Nakon što ste proradili kroz ove teme, trebali biste biti u mogućnosti:

1. Formulirajte svojim riječima definicije: evolucija, prirodna selekcija, borba za postojanje, adaptacija, rudiment, atavizam, idioadaptacija, biološki napredak i regresija.
2. Ukratko opišite kako se određena adaptacija čuva selekcijom. Koju ulogu u tome imaju geni, genetska varijabilnost, frekvencija gena, prirodna selekcija.
3. Objasnite zašto selekcija ne proizvodi populaciju identičnih, savršeno prilagođenih organizama.
4. Formulirajte šta je genetski drift; dati primjer situacije u kojoj igra važnu ulogu i objasniti zašto je njegova uloga posebno važna u malim populacijama.
5. Opišite dva načina nastanka vrsta.
6. Uporedite prirodnu i umjetnu selekciju.
7. Ukratko navedite aromorfoze u evoluciji biljaka i kralježnjaka, idioadaptacije u evoluciji ptica i sisara i kritosjemenjača.
8. Navedite biološke i društvene faktore antropogeneze.
9. Uporedite efikasnost konzumiranja biljne i životinjske hrane.
10. Ukratko opišite osobine najstarijeg, drevnog, fosilnog čovjeka, modernog čovjeka.
11. Navedite razvojne karakteristike i sličnosti ljudskih rasa.

Ivanova T.V., Kalinova G.S., Mjagkova A.N. "Opća biologija". Moskva, "Prosvetljenje", 2000

• Tema 14. "Evolucijsko učenje." §38, §41-43 str. 105-108, str. 115-122
• Tema 15. "Prilagodljivost organizama. Specijacija." §44-48 str. 123-131
• Tema 16. "Dokazi evolucije. Razvoj organskog svijeta." §39-40 str. 109-115, §49-55 str. 135-160
• Tema 17. "Porijeklo čovjeka." §49-59 str. 160-172

Vodeni okoliš se značajno razlikuje od kopnenog. Ima posebne temperaturne i svjetlosne uvjete, različite plinske i mineralne sastave i različitu gustinu medija.

Svetlost i dubina

U vodenom tijelu uvijek ima manje svjetla nego na kopnu, jer se dio sunčevih zraka odbija od površine vode, dok se drugi apsorbira njegovom debljinom. Intenzitet svjetlosti koja prodire u vodno tijelo zavisi od prozirnosti vode. Tako, u okeanima sa visokom transparentnošću, 1% zračenja doseže dubinu od 140 m, a desetine procenta dostiže dubinu od 2 metra u malim jezerima sa mutnom vodom. Spektralni sastav svjetlosti također se mijenja sa dubinom. Uglavnom zeleni zraci dopiru do dubokih slojeva vode, a plavi i ljubičasti još dublje. Potopljene biljke moraju se prilagoditi ne samo nedostatku svjetla, već i promjenama u svom sastavu tako što proizvode dodatne pigmente. Poznato je da alge koje žive na različitim dubinama imaju različite boje: u zonama plitkih voda one prevladavaju zelene alge, nalazi u dubljem braon, i živi još dublje crvene alge. U slabo prozirnim vodama biljke se nalaze uglavnom u površinskim slojevima, au rezervoarima s čistom vodom - na dubini od 100 m ili više.

Gasni sastav vode (sadržaj kiseonika)

Važan faktor u životu vodenih biljaka je sadržaj kiseonika u vodi. U vodu ulazi iz zraka, a biljke ga oslobađaju tokom fotosinteze. U vodi obično ima malo kiseonika, posebno na dnu rezervoara, gde se voda ne pomera strujama, pa vodene biljke imaju razvijen sistem vazdušnih šupljina u svim organima.

