribe izlegu jaja u ustima ili čak u stomaku. Za to vrijeme roditelj ne jede ništa. Izlegnuta mladež neko vrijeme ostaje blizu ženke (ili mužjaka, ovisno o vrsti), a kada je u opasnosti, skriva se u ustima majke. Postoje vrste žaba kod kojih se jaja razvijaju u posebnoj leglu na leđima ili u vokalnim vrećama mužjaka.

Najveća sigurnost potomstva postiže se, očito, kada se u njemu razviju embriji majčino telo(Sl. 19.8). Plodnost u ovim slučajevima (kao i kod drugih oblika brige o potomstvu) opada, ali se to nadoknađuje povećanjem stope preživljavanja mladih.

Rice. 19.8.

Kod člankonožaca i nižih kralježnjaka nastale larve vode samostalan način života i ne ovise o roditeljima. Ali u nekim slučajevima, briga roditelja za svoje potomstvo manifestira se u obliku obezbeđujući im hranu.Čuveni francuski prirodnjak J.A. Fabre je prvo opisao ovo ponašanje kod osamljenih osa. Ose napadaju bube, pauke, cvrčke, bogomoljke i gusjenice raznih leptira, imobiliziraju ih zabijanjem uboda direktno u nervne ganglije (slika 19.9) i polažu jaja na njih.

Rice. 19.9.Jedna osa vuče paraliziranog skakavca u svoje gnijezdo: buduća larva dobiva hranu

Larve osa koje se izlegu dobivaju se hranom: hrane se tkivima žive žrtve, rastu i potom pupiraju.

Opisani primjeri brige za potomstvo kod artropoda i nižih kralježnjaka javljaju se kod vrlo malog broja vrsta. U većini slučajeva, oplođena jaja su prepuštena svojoj sudbini. Ovo objašnjava vrlo visoku plodnost beskičmenjaka i nižih kralježnjaka. Veliki broj potomaka u uslovima visokog istrebljenja mladunaca služi kao sredstvo borbe za opstanak vrste u cjelini.

Mnogo složeniji i raznovrsniji oblici brige o potomstvu uočeni su kod viših kralježnjaka. Kompleks instinkti i sposobnost individualnog učenja omogućavaju im da odgajaju potomstvo sa mnogo većim uspehom. Dakle, ptice polažu oplođena jaja u posebne strukture - gnijezda, a ne samo u okolinu, kao što to rade sve vrste nižih klasa. Jaja se razvijaju pod uticajem toplote koju im daje telo roditelja i ne zavise od vremenskih nepogoda. Roditelji na ovaj ili onaj način štite gnijezdo od neprijatelja. Većina vrsta ptica ne ostavlja izležene piliće svojoj sudbini, već ih dugo hrane i štite. Sve to dramatično povećava efikasnost reprodukcije u ovoj grupi životinja.

Oblici ponašanja kod sisara dostižu najviši stepen razvoja. To se manifestuje iu odnosu na mladunčad. Životinje ne samo da hrane svoje potomstvo, već ih i uče kako da uhvate plijen. Darvin je to takođe primetio zvijeri grabljivice naučiti svoje mladunčad da izbjegavaju opasnosti, uključujući lovce.

Tako jedinke sa naprednijim oblicima brige o potomstvu preživljavaju više a ove osobine se prenose naslijeđem s generacije na generaciju.

Fiziološke adaptacije. Odgovarajući oblik i boja tijela, primjereno ponašanje osiguravaju uspjeh u borbi za egzistenciju samo kada se ove karakteristike spoje sa prilagodljivošću životnih procesa uslovima života, tj. fiziološke adaptacije. Bez takvih prilagodbi nemoguće je održati stabilan metabolizam u tijelu u stalno promjenjivim uvjetima okoline. Pogledajmo neke primjere.

Kod kopnenih vodozemaca veliki broj voda se gubi kroz kožu. Međutim, mnoge njihove vrste prodiru čak iu pustinje i polupustinje. Opstanak vodozemaca u uvjetima nedostatka vlage u ovim staništima osigurava se nizom adaptacija. Njihov obrazac aktivnosti se mijenja: poklapa se s periodima visoke vlažnosti. IN umjerena zona krastače i žabe su aktivne noću i nakon padavina. U pustinjama žabe love samo noću, kada se vlaga kondenzira na tlu i vegetaciji, a danju se skrivaju u jazbinama glodara. U pustinjskim vrstama vodozemaca koje se razmnožavaju u privremenim rezervoarima, larve se razvijaju vrlo brzo i prolaze kroz metamorfozu za kratko vrijeme.

