След като сте работили по тези теми, трябва да можете да:

1. Формулирайте със свои думи определенията: еволюция, естествен подбор, борба за съществуване, адаптация, рудимент, атавизъм, идиоадаптация, биологичен прогрес и регресия.
2. Опишете накратко как дадена адаптация се запазва чрез селекция. Каква роля играят гените в това, генетична променливост, честота на гените, естествен подбор.
3. Обяснете защо селекцията не създава популация от идентични, перфектно адаптирани организми.
4. Формулирайте какво е генетичен дрейф; дайте пример за ситуация, в която той играе важна роля, и обяснете защо ролята му е особено важна при малки популации.
5. Опишете два начина, по които възникват видовете.
6. Сравнете естествения и изкуствения подбор.
7. Накратко избройте ароморфозите в еволюцията на растенията и гръбначните животни, идиоадаптациите в еволюцията на птиците и бозайниците и покритосеменните.
8. Назовете биологичните и социалните фактори на антропогенезата.
9. Сравнете ефективността на консумацията на растителна и животинска храна.
10. Опишете накратко характеристиките на най-древния, древен, изкопаем човек, съвременен човек.
11. Посочете характеристиките на развитието и приликите на човешките раси.

Иванова Т.В., Калинова Г.С., Мягкова А.Н. „Обща биология”. Москва, "Просвещение", 2000 г

• Тема 14. "Еволюционно учение." §38, §41-43 стр. 105-108, стр. 115-122
• Тема 15. "Адаптивност на организмите. Видообразуване." §44-48 стр. 123-131
• Тема 16. "Доказателства за еволюцията. Развитие на органичния свят." §39-40 стр. 109-115, §49-55 стр. 135-160
• Тема 17. "Произходът на човека." §49-59 стр. 160-172

Водната среда значително се различава от сухоземната. Има специални температурни и светлинни режими, различен газов и минерален състав и различна плътност на средата.

Светлина и дълбочина

Винаги има по-малко светлина във водно тяло, отколкото на сушата, тъй като някои от слънчевите лъчи се отразяват от водната повърхност, докато други се абсорбират от нейната дебелина. Интензитетът на светлината, проникваща във водно тяло, зависи от прозрачността на водата. Така в океаните с висока прозрачност 1% от радиацията достига дълбочина 140 м, а десети от процента достига дълбочина 2 метра в малки езера с мътна вода. Спектралния състав на светлината също се променя с дълбочината. Основно зелените лъчи достигат до дълбоките слоеве на водата, а сините и виолетовите лъчи достигат още по-дълбоко. Потопените растения трябва да се адаптират не само към липсата на светлина, но и към промените в нейния състав, като произвеждат допълнителни пигменти. Известно е, че водораслите, живеещи на различни дълбочини, имат различни цветове: в плитките водни зони те преобладават зелени водорасли,намерени в по-дълбоко кафяво, и живейте още по-дълбоко червени водорасли.В слабо прозрачни води растенията се намират главно в повърхностните слоеве, а в резервоари с чиста вода - на дълбочина 100 m или повече.

Газов състав на водата (съдържание на кислород)

Важен фактор в живота на водните растения е съдържанието на кислород във водата. Попада във водата от въздуха и се отделя от растенията по време на фотосинтезата. Във водата обикновено има малко кислород, особено на дъното на резервоара, където водата не се движи от течения, поради което водните растения имат развита система от въздушни кухини във всички органи

Минерален състав на водата

Минералните соли, необходими за храненето на растенията, се съдържат във водата в малки количества. Те се абсорбират от цялата повърхност на потопените растения или техните части. За да могат водните растения да абсорбират разтворени газове и минерали, е необходима голяма контактна повърхност с водната среда. Следователно листата на водните растения, потопени във вода, са силно разчленени на тесни нишковидни дялове ( рогоносец, пемфигус вулгарис -- Utriculariavulgaris, или имат много тънка полупрозрачна пластина (листа на потопени езерна трева).Имат напълно неразвита кутикула и нямат устица. Някои потопени растения имат намалени корени ( hornwort, пикочен мехур), при други са слабо развити (Elodea canadensis) и не играят съществена роля в усвояването на хранителните вещества. Корените на вкореняващите се хидрофити са слабо разклонени и без коренови власинки. В същото време редица видове имат дебели и издръжливи коренища ( водна лилия, водна лилия), които играят ролята на „котва“, хранилище на резервни вещества и орган за вегетативно размножаване.

