Адаптации как результат действия естественного отбора – биология

27. Адаптация как результат действия естественного отбора. Примеры явлений адаптации

Адаптации как результат действия естественного отбора - биология

Проблема приспособленности организмов к условиям среды всегда была в центре внимания эволюционистов.

В эволюционном смысле понятие «адаптация» относится не столько к отдельной особи, сколько к популяции, виду, биогеоценозу.

Возникновение приспособленности к среде – основной результат эволюции. Адаптации (от лат. adaptatio – прилаживание, приспособление) рассматривают как совокупность специальных свойств, которые способны обеспечить выживание и размножение организмов в конкретных условиях среды.

Общая приспособленность живых организмов к условиям среды обитания складывается из множества отдельных адаптаций самого разного масштаба.

Для возникновения адаптаций, помимо мутационного процесса, необходимы другие движущие силы эволюции, прежде всего – естественный отбор.

Приспособления не возникают в готовом виде, а складываются в процессе отбора «удачных вариантов» из множества изменившихся особей популяции.

Конкретные формы проявления адаптаций чрезвычайно многообразны. Так, растения засушливых районов имеют различные приспособления для добывания или сохранения влаги.

Это либо мощная система корней, проникающих иногда на глубину десятков метров, либо развитие опущения, уменьшение числа устьиц на листьях, образование толстого воскового налета, сокращение площади листовых пластинок, либо видоизменение листьев, например, колючки у кактусов.

Виды адаптаций:

  • средства пассивной защиты,
  • сложные адаптации.

Средства пассивной защиты. К средствам пассивной защиты относятся такие свойства, которые определяют значительную вероятность сохранения жизни особи в борьбе за существование.

У животных часто развиваются твердые покровы, например, хитиновый покров у членистоногих животных или панцирь у черепах, прочные раковины у моллюсков. У многих растений и животных имеются защитные образования в виде игл и колючек. У растений (кактусов, шиповника, боярышника и др.) такие образования служат защитой от поедания травоядными животными.

Примеры пассивной защиты у растений и животных:

Покровительственная окраска – важное средство защиты организмов. Покровительственная окраска соответствует по цвету окружающему фону среды. Она особенно важна для защиты организма на ранних этапах онтогенеза – индивидуального развития организма: яиц, личинок, птенцов и др.

Так, яйца у птиц, открыто гнездящихся в траве или на земле, всегда имеют пигментированную скорлупу, соответствующую по цвету окружающему фону. Велика роль покровительственной окраски в сезонно меняющихся условиях.

Например, некоторые животные (песец, заяц, горностай, белая куропатка) зимой имеют белую окраску, а летом – соответствующую фону окружающей среды.

Предостерегающая окраска – это обычно яркая (красная, желтая, черная) окраска, характерная для хорошо защищенных, ядовитых, жалящих форм. Такую окраску имеют божьи коровки, осы, пчелы, шмели и др.

Мимикрия (от англ. mimicry – подражательность) – сходство беззащитного и съедобного вида с представителями неродственных хорошо защищенных видов.

Например, пестрые ярко окрашенные бабочки семейства геликонид имеют неприятный запах, и поэтому они несъедобны для птиц. Мухи-журчалки, внешне очень похожие на ос (или пчел), часто сидят на цветках зонтичных и сложноцветных растений.

Хотя они совершенно безобидны, птицы не решаются их трогать, принимая за вооруженных жалом насекомых.

Мимикрия у насекомых

К сложным адаптациям относятся:

  • способность растений к насекомоядности,
  • развитие глаза как органа зрения,
  • возникновение взаимных приспособлений у насекомоопыляемых растений и насекомых-опылителей.

Насекомоядностью обладают такие растения, как венерина мухоловка, росянка. Росянка имеет ряд совершенных и аффективных приспособлений для ловли и переваривания насекомых. Листья у нее покрыты чувствительными волосками, у основания которых расположены клетки, выделяющие липкую и ароматную жидкость.

Стоит насекомому сесть на лист, как оно прилипает. Раздражение от движений насекомого вызывает свертывание листовой пластинки. Затем волоски листа выделяют жидкость, богатую ферментом пепсином. Под действием пепсина насекомое переваривается, а растворенные вещества всасываются через листовую пластинку.

Сложные адаптации – результат длительной эволюции

Адаптация на примере зрительного аппарата. Эволюция глаза проходила как непрерывный ряд постепенных усовершенствований. У некоторых одноклеточных организмов восприятие света отсутствует, у других – имеется светочувствительное пятно с пигментом.

У многоклеточных животных эволюция аппарата восприятия света связана с его усложнением. Так, у планарий (свободноживущие плоские черви) имеются примитивные «глазки» – углубления, заполненные пигментом. У членистоногих появляются глаза фасеточного типа.

Фасеточные глаза в целом дают мозаичное изображение предметов по их мельчайшим движениям, без конкретизации деталей.

У других животных (кальмаров, каракатиц, осьминогов) эволюция органа зрения заключалась в образовании глазного пузыря с жидкостью, линзы – хрусталика, группы светочувствительных клеток – сетчатки.

Дальнейшая эволюции органа зрения привела к увеличению кривизны хрусталика, развитию зрачка, глазных мышц, светочувствительных клеток типа колбочек и палочек.

Приспособление возникает не сразу в готовом виде, а длительно формируется в процессе эволюции посредством отбора особей, обладающих признаками в наиболее выраженной форме.

Все адаптации имеют относительный характер: адаптация к одному комплексу факторов среды необязательно останется приспособлением в других условиях. Защитные приспособления организмов от одних хищников не спасают их от других: в частности, ядовитых змей, опасных для большинства животных, поедают мангусты, ежи и свиньи.

