Acasă › Boli › Cum se exprimă fitness-ul? Adaptabilitatea organismelor este rezultatul evoluției

Cum se exprimă fitness-ul? Adaptabilitatea organismelor este rezultatul evoluției

Selecția naturală are întotdeauna caracterul unei reacții adaptative la condițiile de existență. Toate semnele organismelor vii sunt adaptate la condițiile existenței lor. Adaptabilitatea diferă între internă și structura externă organisme, comportamentul animal etc.

De exemplu, intensitatea reproducerii este mai mare la acele creaturi ai căror urmași mor în număr mare. Codul, căruia nu-i pasă de urmașii săi, depune aproximativ 5 milioane de ouă în timpul perioadei de depunere a icrelor. Femela unui mic pește de mare, un spinic cu cincisprezece spini, al cărui mascul păzește cuibul cu ouă, depune doar câteva zeci de ouă. Un elefant, ai cărui descendenți în natură nu sunt aproape niciodată amenințați, aduce nu mai mult de 6 pui de elefant în timpul vieții sale lungi, dar viermele rotund uman, a cărui mare majoritate a urmașilor mor, depune 200 de mii de ouă în fiecare zi pe parcursul anului.

Plantele polenizate de vânt produc cantități uriașe de polen fin, uscat, foarte ușor. Stigmatele pistilurilor florilor lor sunt mari și sub formă de pene. Toate acestea îi ajută să polenizeze mai eficient. Dar plantele polenizate de insecte au mult mai puțin polen, este mare și lipicios, florile lor au nectari și sunt viu colorate pentru a atrage insectele polenizatoare.

Exemple vii de adaptare sunt colorarea protectoare și mimica. Mimica – imitație specii periculoase- observat la multe animale. De exemplu, unele inofensive șerpi veninoși au dobândit asemănări semnificative cu rudele lor otrăvitoare, ceea ce îi ajută să evite atacurile prădătorilor.

Teoria lui Darwin explică apariția fitnessului prin variație ereditară și selecție naturală.

Cu toate acestea, trebuie întotdeauna să țineți cont de faptul că fitness-ul este relativ. Adică, orice adaptare ajută la supraviețuire doar în condițiile în care s-a format. De îndată ce condițiile se schimbă, o trăsătură anterior utilă se va transforma într-una dăunătoare și va duce la moarte. De exemplu, un iuteș care zboară frumos are aripi înguste foarte lungi. Cu toate acestea, această specializare a aripii a dus la faptul că rapidul nu poate decola de pe suprafețe plane și, dacă nu are de unde să sară, moare.

Natura relativă a fitnessului poate fi luată în considerare și folosind următorul exemplu: în regiunile industriale ale Europei, unde, datorită dezvoltării intense a producției, lichenii de culoare deschisă care acopereau trunchiurile copacilor au murit, indivizii de culoare închisă ai fluturilor au înlocuit lumina- indivizi colorați. Acest fenomen se numește melanism industrial. Faptul este că insectele de culoare deschisă sunt foarte vizibile pe un fundal întunecat și sunt mâncate în principal de păsări. În zonele rurale, dimpotrivă, insectele întunecate sunt vizibile clar pe trunchiurile ușoare și sunt cele care sunt distruse de păsări. Astfel, selecția naturală a inițiat divergența (divergența) în cadrul unei specii, care poate duce mai întâi la apariția subspeciilor și apoi la apariția unor noi specii.

Formarea de noi specii este cea mai importantă etapă a procesului de evoluție.

Procesul evolutiv este împărțit în micro- și macroevoluție. Microevoluția este procesul de restructurare în cadrul unei specii, care duce la formarea de noi populații, subspecii și se termină cu formarea de noi specii.

Astfel, microevoluția este chiar etapa inițială a procesului evolutiv, care poate avea loc în perioade relativ scurte de timp și care poate fi observată și studiată direct.

Ca rezultat al variabilității ereditare (mutaționale), apar modificări aleatorii ale genotipului. Rata mutațiilor spontane este destul de mare, iar 1-2% din celulele germinale au gene mutante sau cromozomi alterați. Mutațiile sunt cel mai adesea recesive și rareori sunt benefice pentru specie. Totuși, dacă în urma unei mutații apar modificări care sunt benefice pentru orice individ, atunci acesta primește unele avantaje față de alți indivizi ai populației: primește mai multă hrană sau devine mai rezistent la influența bacteriilor și virusurilor patogene etc. De exemplu, aspectul unui gât lung a permis strămoșilor girafei să se hrănească cu frunze copaci înalți, care le-a oferit mai multă hrană decât indivizii populației gat scurt.

Astfel, odată cu apariția unei noi trăsături, începe procesul de divergență, adică divergența trăsăturilor în cadrul populației.

Există valuri de numere într-o populație de orice specie. În anii favorabili, populația crește: are loc reproducerea intensivă, majoritatea indivizilor tineri și bătrâni supraviețuiesc. În nr ani favorabili dimensiunea populației poate scădea brusc: mulți indivizi, în special tineri și bătrâni, mor, iar intensitatea reproducerii scade. Astfel de valuri depind de mulți factori: schimbările climatice, cantitatea de hrană, numărul de inamici, microorganismele patogene etc. În anii nefavorabili pentru populație, pot apărea condiții când doar acei indivizi care, ca urmare a mutației, au dobândit o trăsătură utilă, vor supraviețui. De exemplu, în timpul unei secete, strămoșii cu gât scurt ai girafei puteau muri de foame, iar indivizii cu gâtul lung și urmașii lor au început să domine populația. Astfel, într-o perioadă de timp destul de scurtă, ca urmare selecția naturală ar fi putut apărea o populație „cu gât lung” de artiodactili. Dar dacă indivizii acestei populații s-ar putea încrucișa liber cu rude „cu gât scurt” din populațiile vecine, atunci aspect nou nu putea apărea.

