Описание приспособленности организма и ее относительного характера. Приспособленность организмов – результат действия факторов эволюции

Соответствие строения органов выполняемым функциям (например, совершенство летательного аппарата птиц, летучих мышей, насекомых) всегда обращало на себя внимание человека и побуждало исследователей использовать принципы организации живых существ при создании многих машин и приборов. Не меньше поражают воображение гармоничные взаимоотношения растений и животных со средой обитания.

Факты, свидетельствующие о приспособленности живых существ к условиям жизни, столь многочисленны, что не представляется возможным дать сколько нибудь полное их описание. Приведем лишь некоторые яркие примеры приспособительной окраски?

Для защиты яиц, личинок, птенцов особенно важна покровительственная окраска . У открыто гнездящихся птиц (глухарь, гага, тетерев) самка, сидящая на гнезде почти неотличима от окружающего фона. Соответствует фону и пигментированная скорлупа яиц. Интересно, что у птиц, гнездящихся в дупле, самки нередко имеют яркую окраску (синицы, дятлы, попугаи).

Удивительное сходство с веточками наблюдается у палочников. Гусеницы некоторых бабочек напоминают сучки, а тело некоторых бабочек – лист. Здесь покровительственная окраска сочетается с покровительственной формой тела. Когда палочник замирает, то даже с близкого расстояния трудно обнаружить его присутствие – настолько сливается он с окружающей растительностью. Всякий раз, попадая в лес, на луга, в поле, мы даже не замечаем, как много насекомых скрывается на коре, листьях, в траве.

У зебры и тигра темные и светлые полосы на теле совпадают с чередованием тени и света окружающей местности. В этом случае животные малозаметны даже на открытом пространстве с расстояния 50-70 м. Некоторые животные (камбала, хамелеон) способны даже к быстрому изменению покровительственной окраски благодаря перераспределению пигментов в хроматофорах кожи. Эффект покровительственной окраски повышается при ее сочетании с соответствующим поведением: в момент опасности многие насекомые, рыбы, птицы замирают, принимая позу покоя.

Очень яркая предостерегающая 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.

Интересные примеры адаптации связанны с мимикрией (от греческого мимос – актер). Некоторые беззащитные и съедобные животные подражают видам, которые хорошо защищены от нападения хищников. Например, некоторые пауки напоминают муравьев, а осовидные мухи внешне схожи с осами.

Эти и многие другие примеры говорят о приспособительном характере эволюции.

Относительность приспособленности.

В додарвиновский период развития биологии приспособленность живых существ служила доказательством бытия божия: без всемогущего творца сама природа не смогла бы так разумно устроить живые существа и так мудро приспособить их к среде. Господствовало мнение, что каждое отдельное приспособление абсолютно, так как соответствует определенной цели, заложенной творцом: ротовые части бабочки вытянуты в хоботок, чтобы она смогла ими достать нектар, спрятанный в глубине венчика; толстый стебель кактусу необходим для запасания воды и др.

Приспособленность организмов к среде выработана в процессе длительного исторического развития под действием естественных причин и не абсолютна, а относительна, так как условия среды обитания часто изменяются быстрее, чем формируются приспособления. Соответствуя конкретной среде обитания, приспособления теряют свое значение при ее изменении. Доказательством относительного характера приспособленности могут быть следующие факты:

защитные приспособления от одних врагов оказываются не эффективными от других (например, ядовитых змей, опасных для многих животных, поедают мангусты, ежи, свиньи);

проявление инстинктов у животных может оказаться нецелесообразным (ночные бабочки собирают нектар со светлых цветков, хорошо заметных ночью, но так же летят и на огонь, хотя и гибнут при этом);

полезный в одних условиях орган становится бесполезным и даже относительно вредным в другой среде (перепонки между пальцами у горных гусей, которые никогда не опускаются на воду);

возможны и более совершенные приспособления к данной среде обитания. Некоторые виды животных и растений быстро размножались и широко распространялись в совершенно новых для них районах земного шара, куда были случайно или намеренно завезены человеком.

Таким образом, относительный характер приспособленности противоречит утверждению об абсолютной целесообразности в живой природе.

Возникновение приспособленности организмов.
Основная причина появления различных приспособлений живых организмов к среде обитания - это отбор. Например, известно, что куропатка - лесная птица. В зависимости от среды обитания у нее появляются различные приспособления: а) укорачивание клюва в связи с добыванием пищи из-под снега и листовой подстилки: б) появление роговых складок на концах пальцев для облегчения передвижения по толстому снежному покрову; в) расширение, закругление крыльев для быстрого поднятия в воздух (такого строения у предков куропатки не было).
Для дальнейшего распространения плоды и семена растений также претерпели различные изменения. Это крючки, колючки, которыми они прикрепляются к животным, или же легкий пух, который рассеивается ветром.
Появление приспособленности у растений и животных - характерное явление, но в любом случае приспособленность появляется не сразу. В результате длительного эволюционного процесса появляются особи с особыми признаками, приспособленными к условиям внешней среды.
Особенности приспособленности в строении, окраске, форме тела и поведении хорошо заметны на примере водного млекопитающего - дельфина. Заостренная форма тела дает ему возможность легко и свободно передвигаться в воде в разных направлениях. Скорость движения дельфина достигает 40 км/ч. А у птиц показатели приспособленности к полету - это наличие перьев, покрывающих тело; отсутствие ушных раковин и зубов; способность поворачивать голову на 180"; легкость костей; быстрое переваривание пищи в желудке и т. д.
У многих животных приспособленность настолько развита, что их трудно отличить от окружающей среды. Форма тела, окраска рыб, животных, обитающих в густых зарослях водорослей, помогают им успешно скрываться от врагов.