При растенията, частично потопени във вода, има добре изразена разнообразие от листа -разлика в структурата на надводните и подводните листа на едно и също растение. Първите имат характеристики, общи за листата на сухоземните растения, вторите имат разчленени или много тънки листни остриета (водна лилия, яйчена капсула, стрелолист, широколистна пасищна трева - Siumlatifolium)

Плътност на водата

Водата се различава от въздуха по това, че е по-плътна, което се отразява в структурата на тялото на хидрофитите. Механичните им тъкани са силно намалени, тъй като растенията се поддържат от самата вода. Механичните елементи и проводящите снопове често са разположени в центъра на стъблото или листната петура, което дава възможност за огъване при движение на водата.

Потопените хидрофити имат добра плаваемост, която се създава както от специални устройства (въздушни камери, отоци), така и от увеличаване на повърхността на тялото.

Температура на водата

Температурният режим във водата се характеризира с по-малък топлинен приток и по-голяма стабилност. Водата бавно се нагрява и охлажда и това се отразява на развитието на растенията: хидрофитите се събуждат през пролетта много по-късно от сухоземните растения. Дневните и годишни температурни колебания са по-малки, отколкото на сушата. Температурата не пада под +4 °C.

Размножаване на водни растения

Водната среда създава специфични условия за семенно размножаване на растенията. Прашецът на някои хидрофити се пренася с вода. Водата също играе важна роля в разпространението на плодовете и семената, които при много водни растения имат способността да остават на повърхността на водата за дълго време.

Всеки тип организъм има свои собствени оптимални параметри на факторите на околната среда, т.е. собствен диапазон на толерантност. При постоянно излагане на всякакви фактори на околната среда извън ограничените граници, организмът трябва или да се адаптира към нови параметри, или да умре. Различните видове организми имат различни адаптационни способности. Адаптациите са еволюционно развити и наследствено фиксирани характеристики на живите организми, които осигуряват нормалното им функциониране при колебания в нивата на факторите на околната среда.

Адаптацията се развива под въздействието на три основни фактора: наследственост, изменчивост и естествен (изкуствен) подбор. Разграничават се следните форми на адаптация:

морфологичната адаптация е адаптирането на външната форма на организма към околната среда;

физиологичната адаптация е адаптирането на вътрешната структура на тялото към околната среда;

поведенческа етологична адаптация е например дневна и сезонна миграция на бозайници.

Живите организми са добре приспособени към периодични фактори. Непериодичните фактори могат да причинят заболяване на тялото и дори смърт. Въпреки това, продължителното излагане на непериодични фактори предизвиква адаптиране към тях. Адаптацията на живите организми се извършва в определени генетични граници, характерни за всеки вид.

Когато някой от факторите на околната среда се промени, видът оцелява по един от трите начина:

преход към състояние на временно намалена физиологична активност (хибернация, торпор, преустановена анимация).

Като намаляват своята физиологична активност, организмите сякаш се подчиняват на влиянията на околната среда, като същевременно пестят енергия за своето съществуване. Например, по време на хибернация нивото на метаболизма и консумацията на кислород при животните значително намалява (с 10-20 пъти). В резултат на това бозайниците (особено влечугите, земноводните и повечето безгръбначни) изпадат в дълбоко вцепенение. Специална адаптация към неблагоприятни условия е анабиозата (гръцки anabiosis - съживяване, връщане към живот) - състояние на тялото, при което жизнените процеси се забавят толкова много, че липсват всички видими признаци на живот;

поддържане на постоянна вътрешна среда на тялото, въпреки колебанията във влиянието на външни фактори;

миграция, т.е.

движение, причинено от промяна в условията на живот, активно търсене на други, по-благоприятни местообитания.

Миграциите са ежедневни, свързани с промени в осветеността, температурата, влажността и други фактори през деня и се извършват от много животни на относително къси разстояния.

