Цикл презентацій до теми "Адаптації". Біологія та екологія 11 клас

ТЕМА 5: АДАПТАЦІЇ

Адаптація як загальна властивість біологічних систем урок 1

Адапта́ція в біології — анатомічна структура, фізіологічний процес, або реакція в поведінці організму, яка розвинулась за деякий проміжок часу в процесі еволюції таким чином, що стала підвищувати довготривалий репродуктивний успіх даного організму.Термін «адаптація» також інколи використовується як синонім природного відбору, але більшість біологів не схвалюють такого користування.

Адаптація реалізується на кожному рівні організації біосистем: клітинні адаптації організмові адаптації популяційні адаптації видові адаптації екосистемні адаптації

Отже, АДАПТАЦІЯ (від лат. adaptatio – пристосування) в біології –загальна властивість усіх біосистем щодо формування й розвитку нових біологічних ознак відповідно до змін умов навколишнього середовища.

Усі адаптації мають ряд спільних властивостей: пристосувальна мета або функція

адаптації успадковуються наявність основи, характерної предковій групі

компромісність

відносний характер

Організми, що адаптовані до свого оточуючого середовища, здатні до наступних дій: *Отримувати повітря, воду, їжу та поживні речовини; *Пристосовуватись до фізичних характеристик оточуючого середовища, таких як температура, освітленість та вологість; *Захищатись від природніх ворогів; *Розмножуватись; *Реагувати на зміни оточуючого середовища

Види адаптації: Структурні— це спеціальні частини організму, що допомагають йому виживати в природних умовах. Наприклад, такими адаптаціями можуть бути колір шкіри, форма тіла, або видозміни покривів обтічна форма тіла плавальні перетинки

довгі ноги в болотяних птахів пласке тіло у придонних риб захисне забарвлення у куріпки попередчуюче забарвлення у бджоли

Фізіологічні адаптації — це системи всередині організму, що дозволяють виконувати деякі біохімічні або фізіологічні процеси — секрецію отрути, підтримання температури тіла, нейтралізацію токсинів при травленні і т. ін у кажанів орієнтація пов'язана з ехолокацією у верблюда накопичення жиру як джерело води

Біохімічна адаптація – це утворення певних речовин, які допомагають захищатися від ворогів отрута діє не тільки при попаданні в кров а й через шлунок і слизову очей неприємний запах відлякує ворогів і приваблює особин свого виду

Адаптації поведінки(етологічні) — це видозміни поведінкових реакцій організму у відповідь на зміни в оточуючому середовищі. Наприклад, це можуть бути умовні або безумовні рефлекси. в несприятливий період рослини скидають листя в шлюбний період багато тварин утворюють пари

Наслідки: Організми, що не можуть адаптуватись до навколишнього середовища, покидають його або вимирають. Термін «вимирання» в контексті адаптації означає, що доля організмів, що гинуть протягом деякого проміжку часу, постійно перевищує долю організмів, які народжуються, і цей проміжок часу достатньо великий для повного вимирання популяції.

ЗАГАЛЬНІ ЗАКОНОМІРНОСТІ ФОРМУВАННЯ АДАПТАЦІЙ УРОК 2

Адаптивна еволюція- пристосування організмів в процесі еволюційного розвитку.

Дрейф генів - випадкові зміни частоти зустрічності алелей у популяції.

Потік генів – неспрямоване перенесення алелів з одних популяцій до других.

Поступова дія природного добору

АДАПТАЦІОГЕНЕЗ (від лат. adaptatio – пристосування і грец. генезис – походження ) – процес формування нових пристосувань або удосконалення існуючих до певних умов існування завдяки зміні генетичної структури популяції під дією еволюційних чинників.

За походженням розрізняють три основні способи адаптаціогенезу: комбінативний, преадаптивний, постадаптивний.

Преадаптації – еволюційні змі- ни, що забезпечують появу нових пристосувань за участі сформованих структур організмів у змінених умовах існування.