Astfel, următorul factor necesar în microevoluție este izolarea unei populații de indivizi cu o nouă trăsătură care a apărut dintr-o populație de indivizi care nu au această trăsătură. Izolarea poate fi realizată în mai multe moduri.

1. Izolarea geografică ca factor de speciație. Această vedere

izolarea este asociată cu extinderea habitatului speciei - raza de acțiune.

În același timp, noile populații se regăsesc în condiții diferite față de alte populații: climatice, solului etc. În populație apar în mod constant schimbări ereditare, selecția naturală operează - ca urmare a acestor procese, fondul genetic al populației se modifică și apare o nouă subspecie. Încrucișarea liberă a noilor populații sau subspecii între ele poate fi îngreunată de lacunele din zonă datorate râurilor, munților, ghețarilor etc. Deci, de exemplu, pe baza factori geografici izolarea de o specie de lacramioare de-a lungul a câteva milioane de ani a apărut o serie întreagă de specii. Această cale de speciație este una lentă, care are loc pe parcursul a sute, mii și milioane de generații.

2. Izolarea temporară ca factor de speciație. Acest tip de izolare se datorează faptului că, dacă timpul de reproducere nu coincide, două subspecii apropiate nu se vor putea încrucișa, iar divergența ulterioară va duce la formarea a două specii noi. În acest fel, apar noi specii de pești dacă datele de icre ale subspeciei nu coincid sau apar noi specii de plante dacă datele de înflorire ale subspeciei nu coincid.

3. Izolarea reproductivă ca factor de speciație. Acest tip de izolare apare atunci când este imposibil să se încrucișeze indivizi din două subspecii din cauza unei discrepanțe în structura organelor genitale, a diferențelor de comportament și a incompatibilității materialului genetic.

În orice caz, orice izolare duce la separarea reproductivă - adică. la imposibilitatea încrucișării speciilor emergente.

Astfel, procesul de microevoluție poate fi împărțit în următoarele etape:

1. Mutații spontane și începutul divergenței în cadrul unei singure populații.

2. Selecția naturală a celor mai adaptați indivizi, continuarea divergenței.

3. Moartea indivizilor mai puțin adaptați ca urmare a influenței condițiilor de mediu este continuarea selecției naturale și formarea de noi populații și subspecii.

4. Izolarea subspeciilor, rezultând apariția de noi specii datorită separării reproductive.

Natura relativă a fitnessului

Dezvoltarea organelor pentru capturarea, ținerea, uciderea prăzii (tentacule).

Mascare de colorare.

Eliberarea otrăvurilor paralizante.

Dezvoltarea unor moduri speciale de comportament (așteptarea în ambuscadă).

Mecanismul de apariție a adaptărilor

Conform învățăturilor lui Charles Darwin, selecția naturală este supraviețuirea celui mai apt. În consecință, selecția este motivul principal pentru apariția diferitelor adaptări ale organismelor vii la mediul lor. Explicația apariției fitness-ului dată de Charles Darwin este fundamental diferită de înțelegerea acestui proces de către Jean Baptiste Lamarck, care a prezentat ideea capacității înnăscute a organismelor de a se schimba sub influența mediului doar în o direcție benefică pentru ei. Toate caracatițele cunoscute au culori schimbătoare care le protejează în mod fiabil de majoritatea prădătorilor. Este greu de imaginat că formarea unor astfel de culori schimbătoare este cauzată de influența directă a mediului. Doar acțiunea selecției naturale poate explica apariția unei astfel de adaptări: chiar și simplul camuflaj ar fi putut ajuta strămoșii îndepărtați ai caracatiței să supraviețuiască. Treptat, de-a lungul a milioane de generații, au rămas în viață doar acei indivizi care accidental s-au dovedit a avea o colorație din ce în ce mai dezvoltată. Ei au fost cei care au reușit să lase urmași și să le transmită caracteristicile lor ereditare.

Corespunzător unui anumit habitat, adaptările își pierd semnificația atunci când se schimbă. Următoarele fapte pot fi dovezi ale naturii relative a fitness-ului:

dispozitivele de protecție împotriva unor inamici sunt ineficiente împotriva altora;

manifestarea instinctelor la animale poate fi inadecvată;

un organ care este util într-un mediu devine inutil și chiar relativ dăunător într-un alt mediu;

Sunt posibile și adaptări mai avansate la un anumit habitat.

Unele specii de animale și plante s-au înmulțit rapid și s-au răspândit pe scară largă în zone complet noi glob, unde au fost introduse accidental sau intenționat de oameni.

Astfel, natura relativă a aptitudinii contrazice afirmația de oportunitate absolută în natura vie.

Adaptări precum colorarea protectoare au apărut prin selecția treptată a tuturor acelor mici abateri ale formei corpului, în distribuția anumitor pigmenți, în comportamentul înnăscut care a existat în populațiile strămoșilor acestor animale. Una dintre cele mai importante caracteristici ale selecției naturale este cumulativitatea sa - capacitatea sa de a acumula și de a consolida aceste abateri pe o serie de generații, compunând modificări ale genelor individuale și ale sistemelor organismelor controlate de acestea.