Виды приспособленности:

Покровительственная (маскирующая) окраска и ее виды.
Инстинктивное приспособление.
Забота о потомстве.
Физиологическая адаптация.

Рис. 21. Приспособленность ночных бабочек путем изменения окраски в соответствующие цвета ствола дерева: 1 - одинаковое количество размеченных темных и светлых бабочек; 2 - светлый ствол дерева; 3 - увеличение количества светлых бабочек; 4 - увеличение количества темных бабочек; 5 - темный ствол дерева

1. Покровительственная (маскирующая) окраска и ее виды. Покровительственная окраска - приспособленность организмов, которые живут открыто и могут оказаться доступными для врагов. Птицы, насиживающие яйца на земле (глухарь, куропатка, перепел и др.), сливаются с окружающим фоном. Птица, сидящая на гнезде неподвижно, почти незаметна для своих врагов. Малозаметны и яйца, имеющие пигментированную скорлупу, и вылупляющиеся из них птенцы. У крупных хищников, чьи яйца недоступны для врагов, или у птиц, откладывающих яйца высоко на скалах или закапывающих их. в землю, покровительственная окраска скорлупы не развивается. Гусеницы бабочек обычно зеленые, под цвет листьев, или темные, под цвет коры. Донные рыбы (скат, камбала) часто окрашены под цвет песка.
Животные пустынь имеют, как правило, песочно-желтую окраску. Однотонная покровительственная окраска свойственна насекомым (саранча), ящерицам, сайгакам, львам. В зависимости от времени года многие животные меняют окраску. Например, песец, заяц-беляк, куропатка зимой имеют белую окраску. У дневных бабочек покровительственная окраска на нижней части крыльев, а у ночных - на верхней части крыльев, поэтому днем они становятся заметными для врагов и могут погибнуть (нижняя часть крыльев светлая). Покровительственную окраску можно наблюдать и по форме насекомых: куколка бабочек на ветке очень похожа на почку; личинка, прикрепленная на ветке в неподвижном состоянии, похожа на ветку дерева и т. д.
Покровительственная окраска особенно полезна на начальных этапах индивидуального развития организма (яйца, личинка, птенец). Необходима покровительственная окраска для медленно передвигающихся животных или перешедших в состояние покоя.
Многие животные способны быстро менять окраску в зависимости от цвета окружающей среды, и эта способность передается по наследству. Например: хамелеон, камбала, агама.

Виды покровительственной окраски:

защитная окраска;
привлекающая окраска;
угрожающая окраска;
подражающая окраска.

1. Защитная предупреждающая окраска свойственна ядовитым, жалящим или обжигающим насекомым. Например, божью коровку (красная, желтая, коричневая, темно-красная, полосатая) птицы никогда не склевывают из-за выделяемой ядовитой, горькой желтоватой жидкости (рис. 22). Если птенцы случайно склевывают этого жука, то в следующий раз не подходят к нему. Жук-падальщик выделяет неприятную обжигающую жидкость, имеет ярко-красную полосатую окраску. Окраска пчелы, шмеля, осы, ядовитых змей защищает их от хищников. Защитная окраска зависит и от поведения некоторых насекомых и животных. Иногда ползущие жуки в минуты опасности замирают. Выпь, гнездящаяся в камышах, случайно увидев врага, вытягивает шею, поднимает вверх голову и замирает. Предостерегающая окраска у животных сочетается с поведением, отпугивающим хищника.

Рис. 22. Предупреждающая окраска: 1 - божья коровка; 2 - нарывник

2. Привлекающая окраска. Эта окраска особенно важна во время размножения. Яркая окраска красных бабочек, голубокрылых кузнечиков, тушканчиков, оперения самцов птиц привлекает самок в период размножения. В обычные дни окраска сливается с окружающей средой и становится не заметной для врагов (рис. 23).

Рис. 23. Привлекающая окраска: 1 - красная орденская лента; 2 - голубокрылая кобылка; 3 - тушканчик

3. Угрожающая окраска. Во время опасности животные принимают угрожающую позу. Например, кобра в минуты опасности поднимает голову прямо, раздувает шею и принимает угрожающую позу; жук-чернотелка поднимает брюшко и выделяет неприятный запах. Ушастая круглоголовка мгновенно раскрывает кожные складки на голове и замирает с открытым ртом. На раскрытых крыльях богомола есть пятна, похожие на глаза. В случае опасности, раскрывая крылья, богомол отпугивает своего врага. Такие же пятна имеются и у ночных бабочек (рис. 24).

Рис. 24. Угрожающая окраска: глазчатые пятна на крыльях бабочки (1) в позе угрозы похожи на глаза сычика-эльфа (2)

4. Подражающая окраска - мимикрия (греч. mimikos - "подражание"). Это подражание животных и растений живым организмам или определенным неживым предметам среды. Предостерегающая окраска незащищенных организмов имеет сходство с одним или несколькими видами. Например, по форме тела, размеру, яркой окраске таракан схож с божьей коровкой. По форме тела морской конек и рыба-шла напоминают водоросль. Белая бабочка неприятным запахом, яркой окраской подражает несъедобным бабочкам из семейства геликонид (рис. 25), а мухи - осам. Схожесть неядовитых змей с ядовитыми помогает защититься им от врагов и выжить.