Mineralni sastav vode

Mineralne soli neophodne za ishranu biljaka sadržane su u vodi u malim količinama. Upija ih cijela površina potopljenih biljaka ili njihovih dijelova. Da bi vodene biljke apsorbirale otopljene plinove i minerale, potrebna je velika kontaktna površina s vodenim okolišem. Stoga su listovi vodenih biljaka uronjeni u vodu snažno raščlanjeni na uske niti nalik na režnjeve ( hornwort, pemphigus vulgaris -- Utriculariavulgaris, ili imaju vrlo tanku prozirnu ploču (listovi potopljeni ribnjak). Imaju potpuno nerazvijenu kutikulu i nemaju stomate. Neke potopljene biljke imaju smanjeno korijenje ( hornwort, bešika), kod drugih su slabo razvijeni (Elodea canadensis) i ne igraju značajnu ulogu u apsorpciji hranljivih materija. Korijeni hidrofita koji se ukorjenjuju su slabo razgranati i bez korijenskih dlačica. Istovremeno, brojne vrste imaju debele i izdržljive rizome ( lokvanj, lokvanj), koji igraju ulogu „sidra“, spremišta rezervnih supstanci i organa vegetativnog razmnožavanja.

Kod biljaka koje su djelomično uronjene u vodu, postoji dobro izražen raznovrsnost listova -- razlika u strukturi nadvodnih i podvodnih listova na istoj biljci. Prvi imaju karakteristike zajedničke lišću kopnenih biljaka, drugi imaju raščlanjene ili vrlo tanke listove (lokvanj, kapsula jajeta, list strijele, širokolisna pašnjačka trava - Siumlatifolium)

Gustina vode

Voda se od zraka razlikuje po tome što je gušća, što se odražava i na strukturu tijela hidrofita. Njihova mehanička tkiva su u velikoj mjeri smanjena, budući da biljke podržava sama voda. Mehanički elementi i provodni snopovi često se nalaze u sredini stabljike ili peteljke lista, što daje mogućnost savijanja kada se voda kreće.

Potopljeni hidrofiti imaju dobru plovnost, koju stvaraju i posebni uređaji (vazdušne komore, otekline) i povećanje površine tijela.

Temperatura vode

Temperaturni režim u vodi karakterizira manji dotok topline i veća stabilnost. Voda se polako zagrijava i hladi, a to se odražava i na razvoj biljaka: hidrofiti se u proljeće bude mnogo kasnije od kopnenih biljaka. Dnevna i godišnja kolebanja temperature su manja nego na kopnu. Temperatura ne pada ispod +4 °C.

Reprodukcija vodenih biljaka

Vodeni okoliš stvara specifične uslove za sjemensko razmnožavanje biljaka. Polen nekih hidrofita prenosi se vodom. Voda također igra važnu ulogu u distribuciji plodova i sjemenki, koje u mnogim vodenim biljkama imaju sposobnost da se dugo zadržavaju na površini vode.

Svaki tip organizma ima svoje optimalne parametre faktora okoline, odnosno svoj raspon tolerancije. Uz stalnu izloženost bilo kojem okolišnom faktoru izvan ograničenih granica, organizam se mora ili prilagoditi novim parametrima ili umrijeti. Različite vrste organizama imaju različite sposobnosti prilagođavanja. Adaptacije su evolucijski razvijene i nasljedno fiksirane karakteristike živih organizama koje osiguravaju njihovo normalno funkcioniranje kada se nivoi okolišnih faktora fluktuiraju.

Adaptacija se razvija pod uticajem tri glavna faktora: nasljednosti, varijabilnosti i prirodne (vještačke) selekcije. Razlikuju se sljedeći oblici adaptacije:

morfološka adaptacija je prilagođavanje spoljašnjeg oblika organizma okolini;

fiziološka adaptacija je prilagođavanje unutrašnje strukture tijela okolini;

bihejvioralna etološka adaptacija su, na primjer, dnevne i sezonske migracije sisara.

Živi organizmi su dobro prilagođeni periodičnim faktorima. Neperiodični faktori mogu uzrokovati bolest u tijelu, pa čak i smrt. Međutim, dugotrajno izlaganje neperiodičnim faktorima uzrokuje prilagođavanje na njih. Adaptacija živih organizama odvija se unutar određenih genetskih granica karakterističnih za svaku vrstu.