Источник: https://vseobiology.ru/teoriya-evolyutsii/1407-27-adaptatsiya-kak-rezultat-dejstviya-estestvennogo-otbora-primery-yavlenij-adaptatsii

План-конспект урока по биологии по теме: Адаптация организмов к условиям обитания как результат действия естественного отбора

ТЕМА: Адаптация организмов к условиям обитания как результат действия естественного отбора. (слайд № 2)

ЦЕЛИ:

  • создать условия для усвоения знаний о механизмах возникновения и формирования приспособлений под воздействием естественного отбора;
  • способствовать развитию умений использовать знания теоретических закономерностей для объяснения явлений наблюдаемых в живой природе;
  • способствовать развитию умений делать выводы и обобщения.

МЕТОДЫ

  • объяснение
  • презентация
  • лабораторная работа

ХОД УРОКА

1. Организационный момент.

2. Актуализация знаний (слайд № 1)

Объясните следующие явления:

– Почему водоплавающие птицы в бассейне ловят рыбу, которая не соответствует свету дна?

– У растений корни растут вниз, а в джунглях Венесуэлы есть 12 видов деревьев, корни которых взбираются вверх. Почему это происходит?

3. Изучение нового материала.

Проблемные вопросы (слайд № 3)

– Что такое приспособленность?

– В чем она проявляется?

Адаптация – это совокупность тех особенностей строения, физиологии и поведения, которые обеспечивают для данного вида возможность специфического образа жизни в определенных условиях среды. (слайд №4)

«Чтобы выжить, надо быстро изменяться (приспосабливаться).»
Л.Кэролл «Алиса в Зазеркалье» (слайд № 5)

С появлением эволюционной теории Ч.Дарвина адаптация организмов стали рассматривать как результат действия естественного отбора в определенных условиях внешней среды.

Все живые организмы оптимально приспособлены к своим условиям обитания. Приспособленность повышает шансы организмов на выживание и оставление потомства. Эволюционный процесс в любой популяции протекает в 2 этапа:

  1. Сначала возникает генетическое разнообразие проявляющееся в фенотипических признаках;
  2. сохраняются те признаки и свойства, которые обеспечивают особям приспособленность к условиям среды.

Приспособлениия затрагивают внешние и внутренние признаки и свойства организмов, особенности размножения и поведения, а это приводит к различным формам приспособленности организмов к окружающей среде.

Черты приспособленности:

1. морфологические

Эти адаптации связаны с особенностями строения тела. Они бывают 2-х видов:

  • общие – затрагивают крупные таксоны (отряды, классы, типы)
  • специальные – связаны с более узкими условиями существования (виды)

У Дарвина любимым примером является дятел. Он писал : «Можно ли привести более разительный пример приспособления, чем дятел, лазающий по стволам деревьев и вылавливающий насекомых в трещинах коры?» (слайд № 6)

Торпедообразная форма тела у акул. (слайд № 7)

2. покровительственная окраска

Такая окраска служит прекрасным способом защиты от врагов. Благодаря ей животные становятся менее заметны.

Слайд № 8 . Самки птиц, гнездящихся на земле, практически сливаются с общим фоном местности. Так же незаметны и птенцы у этих видов птиц.

Слайд № 9 . В районах Крайнего Севера среди животных очень распространена белая окраска, делающая их незаметными на снежной поверхности.

Слайд № 10 . У некоторых животных существует характерная яркая окраска , образованная чередованием светлых и темных полос или пятен. Такая окраска имитирует чередование света и тени.

3. предостерегающая окраска (слайд № 11)

Такая окраска свойственна жалящим или имеющим ядовитые железы насекомым. Птица, отведавшая ядовитую божью коровку или ярко-полосатого шмеля. вряд ли будет пытаться сделать это еще раз.

4. маскировка (слайд № 12 – 13)

Маскировка- это соответствие формы тела объектам неживой природы. Сходство с предметами окружающей среды позволяет многим животным избегать нападения хищников.

5. мимикрия (слайд 15)

Это явление подражания беззащитного вида хорошо защищенным и имеющим предостерегающую окраску неродственным видам.

6. биохимические адаптации

Многие животные и растения способны образовывать различные вещества, которые служат им для защиты от врагов и для нападения на другие организмы.

7. физиологические адаптации

Эти адаптации связаны с перестройкой обмена веществ. Без них невозможно поддержание гомеостаза в постоянно меняющихся условиях внешней среды.

8. поведенческие адаптации

Это особый тип поведения в тех или иных условиях, который имеет очень большое значение для выживания в борьбе за существование. (слайды № 16-17 )

Все живые организмы оптимально приспособлены к условиям своего обитания. При изменении этих условий адаптации могут потерять свою приспособительную ценность и даже принести вред их обладателю, т.е. адаптации имеют относительную целесообразность. (слайды № 18-19).

Выполнение лабораторной работы (слайды № 20 – 21)

«Изучение адаптаций организмов к среде обитания»

ЦЕЛИ:

  • создать условия для формирования понятия адаптации организмов к среде обитания;
  • способствовать закреплению умений выявлять черты приспособленности организмов к среде обитания.

ХОД РАБОТЫ

  1. Рассмотрите выданный вам объект; обнаружьте наиболее очевидные приспособления к тем условиям среды, в которых обитает данный организм; опишите эти конкретные приспособления.
  2. Выясните относительный характер приспособленности; докажите почему приспособления носят относительный характер.
  3. Ответы оформите в виде таблицы «Возникновение приспособленности и ее относительный характер»
вид Среда обитания Черты приспособленности Относительный характер приспособленности

4. РЕФЛЕКСИЯ: (слайд № 22)

Выбери один из четырех ответов:

1. Заяц-беляк периодически линяет, изменяя окраску шерсти. Эта приспособленность

  • А) заложена творцом
  • Б) сформировалась исторически
  • В) не обусловлена генетически
  • Г) унаследована от древних млекопитающих.