Рис. 25. Подражательная окраска: бабочка-белянка (Т) похожа на ядовитую бабочку-геликониду (2)

Примеры подражательной окраски растений.
Подражательная окраска у растений необходима для привлечения или запугивания животных. Обычно на цветке белозора не бывает нектара. Для привлечения насекомых оно похоже на медоносное растение. Насекомые, садясь на цветок, способствуют его опылению. Цветы насекомоядного растения (непентес) имеют яркую окраску. Насекомые, садясь на цветок, мгновенно попадают в "капкан" и погибают. Орхидея по форме цветка и запаху напоминает самку некоторых насекомых, поэтому самцы насекомых невольно садятся на цветок и опыляют его.
Мимикрия возникает "под контролем" естественного отбора. Возникновение ее связано с накоплением мелких полезных мутаций у съедобных видов в условиях их совместного обитания с несъедобными. Одним из главных орудий защиты от врагов и приспособительных признаков является: у жучков и крабов - хитиновый покров, у моллюсков - раковины, у крокодилов - чешуя, у броненосцев и черепахи - панцирь, у ежа и дикобраза - иглы.

Приспособленность. Покровительственная окраска. Защитная окраска. Привлекающая окраска. Угрожающая окраска. Подражательная окраска (мимикрия).

Главная причина различных приспособлений организмов к условиям среды - это отбор.
Покровительственная окраска - приспособленность, необходимая для защиты организмов, ведущих открытый образ жизни, от врагов.
Защитная окраска - вид покровительственной окраски, характерной для ядовитых, жалящих, обжигающих насекомых.
Привлекающая окраска - вид покровительственной окраски в период размножения организмов.
Угрожающая окраска - способ защиты животных от врагов принятием угрожающей позы.
Подражание живым организмам и неживым предметам среды - это приспособленность организмов, не способных самостоятельно защищаться или малоподвижных.
Какие признаки организмов обусловливают приспособленность?
Как возникает приспособленность?
Назовите виды покровительственной окраски.
Покажите на примере защитную окраску.

Каким организмам свойственна подражающая окраска?
Приведите примеры, доказывающие полезность привлекающей окраски.
Каковы примеры подражающей окраски у растений?

Задание
Встречали ли вы в природе насекомых, замирающих при прикосновении? Обратите внимание на их действия, неподвижность. Обратите внимание на насекомых, выделяющих неприятный пахучий запах. Сравните их. Это задание поможет вам глубже познакомиться с защитной и угрожающей окраской животных.
Постарайтесь выполнить задание.
К какому виду относятся приведенные примеры покровительственной окраски? Занесите соответственно заглавными буквами: "ЗЩ" - защитная; "ПР"- привлекающая; "ПД"- подражательная.

Божья коровка. 5. Непентес (насекомоядное растение).
Бабочка. 6. Выпь.
Жук-чернотелка. 7. Самец фазана.
Морской конек. 8. Богомол.

Объяснив на основе естественного отбора происхождение видов как грандиозный и всеохватывающий процесс последовательной смены приспособлений, теория Дарвина объяснила и явление целесообразного строения органических форм. Формы приспособлений как отражение целесообразности бесконечно разнообразны: плавательный пузырь в теле рыбы наполнен воздухом и облегчает массу ее тела; преодолеть болота удобнее на длинных ногах с широко расставленными пальцами, как у цапли, или с широкими копытами, как у лося; у прыгающих животных сильнее развиты задние конечности (кенгуру, кузнечик, лягушка). У животных, ведущих подземный образ жизни, конечности лопатообразной формы и приспособлены для рытья земли. Существуют целесообразные приспособления у растений и животных на суточные и годичные колебания температуры и влажности.

Приверженцы идеалистических взглядов и служители церкви в явлениях приспособленности организмов и их целесообразного строения видели выражение общей гармонии природы, исходящей, якобы, от ее творца. Теория Ч. Дарвина отвергает какое бы то ни было участие в возникновении приспособлений сверхъестественных сил, она убедительно доказала, что весь животный и растительный мир со времени своего появления совершенствуется по пути целесообразных приспособлений к условиям обитания: к воде, воздуху, солнечному свету, силе тяжести. Удивительная гармония живой природы, ее совершенство создаются самой природой: борьбой за выживание. Эта борьба есть та сила, которая придает крепость корням, изощренную красоту цветам, вызывает причудливую мозаику листорасположения и оттачивает зубы, дает могучую силу мускулам, остроту зрения, слуха и чутья многим животным.