Постадаптація – еволюційні зміни організмів, що удосконалюють існуючі пристосування даного виду до вже освоєних ним умов існування. Комбінація – формування ознаки у більшості особин в популяції.

Класифікація адаптацій Захисне забарвлення та форма; Явище демонстрації; Попереджувальне забарвлення; Погрозливі забарвлення та поведінка; Приваблюючі забарвлення та поведінка; Мімікрія.

Класифікація адаптацій

Закономірності адаптаціогенезу Правило адаптивності, Правило екологічної індивідуальності, Правило відносної незалежності адаптацій, Правило двох рівнів адаптації.

Властивості адаптацій індивідуальність, відносна доцільність, непостійність.

Різноманіття адаптацій

СТРАТЕГІЇ АДАПТАЦІЙ ОРГАНІЗМІВ урок 3

Стратегія адаптацій організмів (адаптивна стратегія) – це певний загальний напрям формування пристосувань організмів різних видів, що забезпечує їхнє існування в часі.

За характером формування адаптивних механізмів розрізняють: Стратегія за принципом резистентності, Стратегія за принципом толерантності, Стратегія уникнення несприятливих упливів.

Стратегія за принципом резистентності (активна адаптація) передбачає формування адаптивних механізмів, що протидіють новим умовам середовища.

Стратегія за принципом толерантності (пасивна адаптація) полягає в підкоренні життя організму умовам середовища: сплячка, анабіоз, листопад

Стратегія уникнення несприятливих упливів формування в організмів життєвих циклів і проявів поведінки, які дають змогу уникнути несприятливих змін чинників середовища.

ЗА ТРИВАЛІСТЮ ФОРМУВАННЯ АДАПТАЦІЙ РОЗРІЗНЯЮТЬ ТРИ СТРАТЕГІЧНІ НАПРЯМИ АДАПТИВНИХ ПРОЦЕСІВ: -стратегія еволюційних адаптацій, -стратегія акліматизації, -стратегія негайної адаптації.

Коадаптація Взаємне пристосування органів та їх частин для забезпечення життєдіяльності організму в нових умовах середовища.

Коадаптація

Коадаптація

Коеволюція Процес формування коадаптацій, коли кілька видів здійснюють взаємний вплив на еволюцію одне одного.

Коеволюція

Принцип Чорної Королеви???...

Адаптивна радіація

Молекулярні та клітинні адаптації урок 4

Точкові мутації

Дуплікація генів

Молекулярною основою адаптацій є синтез нового типу макромолекул унаслідок мутацій та рекомбінацій генів. Окрім цього, молекулярними й клітинними механізмами адаптацій є: збільшення або зменшення концентрації білків унаслідок змін у їх клітинному синтезі; 2) приєднання до макромолекулречовин (активатори та інгібітори), що модифікують їх властивості; 3) зміна регуляторних функцій білків й клітинних процесів метаболізму; 4) зміна просторової організації біополімерів.

Отже, формування адаптацій на молекулярному й клітинному рівнях організації пов’язано із змінами генетичного матеріалу, експресії генів та функціональних продуктів певних генів.

ЕКОЛОГІЧНА НІША. ПОНЯТТЯ ПРО ЕКОЛОГІЧНО ПЛАСТИЧНІ ТА ЕКОЛОГІЧНО НЕПЛАСТИЧНІ ВИДИ урок 5

ЕКОЛОГІЧНА НІША – це просторове й функціональне багатовимірне місце виду (організмів, популяції) в екосистемі, що визначається їхнім біотичним потенціалом і сукупністю чинників довкілля, до яких він пристосований.

Параметри екологічної ніші 1. Ширина екологічної ніші – параметр, який визначають за діапазоном дії будь-якого екологічного чинника в межах угруповання та оцінюють шляхом порівняння з шириною екологічної ніші інших видів (організмів, популяцій), тобто межі витривалості виду. місце проживання (просторова ніша), живлення (трофічна ніша), добова активність (часова ніша).

