Биология. 11 класс
Многообразие видов – основа устойчивости биосферы
Приспособленность. Видообразование
Необходимо запомнить
Приспособления – результат эволюции.
Приспособленность организмов. Живые организмы удивительно приспособлены к условиям окружающей среды. Каждый вид занимает определенное место в природе и находится в сложных и, как правило, гармоничных взаимоотношениях с условиями обитания. При рассмотрении примеров действия естественного отбора вы убедились, что все закрепляющиеся в ходе эволюции особенности строения, функционирования, поведения организмов представляют собой те или иные приспособления, или адаптации (от лат. adaptatio – приспособление, прилаживание). Приспособленный организм характеризуется жизнеспособностью, конкурентоспособностью.
Жизнеспособным является такой организм, который нормально развивается в типичной для него среде (генотип не подвергается существенным изменениям).
Конкурентоспособным будет такой организм, который выдерживает конкуренцию с другими организмами (побеждает в борьбе за существование). Известны случаи, когда организм может быть вполне жизнеспособным, но не конкурентоспособным. Например, подобранные и выхоженные человеком дикие звери и птицы, выросшие в неволе, жизнеспособны, но не всегда могут выдерживать конкуренцию, если их выпустить на волю.
Известно огромное количество самых разнообразных особенностей строения, функционирования и поведения организмов (адаптации), обеспечивающих высокий уровень приспособленности видов к окружающей среде.
Адаптации могут быть организменными, присущими каждому конкретному организму данного вида и позволяющими организму выживать в определенных условиях среды, и видовыми, направленными на существование вида как целостной системы.
Организменные адаптации. Среди организменных адаптации выделяют морфологические, физиологические, биохимические и поведенческие (этологические).
К морфологическим адаптациям относятся все средства пассивной защиты организмов, наличие которых определяет большую вероятность сохранения жизни особи в борьбе за существование. Примером средств пассивной защиты служат твердые защитные покровы у животных (хитиновый покров членистоногих, раковины моллюсков, роговые чешуи рептилий, панцирь черепах), иглы и колючки (кактус, молочай, шиповник, боярышник, еж, дикобраз), и др.
К физиологическим адаптациям относится устойчивость физиологических параметров: поддержание постоянной температуры тела, концентрации солей и сахара в крови и другие показатели. Физиологическими являются также адаптации, направленные на снижение воздействия вредного фактора. Например, рептилии и птицы, проводящие большую часть жизни в морских просторах и пьющие морскую солёную воду, имеют специальные железы, позволяющие им быстро выводить избыток солей из организма.
Интересны приспособления, развившиеся у ныряющих животных. Многие из них могут долго находиться под водой. Тюлени, например, ныряют на глубину до 600 м и находятся под водой до 40–60 мин. Биохимические адаптации охватывают все биохимические процессы. Сюда относятся строго упорядоченные процессы синтеза белков в клетках, расщепление веществ с помощью ферментов, образование глюкозы и других органических соединений в ходе фотосинтеза и т. д.
Поведенческие (этологические) адаптации включают в себя всё многообразие форм поведения, направленного на выживание организмов. Адаптивное поведение проявляется на всех стадиях онтогенеза и охватывает все стороны жизнедеятельности организмов: нахождение укрытий от неблагоприятных климатических факторов и врагов, добывание и запасание пищи, поиск партнеров для спаривания, брачные ритуалы, забота о потомстве (строительство гнезд, насиживание яиц, выкармливание потомства, защита его от врагов) и т. д.
Таким образом, организменные адаптации охватывают всё многообразие признаков особей.
Относительность приспособленности. Особи разных видов хорошо приспособлены к условиям существования. Однако любые приспособления целесообразны только в обычной для вида обстановке. При изменении условий среды они могут оказаться бесполезными или даже вредными. Например, постоянный рост резцов у грызунов и зайцеобразных – очень важная и полезная адаптация, но лишь при питании твердой пищей. Если же крысу или зайца кормить мягкой пищей, то резцы, не стачиваясь, вырастут до таких размеров, что самостоятельное питание животных станет невозможным.
