Po prostudování těchto témat byste měli být schopni:

1. Formulujte vlastními slovy definice: evoluce, přírodní výběr, boj o existenci, adaptace, rudiment, atavismus, idioadaptace, biologický pokrok a regrese.
2. Stručně popište, jak je určitá adaptace zachována výběrem. Jakou roli v tom hrají geny, genetická variabilita, frekvence genů, přirozený výběr.
3. Vysvětlete, proč selekce nevytváří populaci identických, dokonale přizpůsobených organismů.
4. Formulujte, co je genetický drift; uveďte příklad situace, ve které hraje důležitou roli, a vysvětlete, proč je její role zvláště důležitá v malých populacích.
5. Popište dva způsoby vzniku druhů.
6. Porovnejte přirozený a umělý výběr.
7. Stručně vyjmenujte aromorfózy ve vývoji rostlin a obratlovců, idioadaptace ve vývoji ptáků a savců, krytosemenné rostliny.
8. Vyjmenujte biologické a sociální faktory antropogeneze.
9. Porovnejte efektivitu konzumace rostlinných a živočišných potravin.
10. Stručně popište rysy nejstaršího, starověkého, fosilního člověka, moderního člověka.
11. Uveďte vývojové rysy a podobnosti lidských ras.

Ivanova T.V., Kalinova G.S., Myagkova A.N. "Obecná biologie". Moskva, "Osvícení", 2000

• Téma 14. "Evoluční učení." §38, §41-43 str. 105-108, str.115-122
• Téma 15. "Adaptabilita organismů. Speciace." §44-48 str. 123-131
• Téma 16. "Důkazy evoluce. Vývoj organického světa." §39-40 str. 109-115, §49-55 str. 135-160
• Téma 17. "Původ člověka." §49-59 str. 160-172

Vodní prostředí se výrazně liší od suchozemského. Má speciální teplotní a světelné režimy, různé složení plynu a minerálů a různou hustotu média.

Světlo a hloubka

Ve vodní ploše je vždy méně světla než na souši, protože některé sluneční paprsky se od vodní hladiny odrážejí, zatímco jiné jsou absorbovány její tloušťkou. Intenzita světla pronikajícího do vodní plochy závisí na průhlednosti vody. V oceánech s vysokou průhledností se tak 1 % záření dostane do hloubky 140 m, v malých jezírkách se zakalenou vodou desetiny procenta do hloubky 2 metrů. S hloubkou se mění i spektrální složení světla. Do hlubokých vrstev vody zasahují především zelené paprsky a ještě hlouběji modré a fialové. Ponořené rostliny se musí adaptovat nejen na nedostatek světla, ale i na změny jeho složení tvorbou dalších pigmentů. Je známo, že řasy žijící v různých hloubkách mají různé barvy: v mělkých vodních zónách převládají zelené řasy, nalezený hlouběji hnědý a žít ještě hlouběji červené řasy. V málo průhledných vodách se rostliny nacházejí hlavně v povrchových vrstvách a v nádržích s čistou vodou - v hloubce 100 m nebo více.

Složení plynu vody (obsah kyslíku)

Důležitým faktorem v životě vodních rostlin je obsah kyslíku ve vodě. Do vody se dostává ze vzduchu a je uvolňován rostlinami při fotosyntéze. Ve vodě je obvykle málo kyslíku, zejména na dně nádrže, kde se voda nepohybuje proudy, proto mají vodní rostliny vyvinutý systém vzduchových dutin ve všech orgánech