Varied fiziološke adaptacije Ptice i sisari su evoluirali da žive u nepovoljnim uslovima. Mnoge pustinjske životinje nakupljaju mnogo masti prije početka sušne sezone: kada se oksidira, formira se velika količina vode. Ptice i sisari su u stanju da regulišu gubitak vode sa površine respiratornog trakta. Na primjer, kamila, lišena vode, naglo smanjuje isparavanje i iz respiratornog trakta i kroz znojne žlijezde.

Metabolizam soli kod osobe je slabo reguliran, te stoga ne može dugo bez slatke vode. Ali gmizavci i ptice koje se ponašaju većinaživot u moru i piće morska voda, stekli posebne žlijezde koje im omogućavaju da se brzo riješe viška soli.

Vrlo su zanimljive adaptacije koje se razvijaju kod ronilačkih životinja. Mnogi od njih mogu preživjeti relativno dugo bez pristupa kisiku. Na primjer, foke rone na dubinu od 100-200 pa čak i 600 m i ostaju pod vodom 40-60 minuta. Šta omogućava peronošcima da rone tako dugo? Prije svega, to je velika količina posebnog pigmenta koji se nalazi u mišićima - mioglobina. Mioglobin je sposoban da veže kiseonik 10 puta više od hemoglobina. Osim toga, u vodi brojni uređaji osiguravaju mnogo ekonomičniju potrošnju kisika nego pri disanju na površini.

Prirodnom selekcijom nastaju i poboljšavaju prilagodbe koje olakšavaju pronalaženje hrane ili partnera za reprodukciju. Hemijski čulni organi insekata su neverovatno osetljivi. Samtsov ciganski moljac privlači miris mirisne žlijezde ženke sa udaljenosti od 3 km. Kod nekih leptira, osetljivost receptora ukusa je 1.000 puta veća od osetljivosti receptora ljudski jezik. Noćni predatori kao što su sove imaju odličan vid u uslovima slabog osvetljenja. Neke zmije imaju dobro razvijene termolokacijske sposobnosti. Razlikuju predmete na udaljenosti ako je njihova temperaturna razlika samo 0,2 °C. Mnoge životinje su savršeno orijentirane u prostoru pomoću eholokacije ( šišmiši, sove, delfini).

Relativni karakter kondicije organizama. Struktura živih organizama je veoma fino prilagođena uslovima postojanja. Svaka karakteristika ili svojstvo vrste koje je prilagodljivo u prirodi je prikladno u datom okruženju, u datim životnim uslovima. Dakle, sve karakteristike strukture i ponašanja mačke prikladne su za grabežljivca koji napada plijen: mekani jastučići na prstima i kandže koje se mogu uvući, čineći hod tihim; ogromna zjenica i visoka osjetljivost mrežnice, što vam omogućava da vidite u mraku; fini sluh i pokretne uši, što omogućava precizno određivanje lokacije žrtve; sposobnost da se dugo čeka da se plijen pojavi i napravi munjevit skok; oštri zubi koji drže i cepaju žrtvu. Na isti način, organizacija biljaka insektojeda prilagođena je hvatanju i varenju insekata, pa čak i malih kičmenjaka (slika 19.10).

Rice. 19.10.

Adaptacije se ne pojavljuju gotove, već predstavljaju rezultat odabira nasumičnih nasljednih promjena koje povećavaju vitalnost organizama u specifičnim uslovima.

Nijedna od karakteristika prilagođavanja ne pruža apsolutnu sigurnost za njihove vlasnike. Zahvaljujući mimikriji, većina ptica ne dodiruje ose i pčele, ali među njima ima vrsta koje jedu i ose i pčele, i njihove imitatore. Jež i ptica sekretarica jedu zmije bez štete. Oklop kopnenih kornjača pouzdano ih štiti od neprijatelja, ali ptice grabljivice ih podižu u zrak i razbijaju na tlo.

Bilo kakve adaptacije su preporučljive samo u normalnom okruženju za vrstu. Kada se uslovi okoline promijene, ispostavi se da su beskorisni ili štetni za tijelo. Stalni rast sjekutića glodara je vrlo važna karakteristika, ali samo kada jedete čvrstu hranu. Ako se štakor drži na mekoj hrani, sjekutići, bez istrošenosti, narastu do takve veličine da hranjenje postaje nemoguće.