Kada se bilo koji od faktora okoline promijeni, vrsta preživljava na jedan od tri načina:

prelazak u stanje privremeno smanjene fiziološke aktivnosti (hibernacija, tromost, suspendirana animacija).

Smanjenjem svoje fiziološke aktivnosti, čini se da se organizmi podvrgavaju utjecajima okoline, a istovremeno štede energiju za svoje postojanje. Na primjer, tijekom hibernacije, razina metabolizma i potrošnje kisika kod životinja značajno se smanjuje (za 10-20 puta). Kao rezultat toga, sisari (posebno gmizavci, vodozemci i većina beskičmenjaka) padaju u duboko stanje omamljenosti. Posebna adaptacija na nepovoljne uslove je anabioza (grč. anabiosis - oživljavanje, povratak u život) - stanje organizma u kojem se životni procesi toliko usporavaju da izostaju svi vidljivi znaci života;

održavanje konstantnog unutrašnjeg okruženja tijela, uprkos fluktuacijama u utjecaju vanjskih faktora;

migracije, tj.

kretanje uzrokovano promjenom životnih uslova, aktivnom potragom za drugim, povoljnijim staništima.

Migracije su svakodnevne, povezane s promjenama osvjetljenja, temperature, vlažnosti i drugih faktora tokom dana, a izvode ih mnoge životinje na relativno kratkim udaljenostima.

3. Ekosistem – osnovna strukturna jedinica ekologije

Prirodni (prirodni) ekosistemi su ekosistemi u kojima se biološki ciklus odvija bez direktnog ljudskog učešća. Na osnovu energije dijele se na dvije vrste:

ekosistemi koji su potpuno ovisni o direktnom sunčevom zračenju, primaju malo energije i stoga su neproduktivni. Međutim, oni su izuzetno važni, jer zauzimaju ogromna područja gdje se pročišćavaju velike količine zraka, formiraju klimatski uslovi itd.

ekosistemi koji primaju energiju iz Sunca i drugih prirodnih izvora. Ovi ekosistemi su mnogo produktivniji od prvih.

Antropogeni (vještački) ekosistemi su ekosistemi stvoreni od strane ljudi koji mogu postojati samo uz podršku ljudi. Među ovim ekosistemima su:

agroekosistemi (grč. agros - polje) - veštački ekosistemi koji nastaju kao rezultat ljudskih poljoprivrednih aktivnosti;

tehnoekosistemi - vještački ekosistemi koji nastaju kao rezultat ljudske industrijske aktivnosti;

urbani ekosistemi (lat. urbanus - urbani) - ekosistemi koji nastaju kao rezultat stvaranja ljudskih naselja. U industrijsko-urbanim ekosistemima, energija goriva ne nadopunjuje, već zamjenjuje solarnu energiju. Potreba za energijom gusto naseljenih gradova je 2-3 reda veličine veća od protoka koji podržava život u prirodnim ekosistemima koje pokreće Sunce.

Postoje i prijelazni tipovi ekosistema između prirodnih i antropogenih, na primjer, ekosistemi prirodnih pašnjaka koje ljudi koriste za ispašu domaćih životinja. Svi ekosistemi su međusobno povezani i međusobno zavisni.

Postoji klasifikacija prirodnih ekosistema u zavisnosti od prirodnih i klimatskih uslova, na osnovu preovlađujućeg tipa vegetacije u velikim biomskim regijama. Biom je skup različitih grupa organizama i njihovih staništa u određenoj pejzažno-geografskoj zoni. Glavni tipovi prirodnih ekosistema i bioma (prema Yu. Odum, 1986) uključuju sljedeće kopnene ekosisteme:

zimzelena tropska kišna šuma;

poluzimzelena tropska šuma (izražena vlažna i suva sezona);

pustinja zeljastih grmova;

chaparral - područja sa kišnim zimama i suhim ljetima;

tropski travnjaci (travnjaci) i savane;

umjerena stepa;

umjerena listopadna šuma;

borealne crnogorične šume;

U vodenim staništima, gdje je vegetacija neprimjetna, identifikacija ekosistema se zasniva na hidrološkim i fizičkim karakteristikama okoliša, na primjer, „stajaća voda“, „tekuća voda“. Vodeni ekosistemi se dijele na slatkovodne i morske.