Minerální složení vody

Minerální soli nezbytné pro výživu rostlin jsou ve vodě obsaženy v malém množství. Jsou absorbovány celým povrchem ponořených rostlin nebo jejich částí. Aby vodní rostliny absorbovaly rozpuštěné plyny a minerály, je zapotřebí velká kontaktní plocha s vodním prostředím. Proto jsou listy vodních rostlin ponořené do vody silně rozřezány na úzké nitkovité laloky ( hornwort, pemphigus vulgaris -- Utriculariavulgaris nebo mají velmi tenkou průsvitnou desku (listy ponořené rybníček). Mají zcela nevyvinutou kůžičku a žádné průduchy. Některé ponořené rostliny mají redukované kořeny ( hornwort, měchýřník), u jiných jsou špatně vyvinuté (Elodea canadensis) a nehrají významnou roli při vstřebávání živin. Kořeny kořenujících hydrofytů jsou slabě větvené a bez kořenových vlásků. Řada druhů má přitom tlusté a odolné oddenky ( leknín, leknín), které plní roli „kotvy“, úložiště rezervních látek a orgánu vegetativního množení.

U rostlin částečně ponořených ve vodě je dobře definován různé listy - rozdíl ve struktuře listů nad vodou a pod vodou na stejné rostlině. Ty první mají znaky společné s listy suchozemských rostlin, ty druhé mají vypreparované nebo velmi tenké listové čepele (leknín, tobolka vaječná, list šípku, spása širokolistá - Siumlatifolium)

Hustota vody

Voda se od vzduchu liší tím, že je hustší, což se odráží ve stavbě těla hydrofytů. Jejich mechanické tkáně jsou značně redukovány, protože rostliny jsou podporovány samotnou vodou. Mechanické prvky a vodivé svazky jsou často umístěny ve středu stonku nebo listového řapíku, což dává schopnost ohýbat se, když se voda pohybuje.

Ponořená hydrofyta mají dobrý vztlak, který vzniká jak speciálními zařízeními (vzduchové komory, otoky), tak zvětšením povrchu těla.

Teplota vody

Teplotní režim ve vodě se vyznačuje menším přísunem tepla a větší stabilitou. Voda se pomalu ohřívá a ochlazuje, a to se projevuje ve vývoji rostlin: hydrofyta se na jaře probouzejí mnohem později než suchozemské rostliny. Denní a roční teplotní výkyvy jsou menší než na souši. Teplota neklesne pod +4 °C.

Rozmnožování vodních rostlin

Vodní prostředí vytváří specifické podmínky pro množení rostlin semeny. Pyl některých hydrofytů je transportován vodou. Voda hraje důležitou roli také při distribuci plodů a semen, které mají u mnoha vodních rostlin schopnost setrvat na vodní hladině dlouhou dobu.

Každý typ organismu má své vlastní optimální parametry faktorů prostředí, tedy vlastní rozsah tolerance. Při neustálém vystavení jakémukoli faktoru prostředí nad limity se organismus musí buď přizpůsobit novým parametrům, nebo zemřít. Různé druhy organismů mají různé adaptační schopnosti. Adaptace jsou evolučně vyvinuté a dědičně fixované vlastnosti živých organismů, které zajišťují jejich normální fungování, když hladina faktorů prostředí kolísá.

Adaptace se vyvíjí pod vlivem tří hlavních faktorů: dědičnosti, variability a přirozeného (umělého) výběru. Rozlišují se tyto formy adaptace:

morfologická adaptace je adaptace vnější formy organismu na prostředí;

fyziologická adaptace je přizpůsobení vnitřní stavby těla prostředí;

behaviorální etologická adaptace je například denní a sezónní migrace savců.

Živé organismy jsou dobře přizpůsobeny periodickým faktorům. Neperiodické faktory mohou způsobit onemocnění v těle a dokonce i smrt. Dlouhodobé vystavení neperiodickým faktorům však způsobuje adaptaci na ně. Adaptace živých organismů probíhá v rámci určitých genetických limitů charakteristických pro každý druh.