Екологічна пластичність виду – це здатність організмів виду до існування в певному діапазоні значень екологічного чинника. Види, які можуть виживати в широкому діапазоні змін умов існування, називають екологічно пластичними. Екологічно непластичні види – види з вузьким діапазоном екологічної пластичності до чинників середовища.

Адаптивний потенціал (від лат. potentia – сила) – міра пристосувальних можливостей виду в мінливих умовах довкілля. Різні види мають різну екологічну пластичність, що формується в процесі еволюції на основі генетичної пластичності (англ. genetic flexibility) – здатності генотипів змінюватися й забезпечувати пристосованість до змін навколишнього середовища. Отже, екологічну пластичність виду визначають генетична пластичність та адаптивний потенціал. Високий адаптивний потенціал забезпечує швидку адаптацію організмів до нових умов довкілля.

Параметри екологічної ніші 2. Перекривання екологічної ніші – це параметр, що характеризує викори- стання видами (популяціями, організмами) одних і тих самих ресурсів середовища і характер конкуренції між ними.

Основні правила, що характеризують екологічні ніші 1. правило конкурентного виключення: якщо два види з подібними вимогами до середовища (харчування, поведінки, місць розмноження тощо) вступають у конкурентні відносини, то один з них повинен загинути або змінити свій спосіб життя і зайняти нову екологічну нішу.

Конкуренція між видами спричиняє звуження екологічної ніші

Принцип конкурентного виключення обмежує кількість видів у екологічній ніші одним

Використання різних шляхів для послаблення конкуренції та розділення екологічних ніш

Основні правила, що характеризують екологічні ніші правило обов’язковості заповнення екологічних ніш: порожня екологічна ніша завжди буває природно заповненою

Правило обов’язковості заповнення екологічних ніш виконується не завжди !!!!

ЖИТТЄВІ ФОРМИ РОСЛИН І ТВАРИН ЯК АДАПТАЦІЇ ДО СЕРЕДОВИЩА МЕШКАННЯ урок 6

Життєва форма рослин – зовнішній вигляд рослинних організмів, що відображає їхню пристосованість до умов середовища існування.

Життєва форма тварин – група особин, що мають подібні морфологічні при- стосування для існування в однаковому середовищі.

За Д. М. Кашкаровим : плаваючі (суто водні, напівводні), риючі, наземні (бігаючі, стрибаючі, повзаючі), деревні, повітряні форми.

СЕРЕДОВИЩЕ ІСНУВАННЯ урок 8

СЕРЕДОВИЩЕ ІСНУВАННЯ – це природні процеси й тіла, з якими організми різних видів під час свого життя перебувають у прямих або непрямих взаємовідносинах.

Умови існування – це компоненти середовища існування, що впливають на організми і визначають їхні життєві прояви Основні умови існування середовища жит- тя (світловий й температурний режими, хімічний склад, вологість) визначаються властивостями його основних ресурсів (води, повітря, ґрунту й біомаси).

Ресурси середовища існування – сукупність природних чинників, що використовуються в разі потреби для життєдіяльності організмів. -ресурси неживої природи -ресурси живої природи -лімітуючі ресурси

Як організми впливають на середовище існування? біогеохімічні функції: -енергетична (перетворення енергії в процесах фотосинтезу, хемосинтезу, терморегуляції), -концентраційна (вибіркове накопичення в процесі життєдіяльності певних елементів і речовини), -деструкційна (перетворення складніших речовин на простіші у процесах руйнування гірських порід, мінералізації органічних решток), -транспортна (переміщення хімічних елементів і речовин проти сили тяжіння).

Закономірності взаємодії між організмами та середовищем існування? Закон єдності організмів і середовища їхнього мешкання: Між живими організмами та їх середовищем існування формуються тісні взаємовідносини та взаємозалежності, що зумовлюють їх діалектичну єдність.