Приспособленность как выражение целесообразности проявляется во всем. Например, хищники имеют когти, клыки, клювы, ядовитые зубы, от которых жертве бывает очень трудно спастись. Но в борьбе за жизнь вырабатывались и средства защиты: одни на силу отвечают силой, других спасают ноги, у третьих возникла раковина, панцирь, иглы и т. п. Множество слабых и беззащитных насекомых, будучи безвредными или съедобными, за долгие годы действия естественного отбора переняли окраску и форму шершней, ос, стали похожи на ядовитые или несъедобные формы. Их подражательная окраска или форма в то же время охранительна, так как совпадает с фоном окружающей среды: хищников она делает незаметными и помогает им подкрадываться к добыче, преследуемым видам дает возможность скрыться от врагов. Если бы насекомые, преследуемые птицами, не имели окраски под цвет зеленой травы или древесной коры, их бы истребили пернатые. Оперение тундровой куропатки сливается с тоном скал и вершин, покрытых лишайниками, вальдшнеп незаметен среди засохшей и опавшей дубовой листвы и т. д. Выраженный приспособительный характер носит способность животных принимать "угрожающую" или "устрашающую" окраску и позу: у гусеницы винного бражника спереди имеются глазоподобные пятна, в момент опасности она приподнимает переднюю часть тела, отпугивая этим птиц.

Разнообразные приспособления исключают возможность самоопыления у большинства растений, позволяют им распространять плоды и семена или благодаря колючкам противостоять поеданию травоядными животными. Аромат и яркая окраска цветков возникли как приспособления для привлечения насекомых, которые, посещая цветки, перекрестно опыляют эти растения, либо как приспособление к более эффективному поглощению солнечных лучей определенной длины.

Покровительственная окраска. Покровительственная окраска развита у видов, которые живут открыто и могут оказаться доступными для врагов. Такая окраска делает организмы менее заметными на фоне окружающей местности. У некоторых встречается яркий узор(окраска у зебры, тигра, жирафа) - чередование светлых и темных полос и пятен. Эта расчленяющая окраска как бы имитирует чередование пятен света и тени.

Маскировка. Маскировка - приспособление, при котором форма тела и окраска животного сливается с окружающими предметами. Например, гусеницы некоторых бабочек по форме тела и окраске напоминают сучки.

Мимикрия. Мимикрия - подражание менее защищенного организма одного вида более защищенному организму другого вида. Это подражание может проявляться в форме тела, окраске и т.д. Так, некоторые виды неядовитых змей и насекомых похожи на ядовитых. Мимикрия - результат отбора сходных мутаций у различных видов. Она помогает незащищенным животным выжить, способствует сохранению организма в борьбе за существование.

Предупреждающая(угрожающая) окраска Виды нередко обладают яркой, запоминающейся окраской. Раз попытавшись отведать несъедобную божью коровку, жалящую осу, птица на всю жизнь запомнит их яркую окраску.

(По материалам личной страницы Иванова Андрея)

В учении о естественном отборе Дарвин не только материалистически обосновал приспособленность организмов (их целесообразное строение), но и показал ее относительный характер. Так, предупредительная и покровительственная окраска, различные другие защитные приспособления действуют далеко не на всех преследователей, но, имея приспособления, особи реже подвергаются нападению. Обладатели жала - осы, пчелы, шершни - без затруднения поедаются мухоловками, щурками. Летучая рыба, выскакивая из воды в воздух, ловко спасается от хищной рыбы, но этим пользуется альбатрос, настигающий свою добычу в воздухе. Панцирь черепахи - хорошая защита, однако орел поднимает ее в воздух и бросает на скалы; панцирь разбивается, и орел съедает черепаху.

Каждое животное и растение не может быть полностью приспособленным ко всем условиям, какие складывались в течение всей жизни на Земле. Любое приспособление сохраняется до тех пор, пока поддерживается естественным отбором, но исчезает, как только перестает быть полезным. В качестве примера смены приспособлений можно привести развитие покровительственной окраски у бабочки березовой пяденицы.

Таким образом, основа теории Дарвина - учение о естественном отборе - главном и направляющем факторе эволюции. В борьбе за существование на основе наследственной изменчивости происходит последовательная смена приспособлений и выживание наиболее приспособленных, возрастает многообразие форм живой природы, совершается процесс видообразования и осуществляется общее поступательное развитие растительного и животного мира. В этой теории получили разрешение две проблемы: механизм видообразования и происхождение целесообразности органического мира.

Приспособленность организмов как результат эволюции (Т.А. Козлова, В.С. Кучменко. Биология в таблицах. М.,2000)

Показатели приспособленности	Растения	Животные
Способы добывания пищи	Поглощение воды и минеральных солей обеспечивается интенсивным развитием корней и корневых волосков; поглощение солнечной энергии осуществляется наиболее успешно широкими и тонкими листьями; захват и переваривание болотными растениями насекомых и мелких земноводных	Объедание листьев на высоких деревьях; захват с помощью ловчей сети и подстерегания объектов питания; особое строение ротовых органов обеспечивает вылавливание насекомых из длинных, узких нор, скусывание травы, ловлю летающих насекомых; Схватывание и удержание добычи хищными млекопитающими и птицами
Защита от поедания	Имеют колючки, обеспечивающие защиту от травоядных; содержат ядовитые вещества; розеточная форма листьев недоступна для стравливания	Спасаются быстрым бегом; имеют иглы, панцири, отпугивающий запах и др. защиту; покровительственная окраска спасает в определенных условиях
Приспособление к абиотическим факторам (к холоду)	Опадание листвы; холодостойкость; сохранение; вегетативных органов в почве	Перелет на юг; густая шерсть; зимняя спячка; подкожный слой жира
Распространение на новые территории	Легкие, крылатые семена; цепкие крючки	Перелеты птиц; миграции животных
Эффективность размножения	Привлечение опылителей: окраска цветков, запах	Привлечение полового партнера: яркое оперение, половые аттрактанты

4. Приспособленность организмов и ее относительный характер

Приспособленность - относительная целесообразность строения и функций организма, являющаяся результатом естественного отбора, устраняющего неприспособленных особей. Признаки возникают в результате мутаций. Если они повышают жизнеспособность организма, его плодовитость, позволяют расширить ареал, то такие признаки "подхватываются" отбором, закрепляются в потомстве и становятся приспособлениями.