Selecția naturală preia toate acele schimbări minuscule care cresc asemănarea de culoare și formă cu substratul, asemănarea dintre formă comestibilăși acea înfățișare necomestabilă pe care o imită. Trebuie luat în considerare faptul că diferite tipuri de prădători folosesc metode diferite cauta prada. Unii sunt atenți la formă, alții la culoare, unii au viziunea culorilor, alții nu. Prin urmare, selecția naturală sporește automat, pe cât posibil, asemănarea dintre imitator și model și duce la acele adaptări uimitoare pe care le observăm în natură.

Unul dintre rezultate, dar nu forța motrice naturală a procesului, poate fi numit dezvoltarea în toate organismele vii - adaptări la mediu. C. Darwin a subliniat că toate adaptările, oricât de perfecte ar fi, sunt relative. Selecția naturală formează adaptarea la condiții specifice de existență (în timp datși într-un loc dat), și nu la toate condițiile de mediu posibile. Varietatea adaptărilor specifice poate fi împărțită în mai multe grupuri, care sunt forme de adaptare a organismelor mediu.

Câteva forme de adaptare la animale:

Colorare protectoare si forma corpului (camuflaj). De exemplu: lăcustă, bufniță albă, lăbușă, caracatiță, insectă stick.

Avertizare colorare. De exemplu: viespi, bondari, buburuze, șerpi cu clopoței.
Comportament intimidant. De exemplu: gândacul bombardier, skunk sau ploșnita împuțită americană.

Mimetism(asemănarea externă a animalelor neprotejate cu cele protejate). De exemplu: hoverfly arată ca o albină, șerpii tropicali inofensivi arată ca șerpi otrăvitori.
Câteva forme de adaptare la plante:

Adaptări pentru uscăciune extremă. De exemplu: pubescența, acumularea de umiditate în tulpină (cactus, baobab), transformarea frunzelor în ace.
Adaptări pentru umiditate ridicată . De exemplu: suprafață mare a frunzelor, multe stomate, intensitate crescută a evaporării.
Adaptarea la polenizarea insectelor. De exemplu: culoarea strălucitoare, atractivă a unei flori, prezența nectarului, mirosul, forma florii.
Adaptări pentru polenizarea vântului. De exemplu: staminele cu antere sunt purtate mult dincolo de floare, polen mic, ușor, pistilul este puternic pubescent, petalele și sepalele nu sunt dezvoltate și nu interferează cu vântul care suflă alte părți ale florii.
Adaptabilitatea organismelor - oportunitatea relativă a structurii și funcțiilor organismului, care este rezultatul selecției naturale, eliminând indivizii neadaptați la condițiile date de existență. Astfel, colorarea protectoare a iepurelui maro în timpul verii îl face invizibil, dar zăpada căzută în mod neașteptat face ca aceeași colorare protectoare a iepurelui să fie nepotrivită, deoarece devine clar vizibilă pentru prădători. Plantele polenizate de vânt rămân nepolenizate pe vreme ploioasă.

Plantele și animalele sunt uimitor de adaptate la condițiile de mediu în care trăiesc. Conceptul de „adaptabilitate a unei specii” include nu numai semne externe, dar și conformitatea structurii organele interne funcțiile pe care le îndeplinesc (de exemplu, tubul digestiv lung și complex al rumegătoarelor care consumă alimente vegetale). Corespondența funcțiilor fiziologice ale unui organism cu condițiile sale de viață, complexitatea și diversitatea lor sunt, de asemenea, incluse în conceptul de fitness.

Pentru supraviețuirea organismelor în lupta pentru existență mare valoare are un comportament adaptativ. Pe lângă comportamentul ascuns sau demonstrativ, intimidant atunci când se apropie un inamic, există multe alte opțiuni comportament adaptativ, asigurând supraviețuirea adulților sau a minorilor. Astfel, multe animale stochează hrana pentru sezonul nefavorabil al anului. În deșert există timp pentru multe specii cel mai activ- noaptea cand caldura scade.

În secolul al XIX-lea cercetarea a adus tot mai multe date noi care dezvăluie adaptabilitatea animalelor și plantelor la condițiile de mediu; întrebarea motivelor acestei perfecţiuni a lumii organice a rămas deschisă. Darwin a explicat originea fitness-ului în lumea organică prin selecție naturală.

Să ne familiarizăm mai întâi cu unele fapte care indică adaptabilitatea animalelor și plantelor.

Exemple de adaptare în lumea animală.În lumea animală sunt răspândite diverse forme de colorare protectoare. Ele pot fi reduse la trei tipuri: de protecție, de avertizare, de camuflaj.

Colorare protectoare ajută corpul să devină mai puțin vizibil pe fundalul zonei înconjurătoare. Printre vegetația verde, insectele, muștele, lăcustele și alte insecte sunt adesea colorate verde. Fauna din nordul îndepărtat ( urs polar, iepure arctic, potârniche albă) caracterizează culoare albă. În deșerturi, tonurile de galben predomină în culorile animalelor (șerpi, șopârle, antilope, lei).

Avertizare colorare distinge clar organismul din mediul înconjurător cu dungi și pete strălucitoare, pestrițe (hârtia finală 2). Se găsește la insectele otrăvitoare, arzătoare sau înțepătoare: bondari, viespi, albine, gândaci. Colorarea strălucitoare, avertizatoare, însoțește de obicei alte mijloace de apărare: fire de păr, țepi, înțepături, lichide caustice sau cu miros înțepător. Același tip de colorare este amenințător.