3. Екосистема – основната структурна единица на екологията

Естествените (естествени) екосистеми са екосистеми, в които биологичният цикъл протича без пряко участие на човека. Въз основа на енергията те се разделят на два вида:

екосистеми, които са напълно зависими от пряката слънчева радиация, получават малко енергия и следователно са непродуктивни. Те обаче са изключително важни, тъй като заемат огромни площи, където се пречистват големи обеми въздух, формират се климатични условия и т.н.

екосистеми, които получават енергия както от Слънцето, така и от други природни източници. Тези екосистеми са много по-продуктивни от първите.

Антропогенните (изкуствени) екосистеми са екосистеми, създадени от хора, които могат да съществуват само с подкрепата на хората. Сред тези екосистеми са:

агроекосистеми (гръцки agros - поле) - изкуствени екосистеми, възникващи в резултат на селскостопанска дейност на човека;

техноекосистеми - изкуствени екосистеми, възникващи в резултат на човешката промишлена дейност;

градски екосистеми (лат. urbanus - градски) - екосистеми, които възникват в резултат на създаването на човешки селища. В индустриално-градските екосистеми горивната енергия не допълва, а замества слънчевата енергия. Нуждата от енергия в гъсто населените градове е с 2-3 порядъка по-голяма от потока, който поддържа живота в естествените екосистеми, движени от Слънцето.

Съществуват и преходни видове екосистеми между естествени и антропогенни, например екосистеми от естествени пасища, използвани от хората за паша на селскостопански животни. Всички екосистеми са взаимосвързани и взаимозависими.

Съществува класификация на естествените екосистеми в зависимост от природните и климатичните условия, въз основа на преобладаващия тип растителност в големите региони на биома. Биомът е съвкупност от различни групи организми и техните местообитания в определена ландшафтно-географска зона. Основните видове естествени екосистеми и биоми (според Ю. Одум, 1986) включват следните сухоземни екосистеми:

вечнозелена тропическа дъждовна гора;

полувечнозелена тропическа гора (изразени влажни и сухи сезони);

тревиста храстова пустиня;

чапарал - райони с дъждовна зима и сухо лято;

тропически пасища (пасища) и савана;

умерена степ;

умерена широколистна гора;

бореални иглолистни гори;

Във водни местообитания, където растителността е незабележима, идентифицирането на екосистемите се основава на хидроложките и физически характеристики на околната среда, например „стояща вода“, „течаща вода“. Водните екосистеми се делят на сладководни и морски.

Сладководни екосистеми:

лента (неподвижни води) - езера, водоеми и др.;

лотик (течащи води) – реки, потоци и др.;

влажни зони – блата и заблатени гори.

Морски екосистеми:

открит океан (пелагична екосистема);

води на континенталния шелф (крайбрежни води);

зони на повдигане (плодородни райони с продуктивен риболов);

естуари (крайбрежни заливи, проливи, речни устия и др.);

дълбоководни рифтови зони.

Биология 4. 02. 20015г

Група 41.

Тема: Приспособяване на организмите към различни местообитания

1. Проучете теоретичен материал по темата.

2. Отговорете на въпросите след теоретичния материал.

1. Теоретичен материал.

Вижте фигури 158-163. Какви са приспособленията на изобразените на картините организми към условията на живот? Помислете дали организмите ще запазят тези адаптации, ако условията им на живот се променят.

Всички организми имат различни адаптации към условията на живот. Тези адаптации се развиват в процеса на еволюцията на два етапа. Първоначално в организмите се появяват нови характеристики поради мутационна и комбинирана изменчивост. След това тези черти се тестват чрез естествен подбор за тяхната пригодност към условията на околната среда.

Примери за адаптации на организми. Примерите за приспособяване на организмите към условията на живот са толкова много, че е почти невъзможно да се опишат всички. Нека дадем само няколко примера.

ориз. 158. Защитно оцветяване при животните: 1 - плътно оцветяване на зимното оперение на тундровата яребица; 2 - разчленяващо оцветяване при аксис елен

Адаптациите включват, открити в различни организми, различни видове защитно, предупредително оцветяване, камуфлаж и средства за пасивна защита.

Защитно оцветяване се развива при индивиди, живеещи на открито, което ги прави по-малко забележими на околния фон. Това оцветяване може да бъде плътно (бялото оперение на тундровата яребица през зимата), ако заобикалящият фон е еднакъв, или дизюнктивно (светли и тъмни точки по кожата на елена), ако петна от светлина и сенки се редуват на заобикалящия фон (фиг. 158). Ефектът на защитното оцветяване се засилва от съответното поведение на животното. В момент на опасност те се крият, което ги прави още по-малко забележими на околния фон.