Виды приспособлений.

Форма тела животных позволяет им легко передвигаться в соответствующей среде, делает организмы малозаметными среди предметов. Например, обтекаемая форма тела рыб, наличие длинных конечностей у кузнечика.

Маскировка - приобретение сходства организма с каким-либо предметом окружающей среды, например, сходство с сухим листом или корой деревьев крыльев бабочки. Форма тела палочника делает его незаметным среди сучьев растений. Рыба-игла не видна среди водорослей. У растений форма цветка: положение на побеге способствует опылению.

Покровительственная окраска скрывает организм в окружающей среде, делает его незаметным. Например, белая окраска у зайца, зеленая - у кузнечика. Расчленяющая окраска - чередование светлых и темных полос на теле создает иллюзию светотени, размывает контуры животного (зебры, тигры).

Предостерегающая окраска указывает на наличие ядовитых веществ или специальных органов защиты, на опасность организма для хищника (осы, змеи, божьи коровки).

Мимикрия - подражание менее защищенного организма одного вида более защищенному организму другого вида (или предметам среды), что оберегает его от истребления (осовидные мухи, неядовитые змеи).

Приспособительное поведение у животных - это угрожающая поза, предупреждающая и отпугивающая врага, замирание, забота о потомстве, запасание корма, постройка гнезда, норы. Поведение животных направлено на защиту и сохранение от врагов и вредных воздействий факторов среды.

У растений также выработались приспособления: колючки предохраняют от поедания; яркая окраска цветков привлекает насекомых-опылителей; разное время созревания пыльцы и семязачатков препятствует самоопылению; разнообразие плодов способствует распространению семян.

Все приспособления имеют относительный характер, так как действуют в определенных условиях, к которым адаптирован организм. При изменении условий приспособления могут не защитить организм от гибели, а следовательно, признаки перестают быть приспособительными. Узкая специализация может стать причиной гибели в изменившихся условиях.

Причина возникновения приспособлений заключается в том, что организмы, не соответствующие данным условиям, погибают и не оставляют потомства. Организмы, выжившие в борьбе за существование, имеют возможность передать свой генотип и закрепить его в поколениях.

5. Видообразование

Микроэволюция - эволюционный процесс, протекающий внутри вида, ведущий к его изменению и возникновению нового вида. Процесс видообразования начинается в популяциях, поэтому популяция является элементарной эволюционной структурой.

В идеальных популяциях действует закон Харди-Вайнберга - закон генетического равновесия, по которому соотношение частот встречаемости доминантного и рецессивного генов остается неизменным из поколения в поколение. Идеальная популяция отвечает следующим требованиям:

а) неограниченно большая величина популяции;

б) свободное скрещивание особей - панмиксия;

в) отсутствие мутационного процесса и отбора; г) отсутствие миграции особей - изоляция популяции.

В популяциях частоты встречаемости генов А и а отвечают формуле

где р - частота встречаемости гена А; ц - частота встречаемости гена а. В идеальной популяции частоты встречаемости генотипических комбинаций АА: Аа: аа остаются неизменными и соответствуют формуле:

р 2 (АА) + 2ря(Аа) + а 2 (аа) = 1.

Однако в реальных популяциях условия идеальной популяции не выполняются. С. С. Четвериков установил, что мутационный процесс в популяциях идет постоянно, но мутации в основном рецессивны и скрыты в гетерозиготах. При внешней фенотипической однородности наблюдается генотипическая неоднородность популяции. С. С. Четвериков сделал вывод о насыщенности мутациями природных популяций, что является скрытым резервом наследственной изменчивости и приводит к нарушению генетического равновесия. Случайное ненаправленное изменение частот аллелей в популяции получило название дрейфа генов.

В природных условиях наблюдается периодическое колебание численности особей, что связано с сезонными явлениями, климатическими изменениями, стихийными бедствиями и т. д. Колебание численности особей в популяции называется популяционными волнами. Их впервые обнаружил С. С. Четвериков. Популяционные волны - одна из причин дрейфа генов, который вызывает следующие явления: возрастание генетической однородности (гомозиготности) популяции; концентрацию редких аллелей; сохранение аллелей, снижающих жизнеспособность особей; изменение генофонда в разных популяциях. Все эти явления ведут к эволюционным преобразованиям генетической структуры популяции, а в дальнейшем и к изменению вида.

Способы видообразования.

Важным фактором эволюции является изоляция, которая приводит к расхождению признаков в пределах одного вида и предотвращает скрещивание особей. Изоляция может быть географической и экологической, отсюда выделяют два способа видообразования.

Географическое видообразование - новые формы организмов возникают за счет разрыва ареала и пространственной изоляции. В каждой изолированной популяции вследствие дрейфа генов и отбора изменяется генофонд. Далее наступает репродуктивная изоляция, что ведет к образованию новых видов.