Deghizare se poate realiza prin asemănarea în formă și culoare a corpului cu orice obiect: frunză, ramură, crenguță, piatră etc. Când este în pericol, omida molie se întinde și îngheață pe o ramură ca o crenguță. O molie în stare nemișcată poate fi ușor confundată cu o bucată de lemn putrezit. Se realizează și camuflajul mimetism. Mimetismul se referă la asemănări în ceea ce privește culoarea, forma corpului și chiar comportamentul și obiceiurile între două sau mai multe specii de organisme. De exemplu, bondarii și muștele viespilor, cărora le lipsește o înțepătură, sunt foarte asemănătoare cu bondarii și viespii - insecte înțepătoare.

Nu trebuie să ne gândim că colorarea protectoare salvează neapărat și întotdeauna animalele de la exterminarea de către inamici. Dar organismele sau grupurile lor care sunt mai adaptate la culoare mor mult mai rar decât cele care sunt mai puțin adaptate.

Alături de colorarea protectoare, animalele au dezvoltat multe alte adaptări la condițiile de viață, exprimate în obiceiurile, instinctele și comportamentul lor. De exemplu, în caz de pericol, prepelițele coboară rapid pe câmp și îngheață într-o poziție nemișcată. În deșerturi, șerpii, șopârlele și gândacii se ascund de căldură în nisip. În momentul pericolului, multe animale iau 16 poziții amenințătoare.

Exemple de adaptare la plante. Copacii înalți, ale căror coroane sunt suflate liber de vânt, de regulă, au fructe și semințe cu fulgi. Tufișurile și tufișurile în care trăiesc păsările sunt caracterizate de fructe viu colorate, cu pulpă comestibilă. Multe ierburi de luncă au fructe și semințe cu cârlige cu care se atașează de blana mamiferelor.

O varietate de dispozitive previne autopolenizarea și asigură polenizarea încrucișată a plantelor.

La plantele monoice, mascul și flori feminine nu se coace in acelasi timp (castraveti). Plantele cu flori bisexuale sunt protejate de autopolenizare prin maturarea diferită a staminelor și pistilurilor sau prin particularitățile structurii și poziției lor relative (la primule).

Să mai indicăm câteva exemple: muguri fragezi plante de primăvară- anemonă, chistyaka, bluewood, gâscă etc. - tolerează temperaturi sub zero datorită prezenței unei soluții concentrate de zahăr în seva celulei. Creștere foarte lentă, statură mică, frunze mici, rădăcini puțin adânci ale copacilor și arbuștilor din tundra (salcie, mesteacăn, ienupăr), dezvoltarea extrem de rapidă a florei polare primăvara și vara - toate acestea sunt adaptări la viața în condiții de permafrost.

Multe plante buruieni produc un număr incomensurabil de mai mare de semințe decât cele cultivate - aceasta este o trăsătură adaptativă.

Manifold dispozitive. Speciile de plante și animale diferă în adaptabilitatea lor nu numai la condițiile mediului anorganic, ci și între ele. De exemplu, în pădure cu frunze late stratul de iarbă primăvara este format din plante iubitoare de lumină (iarbă cu creasta, anemonă, lungwort, chistyak), iar vara din plante tolerante la umbră (budra, crin, zelenchuk). Polenizatorii plantelor cu flori timpurii sunt în principal albinele, bondarii și fluturii; vară plante cu flori sunt de obicei polenizate de muște. Numeroase păsări insectivore (oriol, picior), care cuibăresc în pădurea cu frunze late, îi distrug dăunătorii.

În același habitat, organismele au adaptări diferite. Pasărea scuarului nu are membrane de înot, deși își obține hrana prin apă, scufundându-se, folosind aripile și agățându-se de pietre cu picioarele. Cârtița și șobolanul aluniță aparțin animalelor care se îngroape, dar primul sapă cu membrele sale, iar al doilea face pasaje subterane cu capul și incisivii puternici. Foca înoată cu aripioare, iar delfinul își folosește înotătoarea caudală.

Originea adaptărilor la organisme. Explicația lui Darwin despre apariția unor adaptări complexe și diverse la condițiile specifice de mediu a fost fundamental diferită de înțelegerea lui Lamarck a acestei probleme. Acești oameni de știință au fost, de asemenea, foarte diferite în identificarea principalelor forțe motrice ale evoluției.

teoria lui Darwin oferă o explicație materialistă complet logică a originii, de exemplu, a colorării protectoare. Să luăm în considerare aspectul culorii verzi a corpului omizilor care trăiesc pe frunze verzi. Strămoșii lor ar fi putut fi pictați într-o altă culoare și nu au mâncat frunze. Să presupunem că din anumite circumstanțe au fost forțați să treacă la mâncarea frunzelor verzi. Este ușor de imaginat că păsările au ciugulit multe dintre aceste insecte, vizibile clar pe fundalul verde. Printre diferitele modificări ereditare care se observă întotdeauna la urmași, ar putea exista modificări ale culorii corpului omizilor, făcându-le mai puțin vizibile pe frunzele verzi. Dintre omizile cu o nuanță verzuie, unii indivizi au supraviețuit și au dat descendenți fertili. În generațiile următoare, a continuat procesul de supraviețuire preferențială a omizilor, mai puțin vizibile prin culoare pe frunzele verzi. De-a lungul timpului, datorită selecției naturale, culoarea verde a corpului omizilor a devenit din ce în ce mai consistentă cu fundalul principal.