Предупредителното оцветяване се развива при индивиди, които имат химически средства за защита срещу врагове. Те включват например жилещи или отровни насекоми, негодни за консумация или горящи растения. В процеса на еволюция те са развили не само токсични химикали, но и ярки, обикновено червено-черни или жълто-черни цветове (фиг. 159). Някои животни с предупредителна окраска в момент на опасност показват ярки петна на хищника и заемат заплашителна поза, което обърква врага.

ориз. 159. Предупредително оцветяване при жабите

Камуфлажът е защита, която се обслужва не само от оцветяването, но и от формата на тялото. Има два вида камуфлаж. Първият е, че камуфлажният организъм по външния си вид прилича на някакъв предмет - лист, клонка, камък и др. Този вид камуфлаж е широко разпространен при насекомите: пръчици, дървеници и гъсеници на молци (фиг. 160).

ориз. 160. Камуфлаж на листни буболечки

Вторият тип камуфлаж се основава на имитативното сходство на незащитените организми със защитените. Така безвредните стъклени пеперуди с цвета на корема си приличат на жилещи насекоми - оси, поради което насекомоядните птици не ги докосват (фиг. 161).

ориз. 161. Камуфлаж на стъклената пеперуда

Средствата за пасивна защита увеличават вероятността за запазване на организма в борбата за съществуване. Например черупките на костенурките, черупките на мекотелите и иглите на таралежа ги предпазват от атаки на врагове. Тръните по стъблата на розите и тръните на кактусите пречат на тревопасните бозайници да ядат тези растения (фиг. 162).

ориз. 162. Средства за пасивна защита при кактуса опунция

Физиологичните адаптации осигуряват устойчивост на организмите към промени в температурата, светлината и други условия на неживата природа.

Така, когато температурата на околната среда спадне при земноводните и влечугите, нивото на метаболизма в тялото намалява и започва зимният сън. При птиците и бозайниците, напротив, когато температурата на околната среда спадне, метаболизмът в тялото се увеличава, което увеличава производството на топлина. Дебелите пера, козината и образуващият се подкожен слой мазнини пречат на тялото да губи топлина (фиг. 163).

ориз. 163. Зимната козина на катерицата е с гъст подкосъм

Поведенческите адаптации се срещат само при животни със силно развита нервна система. Те представляват различни форми на поведение, насочени към оцеляването както на индивидите, така и на вида като цяло.

Всички поведенчески адаптации могат да бъдат разделени на вродени и придобити. Вродените включват например поведение при чифтосване, защита и хранене на потомството, избягване на хищници и миграция. Така, когато лъвицата оближе малките си, тя запомня миризмата им. Същият процес събужда в нея нуждата да защити лъвчетата от врагове (фиг. 164, 1).

ориз. 164. Поведенчески адаптации на организмите: 1 - лъвица, облизваща лъвчета; 2 - японски макаци, които се пекат в горещ извор; 3 - водолюбиви птици, зимуващи на свободни от лед места в града

Придобитите поведенчески адаптации също играят важна роля в живота на животните. Например, най-северният вид маймуни, японският макак, открит в северна Япония, премина към снежно-воден начин на живот (фиг. 164, 2). През зимата, когато настъпят силни студове, тези маймуни се спускат от планините до горещи извори, където се наслаждават на топла вода. Още един ясен пример. В големите градове на централна Русия поведението на мигриращите птици се е променило. Така някои водолюбиви птици са спрели да летят до по-топлите райони за зимата. Те се събират в големи ята на незамръзващи водоеми, където винаги има необходимата храна (фиг. 164, 3).

Относителна осъществимост на устройствата. Всички адаптации в организмите се развиват в специфичните условия на тяхната среда. Ако условията на околната среда се променят, адаптациите могат да загубят своето положително значение, с други думи, те имат относителна целесъобразност.