Dakle, svaka struktura i bilo koja funkcija je prilagođavanje osobinama vrste spoljašnje okruženje ili, kako savremeni naučnici kažu, „ovde i sada“. Evolucijske promjene - formiranje novih populacija i vrsta, nastanak ili nestanak organa, usložnjavanje organizacije - uzrokovane su razvojem adaptacija. Rezultat je svrsishodnost žive prirode istorijski razvoj vrsta u određenim uslovima, stoga je uvek relativno i privremeno.

Sidrene tačke

• Briga o potomstvu nastaje kao način da se osigura opstanak vrste u pozadini visok stepen razvoj nervni sistem i jedan je od oblika fizioloških adaptacija.
• Sve adaptacije, uključujući i one uzrokovane reakcijama ponašanja, relativne su i primjerene samo u određenim uvjetima postojanja.

Pitanja i zadaci za uvid

• 1. Zašto se smanjuje broj potomaka kod životinjskih vrsta koje brinu o potomstvu? Navedite primjere.
• 2. Koja je relativna priroda adaptivnih osobina u organizmima? Navedite primjere tipične za biljke i životinje.

Relativna priroda fitnesa

Razvoj organa za hvatanje, držanje, ubijanje plijena (pipci).

Maskiranje bojenja.

Oslobađanje paralizirajućih otrova.

Razvijanje posebnih načina ponašanja (čekanje u zasjedi).

Mehanizam nastanka adaptacija

Prema učenju Charlesa Darwina, prirodna selekcija je opstanak najsposobnijih. Shodno tome, upravo je selekcija glavni razlog za pojavu različitih adaptacija živih organizama na njihovu okolinu. Objašnjenje nastanka fitnessa koje je dao Charles Darwin fundamentalno se razlikuje od razumijevanja ovog procesa od strane Jean Baptiste Lamarcka, koji je iznio ideju o ​urođenoj sposobnosti organizama da se mijenjaju pod utjecajem okoline samo u pravac koji je za njih koristan. Sve poznate hobotnice imaju promjenjive boje koje ih pouzdano štite od većine grabežljivaca. Teško je zamisliti da je stvaranje takvih promjenjivih boja uzrokovano direktnim utjecajem okoline. Samo djelovanje prirodne selekcije može objasniti pojavu takve adaptacije: čak je i jednostavna kamuflaža mogla pomoći dalekim precima hobotnice da prežive. Postepeno, kroz milione generacija, u životu su ostali samo oni pojedinci za koje se slučajno pokazalo da imaju sve razvijeniju obojenost. Upravo su oni uspjeli ostaviti potomstvo i prenijeti na njih svoje nasljedne karakteristike.

Odgovarajući određenom staništu, adaptacije gube na značaju kada se ono mijenja. Sljedeće činjenice mogu biti dokaz relativne prirode fitnesa:

zaštitni uređaji protiv nekih neprijatelja su neefikasni protiv drugih;

ispoljavanje instinkta kod životinja može biti neprikladno;

organ koji je koristan u jednoj sredini postaje beskoristan, pa čak i relativno štetan u drugoj sredini;

Moguće su i naprednije prilagodbe na dato stanište.

Neke vrste životinja i biljaka brzo su se razmnožile i raširile na potpuno novim područjima globus, gdje su ih ljudi slučajno ili namjerno uveli.

Dakle, relativna priroda fitnesa je u suprotnosti sa tvrdnjom o apsolutnoj svrsishodnosti u živoj prirodi.

Adaptacije poput zaštitne obojenosti nastale su postupnim odabirom svih onih malih odstupanja u obliku tijela, u raspodjeli određenih pigmenata, u urođenom ponašanju koja su postojala u populacijama predaka ovih životinja. Jedna od najvažnijih karakteristika prirodne selekcije je njena kumulativnost – sposobnost da akumulira i pojača te devijacije tokom niza generacija, sačinjavajući promjene u pojedinačnim genima i sistemima organizama kojima oni upravljaju.

Prirodna selekcija preuzima sve one sitne promjene koje povećavaju sličnost u boji i obliku sa podlogom, sličnost između jestivom obliku i taj nejestivi izgled koji imitira. To treba uzeti u obzir različite vrste Predatori koriste različite metode za traženje plijena. Neki obraćaju pažnju na oblik, drugi na boju, neki imaju viziju boja, drugi ne. Stoga prirodna selekcija automatski, koliko god je to moguće, povećava sličnost između imitatora i modela i dovodi do onih nevjerovatnih adaptacija koje opažamo u prirodi.