Když se změní některý z faktorů prostředí, druh přežije jedním ze tří způsobů:

přechod do stavu přechodně snížené fyziologické aktivity (hibernace, strnulost, pozastavená animace). Zdá se, že snížením své fyziologické aktivity se organismy podřizují vlivům prostředí a zároveň šetří energii pro svou existenci. Například během hibernace se u zvířat výrazně snižuje úroveň metabolismu a spotřeba kyslíku (10–20krát). Výsledkem je, že savci (zejména plazi, obojživelníci a většina bezobratlých) upadají do hlubokého stavu strnulosti. Zvláštní adaptací na nepříznivé podmínky je anabióza (řecky anabióza - obroda, návrat k životu) - stav těla, kdy se životní procesy zpomalí natolik, že chybí všechny viditelné známky života;

udržování stálého vnitřního prostředí těla i přes kolísání vlivu vnějších faktorů;

migrace, tzn. pohyb vyvolaný změnou životních podmínek, aktivní vyhledávání jiných, příznivějších biotopů. Migrace jsou každodenní, spojené se změnami osvětlení, teploty, vlhkosti a dalších faktorů během dne a mnoho zvířat je provádí na relativně krátké vzdálenosti.

3. Ekosystém – základní stavební jednotka ekologie

3.1. Hlavní typy ekosystémů a jejich klasifikace

Termín „ekosystém“ poprvé navrhl v roce 1935 anglický ekolog A. Tansley. Ekosystém je základní stavební jednotkou ekologie, jedná se o jeden přírodní nebo přírodně-antropogenní komplex tvořený živými organismy a jejich biotopem, ve kterém jsou živé a inertní ekologické složky spojeny vztahy příčiny a následku, metabolismem a distribucí energie; tok. Každý ekologický systém je otevřený, protože vždy interaguje s vnějším prostředím. Ekosystémy jsou velmi rozmanité. Existuje několik klasifikací ekosystémů.

Na základě jejich původu se rozlišují následující typy ekosystémů.

Přírodní (přirozené) ekosystémy jsou ekosystémy, ve kterých probíhá biologický cyklus bez přímé účasti člověka. Podle energie se dělí na dva typy:

ekosystémy, které jsou zcela závislé na přímém slunečním záření, dostávají málo energie, a jsou tedy neproduktivní. Jsou však nesmírně důležité, protože zabírají obrovské oblasti, kde se čistí velké objemy vzduchu, vytvářejí se klimatické podmínky atd.

ekosystémy, které přijímají energii jak ze Slunce, tak z jiných přírodních zdrojů. Tyto ekosystémy jsou mnohem produktivnější než ty první.

Antropogenní (umělé) ekosystémy jsou ekosystémy vytvořené lidmi, které mohou existovat pouze s podporou člověka. Mezi tyto ekosystémy patří:

agroekosystémy (řec. agros - pole) - umělé ekosystémy vznikající v důsledku zemědělské činnosti člověka;

technoekosystémy - umělé ekosystémy vznikající v důsledku průmyslové činnosti člověka;

městské ekosystémy (lat. urbanus - městský) - ekosystémy, které vznikají v důsledku vytváření lidských sídel. V průmyslově-městských ekosystémech energie paliv nedoplňuje, ale nahrazuje solární energii. Spotřeba energie v hustě obydlených městech je o 2-3 řády větší než tok, který podporuje život v přírodních ekosystémech poháněných Sluncem. Existují také přechodné typy ekosystémů mezi přírodními a antropogenními, například ekosystémy přirozených pastvin využívaných člověkem k pastvě hospodářských zvířat. Všechny ekosystémy jsou vzájemně propojené a závislé.

Existuje klasifikace přírodních ekosystémů v závislosti na přírodních a klimatických podmínkách na základě převládajícího typu vegetace v oblastech velkých biomů. Biom je soubor různých skupin organismů a jejich biotopů v určité krajinně-geografické zóně. Mezi hlavní typy přírodních ekosystémů a biomů (podle Yu. Odum, 1986) patří následující suchozemské ekosystémy:

stálezelený tropický deštný prales;

polostálezelený tropický les (vyslovuje se období dešťů a sucha);

bylinná keřová poušť;

chaparral - oblasti s deštivými zimami a suchým létem;

tropické pastviny a savany;

mírná step;

listnatý les mírného pásma;

boreální jehličnaté lesy;

arktická a alpská tundra.