Има много доказателства за относителната целесъобразност на адаптациите: защитата на тялото срещу някои врагове е неефективна срещу други; поведението на тялото може да стане безсмислено; Орган, който е полезен при едни условия, се оказва безполезен при други. Например, копривар, благодарение на родителския си инстинкт, храни кукувица, излюпена от яйце, хвърлено в гнездото от кукувицата (фиг. 165).

ориз. 165. Относителна целесъобразност на адаптациите на организми - коприварка, кукувица кърмачка

И така, основният резултат от действието на движещите сили на еволюцията е появата на нови адаптации в организмите и подобряването на съществуващите. Тъй като условията на съществуване на организмите се променят, в природата няма абсолютни адаптации и процесът на тяхното появяване е безкраен. При индивидите от един и същи вид разликите в наличните адаптации са незначителни. Консолидирането на тези различия в условията на изолация води до появата на нови видове, т.е. до видообразуване.

Задача 2. Въпроси върху теоретичен материал.

Как индивидите се адаптират към околната среда? Каква е относителната целесъобразност на устройствата? Илюстрирайте отговора си с примери. Могат ли организмите в хода на дълга еволюция да развият абсолютни, т.е. съвършени адаптации? Обосновете отговора си.

Задача 3: Лабораторна работа № 8

Тема: Приспособяване на организмите към различни местообитания (вода, земя-въздух, почва).

Цел на работата: научете се да идентифицирате адаптивните адаптации на организмите към условията на околната среда и причините за относителността на тези адаптации

Напредък в работата

1. Помислете за хербариума или жив екземпляр от растение, което ви се предлага, снимка на животно (фиг. 1, 2), определете името на растението и неговото местообитание.

а) Определете структурните характеристики на растенията и животните, които адаптират тези организми към околната среда (можете да използвате допълнителна литература).

б) Попълнете таблицата:

в) Направете предположения относно надеждността на тези устройства.

г) Направете заключение за значението на адаптациите и относителността на тези адаптации.

2. Попълнете таблицата:

3. Изберете адаптации (физиологични адаптации), свързани с живота във вода и представящи крокодила като хищник (фиг. 1). Попълнете таблицата.

4. Попълнете таблицата: форми на адаптиране към суша:

цел:да разберете механизма на формиране на адаптациите към околната среда и техния относителен характер, да заключите, че адаптацията е резултат от действието на естествения подбор.

Оборудване:колекции от насекоми, препарирани птици и бозайници, кабинетни растения, хербарни екземпляри от растения, рисунки на животни в различни местообитания, тетрадка, химикал, молив, линийка.

Напредък на работата:

1. Помислете за хербарийни растения.

2. Определете местообитанието на всеки екземпляр.

3. Опишете характеристиките на адаптацията към условията на околната среда.

4. Попълнете таблицата

Как са възникнали тези устройства и защо са относителни? Изложете вашето заключение.

С помощта на хербарийни образци разгледайте външната структура на следните видове растения:

а) не се ядат от животни: коприва, бодлив глог, сибирска попова

б) ранен цъфтеж: чистяк, гъши лук, момина сълза.

Таблица „Отличителни черти на растенията“:

а) не се яде от животни:

б) ранен цъфтеж:

Когато изпълнявате задачата, определете:

А). Какви структурни особености на първата група растения ги предпазват от изяждане от животни, а втората група осигурява по-ранен цъфтеж.

Б). Определете кои фактори са свързани с адаптивните черти на една организация.

7. След като проучите всички предложени организми и попълните таблицата, въз основа на знанията за движещите сили на еволюцията, обяснете механизма на адаптация и запишете общото заключение.

3. Свържете дадените примери за устройства с тяхната природа.

Заключение

· Защитно оцветяване

Оцветяване на жираф

Цвят на козината на бяла мечка

· Прикриване

Форма на цвете богомолка

Форма на тялото на пръчково насекомо

· Предупредително оцветяване

Оцветяване на пчели

Оцветяване на калинка

· Светли петна по гъсениците

Мимикрия

Външен вид на витаеща муха

· Структурата на цветето на орхидеята

Адаптивно поведение

Поведение на бръмбар Bombardier

Заключение (I-вариант):Всички растения и животни на земята са адаптирани към околната среда. Адаптацията може да бъде много разнообразна, варираща от оцветяване до структура на тялото. Адаптацията помага на различни растения и животни да оцелеят в най-неблагоприятните условия.