Slatkovodni ekosistemi:

traka (mirne vode) - jezera, bare, itd.;

lotice (tekuće vode) – rijeke, potoci itd.;

močvare – močvare i močvarne šume.

Morski ekosistemi:

otvoreni okean (pelagijski ekosistem);

vode epikontinentalnog pojasa (obalne vode);

područja uzdizanja (plodna područja sa produktivnim ribolovom);

estuari (obalni zaljevi, tjesnaci, ušća rijeka, itd.);

dubokomorske riftne zone.

Biologija 4. 02. 20015

Grupa 41.

Tema: Prilagođavanje organizama različitim staništima

1. Proučiti teorijski materijal na temu.

2. Odgovorite na pitanja nakon teorijskog materijala.

1. Teorijski materijal.

Pogledajte slike 158-163. Koje su adaptacije organizama prikazanih na slikama na uslove života? Razmislite da li će ove adaptacije ostati u organizmima ako se njihovi životni uslovi promijene.

Svi organizmi imaju različite prilagodbe na uslove života. Ove adaptacije se razvijaju u procesu evolucije u dvije faze. U početku se u organizmima pojavljuju nove karakteristike zbog mutacijske i kombinacijske varijabilnosti. Ove osobine se zatim prirodnom selekcijom testiraju na njihovu prikladnost za uslove okoline.

Primjeri adaptacija organizama. Primjeri adaptacije organizama na uslove života toliko su brojni da ih je gotovo nemoguće sve opisati. Navedimo samo nekoliko primjera.

Rice. 158. Zaštitna obojenost životinja: 1 - čvrsta obojenost zimskog perja jarebice tundre; 2 - rasparčana boja kod jelena osovine

Adaptacije uključuju, pronađene u različitim organizmima, različite vrste zaštite, boja upozorenja, kamuflaže i sredstva pasivne zaštite.

Zaštitna obojenost razvija se kod jedinki koje žive otvoreno, što ih čini manje uočljivim na okolnoj pozadini. Ova boja može biti čvrsta (bijelo perje jarebice tundre zimi), ako je okolna pozadina ujednačena, ili disjunktivna (svijetle i tamne tačke na koži jelena aksisa), ako se na okolnoj pozadini izmjenjuju mrlje svjetla i sjene. (Sl. 158). Učinak zaštitne boje je pojačan odgovarajućim ponašanjem životinje. U trenutku opasnosti se skrivaju, što ih čini još manje uočljivim na okolnoj pozadini.

Upozoravajuća obojenost razvija se kod pojedinaca koji imaju hemijska sredstva odbrane od neprijatelja. To uključuje, na primjer, ubodne ili otrovne insekte, nejestive ili goruće biljke. U procesu evolucije razvili su ne samo otrovne kemikalije, već i svijetle, obično crveno-crne ili žuto-crne boje (Sl. 159). Neke životinje upozoravajuće boje, u trenutku opasnosti, pokažu predatoru svijetle točke i zauzmu prijeteću pozu, što zbunjuje neprijatelja.

Rice. 159. Upozoravajuća obojenost kod žaba strelice

Kamuflaža je zaštita koju ne služi samo boja, već i oblik tijela. Postoje dvije vrste kamuflaže. Prvi je da maskirni organizam po svom izgledu podsjeća na neki predmet – list, grančicu, kamen itd. Ova vrsta kamuflaže je široko rasprostranjena kod insekata: štapićastih insekata, stjenica i gusjenica moljca (Sl. 160).

Rice. 160. Kamuflaža lisnih buba

Druga vrsta kamuflaže zasniva se na imitativnoj sličnosti nezaštićenih organizama sa zaštićenim. Dakle, bezopasni stakleni leptiri bojom trbuha podsjećaju na ubodne insekte - ose, pa ih insektojedne ptice ne diraju (Sl. 161).