Apariția mimetismului poate fi explicată și numai prin selecția naturală. Organismele cu cele mai mici abateri în forma corpului, culoare, comportament, crescând asemănarea cu animalele protejate, au avut o oportunitate mai mare de a supraviețui și de a lăsa descendenți numeroși. Procentul de deces al unor astfel de organisme a fost mai mic decât al celor care nu au avut modificări benefice. Din generație în generație, schimbarea benefică a fost întărită și îmbunătățită prin acumularea de semne de asemănare cu animalele protejate.

Forța motrice a evoluției-- selecția naturală.

teoria lui Lamarck s-a dovedit a fi complet neajutorat în explicarea oportunității organice, de exemplu, originea diverse tipuri colorant protector. Este imposibil să presupunem că animalele și-au „exersat” culorile sau modelele corpului și și-au dobândit fitness prin exerciții fizice. De asemenea, este imposibil de explicat adaptarea reciprocă a organismelor unele la altele. De exemplu, este complet inexplicabil că proboscisul albinelor lucrătoare corespunde structurii florii anumitor specii de plante pe care le polenizează. Albinele lucrătoare nu se reproduc, iar albinele mătci, deși produc descendenți, nu își pot „exersa” proboscidele, deoarece nu colectează polen.

Să ne amintim forțele motrice ale evoluției conform lui Lamarck: 1) „dorința de progres a naturii”, în urma căreia lumea organică se dezvoltă de la forme simple la forme complexe și 2) efectul schimbător al mediului extern (direct asupra plantelor). și animale mai mici și indirecte cu participarea sistemul nervos pe animale superioare).

Înțelegerea lui Lamarck a gradației ca o creștere treptată a organizării ființelor vii în conformitate cu legi „imuabile”, în esență, duce la recunoașterea credinței în Dumnezeu. Teoria adaptării directe a organismelor la condițiile de mediu prin apariția doar a unor modificări adecvate în ele și moștenirea obligatorie a trăsăturilor dobândite în acest fel decurge logic din ideea de oportunitate primordială. Moștenirea caracteristicilor dobândite nu a fost confirmată experimental.

Pentru a arăta mai clar diferența principală dintre Lamarck și Darwin în înțelegerea mecanismului evoluției, vom oferi o explicație în propriile lor cuvinte a aceluiași exemplu.

Formarea picioarelor lungi și a gâtului lung la o girafă

Potrivit lui Lamarck

„Se știe că trăiește în acest cel mai înalt mamifer zonele interne Africa și se găsește în locuri unde solul este întotdeauna uscat și lipsit de vegetație. Acest lucru face ca girafa să mănânce frunze de copac și să facă eforturi constante pentru a ajunge la el. Ca urmare a acestui obicei, care există de atunci pentru o lungă perioadă de timp La toți indivizii acestei rase, picioarele din față ale girafei au devenit mai lungi decât picioarele din spate, iar gâtul său s-a lungit atât de mult încât acest animal, fără măcar să se ridice, picioarele din spate, ridicând doar capul, ajunge la șase metri (aproximativ douăzeci de picioare) în înălțime... Orice modificare dobândită de un organ datorită utilizării obișnuite, suficientă pentru a produce această modificare, se păstrează ulterior prin reproducere, cu condiția ca aceasta să fie inerentă ambilor indivizi. , participând în comun la fertilizare în timpul reproducerii speciei sale. Această schimbare se transmite mai departe și astfel se transmite tuturor indivizilor generațiilor ulterioare expuși acelorași condiții, deși descendenții nu mai trebuie să o dobândească în modul în care a fost de fapt creată.

Potrivit lui Darwin

„Girafa în felul ei înalt, Foarte gat lung, picioarele din față, capul și limba, perfect adaptate pentru a desprinde frunzele de pe ramurile superioare ale copacilor... cei mai înalți indivizi, care erau cu un centimetru sau doi mai înalți decât ceilalți, puteau supraviețui adesea în perioadele de secetă, rătăcind căutând hrană în toată țara. . Această ușoară diferență de mărime, datorată legilor creșterii și variației, nu are nicio consecință pentru majoritatea speciilor. Dar a fost diferit cu girafa în curs de naștere, dacă luăm în considerare modul ei probabil de viață, deoarece acei indivizi care au oricare sau mai multe diferite părți cadavrele erau mai lungi decât de obicei trebuiau să supraviețuiască. Când sunt încrucișați, ar fi trebuit să lase descendenți fie cu aceleași trăsături structurale, fie cu tendință de a se schimba în aceeași direcție, în timp ce indivizii organizați mai puțin favorabil în acest sens ar fi trebuit să fie cei mai predispuși la moarte. … selecția naturală protejează și, prin urmare, separă toți indivizii superiori, dându-le oportunitatea deplină de a se încrucișa și contribuie la distrugerea tuturor indivizilor inferiori.”

Teoria adaptării directe a organismelor la condițiile de mediu prin apariția unor modificări adecvate și moștenirea acestora își găsește și astăzi susținători. Este posibil să-și dezvăluie caracterul idealist doar pe baza unei profunde asimilări a învățăturilor lui Darwin despre selecția naturală – forța motrice a evoluției.

Relativitatea adaptărilor organismelor. Teoria selecției naturale a lui Darwin nu numai că a explicat modul în care fitness-ul ar putea apărea în lumea organică, dar a demonstrat și că a existat întotdeauna caracter relativ. La animale și plante, alături de trăsături utile, există și altele inutile și chiar dăunătoare.