Причинами разрыва ареала могут быть горообразование, ледники, образование рек и другие геологические процессы. Например, различные виды лиственниц, сосен, австралийских попугаев образовались в результате разрыва ареала.

Экологическое видообразование - способ видообразования, при котором новые формы занимают разные экологические ниши в пределах одного ареала. Изоляция происходит за счет несовпадения времени и места скрещивания, поведения животных, приспособления к разным опылителям у растений, использования разной пищи и т. д. Например, виды севанской форели имеют разные места нереста, виды лютиков приспособлены к жизни в разных условиях.

Географическое и экологическое видообразование идет по схеме:

обособление популяции -" накопление мутаций -" изоляция -" дивергенция признаков -" образование подвида -" репродуктивная изоляция -"образование вида.

Это процессы очень длительные. Движущей силой видообразования является движущий и дизруптивный естественный отбор.

6. Макроэволюция

Макроэволюция - надвидовая эволюция, в результате которой формируются более крупные таксоны (семейства, отряды, классы, типы). Она не имеет специфических механизмов и осуществляется аналогично механизмам микроэволюции. Макроэволюция происходит в исторически огромные промежутки времени и недоступна для непосредственного изучения и наблюдения. А. Н. Северцов и И. И. Шмальгаузен установили два главных направления эволюционного процесса: биологический прогресс и биологический регресс.

Биологический регресс характеризуется сужением ареала; уменьшением численности вида; сокращением числа популяций и уменьшением систематических единиц; преобладанием смертности над рождаемостью.

Это приводит к сокращению числа видов в роде, числа родов в семействе (иногда до одного), семейств в отряде (одно) и т. д. Часть видов, родов, семейств вымирают полностью. Например, снижение численности хвощей и плаунов. На грани вымирания находится уссурийский тигр.

Пути достижения биологического прогресса.

Установлены А. Н. Северцовым и связаны со всевозможными преобразованиями в строении организмов.

Ароморфоз - арогенез, или морфофизиологи-ческий прогресс, сопровождающийся крупными изменениями в строении организмов, повышением уровня их организации. Ароморфозы носят общий характер и не являются приспособительными к специальным условиям. Они дают возможность освоить новые места обитания, расширить ареал. В результате ароморфозов возникли такие крупные таксоны, как типы и классы.

Идиоадаптация - аллогенез, сопровождающийся приобретением организмом частных приспособлений к условиям среды, месту обитания без изменения уровня организации. Идет освоение новых сред жизни. Возникающие изменения носят приспособительный характер, иногда узкую специализацию к конкретному условию. В результате происходит дивергенция признаков внутри одной систематической группы и образуются более мелкие таксоны: отряды, семейства, роды. У особей разных таксономических групп может наблюдаться конвергенция - схождение признаков в результате приспособления различных организмов к одним и тем же условиям обитания (бабочки и птицы, киты и рыбы). Так возникают аналогичные органы.

Иногда имеет место независимое развитие сходных признаков у близкородственных групп организмов - параллелизм. Например, развитие ласт у ластоногих (моржей и тюленей).

Правила эволюции.

1. Эволюция необратима. Любая систематическая группа не может вернуться к исходному предку. Иногда возникают атавизмы, но они единичны. Земноводные не могут снова дать начало рыбам, от которых они произошли в процессе эволюции.

2. Эволюция прогрессивна и направлена на развитие приспособлений к каким-либо условиям существования.

3. Каждое повышение уровня организации - ароморфоз - сопровождается частными приспособлениями - идиоадаптацией, в особых случаях - дегенерацией.

Ими сходного строения в результате существования в сходных условиях и одинаково направленного естественного отбора. 5 МИКРОЭВОЛЮЦИЯ И МАКРОЭВОЛЮЦИЯ эволюция естественный отбор видообразование Понятие процессов микро- и макроэволюции. Теория эволюции и принципы биологической систематики. Монофилия - происхождение таксона от одного общего предка.Согласно современным представлениям, ...

Число видов идр 5. Роль человека в повышении продуктивности агроценозов: выведение высокопродуктивных сортов растений и пород животных, их выращивание с использованием новейших технологий, учет биологии организмов (потребность в питательных веществах, потребности растений в тепле, влажности и др), борьба с болезнями и вредителями, своевременное проведение сельскохозяйственных работ и др 6. ...

Азота, а от растения получают органические вещества. Это явление называют симбиозом. Билет № 23 1. 1. Селекция - наука о выведении новых сортов растений и пород животных. Порода (сорт) - искусственно созданная человеком популяция, которая характеризуется наследственными биологическими особенностями, морфологическими и физиологическими признаками, продуктивностью. 2. Ч. Дарвин - ...

Равновесия в биосфере, биологического разнообразия. Создание национальных парков, биосферных заповедников, мониторинг и т. д. 3. Признаки класса и семейства одинаковы, разница в виде.Корень мощнее у садовой, листья крупнее у лесной, у клубники край листа менее зубчатый, плод более крупный у клубники. Билет№5 1. Н20 – самое простое. В клетке Н2О находится в двух состояниях, в свободном (95%) ...

Тема: Приспособленность организмов к среде обитания и ее относительный характер.

Цель: сформировать понятие приспособленности организмов к среде обитания, знание о механизмах возникновения приспособленности как результата эволюции.