Rice. 161. Kamuflaža staklenog leptira

Sredstva pasivne odbrane povećavaju vjerovatnoću očuvanja organizma u borbi za postojanje. Na primjer, školjke kornjača, školjke mekušaca i iglice ježa štite ih od napada neprijatelja. Trnje na stabljikama ruža i trnje na kaktusima sprečavaju sisavce biljojede da jedu ove biljke (Sl. 162).

Rice. 162. Sredstva pasivne odbrane u kaktusu opuncije

Fiziološke adaptacije osiguravaju otpornost organizama na promjene temperature, svjetlosti i druge uvjete nežive prirode.

Dakle, kada temperatura okoline padne kod vodozemaca i gmizavaca, nivo metabolizma u tijelu se smanjuje i počinje zimski san. Kod ptica i sisara, naprotiv, kada temperatura okoline padne, metabolizam u tijelu se povećava, što povećava proizvodnju topline. Gusto perje, krzno i ​​potkožni sloj masti koji se razvija sprečavaju gubitak toplote tela (Sl. 163).

Rice. 163. Zimsko krzno vjeverice ima gustu poddlaku

Adaptacije ponašanja nalaze se samo kod životinja sa visoko razvijenim nervnim sistemom. Predstavljaju različite oblike ponašanja usmjerenih na opstanak kako pojedinaca, tako i vrste u cjelini.

Sve adaptacije ponašanja mogu se podijeliti na urođene i stečene. Urođene uključuju, na primjer, ponašanje pri parenju, zaštitu i hranjenje potomstva, izbjegavanje predatora i migraciju. Tako, kada lavica liže svoje mladunčad, pamti njihov miris. Isti proces u njoj budi potrebu da zaštiti mladunče od neprijatelja (Sl. 164, 1).

Rice. 164. Bihevioralne adaptacije organizama: 1 - lavica liže mladunčad lavića; 2 - japanski makaki koji se kupaju u vrelom izvoru; 3 - vodene ptice koje zimuju na područjima bez leda u gradu

Stečene adaptacije ponašanja također igraju važnu ulogu u životima životinja. Na primjer, najsjevernija vrsta majmuna, japanski makak, pronađena u sjevernom Japanu, prešla je na snježno-vodeni način života (Sl. 164, 2). Zimi, kada nastupe jaki mrazevi, ovi majmuni se spuštaju sa planina na tople izvore, gdje se kupaju u toploj vodi. Još jedan jasan primjer. U velikim gradovima centralne Rusije ponašanje ptica selica se promijenilo. Tako su neke vodene ptice za zimu prestale da lete u toplije krajeve. Okupljaju se u velika jata na rezervoarima koji se ne smrzavaju, gdje uvijek ima potrebne hrane (Sl. 164, 3).

Relativna izvodljivost uređaja. Sve adaptacije u organizmima razvijaju se u specifičnim uslovima njihovog okruženja. Ako se uslovi okoline promijene, adaptacije mogu izgubiti svoje pozitivno značenje, drugim riječima, imaju relativnu svrsishodnost.

Postoji mnogo dokaza o relativnoj svrsishodnosti adaptacija: odbrana tijela od nekih neprijatelja je nedjelotvorna protiv drugih; ponašanje tijela može postati besmisleno; Organ koji je koristan u nekim stanjima se u drugim ispostavlja beskorisnim. Na primjer, pehar, zahvaljujući svom roditeljskom instinktu, hrani kukavicu koja se izlegla iz jajeta koje je kukavica bacila u gnijezdo (Sl. 165).

Rice. 165. Relativna svrsishodnost adaptacija organizama - pehara, kukavica dojilja

Dakle, glavni rezultat djelovanja pokretačkih snaga evolucije je pojava novih adaptacija u organizmima i poboljšanje postojećih. Budući da se uvjeti postojanja organizama mijenjaju, u prirodi ne postoje apsolutne adaptacije, a proces njihovog pojavljivanja je beskonačan. Kod jedinki koje pripadaju istoj vrsti, razlike u raspoloživim adaptacijama su neznatne. Konsolidacija ovih razlika u uslovima izolacije dovodi do pojave novih vrsta, odnosno do specijacije.