Iată câteva exemple de organe inutile pentru organisme, inutile: oase de ardezie la un cal, rămășițele membrelor posterioare la o balenă, rămășițele celei de-a treia pleoape la maimuțe și oameni, apendicele vermiform al cecumului la om. .

Orice adaptare ajută organismele să supraviețuiască numai în acele condiții în care a fost dezvoltată prin selecție naturală. Dar chiar și în aceste condiții este relativ. Într-o zi luminoasă și însorită de iarnă, potârnichea albă se dezvăluie ca o umbră în zăpadă. Un iepure alb, invizibil în zăpada din pădure, devine vizibil pe fundalul trunchiurilor, alergând până la marginea pădurii.

Observațiile manifestării instinctelor la animale arată într-o serie de cazuri natura lor inadecvată. Moliile zboară spre foc, deși mor în acest proces. Sunt atrași de foc de instinct: adună nectar în principal din florile ușoare, vizibile clar noaptea. Cea mai bună apărare a organismelor nu este de încredere în toate cazurile. Oile mănâncă fără rău păianjenul karakurt din Asia Centrală, a cărui mușcătură este otrăvitoare pentru multe animale.

Specializarea îngustă a unui organ poate provoca moartea organismului. Rapidul nu poate decola de pe o suprafață plană, deoarece are aripi lungi, dar picioare foarte scurte. El decolează doar împingându-se de pe o margine, ca de la un trambulină.

Adaptările plantelor care împiedică animalele să le mănânce sunt relative. Vitele flămânde mănâncă și plante protejate de spini. Beneficiul reciproc al organismelor, legate prin relație simbioza este de asemenea relativă. Uneori, filamentele fungice ale lichenului distrug algele care cohabitează cu ele. Toate acestea și multe alte fapte indică faptul că oportunitatea nu este absolută, ci relativă.

Dovezi experimentale ale selecției naturale.În perioada post-darwiniană, au fost efectuate o serie de experimente care au confirmat prezența selecției naturale în natură. De exemplu, peștii (gambusia) erau așezați în bazine cu fundul colorat diferit. Păsările au distrus 70% dintre peștii din bazin unde erau mai vizibili și 43% acolo unde culoarea lor se potrivea mai bine cu fundalul fundului.

Într-un alt experiment, s-a observat comportamentul unui wren (ordinul paserinelor), care nu a ciugulit omizile de molii cu colorant protector până nu s-au deplasat.

Experimentele au confirmat importanța colorării de avertizare în procesul de selecție naturală. La marginea pădurii au fost așezate pe scânduri insecte aparținând la 200 de specii. Păsările au zburat de aproximativ 2.000 de ori și au ciugulit doar acele insecte care nu aveau culori de avertizare.

De asemenea, s-a constatat experimental că majoritatea păsărilor evită insectele himenoptere cu gust neplăcut. După ce a ciugulit o viespe, pasărea nu atinge muștele viespilor timp de trei până la șase luni. Apoi începe să-i ciugulească până ajunge pe viespe, după care din nou nu mai atinge muștele mult timp.

Au fost efectuate experimente pe „mimetism artificial”. Păsările au mâncat cu nerăbdare larve de gândaci de viermi de făină, pictate cu vopsea carmină fără gust. Unele dintre larve au fost acoperite cu un amestec de vopsea cu chinină sau altă substanță cu gust neplăcut. Păsările, după ce au întâlnit astfel de larve, au încetat să ciugulească toate larvele colorate. Experimentul a fost schimbat: au făcut-o pe corpul larvelor diverse desene, iar păsările le-au luat doar pe cele al căror model nu era însoțit de un gust neplăcut. Astfel, au apărut păsările reflex condiționat pentru a avertiza semnale luminoase sau imagini.

Cercetări experimentale asupra selecției naturale au fost, de asemenea, efectuate de botanici. S-a dovedit că buruienile au un număr de caracteristici biologice, a cărei apariție și dezvoltare nu pot fi explicate decât ca adaptări la condițiile create de cultura umană. De exemplu, plantele camelina (familia cruciferelor) și toritsa (familia cuișoarelor) au semințe foarte asemănătoare ca mărime și greutate cu semințele de in, ale căror culturi le infestează. Același lucru se poate spune și despre semințele de zornăială fără aripi (familia Norichnikov), care înfundă culturile de secară. Buruienile se maturizează de obicei simultan cu plante cultivate. Semințele ambelor sunt greu de separat unul de celălalt atunci când sunt vânturați. Omul a cosit, a treierat buruienile odată cu recolta, apoi a semănat-o pe câmp. Fără să vrea și inconștient, el a contribuit la selecția naturală a semințelor diferitelor buruieni de-a lungul liniilor de asemănare cu semințele plantelor cultivate.

Secțiuni: Biologie

Obiectivele lecției:

repetarea și consolidarea cunoștințelor despre forțele motrice ale evoluției;
pentru a forma conceptul de adaptabilitate a organismelor la mediul lor, cunoașterea mecanismelor de adaptare ca urmare a evoluției;
să continue dezvoltarea abilităților de a folosi cunoștințele legilor teoretice pentru a explica fenomenele observate în natura vie;
pentru a forma cunoștințe specifice despre adaptativ caracteristici structurale, colorarea corpului și comportamentul animalului.

Echipament:

Tabel „Adaptabilitate și natura ei relativă”, fotografii, desene, colecții de organisme vegetale și animale, fișe pentru efectuarea testelor, prezentare.