Ve vodních biotopech, kde je vegetace nenápadná, je identifikace ekosystémů založena na hydrologických a fyzikálních vlastnostech prostředí, např. „stojaté vody“, „tekoucí vody“. Vodní ekosystémy se dělí na sladkovodní a mořské.

Sladkovodní ekosystémy:

stuha (stojaté vody) - jezera, rybníky apod.;

lotické (tekoucí vody) – řeky, potoky apod.;

mokřady – bažiny a bažinaté lesy.

Mořské ekosystémy:

otevřený oceán (pelagický ekosystém);

vody kontinentálního šelfu (pobřežní vody);

upwelling oblasti (úrodné oblasti s produktivním rybolovem);

ústí řek (pobřežní zálivy, průlivy, ústí řek atd.);

hlubokomořské trhlinové zóny.

Biologie 4. 02. 20015

Skupina 41.

Téma: Adaptace organismů na různá stanoviště

1. Prostudujte si teoretický materiál k tématu.

2. Odpovězte na otázky po teoretické látce.

1. Teoretický materiál.

Podívejte se na obrázky 158-163. Jaké jsou adaptace organismů zobrazených na obrázcích na jejich životní podmínky? Zvažte, zda budou tyto adaptace zachovány v organismech, pokud se změní jejich životní podmínky.

Všechny organismy mají různé adaptace na své životní podmínky. Tyto adaptace se vyvíjejí v procesu evoluce ve dvou fázích. Zpočátku se u organismů objevují nové vlastnosti v důsledku mutační a kombinační variability. Tyto vlastnosti jsou pak testovány přírodním výběrem na jejich vhodnost pro podmínky prostředí.

Příklady adaptací organismů. Příklady adaptací organismů na životní podmínky jsou tak četné, že je téměř nemožné je všechny popsat. Uveďme jen několik příkladů.

Rýže. 158. Ochranné zbarvení u zvířat: 1 - jednobarevné zbarvení zimního opeření koroptve tundrové; 2 - rozporcovací zbarvení u osového jelena

Adaptace zahrnují, vyskytující se v různých organismech, různé typy ochranného, ​​varovného zbarvení, maskování a prostředků pasivní ochrany.

U jedinců žijících otevřeně vzniká ochranné zbarvení, které je činí méně nápadnými vůči okolnímu pozadí. Toto zbarvení může být celistvé (bílé opeření koroptve tundrové v zimě), pokud je okolní pozadí jednotné, nebo disjunktivní (světlé a tmavé tečky na kůži jelenů osých), pokud se na okolním pozadí střídají skvrny světla a stínu. (obr. 158). Účinek ochranného zbarvení je umocněn odpovídajícím chováním zvířete. V okamžiku nebezpečí se schovají, čímž jsou vůči okolnímu pozadí ještě méně nápadní.

Varovné zbarvení vzniká u jedinců, kteří mají chemické prostředky obrany proti nepřátelům. Patří mezi ně například bodavý nebo jedovatý hmyz, nejedlé nebo pálící ​​rostliny. V procesu evoluce se u nich vyvinuly nejen toxické chemikálie, ale také jasné, obvykle červeno-černé nebo žluto-černé barvy (obr. 159). Některá zvířata s varovným zbarvením v okamžiku nebezpečí ukážou predátorovi světlé skvrny a zaujmou výhružnou pózu, která nepřítele zmate.

Rýže. 159. Varovné zbarvení u šípkových žab

Kamufláž je ochrana, které slouží nejen zbarvení, ale i tvar těla. Existují dva typy kamufláže. První je, že maskovací organismus svým vzhledem připomíná nějaký předmět - list, větvičku, kámen atd. Tento typ maskování se široce vyskytuje u hmyzu: paličák, štěnice a housenky můr (obr. 160).