Правило «максимального тиску життя»: організми використовують весь наявний ресурс і розмножуються з такою інтенсивністю, що забезпечує максимально можливу їх кількість.

Самостійна робота. Вплив середовища існування на організми Визначте видову належність зображеного організму та схарактеризуйте особливості його екологічної ніші (середовище існування, місцеіснування, живлення, добова активність). Назвіть основні умови існування та природні ресурси, необхідні для життєдіяльності цієї комахи. Сформулюйте висновок про вплив середовища мешкання на істоти.

ВОДНЕ СЕРЕДОВИЩЕ ІСНУВАННЯ урок 9

ВОДНЕ СЕРЕДОВИЩЕ ІСНУВАННЯ – це абіотичне середовище існування, основним ресурсом якого є вода висока густина стабільний температурний режим низький вміст кисню менша кількість світла сольовий режим

гідробіонти адаптації приклади Планктон Нейстон Бентос Перифітон Нектон За допомогою додаткової літератури заповнити таблицю

НАЗЕМНО-ПОВІТРЯНЕ СЕРЕДОВИЩЕ ІСНУВАННЯ урок 10

НАЗЕМНО-ПОВІТРЯНЕ СЕРЕДОВИЩЕ ІСНУВАННЯ – це абіотичне, найрізноманітніше за своїми умовами існування середовище, основним ресурсом якого є повітря.

Чинники середовища існування: хімічний склад повітря світловий режим температура вологість повітря

Завдяки видимому світлу сформувались екосистеми, фотосинтез є джерелом поживних речовин для неї. Адаптацією до освітлення у тваринному світі є формування очей.

Правило Бергмана: це закономірність зміни розмірів тварин у зв'язку зі змінами температурного фактору. У тварин загальна теплопродукція залежить від об'єму тіла, а швидкість тепловіддачі − від площі її поверхні. При збільшенні розмірів організмів об'єм тіла зростає швидше, ніж поверхня. Тому види, які мешкають у холодних регіонах (наприклад, білі ведмеді, кити), мають, як правило, великі розміри, тоді як мешканці спекотних країн (наприклад, більшість  комахоїдних ссавців) зазвичай менші за розміром.

Правило Аллена: у теплокровних тварин ті частини тіла, що виступають, у холодному кліматі є коротшими аніж в аналогічних видів у теплому. Завдяки цьому тварини, що мешкають у холодних природних умовах, набувають меншої питомої поверхні тіла і, як наслідок, менше втрачають тепла. Прикладом спрацьовування правила Алена можуть бути представники родини псових (Canidae) з різних регіонів. Так, найменші (відносно довжини тіла) вуха та ніс у цій родині спостерігають у блакитного песця (Alopex lagopus), що мешкає в Арктиці, а найбільші — у лисиці фенека (Vulpes zerda), що мешкає в пустелях Північної Африки (в основному в Сахарі).

– організми, які населяють наземно-повітряне середовище. В основу екологічних класифікацій мешканців наземного середовища покладено найрізноманітніші критерії: способи живлення, локомоції, відношення до вмісту кисню, температури, вологості, тиску тощо. Аеробіонти (від грец. аерос – повітря, біонтос – той, хто живе) Анаероби Термофіли Гігрофіли Аероби Кріофіли Ксерофіли

ҐРУНТОВЕ СЕРЕДОВИЩЕ ІСНУВАННЯ УРОК 11

ҐРУНТОВЕ СЕРЕДОВИЩЕ ІСНУВАННЯ – це абіотично-біотичне середовище, умови існування якого визначаються верхнім родючим шаром суходолу.

Ґрунт як середовище існування характеризується такими особливостями: вода і повітря знаходяться в порожнинах між часточками ґрунту, склад ґрунтового повітря відрізняється від атмосферного, немає впливу світла, його вологість завжди вища, ніж повітря, характерна незначна амплітуда добових і річних коливань температур.