Любая структура и любая функция являются приспособлениями к условиям конкретной среды обитания. Эволюционные изменения – возникновение или исчезновение органов, усложнение организации, появление новых популяций и видов – обусловлены развитием адаптации. Логическое следствие естественного отбора – создание новых и совершенствование имеющихся адаптаций. Механизм возникновения и совершенствования адаптации заключается в накоплении отбором преимущественно мелких изменений признаков, совершенствовании нормы реакции и т. п.
Лабораторная работа «Приспособленность организмов к среде обитания»
Эволюция и видообразование
Эволюция – непрерывный процесс. Новые виды формируются даже сейчас, когда вы читаете эти строки. Активней всего видообразование происходит в крупных водоёмах, таких как озеро Байкал или озеро Виктория. Так, буквально в восьмидесятых годах нашли новый вид рыб-цихлид. Он отличался от предшественников размерами и формой челюсти. А в Байкале наблюдается эволюция множества видов растений и беспозвоночных. Как происходит эволюция и можно ли получить новый вид животных в домашних условиях?
В результате действия эволюционных факторов в популяции накапливаются изменения генофонда. Это ведет сначала к образованию новых популяций, затем подвидов, и в конечном счете, к образованию новых видов.
То есть можно сказать, что видообразование – это центральное событие в эволюции, это главный результат эволюционного процесса.
Сейчас ученые выделяют два пути видообразования:
1. Географическое (аллопатрическое)
2. Биологическое (симпатрическое)
При географическом видообразовании новые виды возникают в результате появления пространственно-территориальных преград. Преграды могут быть самого разного свойства. Это такие и чисто географические понятия, как горы, реки, и какие-то антропогенные преграды, как, например, строительство крупных дорог или вспашка поля для нужд сельского хозяйства.
Кстати, именно географические видообразования Чарльз Дарвин и объяснял появлением такого большого количества видов дарвиновских вьюрков, которые обитают на островах Галапагосского архипелага.
Дарвин считал, что некоторое количество вьюрков могло быть занесено на эти острова во время бурь, шторма и сильного ветра.
Но так как условия подходили для их жизни, вьюрки обосновались на этих островах, при этом они были изолированы как от популяции на соседних островах, так и от первоначальной южно-американской популяции. Это привело к тому, что внутри таких популяций стали накапливаться изменения, что и привело к образованию новых видов.
Можно сказать, что географическое видообразование возникает и при преградах внутри ареала вида, при так называемом мозаичном ареале. Сейчас перед вами несколько видов одуванчиков, возникших из некогда предкового вида одуванчика, который занимал весь европейский континент.
Одуванчик обыкновенный сейчас занимает лесные опушки, обочины дорог, какие-то сорные места, и это растение вы знаете очень хорошо.
Одуванчик – кок-сагыз произрастает в засушливых местах, поэтому обратите внимание на форму его листьев: его листья немного тоньше и больше срезаны.
Одуванчик розовый освоил высокогорье Тянь-Шаня. Он очень похож на одуванчик обыкновенный, но отличается от него окраской лепестков.
Обратите внимание, что географическое видообразование протекает очень медленно. Необходима смена сотен тысяч поколений, для того чтобы совершился процесс образования нового вида.
Второй способ видообразования – это биологическое видообразование.
Биологическое видообразование происходит в пределах ареала одного вида, и в его основе лежит биологическая изоляция.
Пути возникновения биологических изоляций бывают различными. Например, одним из них может быть полиплоидия, когда внутри одной популяции в результате мутации возникают полиплоидные организмы. Эти организмы жизнеспособны, конкурентоспособны, но по своему генетическому составу они отличаются от остальных особей популяции и не могут с ними скрещиваться.
Так внутри одной популяции возникает другая популяция, которая потом формируется уже в отдельный вид. Также в основе биологического видообразования может лежать экологическая изоляция.
Экологическая изоляция – это, например, разобщение в сроках размножения внутри одного вида. Это также какие-то сезонные изоляции у части популяций, от целой популяции.
Все это приводит к накоплению изменений, вследствие чего возникает новый вид. Хочется отметить, что строки биологического видообразования значительно короче, нежели географического видообразования. Но результат у них один – образование новых видов.
Источник
Урок биологии. Тема: «Приспособленность организмов к среде обитания как результат естественного отбора»
Разделы: Биология
Цель: сформировать знания у учащихся о приспособленности организмов к окружающей среде.
образовательные: формирование знаний о различных способах приспособленности организмов к окружающей среде;
развивающие: умение работать с учебником, анализировать, сравнивать, выделять главное, логически мыслить
воспитательные: содействие эстетическому воспитанию, формирование научного мировоззрения.
Оборудование: таблица “Приспособленность и ее относительный характер”, фотографии, рисунки, коллекции организмов растений и животных, презентация.
В форме фронтальной беседы предлагается ответить на вопросы.
1. Как объяснить приспособленность живых существ к среде обитания?
2. Как возникло существующее в природе многообразие видов?
3. Почему в ходе эволюции происходит повышение организации живых существ?
На вопросы: какое объяснение приспособленности организмов было распространено в XVIII в.? Как Ламарк объяснял эти явления? — учащиеся без труда дают ответы, которые учитель обобщает замечание о противоречиях между научными фактами, раскрывающими совершенство органического мира, предлагавшимися тогда объяснениями.
Учащиеся по группам получают задания и разные объекты для работы:
Рассмотреть плоды и семена берёзы, сосны, одуванчика, мака и др. и определить характер их приспособленности к распространению.
Результаты работы учащиеся записывают в таблице.
| Название растения | Характер приспособления | Способ распространения |
| 1. Береза |
6. Очиток едкий
Ярко окрашенные плоды
Семена не тонут в воде
Путем растрескивания сухих плодов
Животным и человеком
Водой и ветром
Каждая группа учащихся делает сообщение о результатах работы, демонстрируя объекты. Затем на основании выводов из групп делают обобщения о разнообразных приспособлениях в одной и той же среде.
Большое внимание следует уделить объяснению возникновения приспособлений согласно учению Дарвина о естественном отборе в сравнении с объяснением Ламарка.
Необходимо добиться, чтобы учащиеся могли правильно объяснить с позиции учения Дарвина, как возникло то или иное приспособление.
Зачитывается и разбирается описание образования длинных ног и длинной шеи по Ламарку и Дарвину.
Затем учащимся предлагается объяснить возникновение:
- белой окраски полярных животных;
- игл у ежа;
- раковины у моллюсков;
- аромата дикой розы;
- сходства гусеницы пяденицы с сучком
При ответах учащиеся дают объяснения фактов на основе дарвинского учения, сравнивания с возможной трактовкой этих же примеров по Ламарку выявляют ее идеологическую сущность.
Главное внимание обращается на выяснение причин, вследствие которых теория Ламарка оказалась бессильной объяснить происхождение органической эволюции, что блестяще было сделано Ч. Дарвиным.
Приспособление, или адаптация — это способность организма выживать и оставлять потомство в данной среде обитания.
| Причины возникновения | Виды приспособлений | Примеры |
| 1. Защита от врагов | Покровительственная окраска (делает организмы менее заметными на фоне окружающей среды) | Белая куропатка, заяц беляк (меняет цвет в зависимости от времени года), окраска самок открытогнездящихся птиц (тетерев, рябчик), зеленый цвет личинок гусениц, окраска ночных бабочек и т.п. |
| Маскировка (форма тела и окраска сливаются с окружающими предметами) | Гусеница пяденника напоминает веточку по форме и цвету, насекомое палочник очень похоже на палочку сухого тростника, некоторые насекомые полностью повторяют форму и окраску листьев | |
| Мимикрия — подражание менее защищенного организма одного вида более защищенному организму другого вида (или предмету среды) | Подражание некоторых мух жалоносным перепонча-токрылым (муха – журчалка — пчела) | |
| Предупреждающая окраска — яркая окраска, предупреждающая о ядовитости живого организма. | Яркая окраска божьей коровки, мухоморов, многих ядовитых лягушек и т.п. | |
| Угрожающие позы | Плащеносная ящерица имеет ярко окрашенный капюшон, который раскрывает при встрече с врагом, очковые змеи, некоторые гусеницы (бражника) | |
| Приспособления к условиям среды | Обтекаемая форма тела | Рыбы, морские млекопитающие, птицы. |
| Приспособления к полету | Перья и крылья птиц, крылья насекомых. | |
| Приспособления к размножению | Брачное поведение | У многих животных (танцы журавлей, поединки оленей) |
| Приспособления к опылению | Ветром, насекомыми, самоопыление у растений | |
| Приспособления к переносу семян | Ветром, животными, водой |
К морфологическим адаптациям относят – покровительственная окраска, маскировка, мимикрия, предупреждающая окраска.
К этологическим или поведенческим относят – угрожающие позы, запасание корма.
Физиологическая адаптация — совокупность физиологических реакций, лежащих в основе приспособления организма к изменению окружающих условий и направленных на сохранение относительного постоянства его внутренней среды — гомеостаз.
— химическое взаимодействие (муравьи выделяют ферменты, которые используются членами семьи для координации деятельности)
— сохранение воды у кактуса
Забота о потомстве — это цепь последовательных рефлексов, выработавшихся в процессе эволюции, обеспечивающих сохранение вида.
— рыбка тилапия носит икру и молодь в своем рту! Мальки спокойно плавают вокруг своей матери, что-то глотают, выжидают. Но стоит возникнуть малейшей опасности, как мать подает сигнал, резко двинув хвостом и по-особому подрагивая плавниками, и. мальки тут же устремляются в убежище — рот матери.
— некоторые виды лягушек вынашивают икру и личинок в специальных выводковых сумках.
— у млекопитающих — в устройстве логовищ, нор и других убежищ для будущего потомства, поддержания чистоты тела детенышей, то этот инстинкт, по-видимому, свойствен всем млекопитающим без исключения.
Происхождение приспособленностей и их относительность
Ч.Дарвин показал, что адаптации возникают в результате действия естественного отбора. Доказательством относительности приспособлений могут служить следующие примеры:
1) полезные органы в одних условиях становятся бесполезными в иных : сравнительно длинные крылья стрижей, приспособленные к стремительному полету, создают определенные сложности при взлете с земли
2) защитные приспособления от врагов относительны: ядовитые змеи (например, гадюки) поедаются ежами
3) проявление инстинктов может также оказаться нецелесообразным: например, защитная реакция (выпускание струи дурно пахнущей жидкости) скунса, направленная против идущего автомобиля
4) наблюдаемое “переразвитие” некоторых органов, которое становятся помехой для организма: вырастание резцов у грызунов при переходе на питание мягкой пищей.
Учащиеся должны твердо усвоить, что учение Дарвина об относительной приспособленности как результате естественного отбора полностью опровергает идеалистические утверждения о божественном происхождении и абсолютном характере органической целесообразности (К. Линней), а также о врожденной способности организма изменяться под влиянием только в полезную для них сторону (Ламарк).
Закрепление знаний
1. Примером покровительственной окраски является:
а) сходство формы и окраски тела с окружающими предметами;
б) подражание менее защищенного более защищенному;
в) чередование светлых и темных полос на теле тигра.
2. Яркая окраска божьих коровок, многих видов бабочек, некоторых видов змей и других животных, обладающих пахучими или ядовитыми железами, называется:
3. Разнообразие приспособлений объясняется:
а) только влиянием условий среды на организм;
б) взаимодействием генотипа и условий среды;
в) только особенностями генотипа.
4. Пример мимикрии:
а) зеленая окраска у певчего кузнечика;
б) ярко-красная окраска у божьей коровки;
в) сходство в окраске брюшка у мухи-журчалки и осы.
5. Пример маскировки:
а) зеленая окраска у певчего кузнечика;
б) сходство в окраске брюшка у мухи-журчалки и осы;
в) ярко-красная окраска у божьей коровки;
г) сходство в окраске гусеницы и бабочки-пяденицы с сучком.
6. Любая приспособленность организмов носит относительный характер, потому что:
а) жизнь завершается смертью;
б) адаптация целесообразна в определенных условиях;
в) идет борьба за существование;
г) приспособление могут не привести к образованию нового вида.
Список литературы
Источник