Prirodna selekcija - pokretačka snaga evolucija

Prirodna selekcija je proces koji ima za cilj preferencijalni opstanak sposobnijih i uništavanje manje sposobnih organizama. Prilagođeniji pojedinci imaju priliku ostaviti potomstvo. Pojedinačne nasljedne promjene služe kao materijal za selekciju. Štetne promjene smanjuju plodnost i preživljavanje jedinki, dok se korisne promjene akumuliraju u populaciji. Selekcija je uvijek usmjerena: ona čuva one promjene koje su najviše u skladu s uvjetima okoline i povećava plodnost jedinki.

Selekcija može biti individualna, usmjerena na očuvanje pojedinačnih jedinki sa karakteristikama koje osiguravaju uspjeh u borbi za egzistenciju unutar populacije. Takođe može biti grupno zasnovano, ojačavajući karakteristike koje su povoljne za grupu.

I. I. Shmalhausen je definisao oblike prirodne selekcije.

1. Stabiliziranje - ima za cilj održavanje prosječne stope reakcije osobine na osobe s ekstremnim, odstupajućim osobinama. Selekcija se odvija u stalnim uslovima sredine, konzervativna je i ima za cilj očuvanje osnovnih karakteristika vrste nepromenjene.

2. Vožnja - vodi ka konsolidaciji karakteristika izbjegavanja. Selekcija djeluje u promjenjivim uvjetima okoline, što dovodi do promjena u prosječnoj brzini reakcije i evoluciji vrste.

3. Remetilački, kidajući, - usmjeren na održavanje pojedinaca s ekstremnim karakteristikama i uništavanje pojedinaca sa prosječnim karakteristikama. Djeluje u promjenjivim uvjetima, dovodi do cijepanja u jednoj populaciji i formiranja dvije nove populacije sa suprotnim karakteristikama. Selekcija može dovesti do pojave novih populacija i vrsta. Na primjer, populacije beskrilnih i krilatih oblika insekata.

Bilo koji oblik selekcije ne nastaje slučajno, on djeluje kroz očuvanje i akumulaciju korisnih osobina. Odabir ide sa timŠto je vrsta uspješnija, veći je raspon varijabilnosti i veća je raznolikost genotipova.

Kondicija je relativna svrsishodnost strukture i funkcija organizma, koja je rezultat prirodne selekcije koja eliminira neprilagođene jedinke. Osobine nastaju kao rezultat mutacija. Ako povećavaju vitalnost organizma, njegovu plodnost i omogućavaju mu da proširi svoj raspon, tada se takve karakteristike “pokupe” selekcijom, fiksiraju u potomstvu i postaju adaptacije.

Vrste uređaja.

Oblik tijela životinja omogućava im da se lako kreću u odgovarajućem okruženju i čini organizme neprimjetnim među objektima. Na primjer, aerodinamičan oblik tijela ribe, prisutnost dugih udova kod skakavca.

Kamuflaža je sticanje sličnosti organizma sa nekim objektom u okruženju, na primjer, sličnost sa suhim lišćem ili korom drveta leptirovih krila. Oblik tijela štapićavog insekta čini ga nevidljivim među biljnim granama. Riba lula nije vidljiva među algama. Kod biljaka oblik cvijeta: položaj na izbojku potiče oprašivanje.

Zaštitna boja skriva organizam u sebi okruženje, čini ga nevidljivim. na primjer, bijele boje za zeca, zeleno za skakavca. Rasklapanje boja - naizmjenične svijetle i tamne pruge na tijelu stvaraju iluziju chiaroscura, zamagljujući konture životinje (zebre, tigrovi).

Upozoravajuća obojenost ukazuje na prisutnost otrovnih tvari ili posebnih odbrambenih organa, te opasnost organizma po grabežljivca (ose, zmije, bubamare).

Mimikrija je imitacija manje zaštićenog organizma jedne vrste od strane zaštićenijeg organizma druge vrste (ili objekata okoline), čime se štiti od uništenja (osice, neotrovne zmije).

Adaptivno ponašanje kod životinja - ovo je prijeteća poza, upozorenje i zastrašivanje neprijatelja, smrzavanje, briga o potomstvu, skladištenje hrane, izgradnja gnijezda, jazbina. Ponašanje životinja ima za cilj zaštitu i očuvanje od neprijatelja i štetnih efekata faktori životne sredine.

Biljke su takođe razvile adaptacije: bodlje štite od jedenja; svijetla boja cvijeća privlači insekte oprašivače; različita vremena sazrevanja polena i ovule sprečavaju samooprašivanje; raznolikost voća potiče širenje sjemena.

Sve adaptacije su relativne prirode, jer djeluju pod određenim uvjetima na koje je organizam prilagođen. Kada se uslovi promijene, adaptacije možda neće zaštititi organizam od smrti, pa stoga znakovi prestaju biti prilagodljivi. Uska specijalizacija može uzrokovati smrt u promijenjenim uslovima.

Razlog za pojavu adaptacija je što organizmi koji ne ispunjavaju ove uslove umiru i ne ostavljaju potomstvo. Organizmi koji prežive borbu za postojanje imaju priliku da prenesu svoj genotip i konsoliduju ga kroz generacije.

Prirodna selekcija uvijek ima karakter adaptivne reakcije na uslove postojanja. Svi znakovi živih organizama prilagođeni su uvjetima njihovog postojanja. Prilagodljivost se razlikuje po unutrašnjoj i vanjskoj građi organizama, ponašanju životinja itd.

Na primjer, intenzitet reprodukcije je veći kod onih stvorenja čije potomstvo umire u velikom broju. Bakalar, koji ne brine o svom potomstvu, u periodu mrijesta snese oko 5 miliona jaja. Ženka male morske ribe, petnaestokrake paličice, čiji mužjak čuva gnijezdo s jajima, polaže samo nekoliko desetina jaja. Slon, čije potomstvo u prirodi gotovo nikada nije ugroženo, tokom svog dugog života ne donese više od 6 mladunaca slona, ​​ali ljudski okrugli crv, čija velika većina potomaka umire, polaže 200 hiljada jaja svaki dan tokom godine.

Biljke koje se oprašuju vjetrom proizvode ogromne količine finog, suhog, vrlo laganog polena. Stigme tučaka njihovih cvjetova su velike i pernatog oblika. Sve to im pomaže da oprašuju efikasnije. Ali biljke koje oprašuju insekti imaju mnogo manje polena, velik je i ljepljiv, njihovi cvjetovi imaju nektare i jarke su boje kako bi privukli insekte oprašivače.

Živopisni primjeri adaptacije su zaštitna obojenost i mimikrija. Mimikrija - imitacija opasnih vrsta - uočena je kod mnogih životinja. Na primjer, neke bezopasne, neotrovne zmije stekle su značajne sličnosti sa svojim otrovnim rođacima, što im pomaže da izbjegnu napade grabežljivaca.

Darwinova teorija objašnjava pojavu fitnesa kroz nasljedne varijacije i prirodnu selekciju.

Međutim, uvijek se mora uzeti u obzir da je kondicija relativna. Odnosno, svaka adaptacija pomaže da se preživi samo u uvjetima u kojima je nastala. Čim se uslovi promene, prethodno korisna osobina će se pretvoriti u štetnu i dovesti do smrti. Na primjer, prelijepo leteća brza ima vrlo duga, uska krila. Međutim, ova specijalizacija krila dovela je do toga da brzalica ne može da poleti sa ravnih površina i, ako nema sa čega da skoči, ugine.

Relativna priroda fitnessa može se razmotriti i na sljedećem primjeru: u industrijskim regijama Evrope, gdje su, zbog intenzivnog razvoja proizvodnje, uginuli svijetli lišajevi koji pokrivaju stabla drveća, tamno obojene jedinke leptira zamijenile su svijetle. obojene osobe. Ovaj fenomen se naziva industrijski melanizam. Činjenica je da su svijetli insekti vrlo vidljivi na tamnoj pozadini i uglavnom ih jedu ptice. U ruralnim područjima, naprotiv, tamni insekti su jasno vidljivi na svijetlim deblima, a ptice uništavaju upravo njih. Dakle, prirodna selekcija je pokrenula divergenciju (divergenciju) unutar vrste, što može dovesti prvo do pojave podvrsta, a zatim i do novih vrsta.

Formiranje novih vrsta je najvažnija faza u procesu evolucije.

Evolucijski proces se dijeli na mikro- i makroevoluciju. Mikroevolucija je proces restrukturiranja unutar vrste, koji dovodi do formiranja novih populacija, podvrsta i završava formiranjem novih vrsta.

Dakle, mikroevolucija je najviše početna faza evolucijski proces koji se može odvijati u relativno kratkom vremenskom periodu i koji se može direktno posmatrati i proučavati.

Kao rezultat nasljedne (mutacijske) varijabilnosti dolazi do nasumičnih promjena u genotipu. Stopa spontanih mutacija je prilično visoka, a 1-2% zametnih ćelija ima mutirane gene ili izmijenjene hromozome. Mutacije su najčešće recesivne i rijetko korisne za vrstu. Međutim, ako se kao rezultat mutacije dogode promjene koje su korisne za nekog pojedinca, tada on dobiva neke prednosti u odnosu na druge pojedince populacije: dobiva više hrane ili postaje otporniji na utjecaj patogenih bakterija i virusa itd. Na primjer, pojava dug vrat dozvolio precima žirafe da jedu lišće visoka stabla, što im je davalo više hrane od pojedinaca stanovništva kratkog vrata.

Dakle, pojavom nove karakteristike počinje proces divergencije, odnosno divergencije karakteristika unutar populacije.

Postoje talasi brojeva u populaciji bilo koje vrste. U povoljnim godinama populacija se povećava: dolazi do intenzivne reprodukcije, većina mladih i starih jedinki preživi. U br povoljne godine veličina populacije može naglo pasti: mnogi pojedinci, posebno mladi i stari, umiru, a intenzitet reprodukcije se smanjuje. Takvi valovi zavise od mnogih faktora: klimatskih promjena, količine hrane, broja neprijatelja, patogenih mikroorganizama itd. U nepovoljnim godinama za populaciju mogu nastati uslovi kada će preživjeti samo one jedinke koje su kao rezultat mutacije stekle korisnu osobinu. Na primjer, tokom suše, kratkovrati preci žirafe mogli su umrijeti od gladi, a dugovrati pojedinci i njihovi potomci počeli su dominirati populacijom. Dakle, u prilično kratkom vremenskom periodu, kao rezultat prirodne selekcije, mogla bi se pojaviti "dugovrata" populacija artiodaktilnih životinja. Ali ako bi se jedinke ove populacije mogle slobodno križati sa „kratkovratim” rođacima iz susjednih populacija, onda novi izgled nije moglo nastati.

Dakle, sljedeći neophodan faktor u mikroevoluciji je izolacija populacije jedinki s novom osobinom koja je nastala iz populacije jedinki koje nemaju ovu osobinu. Izolacija se može postići na nekoliko načina.

1. Geografska izolacija kao faktor specijacije. Ovaj pogled

izolacija je povezana sa širenjem staništa vrste – raspona.

Istovremeno, nove populacije se nalaze u drugačijim uslovima u odnosu na druge populacije: klimatskim, zemljišnim itd. U populaciji se stalno događaju nasljedne promjene, djeluje prirodna selekcija - kao rezultat ovih procesa mijenja se genski fond populacije i nastaje nova podvrsta. Slobodno ukrštanje novih populacija ili podvrsta jedna s drugom može biti otežano prazninama u rasponu zbog rijeka, planina, glečera itd. Tako, na primjer, na osnovu geografski faktori izolacijom od jedne vrste đurđevka tokom nekoliko miliona godina nastao je čitav niz vrsta. Ovaj put specijacije je spor, odvija se stotinama, hiljadama i milionima generacija.

2. Privremena izolacija kao faktor specijacije. Ova vrsta izolacije nastaje zbog činjenice da ako se vrijeme reprodukcije ne poklopi, dvije bliske podvrste neće se moći križati, a daljnja divergencija će dovesti do stvaranja dvije nove vrste. Na taj način nastaju nove vrste riba ako se periodi mrijesta podvrste ne poklapaju, ili nastaju nove biljne vrste ako se periodi cvjetanja podvrste ne poklapaju.

3. Reproduktivna izolacija kao faktor specijacije. Ova vrsta izolacije nastaje kada je nemoguće ukrstiti jedinke dvije podvrste zbog neslaganja u strukturi genitalnih organa, razlika u ponašanju i nekompatibilnosti genetskog materijala.

U svakom slučaju, svaka izolacija dovodi do reproduktivnog razdvajanja – tj. do nemogućnosti ukrštanja vrsta u nastajanju.

Dakle, proces mikroevolucije se može podijeliti u sljedeće faze:

1. Spontane mutacije i početak divergencije unutar jedne populacije.

2. Prirodna selekcija najprilagođenijih jedinki, nastavak divergencije.

3. Smrt manje prilagođenih jedinki kao rezultat uticaja uslova sredine je nastavak prirodne selekcije i formiranje novih populacija i podvrsta.

4. Izolacija podvrsta, što rezultira pojavom novih vrsta uslijed reproduktivnog odvajanja.