Ход урока.

1. Организационный момент.

2. Повторение изученного материала.

В форме фронтальной беседы предлагается ответить на вопросы:

Что является поставщиком материала для отбора в популяции?

Назовите единственную направляющую движущую силу эволюции.

В природе существует несоответствие между способностью организмов к неограниченному размножению и ограниченностью ресурсов. Это является причиной …? борьбы за существование, в результате которой выживают особи наиболее приспособленные к условиям окружающей среды.

3.Изучение нового материала.

1). Приспособленность.

- Эволюция имеет три связанных следствия:

1. Постепенное усложнение и повышение организации живых существ.

2. Многообразие видов.

3. Относительная приспособленность организмов к условиям внешней среды.

? Как вы считаете, какое значение имеет приспособленность для организма?

Ответ: Приспособленность к условиям среды повышает шансы организмов на выживание и оставление большого числа потомства.

Как вам известно, наиболее весомый вклад в развитие эволюционных представлений в 18-19 вв. внесли К.Линней, Ж.Б. Ламарк, Ч.Дарвин.

-?Возникает вопрос, как образуются приспособления?

Попробуем объяснить образование хобота у слона с точки зрения К.Линнея, Ж.Б. Ламарка, Ч.Дарвина.

К.Линней: приспособленность организмов – проявление изначальной целесообразности. Движущей силой является Бог. Пример: слонов, как и всех животных создал Бог. Поэтому все слоны с момента возникновения обладают длинным хоботом.

Ж.Б.Ламарк : идея о врожденной способности организмов изменяться под воздействием внешней среды. Движущей силой эволюции является стремление организмов к совершенству. Пример: слоны при добывании пищи вынуждены были постоянно вытягивать свою верхнюю губу, чтобы достать пищу (упражнение). Этот признак передается по наследству. Так возник длинный хобот слонов.

Ч.Дарвин : среди множества слонов были животные с хоботами разной длины. Те из них, у кого хобот был немного длиннее, более успешно добывали себе пищу и выживали. Этот признак передавался по наследству. Так, постепенно, возник длинный хобот слонов.

Задание: -Попробуйте распределить предложенные утверждения по трем категориям:

# Соответствует взглядам Линнея;

# Соответствует взглядам Ламарка;

# Соответствует взглядам Дарвина.

1. Приспособления возникают в результате новых мутаций.

2. Приспособленность организмов – проявление изначальной целесообразности.

3. Организмы обладают врожденной способностью изменяться под воздействием внешней среды.

4. Приспособления закрепляются в результате естественного отбора.

5. Одна из движущих сил эволюции – стремление организмов к совершенству.

6. Одна из движущих сил эволюции – борьба за существование.

7. Одна из движущих сил эволюции – упражнение или неупражнение органов в определенных условиях среды.

8. Движущая сила возникновения приспособленности – Бог.

9. Приобретенные в ходе взаимодействия особи со средой признаки передаются по наследству.

Ответ: Линней -2,8; Ламарк – 3,5,7,9; Дарвин – 1,4,6.

Впервые материалистическое объяснение происхождения приспособленности дал Ч.Дарвин. Решающую роль в возникновении адаптаций играет непрерывно действующий естественный отбор. Каждое приспособление вырабатывается на основе наследственной изменчивости в процессе борьбы за существование и естественного отбора в ряду поколений.

ПРИСПОСОБЛЕННОСТЬ организмов или адаптация – совокупность тех особенностей строения, физиологии и поведения, которые обеспечивают для данного вида возможность специфического образа жизни в определенных условиях внешней среды.

Механизм возникновения приспособленности:

Изменение условий жизни → индивидуальная наследственная изменчивость → естественный отбор → приспособленность.

Типы адаптаций:

1. Морфологические адаптации (изменение строения тела): обтекаемая форма тела у рыб и птиц; перепонки между пальцами у водоплавающих животных; густой шерстный покров у северных млекопитающих; плоское тело у придонных рыб. Стелящаяся и подушкообразная форма у растений в северных широтах и высокогорных районах.

2. Покровительственная окраска. Покровительственная окраска развита у видов, которые живут открыто и могут оказаться доступными для врагов. Такая окраска делает организмы менее заметными на фоне окружающей местности. Примеры:

На Крайнем Севере многие животные окрашены в белый цвет (белый медведь, белая куропатка).

–У зебры и тигра темные и светлые полосы на теле совпадают с чередованием тени и света окружающей местности (мало заметны на расстоянии 50-70 метров).

У открыто гнездящихся птиц (глухарь, тетерев, рябчик) самка, сидящая на гнезде, почти неотличима от окружающего фона.

3. Маскировка. Маскировка – приспособление, при котором форма тела и окраска животных сливаются с окружающими предметами. Например: гусеницы некоторых бабочек по форме тела и окраске напоминают сучки; насекомых, живущих на коре дерева (жуки, усачи) можно принять за лишайники; форма тела палочника; слияние камбалы с фоном морского дна.

4 . Мимикрия. Мимикрия – подражание менее защищенного организма одного вида более защищенному организму другого вида. Например: некоторые виды неядовитых змей и насекомых похожи на ядовитых (муха-журчалка –оса, ужи тропические – ядовитые змеи). Цветки львиного зева похожи на шмелей – насекомые пытаются завязать брачные отношения, что способствует опылению. Мимикрия- результат отбора сходных мутаций у различных видов. Она помогает незащищенным животным выжить, способствует сохранению организма в борьбе за существование.