1. Repetarea materialului studiat:

Sub forma unei conversații frontale, se propune să se răspundă la întrebări.

a) Numiți singura forță motrice călăuzitoare a evoluției.
b) Care este furnizorul de material pentru selecție în populație?
c) Se știe că variabilitatea ereditară, care furnizează material pentru selecție, este aleatorie și nu direcționată. Cum devine selecția naturală direcțională?
d) Dați o explicație din punct de vedere evolutiv pentru următoarea expresie: „Nu genele individuale sunt supuse selecției, ci fenotipuri întregi. Fenotipul nu este doar un obiect de selecție, ci joacă și rolul unui transmițător de informații ereditare în generații.”

Pe măsură ce întrebarea este pusă, textul acesteia este afișat pe ecran (este folosită o prezentare)

2. Profesorul aduce conversația la formularea temei lecției.

În natură, există o discrepanță între capacitatea organismelor de a se reproduce nelimitat și resursele limitate. Acesta este motivul...? lupta pentru existență, în urma căreia supraviețuiesc indivizii cei mai adaptați la condițiile de mediu. (Afișați diagrama pe ecran, elevii o notează într-un caiet)

Deci, unul dintre rezultatele selecției naturale poate fi numit dezvoltarea adaptărilor în toate organismele vii - adaptări la mediu, adică. fitness este rezultatul acțiunii selecției naturale în condiții date de existență.

(Mesaj despre subiectul lecției, scris într-un caiet)

Gândește-te și încearcă să formulezi care este esența adaptării la condițiile de mediu? (Împreună cu elevii, profesorul oferă o definiție a fitnessului, care este notă într-un caiet și afișată pe un ecran cu diapozitive)

Adaptabilitatea organismelor sau adaptări- un ansamblu al acelor caracteristici ale structurii lor, proceselor fiziologice și comportamentului care asigură pentru o specie dată posibilitatea unui stil de viață specific în anumite condiții de mediu.

Care credeți că este importanța fitness-ului pentru organisme?

Sens: adaptabilitatea la condițiile de mediu crește șansele organismelor de a supraviețui și de a rămâne număr mare urmas. (Scrieți în caiet, afișați diapozitivul pe ecran)

Apare întrebarea cum se formează adaptările? Să încercăm să explicăm formarea trunchii unui elefant din punctul de vedere al lui C. Linnaeus, J.B. Lamarck, C. Darwin.

(Pe ecran este o fotografie a unui elefant și formularea întrebării puse)

Răspunsuri probabile ale elevilor:

Potrivit lui Linnaeus: fitness-ul organismelor este o manifestare a oportunității originale. Forța motrice este Dumnezeu. Exemplu: Dumnezeu a creat elefanții, ca toate animalele. Prin urmare, din momentul apariției lor, toți elefanții au o trunchie lungă.

Potrivit lui Lamarck: ideea capacității înnăscute a organismelor de a se schimba sub influența mediului extern. Forța motrice a evoluției este dorința organismelor de perfecțiune. Exemplu: Elefanții, când primesc mâncare, trebuiau să-și întindă constant buza superioară pentru a obține mâncare (exercițiu). Această trăsătură este moștenită. Așa a luat ființă trunchiul lung de elefanți.

Potrivit lui Darwin: printre numeroșii elefanți se aflau animale cu trunchi de diferite lungimi. Cei dintre ei cu trunchiul ceva mai lung au avut mai mult succes în obținerea de hrană și în supraviețuire. Această trăsătură a fost moștenită. Așa că, treptat, a apărut trunchiul lung de elefanți.

Care explicație este mai realistă? Să încercăm să descriem mecanismul prin care apar adaptările. (Schema pe ecran)

3. Varietate de adaptări.

Pe pupitrele elevilor se află desene și colecții care ilustrează diferitele adaptări ale organismelor la mediu. Lucrați în perechi sau în grupuri. Elevii descriu adaptări, le numesc ei înșiși sau cu ajutorul profesorului. Aceste dispozitive apar pe ecran pe măsură ce conversația progresează.

1. Adaptări morfologice (modificări ale structurii corpului).

forma raționalizată a corpului la pești și păsări
membranele dintre degetele păsărilor de apă
blană groasă la mamiferele nordice
corp platîn pești de fund
târâtoare și sub formă de pernă la plantele din latitudinile nordice și regiunile muntoase înalte

2. Camuflaj: forma corpului și culoarea se amestecă cu obiectele din jur (diapozitiv).

(Caluți de mare, insecte stick, omizi ale unor fluturi).

3. Patronizarea colorării:

dezvoltat la specii care trăiesc în mod deschis și pot fi accesibile inamicilor (ouă de păsări care cuibăresc deschis, lăcustă, lipa). Daca fundalul mediului nu este constant in functie de anotimpul anului, animalele isi schimba culoarea (iepure alb, iepure maro).

4. Culoare de avertizare:

Foarte strălucitoare, caracteristice formelor otrăvitoare și înțepătoare (viespi, bondari, gărgărițe, șerpi cu clopoței). Adesea combinat cu un comportament demonstrativ de sperietură.

5. Mimetism:

asemănarea culorii și a formei corpului dintre organismele neprotejate cu cele protejate (scrisele și albinele, șerpii tropicali și șerpii otrăvitori; florile de snapdragon arată ca bondarii - insectele încearcă să stabilească relații de împerechere, ceea ce favorizează polenizarea; ouăle depuse de cuc). Mimicile nu depășesc niciodată speciile originale. În caz contrar, colorarea de avertizare își va pierde sensul.