2. Пример покровительственной окраски:

  • А) зеленая окраска у кузнечика
  • Б) зеленая окраска листьев
  • В) ярко- красная окраска у божьей коровки
  • Г) сходство в окраске брюшка у мухи-журчалки и осы
Читайте также:  Выводы "кровообращение и лимфообращение" - биология

3. Пример мимикрии:

  • А) зеленая окраска у кузнечика
  • Б) сходство в окраске юрюшка у мухи-журчалки и осы
  • В) яркая окраска у божьей коровки
  • Г) сходство в окраске и форме тела гусеницы бабочки пяденицы с сучком

ВЫВОД (на основе вопросов поставленных в начале урока)

  • приспособленность организмов к среде и их органов к выполняемой функции является результатом естественного отбора ;
  • приспособленность носит относительный характер.

5. ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ : (слайд № 24)

П. 4.10 ответить на вопросы параграфа.

Источник: https://nsportal.ru/shkola/biologiya/library/2017/04/30/adaptatsiya-organizmov-k-usloviyam-obitaniya-kak-rezultat

Адаптации как результат действия естественного отбора

1. Адаптации как результат действия естественного отбора. Этапы адаптациогенеза. Классификация адаптации. Причины ограниченности эволюции мутаций и незавершённости некоторых из них. Адаптивная радиация и увеличение видового разнообразия в ходе эволюции.

1.1. Адаптации как результат действия естественного отбора

Адаптациями называются свойства и признаки организмов, которые  обеспечивают приспособление к той  среде, в которой эти организмы  живут. Адаптацией также называют процесс  возникновения приспособлений.

  Популяции березовой пяденицы приспособились к изменившимся внешним условиям благодаря накоплению мутаций темной окраски. В популяциях человека, населяющих малярийные районы, адаптация возникла благодаря распространению мутации серповидно-клеточной анемии.

И в том, и в другом случае, адаптация достигается за счет действия естественного отбора.

При этом материалом для отбора служит наследственная изменчивость, накопленная в популяциях. Поскольку  разные популяции отличаются друг от друга по набору накопленных мутаций, то к одним и тем же факторам внешней среды они приспосабливаются по-разному.

Так, африканские популяции адаптировались к жизни в малярийных районах за счет накопления мутаций серповидно-клеточной анемии HbS, а в популяциях, населяющих юго-восточную Азию устойчивость к малярии сформировалась на основе накопления ряда других мутаций, которые в гомозиготном состоянии также вызывают болезни крови, а в гетерозиготном – обеспечивают защиту от малярии.

Эти примеры иллюстрируют роль естественного отбора в формировании адаптаций. Нужно, однако, ясно понимать, что это – частные случаи относительно простых адаптаций, возникающих за счет селективного размножения носителей единичных «полезных» мутаций. Маловероятно, что большинство адаптаций возникло таким путем.

Покровительственная, предостерегающая и подражательная окраска. Рассмотрим, например, такие широко распространенные адаптации, как покровительственная, предостерегающая и подражательная окраска (мимикрия). 

Покровительственная окраска позволяет животным становится незаметными, сливаясь с субстратом. Одни насекомые поразительно сходны с листьями деревьев, на которых они обитают, другие напоминают засохшие веточки или шипы на стволах деревьев. Эти морфологические адаптации дополняются поведенческими приспособлениями. Насекомые выбирают для укрытия именно те места, где они менее заметны.

Несъедобные насекомые и  ядовитые животные – змеи и лягушки, имеют яркую, предостерегающую окраску. Хищник, раз столкнувшись с таким животным, надолго ассоциирует этот тип окраски с опасностью.

Этим пользуются некоторые неядовитые животные. Они приобретают поразительное сходство с ядовитыми, и тем самым снижают опасность со стороны хищников. Уж имитирует окраску гадюки, муха подражает пчеле.

Это явление называется мимикрией.

Одной из важнейших характеристик  естественного отбора является его кумулятивность – его способность накапливать и усиливать эти уклонения в ряду поколений, слагая изменения отдельных генов и контролируемых ими систем организмов.

Естественный отбор подхватывает все те мельчайшие изменения, которые усиливают сходство в окраске и форме с субстратом, сходство между съедобным видом и тем несъедобным видом, которому он подражает. Следует учитывать, что разные виды хищников пользуются разными методами поиска добычи.

Одни обращают внимание на форму, другие на окраску, одни обладают цветным зрением, другие нет. Поэтому естественный отбор автоматически усиливает, насколько это возможно, сходство между имитатором и моделью и приводит к тем изумительным адаптациям, которые мы наблюдаем в живой природе.

Возникновение сложных  адаптаций. Многие адаптации производят впечатление тщательно продуманных и направленно спланированных устройств. Как такая сложнейшая структура как глаз человека могла возникнуть путем естественного отбора случайно возникавших мутаций?

Ученые предполагают, что  эволюция глаза началась с небольших  групп светочувствительных клеток на поверхности тела наших очень  далеких предков, живших около 550 млн. лет назад. Способность различать  свет и тьму была, безусловно, полезна для них, повышала их шансы на жизнь по сравнению с их абсолютно слепыми сородичами.

Случайно возникшее искривление «зрительной» поверхности улучшило зрение, это позволяло определить направление на источник света. Возник глазной бокал. Вновь возникающие мутации могли вести к сужению и расширению отверстия глазного бокала. Сужение постепенно улучшало зрение – свет стал проходить через узкую диафрагму.

Как видите, каждый шаг повышал приспособленность тех особей, которые менялись в «правильном» направлении. Светочувствительные клетки формировали сетчатку. Со временем в передней части глазного яблока сформировался хрусталик, выполняющий функцию линзы.

Он возник, по-видимому, как прозрачная двухслойная структура, наполненная жидкостью.

Ученые попытались смоделировать этот процесс на компьютере. Они показали, что глаз, подобный сложному глазу моллюска, мог возникнуть из слоя фоточувствительных клеток при относительно мягком отборе всего за 364 000 поколений.

Иными словами, животные, у которых смена поколений происходит каждый год, могли сформировать полностью развитый и оптически совершенный глаз в менее, чем за полмиллиона лет.

Эта очень короткий срок для эволюции, если учесть что средний возраст вида у моллюсков равняется нескольким миллионам лет.

Все предполагаемые стадии эволюции глаза человека мы можем обнаружить среди ныне живущих животных. Эволюция глаза шла разными путями в  разных типах животных. Благодаря  естественному отбору независимо возникло множество разных форм глаза, и человеческий глаз – только один из них, причем не самый совершенный

Эволюция не создает новых  конструкций «с чистого листа», она  меняет (часто неузнаваемо меняет) старые конструкции, так чтобы каждый этап этих изменений был приспособительным.

Любое изменение должно повышать приспособленность его носителей или, хотя бы, не снижать ее. Эта особенность эволюции ведет к неуклонному совершенствованию различных структур.

Она же является причиной несовершенства многих адаптаций, странных несообразностей в строении живых организмов.

Следует помнить, однако, что  все приспособления, сколь бы совершенны они ни были, носят относительный  характер. Понятно, что развитие способности  к полету не очень хорошо совмещается  с возможностью быстро бегать. Поэтому  птицы, обладающие наилучшими способностями к полету, — плохие бегуны. Напротив, страусы, которые не способны летать, прекрасно бегают.

Приспособление к определенным условиям может быть бесполезно или даже вредно при появлении новых условий. Однако условия обитания меняются постоянно и иногда очень резко.

В этих случаях накопленные ранее адаптации могут затруднить формирование новых, что может вести к вымиранию больших групп организмов, как это случилось более 60—70 млн лет назад с некогда очень многочисленными и разнообразными динозаврами.

1.2. Этапы  адаптациогенеза. Понятие адаптациогенеза означает процесс исторического преобразования самой нормы реакции как отдельного генотипа, так и вида в целом. Адаптациогенез осуществляется через накопление полезных в данной среде преимущественно мелких изменений признаков.

Как любой процесс, адаптациогенез внутренне противоречив. Он складывается из взаимодействия двух противоположных  сторон: частичной дезорганизации уже  сложившейся нормы реакции организма и вида и последующей ее новой организации.

К дезорганизующим факторам относится наследственная изменчивость (мутации и рекомбинации), которая  в большинстве, случаев нарушает нормальное развитие организма. Однако дезорганизующий эффект наследственной изменчивости имеет и положительное значение. Относительно вредные рецессивные мутации пополняют резерв внутривидовой изменчивости.

При благоприятном изменении среды они могут стать полезными. Не будь этого резерва, популяция не смогла бы приспособиться к новой среде, так как прежние адаптации в этой среде оказались бы непригодными.

Представление о диалектическом характере взаимодействия дезорганизации и организации в эволюционном процессе очень важно для правильного понимания структуры адаптациогенеза.

Адаптагенез слагается из трех этапов: инадаптивной, преадаптивной, постадаптивной. В каждом конкретном случае эти этапф могут меняться местами.

Инадаптивная  фаза. При изменении среды выживает всего только часть популяции, остальная элиминируется.

Факты, свидетельствующие о неизбежности прохождения инадаптивной фазы в эволюции популяций, рассматривались выше на примерах выработки устойчивости микроорганизмов к антибиотикам и насекомых к ядам.

Эволюция крупных таксонов сопровождается элиминацией еще большего числа особей. Например, эволюция семейства лошадиных шла через массовое вымирание популяций.

Исходя из сказанного, можно сформулировать два общих  положения. Во-первых, чем более резкими  будут изменения среды, тем больший  урон нанесут они популяции, вплоть до ее вымирания. Во-вторых, чем крупнее таксон, возникающий в ходе эволюции, тем большее число популяций приносится в жертву как плата за возникновение таксона. Из этого правила имеются исключения, о чем будет сказано ниже.

Итак, эволюция популяций  и более крупных таксонов связана  с неизбежной расплатой за успех части составляющих их организмов. Чем же обусловливается этот успех?

Преадаптивная фаза. Организмы, которые выживают при изменении условий среды, обладали необходимыми для этого предпосылками в их организации. Готовность к созданию новых адаптации особенно необходима в случае быстрых и резких изменений условий среды, так как приспособление на основе постепенного отбора мелких полезных мутаций здесь исключено.

Еще Ч. Дарвин обратил  внимание на то, что организмы должны обладать необходимыми предпосылками  для выживания при изменении  условий обитания.

Позднее это  замечание было ошибочно истолковано в теории «предварительного приспособления», и сама проблема надолго оказалась монополией антидарвинистов. Лишь в недавнее время она стала объектом внимания сторонников синтетической теории эволюции.

В современной трактовке понятие преадаптации означает имеющуюся у организмов готовность к выживанию и размножению в изменяющейся среде, сформировавшуюся ранее при участии отбора.

Правильному представлению о преадаптивной фазе во многом способствует выяснение механизмов ее возникновения. Один из таких механизмов – коррелятивная изменчивость. Большинство признаков организмов становятся адаптивными под действием отбора, но, поскольку они коррелятивно связаны между собой, изменение одних из них влечет за собой изменение других.

Возникновение преадаптивной фазы определяется генетическими факторами (мутационной и коррелятивной изменчивостью) либо отбором, но в совершенно другом направлении по отношению к будущему использованию признака (пример с раковиной моллюска). Но в любом случае переход преадаптивной фазы в обычную адаптацию определяется сменой направления отбора.

Постадаптивная  фаза. Постадаптивная фаза представляет собой постепенное усовершенствование уже имеющейся адаптации к частным условиям среды.

Превосходный пример такой адаптивной специализации целого комплекса признаков показывает лесной дятел.

Вся организация дятла подчинена добыванию пищи при долблении стволов деревьев: прямой клюв прочно связан с черепом, имеются длинный язык для ловли насекомых, развитые цепкие ноги и хвост для опоры на стволе.

В понятие постадаптации  вкладывается и иной смысл. Одни признаки могут сохранять свое значение в  качестве широких и даже универсальных  адаптации. Так, живорождение у млекопитающих – приобретение, полезное как в пустыне, так и во льдах. Другие признаки при изменении среды либо утрачиваются совсем, либо становятся бесполезными.

Часть признаков, ранее адаптивных, но потерявших полезное значение, могут вновь пригодиться организмам при изменении среды обитания. Существование таких потенциально полезных признаков и есть постадаптивная фаза в точном значении этого понятия.

Такая трактовка адекватна и самому термину, поскольку слово «постадаптация» в буквальном смысле означает «после адаптации».

Читайте также:  Выводы к главе "дыхание" - биология

Большей частью признаки, ставшие  бесполезными, превращаются в рудименты и, в конце концов, утрачиваются в ходе эволюции. Вместе с тем отмечаются случаи, когда бесполезные и даже частично вредные признаки все-таки стойко сохраняются длительное время. На такие факты обращал внимание еще Ч. Дарвин.

Горные гуси или фрегаты, например, имеют лапы с перепонками, но никогда не садятся на воду; береговой дятел, обладающий типичными чертами древесного дятла, обитает по берегам рек.

В случае необходимости эти животные вновь могут перейти к образу жизни, для которого они уже имеют готовые адаптации: горные гуси и фрегаты – к плаванию, береговой дятел – к обитанию на деревьях.

Таким образом, изменения условий среды вызывают сдвиг в приспособленности отдельных  организмов и популяции в целом. При этом часть организмов элиминируется (инадаптивная фаза), другая часть вырабатывает новые адаптации на основе уже имеющихся для этого предпосылок в их организации (преадаптивная фаза).

В ходе эволюции могут вновь использоваться признаки, утратившие свое значение в прошлом (постадаптивная фаза).

Первые две фазы – неизбежное следствие и необходимое условие эволюции адаптации, третья фаза представляет собой резерв приспособленности и используется в случае возвращения вида в прежние условия жизни.

1.3. Классификация адаптаций:

1. По происхождению различают преадаптивные, комбинаторные и постадаптивные адаптации.

Источник: http://referat911.ru/Biologiya/adaptacii-kak-rezultat-dejstviya-estestvennogo/75937-1624584-place1.html

Презентация для 9 класса “Адаптации как результат естественного отбора”

Актуализация знаний

Объясните следующие явления:

  • Почему водоплавающие птицы в бассейне ловят рыбу, которая не соответствует цвету дна?
  • У растений корни растут вниз, а в джунглях Венесуэлы есть 12 видов деревьев, корни которых взбираются вверх. Почему это происходит?

Адаптация организмов

к условиям обитания

как результат действия

естественного отбора

Что

такое

приспособленность

организмов?

Как образуются приспособления?

К.Линней: виды созданы Богом и уже приспособлены к среде обитания.

Ж.Б.Ламарк: формирование приспособленности стремлением организмов к самоусовершенствованию.

Ч.Дарвин: объяснил происхождение приспособленности в органическом мире с помощью естественного отбора.

Попытайтесь объяснить образование длинной шеи у жирафа с точки зрения К. Линнея, Ж.Б.Ламарка, Ч.Дарвина.

Адаптация (приспособленность)

  • Совокупность тех особенностей строения, физиологии и поведения, которые обеспечивают для данного вида возможность специфического образа жизни в определенных условиях среды

«Чтобы выжить , надо быстро

изменяться ( приспосабливаться)»

Л. Кэролл «Алиса в Зазеркалье»

  • С появлением эволюционной теории Ч.Дарвина адаптацию организмов стали рассматривать как результат действия естественного отбора в определенных условиях внешней среды.
  • Все живые организмы оптимально приспособлены к своим условиям обитания. Приспособленность повышает шансы организмов на выживание и оставление потомства.
  • Эволюционный процесс в любой популяции протекает в 2 этапа:

-Сначала возникает генетическое разнообразие проявляющееся в фенотипических признаках;

-сохраняются те признаки и свойства, которые обеспечивают особям приспособленность к условиям среды.

  • Приспособлениия затрагивают внешние и внутренние признаки и свойства организмов, особенности размножения и поведения, а это приводит к различным формам приспособленности организмов к окружающей среде.

Морфологические адаптации

(приспособления)

дятел

морж

У Дарвина любимым примером является дятел.

Он писал: «Можно ли привести более разительный пример приспособления, чем дятел, лазающий по стволам деревьев и вылавливающий насекомых в трещинах коры?»

Морфологические приспособления 1. Форма тела (зависит от среды обитания)

обтекаемая

Торпедообразная форма тела позволяет дельфину развивать в воде v =40 км/ч

Сокол – сапсан в погоне за добычей развивает v = 290 км/ч

Скорость пингвина в толще воды 35 км/ч

Морфологические приспособления 1. Форма тела (зависит от среды обитания)

Синий кит

Торпедообразная форма тела у синего кита

Морфологические приспособления 2. Покровительственная окраска

Такая окраска служит прекрасным способом защиты от врагов. Благодаря ей животные становятся менее заметны.

Птенец серебристой чайки

Малый вальдшнеп

Самки птиц, гнездящихся на земле, практически сливаются с общим фоном местности. Так же незаметны и птенцы у этих видов птиц.

Морфологические приспособления 2. Покровительственная окраска

Белый медведь

песец

В районах Крайнего Севера среди животных очень распространена белая окраска, делающая их незаметными на снежной поверхности.

Морфологические приспособления 2. Покровительственная окраска

У открыто гнездящихся птиц самка, сидящая на гнезде почти неотличима от окружающего фона. Соответствует фону и пигментированная скорлупа яиц. Интересно, что у птиц, гнездящихся в дупле, на деревьях, самки нередко имеют яркую окраску, а скорлупа светлая.

Перепел и его яйца

Горихвостка, яйцо кукушки в гнезде горихвостки

Морфологические приспособления

3. Расчленяющая окраска

леопарды

У некоторых животных существует характерная яркая окраска , образованная чередованием светлых и темных полос или пятен. Такая окраска имитирует чередование света и тени.

Морфологические приспособления

3. Расчленяющая окраска

тигр

Чередование на теле светлых и темных полос или пятен

зебра

Морфологические приспособления

4. Предостерегающая окраска

саламандра

тарантул

Такая окраска свойственна жалящим или имеющим ядовитые железы насекомым. Птица, отведавшая ядовитую божью коровку или ярко-полосатого шмеля. вряд ли будет пытаться сделать это еще раз.

Морфологические приспособления

4. Предостерегающая окраска

Очень яркая окраска (обычно белая, желтая, красная, черная) характерна для хорошо защищенных ядовитых, жалящих форм. Несколько раз попытавшись отведать клопа-«солдатика», божью коровку, осу птицы в конце концов отказываются от нападения на жертву с яркой окраской.

Клоп – солдатик

Божья коровка

Песчаная эфа

Морфологические приспособления

5. Маскировка –

сочетание окраски и формы тела

Эффект покровительственной окраски повышается при ее сочетании с соответствующим поведением: в момент опасности многие животные замирают, принимая позу покоя.

Удивительное сходство с веточками наблюдается у палочников.

Гусеницы некоторых бабочек напоминают сучки, а тело некоторых бабочек – лист.

Морфологические приспособления

5. Маскировка

листовидка

Это соответствие формы тела объектам неживой природы. Сходство с предметами окружающей среды позволяет многим животным избегать нападения хищников.

Морфологические приспособления

5.Маскировка

Морской конек

Рыба-игла

Морфологические приспособления

6. Мимикрия – подражательное сходство

Это явление подражания беззащитного вида хорошо защищенным и имеющим предостерегающую окраску неродственным видам.

Муха-журчалка

Морфологические приспособления

6.Мимикрия

Это сходство беззащитного или съедобного вида с хорошо защищённым и обладающим предостерегающей окраской

Бабочка вице-король повторяет форму и окраску крыльев ядовитой бабочки-монарха.

Муха копирует облик и поведение пчелы

Морфологические приспособления

6. Мимикрия – подражательное сходство

Молочная змея успешно имитирует окраску кораллового аспида

Как правило, численность копируемых особей во много раз выше, чем копирующих.

Морфологические приспособления

7.Средства пассивной защиты

Образования, которые увеличивают вероятность сохранения организма в борьбе за существование

ехидна

еж

дикобраз

Раковина моллюска

Колючки барбариса

кактус

Поведенческие адаптации – приспособительное поведение

Брачный турнир самцов антилопы

Брачное поведение олушей

Поведенческие адаптации

изменения поведения в тех или иных условиях

Лягушка лопатоног. Земноводное пустыни, живущее большую часть жизни в норах, выходит ночью на охоту, когда спадёт жара.

Замирание при опасности

Характерная черта поведения опоссума – способность притворяться мертвыми при опасности, в этой “игре” опоссум просто неподражаем.

Поведенческие адаптации – приспособительное поведение

  • Избегание хищников;
  • Миграции;
  • Приобретения в поведении у животных с высокоразвитой нервной системой.

Запасание корма

Речной бобр запасает до 20 куб.м. корма

Японские макаки зимой спускаются с гор в термальные источники

Поведенческие адаптации – приспособительное поведение угрожающая поза

Поведенческие адаптации – забота о потомстве

Жук – скарабей

Самец колюшки строит гнездо с 2 выходами – забота о безопасности потомства

Из кучки навоза лепят большие шары, откатывают их в подходящее место. Выбрасывая из – под шара землю, они постепенно закапывают его.

Часть шаров жуки-навозники съедают сами, а остальное служит для пропитания личинок.

Поведенческие (этологические) адаптации – забота о потомстве

Вынашивание икры самцами в складках живота, которую откладывают туда самки

Выкармливание потомства у пингвинов

Это особый тип поведения в тех или иных условиях, который имеет очень большое значение для выживания в борьбе за существование

Физиологические адаптации

Сохранение организма за счет механизмов саморегуляции обмена веществ и превращения энергии

Удаление избытка воды через сократительную вакуоль

Бурундук в спячке

Биохимические адаптации

  • Многие животные и растения способны образовывать различные вещества, которые служат им для защиты от врагов и для нападения на другие организмы;
  • Биохимические реакции в клетках организма

Особое строение молекулы гемоглобина для транспортировки кислорода (сильнейший окислитель, способен нарушить гомеостаз организма)

Абсолютны ли приспособления?

Относительный характер приспособленности

Ёж защищается от лисы иголками и сворачивается в клубок, но если рядом ручей, лиса скатывает его в воду, где мыщцы ежа разжимаются и он становится лёгкой добычей.

Ядовитых змей, опасных для многих животных, поедают мангусты.

Относительный характер приспособленности

Все живые организмы оптимально приспособлены к условиям своего обитания.

При изменении этих условий адаптации могут потерять свою приспособительную ценность и даже принести вред их обладателю, т.е. адаптации имеют относительную целесообразность

Выберите один из четырех вариантов:

1.Заяц-беляк периодически линяет, изменяя окраску шерсти. Это приспособление

А) заложено творцом В) не обусловлено генетически

Б) сформировалось исторически Г)унаследовано от древних млекопитающих

2. Примером покровительственной окраски:

А) зеленая окраска у кузнечика Б) зеленая окраска листьев у растений

В) ярко-красная окраска у божьей коровки

Г)сходство в окраске брюшка у мухи-журчалки и осы

3. Пример маскировки:

А) зеленая окраска у кузнечика

Б)сходство в окраске брюшка у мухи-журчалки и осы

В) ярко-красная окраска у божьей коровки

Г)сходство в окраске и форме тела гусеницы бабочки-пяденицы с сучком

ВЫВОДЫ:

  • Приспособленность организмов к среде и их органов к выполняемой функции является результатом естественного отбора.
  • Приспособленность носит относительный характер.

Домашнее задание

  • параграф 33
  • Подготовить доклады!!!

Источник: https://multiurok.ru/files/priezientatsiia-dlia-9-klassa-adaptatsii-kak-riezul-tat-iestiestviennogho-otbora.html

Возникновение адаптаций – результат естественного отбора. – презентация

1 Возникновение адаптаций – результат естественного отбора<\p>

2 Эволюцию можно рассматривать как процесс возникновения адаптаций – адаптациогенез Адаптация – возникновение и развитие конкретных морфофизиологических свойств, значение которых зависит от тех или иных условий среды<\p>

3 Примеры адаптаций Средства пассивной защиты – такие структуры и особенности, которые лишь своим присутствием определяют большую вероятность сохранения жизни особи в борьбе за существование (хитиновый покров членистоногих, раковины моллюсков, иглы и колючки у животных и растений )<\p>

4 Дикобраз еж<\p>

5 Среднеазиатская черепаха Жук-олень<\p>

Читайте также:  Класс паукообразные - биология

6 Шиповник Крапива двудомная<\p>

7 Приспособительная окраска 1) покровительственная окраска (на ранних этапах онтогенеза Гнездо лесного конька<\p>

8 2) Предостерегающая окраска Листолаз ужасный Аспид восточный<\p>

9 3) Мимикрия ( гр. Mimikos – подражательный) – сходство беззащитного и съедобного вида одним или несколькими представителями генетически неродственных видов хорошо защищенных от нападения хищников – Бейтсовская мимикрия – Мюллеровская мимикрия<\p>

10 Сложные адаптации Насекомоядность и способность к движению у растений Венерина мухоловка Росянка<\p>

11 Механизм возникновения адаптаций Для возникновения адаптации необходимо наличие элементарного эволюционного материала – наследственной изменчивости – и элементарных эволюционных факторов – прежде всего отбора. Появление селективно ценного генотипа является элементарным адаптационным явлением. В эволюционном смысле понятие «адаптация» должно относиться не столько к отдельной особи, сколько к популяции и виду. Акклимация – конкретные адаптивные проявления реакций в процессе отдельного онтогенеза. Модификация – групповые изменения в пределах нормы реакции вида, сходные у групп особей.<\p>

12 Пути происхождения адаптаций Преадаптивные. В случае преадаптации потенциальные адаптационные явления возникают, опережая существующие условия (наличие швов в черепе млекопитающих облегчает роды, хотя их возникновение не связано с живорождением). Комбинативные. Существенно взаимодействие новых мутаций друг с другом и с генотипом в целом. Постадаптивный путь связан с редукцией ранее развитого признака и переводом определяющих его реализацию генов в рецессивное состояние или использованием ранее существующего органа в других целях. Эти гены сохраняются в генофонде популяций и могут иногда проявляться фенотипически (атавизмы )<\p>

13<\p>

14 Адаптации в разных средах Генотипическая. Характерна целостность генотипа особи и взаимодействие генов между собой. целостность генотипа определяет особенности доминирования генов и развитие коадаптаций. Онтогенетическая. На уровне отдельной особи прослеживается реализация наследственной информации. Встречаются коадаптации (лопатка и тазовая кость подвижно сочленены с головкой плечевой и бедренной костей, имея таким образом взаимные приспособления для обеспечения нормальной работы) Популяционно-видовая среда проявляется во взаимодействии особей в пределах популяций и вида в целом. К такого рода адаптациям относятся половой процесс, гетерозиготность, плотность популяций. Конгруэнции – взаимоприспособление особей, возникающие в результате внутривидовых отношений. Биоценотическая ( растения воздействуют друг на друга через изменение не только условий освещения и влажности, но и выделяя специальные активные вещества, способствующие вытеснению одних и размножению других видов)<\p>

15 Масштаб адаптаций Специализированные – пригодные в узколокальных условиях жизни вида (строение языка у муравьедов в связи с питанием). Общие – пригодные в широком спектре условий среды и характерные для больших таксонов (крупные изменения в дыхательной, кровеносной и нервной системах у позвоночных, механизмы фотосинтеза и аэробного дыхания, семенное размножение и редукция гаметофита у высших растений, обеспечивающие проникновение в новые адаптивные зоны.<\p>

16 Адаптация носит относительный характер – приспособление всегда относительно. Вне приспособления в живой природе не существует никакой структуры, никакой внутренней целесообразности в строении как отдельных организмов, так целых видов.<\p>

Источник: http://www.myshared.ru/slide/1067097/

Приспособления — основной результат эволюции

Долгое время приспособленность организмов к среде обитания считалась изначальной и данной творцом.

Эволюционная теория Дарвина доказала, что появление приспособлений — адаптаций — закономерный результат действия естественного отбора.

Как и почему меняются свойства живых организмов? Что обеспечивает устойчивое воспроизведение этих свойств в ряду поколений? Эти вопросы являются предметом исследований эволюционной биологии.

Механизм возникновения адаптаций

Каждое приспособление и весь их комплекс у организмов не появляются в готовом виде. Они формируются постепенно в процессе борьбы за существование путем естественного отбора случайных наследственных изменений, повышающих жизнеспособность организмов в конкретной среде.

Классическим примером, позволяющим проследить механизм возникновения адаптаций, является развитие темной покровительственной окраски у бабочек вида березовая пяденица. Чуть более 100 лет назад в Англии были широко распространены березовые пяденицы светлой окраски с небольшим числом темных пятен.

Днем они сидели на стволах берез и были практически незаметны. В связи с развитием промышленности дым и копоть постепенно оседали на стволах берез, и их кора приобрела темный цвет. На этом фоне светлые бабочки стали хорошо заметны и активно поедались птицами. В результате мутаций у некоторых бабочек появилась темная окраска.

Она давала им преимущество в борьбе за существование, так как делала менее заметными для птиц. Темные бабочки сохранялись в результате естественного отбора и оставляли потомство. Постепенно они вытеснили светлых бабочек в промышленных районах, и те сохранились только в сельской местности.

Так за относительно короткий срок у бабочек выработалась адаптация к новым условиям среды в виде покровительственной окраски.

Следовательно, для возникновения адаптации необходимо наличие элементарного эволюционного материала (мутации и их комбинации) и движущих сил эволюции (борьба за существование и естественный отбор).

Появление в популяции удачного фенотипа — носителя ценных мутаций — еще нельзя рассматривать как адаптацию.

Необходимо, чтобы случайные полезные отклонения отдельных особей под действием естественного отбора превратились в полезный признак для всей популяции или вида в целом.

Виды адаптаций

Существуют следующие виды адаптаций организмов: морфологические, физиологические, биохимические, поведенческие (этологические).

Морфологические адаптации — особенности окраски и строения тела, повышающие выживаемость организмов в данной среде. Из большого числа морфологических адаптаций наиболее значимыми являются средства пассивной защиты: покровительственная и предостерегающая окраска, мимикрия. Они повышают шанс особей выжить и оставить потомство.

Покровительственная окраска — окраска тела организмов, позволяющая им слиться с фоном среды и стать менее заметными для врагов. Покровительственная окраска бывает однотонной или расчленяющей. Например, зеленые гусеница и кузнечик почти не заметны на фоне листьев и травы.

Заяц беляк, песец, горностай не видны на фоне белого снега. Хамелеон и камбала могут менять окраску под цвет среды путем перераспределения пигментов в кожных покровах.

Тигры едва заметны даже на небольшом расстоянии из-за совпадения полос на их теле с чередованием света и тени в среде.

Предостерегающая окраска — яркая, хорошо заметная окраска тела у несъедобных или имеющих средства защиты организмов. Хищник, пытающийся съесть такую жертву, получает отпор и в дальнейшем не трогает особей с такой окраской.

Божья коровка имеет ярко-красную окраску с черными точками, которая является сигналом ее токсичности. Осы, пчелы и шмели чередованием ярких желтых и черных полос предупреждают о наличии у них жала.

Ядовитые змеи обычно имеют хорошо заметный, контрастный рисунок на теле.

Мимикрия (от греч. mimikos — подражательный) — подражание незащищенных и съедобных видов представителям видов, имеющих средства защиты или несъедобных. При этом объектом подражания могут быть как животные, так и растения.

Вид-подражатель вводит в заблуждение хищника и повышает свой шанс выжить. Некоторые мухи (большеголовка, сирфида, журчалка) и бабочки (стеклянница) подражают шершням и пчелам.

В лесах Амазонии среди ядовитых бабочек геликонид встречаются очень на них похожие съедобные бабочки из семейства белянок.

К средствам пассивной защиты также относятся твердые покровы (раковины моллюсков, панцири черепах) и иглы (ежи, дикобразы). У растений эту роль играют колючки (барбарис, шиповник, боярышник, акация) и жгучие железистые волоски (крапива, шалфей, борщевик).

Физиологические адаптации — особенности процессов жизнедеятельности, благоприятные для жизни в данной среде. Это адаптации по поддержанию постоянной температуры тела: потоотделение, тепловая одышка, мышечная дрожь, расширение и сужение сосудов кожи и др.

К недостатку кислорода у жителей высокогорий выработалась адаптация в виде повышенного количества эритроцитов и гемоглобина в крови. У ныряющих водных животных в мышцах содержится большое количество миоглобина, связывающего кислород.

К физиологическим адаптациям можно отнести способность животных и растений поддерживать водный баланс в организме при разной обеспеченности среды водой.

Биохимические адаптации — особенности химического состава тела и биохимических реакций, позволяющие организму реагировать на изменения окружающей среды.

При увеличении освещенности ускоряется процесс фотосинтеза у растений. При низкой температуре среды у животных усиливается энергетический обмен.

Для привлечения насекомых-опылителей у растений синтезируются эфирные масла, придающие цветкам аромат.

Поведенческие (этологические) адаптации — особенности поведения отдельных организмов или их групп, направленные на выживание и размножение в данной среде. Ряд поведенческих реакций у организмов носит врожденный характер (инстинкты).

Они проявляются в виде активного сооружения гнезд или нор, насиживания яиц, заботы о потомстве, брачных игр, сезонных миграций и др. В течение жизни у особей появляются приобретенные адаптации (условные рефлексы).

Это выбор мест для ночевки, защиты от холода или жары, объединение в стаи для успешной охоты, выбор троп к водопою и др.

Относительный характер приспособленности

Любое приспособление относительно в пространстве и во времени, так как полезно только в данной среде и в данное время. Существует целый ряд фактов, доказывающих относительный характер приспособленности.

Во-первых, при изменении условий среды или переходе в другую среду полезные приспособления могут стать бесполезными или даже вредными. Например, заяц беляк в бесснежную зиму еще более заметен для хищников. Темноокрашенные березовые пяденицы хорошо заметны для птиц на светлых стволах
берез в сельской местности.

Во-вторых, ни одно защитное приспособление не обеспечивает абсолютную безопасность для их обладателей. Так, еж и мангуст могут без вреда для себя ловить ядовитых змей, имеющих предупреждающую окраску. Некоторые птицы поедают ос и пчел, несмотря на жало. Крупные хищные птицы кормятся черепахами, чье тело защищает твердый панцирь.

В-третьих, наличие нецелесообразных признаков или неоправданного поведения организмов доказывает, что не все признаки полезны. Например, у горных гусей имеются перепонки, хотя они не плавают. Зимой при наступлении теплой погоды некоторые растения могут зацветать. Холодной весной может наблюдаться прилет водоплавающих птиц еще до вскрытия водоемов.

В-четвертых, наличие у организмов рудиментов — органов, утративших свое значение и находящихся на стадии исчезновения. Это доказывает, что приспособления временны и могут исчезать.

Например, у человека есть копчик, состоящий из рудиментарных хвостовых позвонков, хорошо развитых у далеких предков человека, живших на деревьях.

При наземном образе жизни хвост утратил свое значение и постепенно удаляется естественным отбором.

Источник: http://jbio.ru/prisposobleniya-osnovnoj-rezultat-evolyucii

Ссылка на основную публикацию