Rýže. 160. Kamufláž listových štěnic

Druhý typ kamufláže je založen na napodobující podobnosti nechráněných organismů s chráněnými. Neškodní sklenění motýli tedy barvou břicha připomínají bodavý hmyz - vosy, hmyzožraví ptáci se jich proto nedotýkají (obr. 161).

Rýže. 161. Kamufláž skleněného motýla

Prostředky pasivní obrany zvyšují pravděpodobnost zachování organismu v boji o existenci. Před útoky nepřátel je chrání například krunýře želv, krunýře měkkýšů a jehly ježků. Trny na stoncích růží a trny na kaktusech brání býložravým savcům v požírání těchto rostlin (obr. 162).

Rýže. 162. Prostředky pasivní obrany u kaktusu opuncie

Fyziologické úpravy zajišťují odolnost organismů vůči změnám teploty, světla a dalším podmínkám neživé přírody.

Při poklesu okolní teploty u obojživelníků a plazů se tedy snižuje úroveň metabolismu v těle a začíná zimní spánek. U ptáků a savců se naopak při snížení okolní teploty metabolismus v těle zvyšuje, což zvyšuje produkci tepla. Tlusté peří, srst a podkožní vrstva tuku, která se vytváří, brání tělu ve ztrátě tepla (obr. 163).

Rýže. 163. Zimní srst veverky má hustou podsadu

Adaptace chování se vyskytují pouze u zvířat s vysoce vyvinutým nervovým systémem. Představují různé formy chování zaměřené na přežití jak jednotlivců, tak druhu jako celku.

Všechny adaptace chování lze rozdělit na vrozené a získané. Mezi vrozené patří například chování při páření, ochrana a krmení potomků, vyhýbání se predátorům a migrace. Když tedy lvice olizuje svá mláďata, pamatuje si jejich pach. Stejný proces v ní probouzí potřebu chránit lvíčata před nepřáteli (obr. 164, 1).

Rýže. 164. Adaptace chování organismů: 1 - lvice olizující lvíčata; 2 - Japonští makakové vyhřívající se v horkém prameni; 3 - vodní ptactvo zimující na bezledových plochách ve městě

V životě zvířat hrají důležitou roli také získané adaptace chování. Například nejsevernější druh opic, makak japonský, vyskytující se v severním Japonsku, přešel na životní styl sněhové vody (obr. 164, 2). V zimě, když nastanou kruté mrazy, sestupují tyto opice z hor do horkých pramenů, kde se vyhřívají v teplé vodě. Další jasný příklad. Ve velkých městech středního Ruska se chování stěhovavých ptáků změnilo. Část vodního ptactva tak přestala na zimu létat do teplejších oblastí. Shromažďují se ve velkých hejnech na nezamrzajících nádržích, kde je vždy potřebná potrava (obr. 164, 3).

Relativní proveditelnost zařízení. Všechny adaptace v organismech se vyvíjejí ve specifických podmínkách jejich prostředí. Pokud se změní podmínky prostředí, adaptace mohou ztratit svůj pozitivní význam, jinými slovy, mají relativní účelnost.

Existuje mnoho důkazů o relativní účelnosti adaptací: obrana těla proti některým nepřátelům je neúčinná proti jiným; chování těla může ztratit smysl; Orgán, který je v některých podmínkách užitečný, se v jiných ukazuje jako zbytečný. Například pěnice díky svému rodičovskému instinktu krmí vylíhlé kukačky z vejce vhozeného kukačkou do hnízda (obr. 165).

Rýže. 165. Relativní účelnost adaptací organismů - pěnice, kukačka kojící

Hlavním výsledkem působení hnacích sil evoluce je tedy vznik nových adaptací v organismech a zlepšení stávajících. Protože se podmínky existence organismů mění, v přírodě neexistují žádné absolutní adaptace a proces jejich vzhledu je nekonečný. U jedinců patřících ke stejnému druhu jsou rozdíly v dostupných adaptacích nevýznamné. Upevňování těchto rozdílů v podmínkách izolace vede ke vzniku nových druhů, tj. ke speciaci.

Úkol 2. Otázky k teoretickému materiálu.

Jak se jednotlivci přizpůsobují svému prostředí? Jaká je relativní účelnost zařízení? Svou odpověď ilustrujte příklady. Mohou si organismy v průběhu dlouhého vývoje vyvinout absolutní, tedy dokonalé adaptace? Uveďte důvody své odpovědi.

Úkol 3: Laboratorní práce č. 8

Téma: Adaptace organismů na různá stanoviště (voda, země-vzduch, půda).

Cíl práce: naučit se identifikovat adaptační adaptace organismů na podmínky prostředí a důvody relativity těchto adaptací

Pokrok

1. Zvažte herbář nebo živý exemplář rostliny, který vám nabízí, obrázek zvířete (obr. 1, 2), určete název rostliny a její stanoviště.

a) Určete strukturní znaky rostlin a živočichů, kteří tyto organismy přizpůsobují svému prostředí (můžete použít další literaturu).

b) Vyplňte tabulku:

c) Vytvořte předpoklady o spolehlivosti těchto zařízení.

d) Udělejte závěr o významu adaptací a relativitě těchto adaptací.

2. Vyplňte tabulku:

3. Vyberte adaptace (fyziologické adaptace) spojené s pobytem ve vodě a představující krokodýla jako predátora (obr. 1). Vyplňte tabulku.

4. Vyplňte tabulku: formy adaptace na sucho:

Cílová: zjistit mechanismus vzniku adaptací na prostředí a jejich relativní povahu, dojít k závěru, že adaptace je výsledkem působení přírodního výběru.

Zařízení: sbírky hmyzu, vycpaných ptáků a savců, skříňové rostliny, herbářové vzorky rostlin, kresby zvířat v různých lokalitách, zápisník, pero, tužka, pravítko.

Pokrok:

1. Zvažte herbářové rostliny.

2. Určete stanoviště každého exempláře.

3. Popište rysy adaptace na podmínky prostředí.

4. Vyplňte tabulku

Jak tato zařízení vznikla a proč jsou relativní? Uveďte svůj závěr.

Pomocí herbářových vzorků prozkoumejte vnější strukturu následujících rostlinných druhů:

a) nejedí zvířata: kopřiva dvoudomá, hloh ostnatý, bolševník sibiřský

b) rané kvetení: chistyak, husí cibule, konvalinka.

Tabulka „Výrazné rysy rostlin“:

a) nejedí zvířata:

b) rané kvetení:

Při dokončení úkolu určete:

A). Jaké strukturální rysy první skupiny rostlin je chrání před sežráním zvířaty a druhá skupina zajišťuje dřívější kvetení.

B). Určete, jaké faktory jsou spojeny s adaptivními rysy organizace.

7. Po prostudování všech navrhovaných organismů a vyplnění tabulky na základě znalostí o hnacích silách evoluce vysvětlete mechanismus adaptace a zapište obecný závěr.

3. Spojte uvedené příklady zařízení s jejich povahou.

Závěr

· Ochranné zbarvení

Zbarvení žirafy

Barva srsti ledního medvěda

· Přestrojení

Forma květinové kudlanky

Hůlkový tvar těla hmyzu

· Varovné zbarvení

Barvení čmeláka

Barvení berušky

· Světlé skvrny na housenkách

Mimikry

Vzhled pestřenky

· Struktura květu orchideje

Adaptivní chování

Chování brouka bombardéru

Závěr (I-možnost): Všechny rostliny a zvířata na Zemi jsou přizpůsobeny svému prostředí. Adaptace může být velmi různorodá, od zbarvení až po stavbu těla. Adaptace pomáhá různým rostlinám a zvířatům přežít v těch nejnepříznivějších podmínkách.