Zadatak2. Pitanja o teorijskom materijalu.

Kako se pojedinci prilagođavaju svom okruženju? Koja je relativna svrsishodnost uređaja? Ilustrirajte svoj odgovor primjerima. Mogu li organizmi u toku duge evolucije razviti apsolutne, odnosno savršene adaptacije? Navedite razloge za svoj odgovor.

Zadatak 3: Laboratorijski rad br. 8

Tema: Prilagođavanje organizama različitim staništima (vodeni, kopno-vazduh, tlo).

Svrha rada: naučiti prepoznati adaptivne adaptacije organizama na uslove okoline i razloge relativnosti ovih adaptacija

Napredak rada

1. Razmotrite herbarijum ili živi primjerak biljke koja vam se nudi, sliku životinje (sl. 1, 2), odredite naziv biljke i njeno stanište.

a) Odredite strukturne karakteristike biljaka i životinja koje prilagođavaju ove organizme svom okruženju (možete koristiti dodatnu literaturu).

b) Popunite tabelu:

c) Napravite pretpostavke o pouzdanosti ovih uređaja.

d) Izvedite zaključak o značenju adaptacija i relativnosti ovih adaptacija.

2. Popunite tabelu:

3. Odaberite adaptacije (fiziološke adaptacije) povezane sa životom u vodi i predstavljaju krokodila kao grabežljivca (slika 1). Popunite tabelu.

4. Popunite tabelu: oblici adaptacije na sušu:

Cilj: otkriti mehanizam nastanka adaptacija na okolinu i njihovu relativnu prirodu, zaključiti da je adaptacija rezultat djelovanja prirodne selekcije.

Oprema: zbirke insekata, plišanih ptica i sisara, ormariće, herbarski primjerci biljaka, crteži životinja u raznim staništima, bilježnica, olovka, olovka, ravnalo.

Napredak rada:

1. Razmotrite herbarske biljke.

2. Odredite stanište za svaki primjerak.

3. Opišite karakteristike prilagođavanja uslovima sredine.

4. Popunite tabelu

Kako su ovi uređaji nastali i zašto su relativni? Iznesite svoj zaključak.

Koristeći herbarske uzorke, ispitajte vanjsku strukturu sljedećih biljnih vrsta:

a) koje ne jedu životinje: kopriva, bodljikavi glog, sibirska svinja

b) rano cvjetanje: chistyak, guščji luk, đurđevak.

Tabela "Prepoznatljive karakteristike biljaka":

a) koje ne jedu životinje:

b) rano cvjetanje:

Kada završite zadatak, odredite:

A). Koje strukturne karakteristike prve grupe biljaka štite ih od jedenja od strane životinja, a druga grupa osigurava ranije cvjetanje.

B). Odredite koji su faktori povezani sa adaptivnim osobinama organizacije.

7. Nakon što ste proučili sve predložene organizme i popunili tabelu, na osnovu znanja o pokretačkim snagama evolucije, objasnite mehanizam adaptacije i zapišite opšti zaključak.

3. Spojite date primjere uređaja s njihovom prirodom.

Zaključak

· Zaštitna boja

Bojenje žirafe

Boja krzna polarnog medvjeda

· Prerušavanje

Cvjetni oblik bogomoljke

Oblik tijela štapnog insekata

· Bojenje upozorenja

Bojenje bumbara

Bojanje bubamare

· Svijetle mrlje na gusjenicama

Mimikrija

Izgled mušice

· Struktura cvijeta orhideje

Adaptivno ponašanje

Ponašanje bube bombardera

Zaključak (I-opcija): Sve biljke i životinje na Zemlji prilagođene su svom okruženju. Adaptacija može biti vrlo raznolika, u rasponu od boje do strukture tijela. Adaptacija pomaže raznim biljkama i životinjama da prežive u najnepovoljnijim uslovima.