– мешканці ґрунтового середовища існування. Едафобіонти (від грец. едафон – ґрунт), або геобіонти За екологічними особливостями усіх мешканців ґрунтового середовища можна поділити на мікробіонтів, фітобіонтів, мікобіонтів зообіонтів.

Залежно від розмірів та осередків життя ґрунтових зообіонтів поділяють на такі групи :

Отже, едафобіонтами є різні за розмірами ґрунтові бактерії,водорості, вищі рослини, гриби, твариноподібні організми та справжні тварини, які здійснюють три групи ґрунтових біологічних процесів: 1) глибоке перетворення органічного та частково мінерального складу ґрунту; 2) кругообіг хімічних елементів; 3) вплив на фізичні та хімічні властивості ґрунту.

Знайдіть інформацію та підготуйте міні-доповідь про унікального землекопа

Самостійна робота. Адаптованість едафобіонтів до середовища існування Визначте та назвіть окремі морфологічні, фізіологічні та етологічні адаптації дощового черв’яка звичайного (Lumbricus terrestris) до середовища існування. Розпізнайте та вкажіть належність виду до певної екологічної групи

ОРГАНІЗМ ЯК СЕРЕДОВИЩЕ МЕШКАННЯ урок 12 У Джонатана Свіфта (1667–1745), автора всесвітньовідомих творів про Гуллівера, є такі рядки: Під мікроскопом він відкрив, що на блосі живе й її кусає блішка; На блішці ж тій існує блошеня – манюня, У блошеня ж встромляє зуб сердито блошиненя... І так ad infinitum, тобто без кінця.

ГОСТАЛЬНЕ СЕРЕДОВИЩЕ ІСНУВАННЯ (від англ. host – господар) – це біотичне середовище існування, пов’язане з ресурсами живого організму. Онтобіонти – мешканці гостального середовища життя

Організм як середовище існування має низку переваг перед іншими середовищами життя: стабільність водного режиму, сталість сольового складу, велика кількість їжі, захищеність мешканців, відсутність температурних перепадів. Водночас гостальне середовище життя має й певні недоліки для його мешканців: обмеженість життєвого простору, незначний вміст кисню, нестача світла, наявність захисних бар’єрів.

взаємозалежне живлення, спрощення організації, анаеробне дихання, органи прикріплення. Основними адаптаціями мешканців гостального середовища є:

Зовнішні та внутрішні симбіонти

СПОСОБИ ТЕРМОРЕГУЛЯЦІЇ ОРГАНІЗМІВ урок 13

За допомогою інфрачервоних теплових камер австралійські науковці виявили, що під час спеки сірі коали (Phascolarctos cinereus) спускалися по деревах нижче, де стовбури прохолодніші, й притискалися до них. У спеку, коли повітря прогрівалося до 39 °С, температура стовбурів була на 7 °С нижчою. Коали використовують стовбури як тепловий насос, що забирає надлишок тепла і є одним із механізмів фізичної терморегуляції.

ТЕРМОРЕГУЛЯЦІЯ (від грец. термо – тепло і лат. регул – впорядковую) – сукупність фізіологічних процесів, що підтримують температуру тіла організму відмінною від температури навколишнього середовища. Етологічна (поведінкова) терморегуляція Фізична терморегуляція Хімічна терморегуляція

Механізми терморегуляції: зміна інтенсивності теплоотримання регуляція власних тепловитрат

Пойкілотермія (від грец. пойкілос – мінливий, термо – тепло) – це стратегія виживання, за якої організми мають не температуру тіла, що змінюється залежно від температури зовнішнього середовища і яка залежить від тепла, що надходить ззовні. Гомойотермія (від грец. гомойос – однаковий, термо – тепло) – це стратегія виживання організмів зі сталою температурою тіла, яка не залежить від температури зовнішнього середовища, а залежить від тепла, що утворюється всередині.

Самостійно заповніть таблицю