Презентація: Адаптації як результат еволюційного процесу

Адаптації як результат еволюційного процесу

Адаптація — це пристосування живих систем до тих чи інших умов середовища існування. Усі види адаптації — це результат дії еволюційного процесу на основі природного добору. Адаптації можуть виникати до абіотичних і біотичних факторів і бути спрямовані на підвищення стійкості організмів. Шляхи адаптацій можуть бути різними, а саме:1. Морфологічні (захисне забарвлення, колючки, товста кутикула, волосяний покрив, жировий шар і т. ін.).2. Фізіологічні адаптації (стійкість фізіологічних параметрів: постійна температура тіла, вміст кисню, вуглекислого газу, вміст цукру в крові та ін.).3. Біохімічні адаптації (постійність біохімічних процесів).4. Етологічні адаптації (поведінкові реакції як адаптації організму).

АДАПТАЦІОГЕНЕЗ – процес формування нових пристосувань або удосконалення існуючих до певних умов існування завдяки зміні генетичної структури популяції під дією еволюційних чинників. СПОСОБИ ФОРМУВАННЯ АДАПТАЦІЙКомбінативний - пристосування формуються шляхом комбінування кількох мутацій і подальшого закріплення найбільш вдалого варіанта

Преадаптивний - еволюційні зміни, що забезпечують появу нових пристосувань за участі сформованих структур організмів у змінених умовах існування Постадаптивний - еволюційні зміни організмів, що удосконалюють існуючі пристосування даного виду до вже освоєних ним умов існування Захист від пересихання. Захист від хижаків. Утворилося спочатку для терморегуляції, а потім розвинулось для польоту. Зяброва дуга, що підтримує щелепи. Щелепи. Зяброві дуги

ЗАКОНОМІРНОСТІ ФОРМУВАННЯ АДАПТАЦІЙ{876 C5704-FC10-44 CF-BC7 E-B17 AD1 BE371 A}Назва. Визначення. Правило адаптивностіу відповідь на дію умов середовища в усіх біосистем на всіх рівнях організації живої матерії формуються пристосування. Правило екологічної індивідуальності адаптаційкожен вид специфічний за екологічними можливостями адаптації, двох ідентичних видів не існуєПравило відносної незалежності адаптаційвисока адаптивність до одного з екологічних чинників не дає такого самого ступеня пристосовуваності до інших умов життя. Правило двох рівнів адаптаційбіосистеми адаптуються до умов існування двома способами: шляхом функціональних адаптацій у межах сталого рівня стабілізації системи та шляхом зміни цього загального рівня стабілізації

Властивості адаптаційІндивідуальність (відбувається згідно із загальними закономірностями, завжди індивідуальний, оскільки залежить від генотипу організмів, що визначає індивідуальність адаптацій наступних рівнів організації життя)Відносність (допомагає організмам вижити лише за тих умов, за яких вона формувалася, наприклад: захисні пристосування від одних ворогів є неефективними від інших)Непостійність (адаптації змінюються в процесі індивідуального й історичного розвитку окремих біосистем залежно від змін умов існування, наприклад: із послабленням впливу сонячного світла змінюється засмага людини)

I. Морфологічна: проявляється у зміні будови тіла. Види адаптації:у савані листя вічнозелених дерев дуже жорстке і сильно опушене, що сприяє зменшенню випаровування вологи з поверхні листової пластинкиу степу багато гризунів (хом’яки) мають защічні мішки, що дозволяє переносити тваринам корм

II. Зміни забарвлення: для маскування, відлякування тощо. Види адаптації: Краб-привид. Саламандра

Маскування. Демонстрація

Багато видів – потенціальних жертв - мають захисне або маскуюче забарвлення, яке ховає їх від хижаків. Приклади : у деяких видів оленів у молодих особин шкіра плямиста і є непомітною на тлі плям світла і тіні. Білих зайців важко помітити на тлі снігу. Довгі тонкі тілі комах паличників також важко помітити, оскільки вони за зовнішнім виглядом нагадують гілочки кущів та дерев. Багатоманітність захисного забарвлення можна розділити на кілька основних груп:*захисне забарвлення;*розчленовуюче забарвлення;*попереджуюче забарвлення;*погрожуюче забарвлення (та поза). Захисне і застережне забарвлення

Захисне забарвлення. Захисне забарвлення – допомагає організму стати непомітним на тлі середовища, притаманне незахищеним організмам.

Розчленовуюче забарвлення. Розчленовуюче забарвлення - тіло має яскраві, контрастні смуги та плями, які заважають хижаку розрізнити межі тіла потенційної жертви

Попереджуюче забарвлення Попереджуюче забарвлення - слугує для того, щоб вигляд об’єкта зберігся у пам’яті хижака разом з неприємним відчуттям, притаманне захищеним тваринам.

Погрожуюче забарвлення (та поза)Зненацька демонструється хижаку, що атакує, з метою дезорієнтувати, притаманне незахищеним організмам.

III. Мімікрія (наслідування, маскування) — властивість деяких організмів імітувати зовнішній вигляд або інші ознаки інших не пов'язаних організмів або неживих об'єктів, що забезпечує захист від ворогів. Це притаманно не тільки тваринам, а й рослинам, навіть віруси «одягають» ту білкову оболонку, яка «обдурить» мембрану організму. Види адаптації: Листовидка Фантастичний листохвостий гекон

Мімікрія (від грец. мімікос — наслідувальний) — це здатність до уподібнення за забарвленням, формою чи поведінкою організмів одного виду (моделей) особинами іншого (імітаторами). Наслідування зовнішнього виду одного організму іншим. Іншими словами, це – зовнішня схожість менш захищеного тваринного з більш захищеним, або зливання з оточенням. Мімікрія виникла в ході еволюції деяких істот, як механізм захисту, щоб вижити. Завдяки цьому деякі види можуть повністю зливатися з навколишнім середовищем, а інші беруть зовнішній вигляд хижака, хоча насправді такими не є. Дві форми мімікрії відкрили англійський вчений Г. Бейтс та німецький — Ф. Мюллер.

Метелики-білани. Приклади мімікрії

Двоколірна камбала. Метелик-скляниця. Квітковий богомол

Умови виникнення мімікрії Той, чию зовнішність копіюють, отримав назву “модель”. Той, кого прагнуть обдурити таким способом, називається оператором. Щоб приклад мімікрії був ефективним, повинні дотримуватися певні умови. Хижак (оператор) повинен мати здатність до розпізнавання і запам’ятовування тварин, не придатних для їжі (несмачних, небезпечних або складних для лову). Оператор повинен бути досить дурний, щоб не помітити імітації і прийняти імітатора за модель. У разі маскування під навколишнє середовище оператор не повинен помітити жертву. Відповідно до існуючої зараз теорії, зв’язок між імітатором і моделлю встановлюється протягом довгого часу.

Мімікрія кольору - здатність організму бути забарвленим відповідно навколишньому середовищу (це один з видів модифікаційної мінливості). Мімікрія форми - це вже один з варіантів спадкової мінливості. Широко відома комаха - тропічний палочник (за назвою і форма тіла - нагадує паличку дерева). Мімікрія звуку - ще одна форма захисту. Наприклад кролячий сич може шипіти як змія.

Мімікрія Вавилова – рослина імітує форму або забарвлення іншої рослини. Класична мімікрія (мімікрія Бейтса) – форма мімікрії, при якій їстівний вид імітує неїстівний або отруйний. Мімікрія Мюллера – форма мімікрії, при якій подібне попереджаюче забарвлення у кількох різних отруйних або неїстівних видів живих організмів (два або більше видів, наслідуючи один одному, утворюють «кільце мімікрії»). Колективна мімікрія – велика група невеликих за розміром організмів збивається у суцільне скупчення, щоб створити образ великої тварини. Мімезія – наслідування неживим предметам. Агресивна мімікрія – елементи наслідування у хижака з метою залучення жертви.

Мімезія, або камуфляж. Мімезія (камуфляж, маскування) – це приклад мімікрії, при якій імітатор копіює природний фон (листя, каміння, гілки дерев). Моделлю в цьому випадку виступає неживий предмет, тому він зовсім не реагує на імітатора.

Мімезія

Мімікрія Мюллера, або мюллерівська мімікрія, — форма мімікрії, при якій подібне попереджаюче забарвлення у кількох різних отруйних або неїстівних видів живих організмів (два або більше видів, наслідуючи один одному, утворюють «кільце мімікрії»). Явище названо на честь німецького зоолога Фріца Мюллера (1822—1897), який вперше запропонував дану концепцію в 1878 році. Відповідно до думки деяких дослідників, мюллерівська мімікрія — різновид апосематичного (запобігаючого) забарвлення, яка в даному випадку не є мімікрією в повному розумінні, тобто введенням в оману організму, що сприймає сигнал, оскільки і модель, і імітатор виявляються однаково неїстівними для хижака; в зв'язку з цією думкою були запропоновані заміщуючі терміни: мюллерівська схожість, мюллерівська конвергенція.

Мюллерівська мімікрія Суть мюллерівської мімікрії полягає в тому, що кілька захищених видів нагадують один одного за забарвленням і формою, утворюючи так зване «кільце»; їхні вороги, виробивши рефлекс відрази до одного з видів «кільця», не чіпають також і інших. Такі кільця утворюють, наприклад, отруйні комахи, що мають попереджувальне червоне з чорними плямами (сонечка, клоп-солдатик) або жовто-чорне (різні види ос, деякі павуки) забарвлення.

Мюллерівська мімікрія. Червоноклоп червоний. Колорадський жук. Сонечка. Геліконідиджмільбджолаоса

Мюллерівська мімікрія

Колективна мімікрія

Мімікрія Бейтса, або бейтсівська мімікрія — форма мімікрії, при якій їстівний вид імітує неїстівний або отруйний. Описана в 1852 році Генрі Бейтсом. Класичним прикладом мімікрії Бейтса стали метелики-стрічкарки Limenitis archippus, що повторюють забарвлення іншого виду німфалід — данаїди монарха; разом з тим, за даними деяких дослідників, обидва ці види виявляються однаково неїстівними для птахів, що відповідає визначенням не бейтсівської, а мюллерівської мімікрії. Безпечні мухи з родини сюрчалки імітують апосематичне забарвлення жалких ос.

Бейтсівська мімікрія

Мімікрія Бейтса. Мімікрія Бейтса, або бейтсівська мімікрія — форма мімікрії, при якій їстівний вид імітує неїстівний або отруйний. Коралова змія. Несправжня коралова змія

Хоча ці комахи виявляються чотирма дуже схожими метеликами, вони навіть не належать до однієї родини. Хижаки уникають метелика Ithomia, вважаючи його особливо поганим на смак. Метелик Dysmorphinus, Danais і Кастінієва моль отримують захист, імітуючи забарвлення Ітомоїна. Мімікрія Бейтса

Мімікрія Вавилова — форма мімікрії рослин, при якій дикорослі рослини набувають одну або кілька характеристик сільськогосподарських культур через покоління штучного відбору. Явище названо на честь Вавилова Миколи Івановича, видатного вченого-генетика, ботаніка, селекціонера, який визначив центри походження культурних рослин. Мімікрія Вавилова є прикладом несвідомого штучного відбору — людина несвідомо відбирає форми бур'янів, ближчі до культурних за розміром і формою насіння, часу дозрівання і поширює їх. Дана мімікрія виникає всупереч цілям сільського господарства. Схожим чином розвивається стійкість до антибіотиків і гербіцидів. Існує ймовірність, що, перейнявши деякі корисні властивості культурних рослин, бур'ян може в підсумку стати культурним. Такі види будуть вторинними сільськогосподарськими культурами. Ймовірно, саме завдяки такому відбору увійшли в культуру жито і овес — бур'яни, що засмічують посіви пшениці.

Мімікрія Вавилова. Кропива дводомна. Глуха кропива біла

Васманнова мімікрія — різновид міметичної подібності, яка полегшує видам-моделям співіснування з видом-хазяїном його — наприклад, жукам (Coleoptera) і іншим мірмекофілам мурах (Hymenoptera: Formicidae). Даний вид мімікрії відноситься до випадків, коли вид-імітатор нагадує вид-модель, разом з яким він проживає (інквілінізм) в гнізді або колонії. Більшість моделей є суспільними комахами, такими як мурахи, терміти, бджоли і оси. Вперше було описано Еріхом Васманном, ентомологом, що спеціалізувався на дослідженні суспільного життя мурах і термітів, одним з «батьків-засновників» мірмекології, описав 933 нових видів мірмекофілів, здебільшого жуків.

Мурашка Tetraponera і павук-скакун (Myrmarachne ichneumon) в Національному парку Горонгозо, Мозамбік.

IV. Фізіологічні адаптації: фізіологічні реакції, спрямовані на збереження сталості організму. Види адаптації: Накопичення жиру пустельними тваринами перед настанням посушливого сезону. Верблюди можуть обходитися без води, втрачаючи при цьому до 40% маси тіла. Залози, що виділяють розчини солей, розташовані біля очей крокодила, тому здається, ніби хижак плаче.

V. Адаптація поведінки: піклування про потомство, відлякування ворогів, імітація смерті, сплячка. Види адаптації:

Піклування про потомство. Опосум (імітація смерті)Богомол (загрозлива поза)

Коеволюція Коеволюція – це спільна еволюція біологічних видів, які взаємодіють в екосистемі. Ці види поєднані тісним екологічними зв'язками, але не обмінюються генами. Зміни, які відбуваються у ознаках особин одного виду, призводять до змін у іншого виду (або інших видів). Коеволюція може відбуватися такими шляхами:

Система «хижак–жертва»Система « хижак – жертва» - це адаптації, що виробляють жертви для протидії хижакам, сприяють виробленню у хижаків механізмів подолання цих пристосувань. Тривале спільне існування хижаків та жертв призводить до формування системи взаємодії, за якої обидві групи стало зберігаються на певній території.

Система «фітофаг-рослина» Система «фітофаг–рослина» це адаптації , механізми якої подібні до системи «хижак–жертва» і формуються між фітофагами та рослинами, які вони поїдають. Рослини виробляють пристосування для захисту (отруйність, колючість, жорсткість покривів на листках, тощо), а фітофаги протистоять цьому.

Система «паразит-хазяїн» Система «паразит – хазяїн» - це вид взаємодії між різними видами, за якого один з них (паразит) певний час використовує іншого (хазяїна) як джерело живлення та середовище існування, частково чи повністю покладає на нього регуляцію своїх взаємовідносин з довкіллям. Відмінність паразитизму від хижацтва полягає в тому, що фізіологія паразита підпорядкована фізіології хазяїна, його життєвий цикл (саме його існування , або розмноження) неможливий (або сильно ускладнений) без отримання від хазяїна необхідних для нього біологічних ресурсів. Організми-хазяї зазвичай в ході еволюції виробляють захисні механізми проти паразитів. Більшість паразитів також еволюційно надбали адаптації для захисту від протидії хазяїв. Черв Leucochloridium paradoxum, який керує поведінкою господаря. Язикова мокриця

Коадаптація Коадаптація – це спільне та взаємне пристосування до зміни життєвих умов. Приклад : перетворення зуба змії в отруйний зуб, завдяки пристосуванню слинної залози (стає отруйною залозою), зміни у будові зуба (утворення каналу), пристосування м’язів (при закриванні пащі зуб прибирається назад). Інший приклад – пристосування форми квітки до будови ротової частини деяких комах. Наслідки коадаптації грибів та рослин є виникнення мікоризи грибів та водоростей – лишайник. Blastophaga psenes та сикантії інжиру

Види адаптації: VI. Біохімічна адаптація: вироблення отрути, стійкість структури білків термостійких організмів і т.д. Нападаючи, скунс задирає хвіст, вигинає спину та стукає передніми лапками. Якщо ворог не відстає, то він повертається спиною і, піднявши хвоста, випускає струмінь пахучої рідини. Скорпіони використовують свою отруту, щоб убити чи паралізувати здобич, щоб її можна було з’їсти, або для захисту від ворогів.

Гомологія (від грецьк. гомологія — відповідність) — це відповідність загального плану будови органів різних видів, зумовлена їхнім спільним походженням. Аналогії (від грецьк. аналогія — подібність) — це подібність будови органів різного походження, які виконують однакові функції. Рудименти (від лат. рудиментум — зачаток) — це органи, недорозвинені чи спрощені у особин певного виду внаслідок утрати своїх функцій протягом філогенезу.

Аналогічні органи - це органи, різні за походженням, які мають зовнішню схожість і виконують подібні функції. Спинний плавець косатки. Спинний плавець акули. Бивні слона. Бивні моржа. Шипи шипшини. Колючки кактуса

Вусики гороху. Голки кактуса. Голки барбарису. Гомологічні органи — органи, подібні за походженням, будовою, розташуванням в організмі. Слинні залози. Отруйні залози змій. Молочні залози. Потові залози

Рудименти — це органи ,що були нормально розвинуті в далеких предків, але в процесі еволюції втратили свою значущість та збереглися у вигляді залишків. Третя повіка. Апендикс. Рудимент кісток таза у кита. Лусочки на кореневищах щитника чоловічого, конвалії та пирію

Атавізми — це  поява в окремих організмів якогось виду ознак, які існували у віддалених предків, але були втрачені в процесі еволюції. Гіпертрихоз, політелія/полімастія, наявність хвоста в людини