5. Предупреждающая (угрожающая) окраска. Яркая предостерегающая окраска хорошо защищенных ядовитых, жалящих форм: клопа-солдатика, божьей коровки, осы, колорадского жука, окраска шмеля, черные и оранжевые пятна гусениц и т.д.

6. Физиологические адаптации: приспособленность процессов жизнедеятельности к условиям обитания; накопление жира пустынными животными перед наступлением засушливого сезона (верблюд); железы, избавляющие от избытка солей у рептилий и птиц, обитающих у моря; сохранение воды у кактусов; быстрый метаморфоз у пустынных амфибий; теплолокация, эхолокация; состояние частичного или полного анабиоза.

7. Поведенческие адаптации: изменения поведения в тех или иных условиях; забота о потомстве; образование отдельных пар в брачный период, а зимой объединение в стаи, что облегчает пропитание и защиту (волки, многие птицы); отпугивающее поведение (жук-бомбардир, скунс); замирание, имитация ранения или смерти; спячка, запасание корма.

8. Биохимические адаптации связаны с образованием в организме определенных веществ, облегчающих защиту от врагов или нападение на других животных; яды змей, скорпионов, антибиотики грибов, бактерий; кристаллы щавелевокислого калия в листьях или колючках растений (кактус, крапива)

9. Приспособления к абиотическим факторам (например, холоду):

У животных : густая шерсть, толстый подкожный слой жира, перелет на юг, зимняя спячка, запасание корма на зиму.

У растений : листопад, холодостойкость, сохранение вегетативных органов в почве, наличие видоизменений (луковицы, корневища и др. с запасом питательных веществ).

10. Способы добывания пищи.

У животных : - объедание листьев на высоких деревьях (длинная шея); захват с помощью ловчих сетей (плетение паутины и создание др. разнообразных ловушек) и подстерегание объектов питания;

Особое строение пищеварительных органов для вылавливания насекомых из узких нор; ловли летающих насекомых; многократного пережевывания грубой пищи (липкий длинный язык, многокамерный желудок и др.)

Схватывание и удержание добычи хищными млекопитающими и птицами (хищные зубы, когти, крючковатый клюв).

У растений : интенсивное развитие корней и корневых волосков→поглощение воды и минеральных солей; широкие тонкие листья, листовая мозаика→поглощение солнечной энергии; захват и переваривание мелких животных→насекомоядные растения.

11. Защита от врагов.

У животных: быстрый бег; иглы, панцирь; отпугивающий запах; покровительственная. предостерегающая и др. типы окраски; стрекательные клетки.

У растений: колючки; розеточная форма, недоступная для скашивания; ядовитые вещества.

12.Обеспечение эффективности размножения.

У животных : привлечение полового партнера: яркое оперение, «корона рогов»; песни; брачные танцы.

У растений : привлечение опылителя: нектар; пыльца; яркая окраска цветков или соцветий, запах.

13. Расселение на новые территории.

У животных : миграции-перемещения стад, колоний, стай в поисках пропитания и подходящих условиях для размножения (перелеты птиц, кочевки антилоп, зебр, заплывы рыб).

У растений: распространение семян и спор: цепкие крючки, колючки; хохолки, крылатки, летучки для переноса ветром; сочные плоды и др.

2. Относительный характер приспособленности.

Еще Ч. Дарвин подчеркивал, что все приспособления, сколько бы совершенными они ни были, носят относительный характер. Приспособленность относительна и любое приспособление помогает выживать лишь в тех условиях, в которых оно сформировалось. При изменении условий ранее полезный признак может превратиться во вредный и привести к гибели организма.

Доказательствами относительности приспособлений могут служить следующие факты:

Белая куропатка выдает себя тенью на снегу. Заяц-беляк виден на фоне темных стволов. Ночная бабочка летит на огонь (собирают нектар со светлых цветков ночью). Крылья стрижа обеспечивают ему очень быстрый и маневренный полет, но не позволяют взлететь, если птица случайно окажется на земле (стрижи гнездятся только на высоких обрывах). При задержке выпадения снега вовремя перелинявший на зиму заяц-беляк хорошо виден на фоне темной земли. Мелкие птицы продолжают тратить силы на выкармливание кукушонка, который выкинул их потомство из гнезда. Яркая окраска самца павлина обеспечивает ему успех у самок, но одновременно привлекает хищников.

В лесных угодьях ежи собирают на себя клещей, в том числе энцефалитных, больше, чем любые другие зверьки. Иглистым «панцирем» еж, как щеткой, счесывает голодных клещей, забравшихся на лесные травы. От клещей, впившихся между иголками, еж не может избавиться. За весенний сезон каждый еж кормит на себе десятки тысяч клещей. Таким образом, иглистый покров надежно защищает ежа от хищников, но столь же надежно защищает клещей от самого ежа.

Таким образом, приспособленность не абсолютна, а относительна.

Относительный характер приспособленности противоречит утверждению об абсолютной целесообразности в живой природе (эволюционная теория Ж.-Б.Ламарка).

3. Закрепление материала. Работа по карточкам.

4. Домашнее задание п.58, вопросы.

Вам могут быть интересны следующие материалы