6. Adaptări fiziologice:

adaptabilitatea proceselor de viață la condițiile de viață.

acumularea de grăsime de către animalele din deșert înainte de debutul sezonului uscat (cămilă)
glande care elimină sărurile în exces la reptile și păsările care trăiesc în apropierea mării
conservarea apei în cactusi
metamorfoză rapidă la amfibienii din deșert
termolocație, ecolocație
stare de animație suspendată parțială sau completă

7. Adaptări comportamentale:

modificari de comportament in anumite conditii

îngrijirea puilor îmbunătățește supraviețuirea animalelor tinere și crește stabilitatea populațiilor acestora
formarea de perechi individuale în timpul sezonului de împerechere, iar iarna se unesc în stoluri. Ce ușurează hrana și protecția (lupii, multe păsări)
comportament de descurajare (gândacul bombardier, sconcș)
îngheț, simulare de vătămare sau moarte (oposum, amfibieni, păsări)
comportament de precauție: hibernare, depozitare a alimentelor

8. Adaptări biochimice:

asociată cu formarea în organism a anumitor substanțe care facilitează apărarea inamicilor sau atacurile asupra altor animale

otrăvuri de șerpi, scorpioni
antibiotice pentru ciuperci și bacterii
cristale de oxalat de potasiu în frunzele sau țepii plantelor (cactus, urzică)
structura speciala a proteinelor si lipidelor la termofile (rezistente la temperaturi ridicate)

și psihrofile (iubitoare de frig), permițând organismelor să existe în izvoarele termale, solurile vulcanice și condițiile de permafrost.

Natura relativă a adaptărilor.

Se sugerează să acordați atenție mesei: iepure de câmp. Invizibil pentru prădători în zăpadă, vizibil clar pe fundalul trunchiurilor copacilor. Împreună cu elevii sunt date și alte exemple: moliile adună nectarul din florile ușoare, dar zboară și spre foc, deși mor în acest proces; șerpii veninoși sunt mâncați de manguste și arici; Dacă udați prea mult un cactus, acesta va muri.

Ce concluzie se poate trage?

Concluzie: orice dispozitiv este util doar in conditiile in care s-a format. Când aceste condiții se schimbă, adaptările își pierd valoarea sau chiar provoacă vătămări organismului. Prin urmare, fitness-ul este relativ.

Când am studiat subiectul, ne-am bazat pe învățăturile lui Charles Darwin despre selecția naturală. A explicat mecanismul prin care organismele se adaptează la condițiile lor de viață și a demonstrat că fitness-ul este întotdeauna relativ.

4. Consolidarea cunoștințelor.

Pe pupitrele elevilor se află foi de test și fișe de răspuns.

Opțiunea 1.

1. Un fenomen care servește ca exemplu de colorare de camuflaj:

a) colorarea cerbului sika și a tigrului;
b) pete pe aripile unor fluturi, asemănătoare cu ochii vertebratelor;
c) asemănarea culorii aripilor fluturelui pierida cu culoarea aripilor fluturelui heliconid necomestibil;
d) colorarea gărgărițelor și a gândacilor de cartofi de Colorado.

2. Cum stiinta moderna explică formarea oportunității organice:

a) este rezultatul dorinței active a organismelor de a se adapta la condiții specifice de mediu;
b) este rezultatul selecției naturale a indivizilor care s-au dovedit a fi mai adaptați decât alții la condițiile de mediu datorită prezenței unor modificări ereditare care au loc la întâmplare;
c) este rezultatul influenţei directe conditii externe privind dezvoltarea caracteristicilor corespunzătoare în organism;
d) a fost inițial predeterminat în momentul în care creatorul a creat principalele tipuri de ființe vii.

3. Fenomen. Un exemplu este asemănarea dintre musca leului și viespi în culoarea abdomenului și forma antenelor:

a) colorare de avertizare;
b) mimetism;
c) coloraţie adaptivă;
d) camuflaj.

4. Exemplu de colorare protectoare:

5. Exemplu de colorare de avertizare:

a) culoarea roșie aprinsă a florii trandafir;

d) asemănarea culorii și a formei corpului.

Opțiunea 2.

1. Principalul efect al selecției naturale:

a) creșterea frecvenței genelor în populație care asigură reproducerea de-a lungul generațiilor;
b) creşterea frecvenţei genelor în populaţie care asigură o variabilitate largă a organismelor;
c) apariţia în populaţie a genelor care asigură păstrarea în organisme a caracteristicilor speciei;
d) apariția în populație a genelor care determină adaptarea organismelor la condițiile de viață;

2. Exemplu de colorare protectoare:

a) colorarea verde a lăcustei cântătoare;
b) culoarea verde a frunzelor la majoritatea plantelor;
c) culoare roșu aprins buburuza;
d) asemănare în culoarea abdomenului ahoverfly și a viespei.

3. Exemplu de mascare:

a) colorarea verde a lăcustei cântătoare;
b) asemănare în culoarea abdomenului musboiului și viespei;
c) culoarea roșie aprinsă a gărgăriței;

4. Exemplu de colorare de avertizare:

a) culoare roșie aprinsă a unei flori de trandafir;
b) culoare roșie aprinsă a gărgăriței;
c) asemănarea culorii între musca și viespe;
d) asemănarea de culoare și formă a corpului omida moliei cu nodul.

5. Exemplu de mimetism:

a) colorarea verde a lăcustei cântătoare;
b) culoare roșie aprinsă a gărgăriței;
c) asemănare în culoarea abdomenului ahoverfly și a viespei;
d) asemănarea de culoare și formă a corpului omida moliei cu nodul.

Card de răspuns: