Что относится к признакам приспособленности животного
Приспособленность организмов к условиям внешней среды как результат действия естественного отбора
Вопрос 1. Приведите примеры приспособленности организмов к условиям существования.
У животных приспособительными могут быть форма тела, окраска, поведение. Так, например, копыта лошади являются наиболее удобными для быстрого перемещения по открытым пространствам, втягивающиеся когти кошачьих обеспечивают бесшумное передвижение, у водных млекопитающих сформировалось рыбообразное тело для наиболее эффективного перемещения в воде, у птиц с разной скоростью и характером полета формируется та или иная форма крыла. Среди насекомых, не обладающих активными средствами защиты, широко распространена форма тела, имитирующая объекты фона, например богомол, палочник, гусеницы бабочек. Некоторые организмы способны принимать окраску, соответствующую фону, на котором они обитают (хамелеон, камбала).
Вопрос 2. Почему у некоторых видов животных наблюдается яркая демаскирующая окраска?
Яркая окраска обычно характерна для ядовитых животных и предупреждает хищников о несъедобности объекта их нападения, свойственна ядовитым, жалящим или обжигающим насекомым (пчелы, осы, жуки-нарывники и др.). Божью коровку, очень заметную, птицы никогда не склевывают из-за выделяемого насекомым ядовитого секрета. Яркую предупреждающую окраску имеют несъедобные гусеницы, многие ядовитые лягушки, змеи. Эта окраска заранее предупреждает хищника о бесполезности и опасности нападения. Путем «проб и ошибок» хищники быстро приучаются избегать нападения на жертву с предупреждающей окраской.
Вопрос 3. В чем сущность явления мимикрии?
Мимикрией называется сходство беззащитного и съедобного вида с одним или несколькими неродственными видами, хорошо защищенными и обладающими предостерегающей окраской. Явление мимикрии распространено у бабочек и других насекомых. Многие насекомые имитируют жалящих насекомых. Известны жуки, мухи, бабочки, копирующие ос, пчел, шмелей. Мимикрия встречается и у позвоночных животных — змей. Во всех случаях сходство чисто внешнее и направлено на формирование определенного зрительного впечатления у потенциальных врагов.
Вопрос 4. Каким путем поддерживается низкая численность вида-подражателя?
Подражание одних видов другим оправдано: истреблению подвергается значительно меньшая часть особей и того вида, который послужил моделью, и вида-подражателя. Необходимо, однако, чтобы численность вида-подражателя была значительно меньше численности вида-модели. Иначе у врагов не будет выработан устойчивый отрицательный рефлекс на предостерегающую окраску. Поддерживать численность вида-имитатора на нужном уровне позволяет то, что генофонд этих видов насыщен летальными мутациями. В гомозиготном состоянии эти мутации вызывают гибель организма, в результате чего высокий процент особей не достигает половозрелого состояния.
Вопрос 5. Распространяется ли действие естественного отбора на поведение животных? Приведите примеры.
Для выживания организмов в условиях борьбы за существование большое значение имеет приспособительное поведение. Эффективность приспособительной окраски и формы тела резко повышается в сочетании с поведением. Например, способность кошачьих длительное время сидеть в засаде и совершать молниеносные прыжки беспечивает успех охоты засадного хищника. Способность волка заходить с подветренной стороны и охотиться в стае — полезные качества для этого охотника. Несомненно, оправданно запасание некоторыми животными корма на неблагоприятный сезон года. Например, полевка-экономка запасает до 10 кг злаков, зерна, кореньев и сухой травы. Затаивание в случае опасности для организмов, не имеющих активных способов защиты, позволяет им сохранить жизнь.
Вопрос 6. Почему у видов животных, заботящихся о потомстве, число потомков уменьшается? Приведите примеры.
У низкоорганизованных организмов потомство чаще всего оставляется на произвол судьбы. Именно этим объясняется такая высокая плодовитость беспозвоночных и низших позвоночных. Большое число потомков в условиях высокой истребляемости молоди служит средством борьбы за существование вида. При развитой заботе о потомстве количество выживших и достигших половой зрелости потомков резко возрастает, что позволяет снизить их первоначальную численность.
Вопрос 7. В чем заключается относительный характер приспособительных признаков у организмов? Приведите примеры, характерные для растений и животных.
Строение живых организмов очень тонко приспособлено к условиям существования. Любой видовой признак или свойство носит приспособительный характер, целесообразный в данной среде, в данных жизненных условиях только в обычной для вида обстановке. При изменении условий среды они становятся бесполезны- ми или даже вредными для организма. Благодаря мимикрии большинство птиц не трогает ос и пчел, однако среди них есть виды, которые едят и ос, и пчел, и их подражателей. Еж и птица-секретарь без вреда поедают ядовитых змей. Панцирь наземных черепах надежно защищает их от врагов, но хищные птицы поднимают их в воздух и разбивают о землю.
Любые приспособления целесообразны только в обычной для вида обстановке. При изменении условий среды они оказываются бесполезными или вредными для организма. Постоянный рост резцов грызунов — очень важная особенность, но лишь при питании твердой пищей. Если крысу держать на мягкой пище, резцы, не изнашиваясь, вырастают до таких размеров, что питание становится невозможным. Так, все особенности строения и поведения кошек целесообразны для хищника, подстерегающего добычу в засаде: мягкие подушечки на пальцах, втягивающиеся когти, способность видеть в темноте. В то же время на открытых пространствах все эти приспособления бесполезны.
Глубоко уходящая корневая система у пустынных растений не приносит пользу в условиях влажных мест обитаний. Преобразование конечностей в ласты у водных млекопитающих полезно для обитания в воде, но на суше китообразные неподвижны, а ластоногие перемещаются весьма неуклюже.
Таким образом, любая структура и любая функция являются приспособлением к конкретным условиям внешней среды, т.е. приспособления имеют относительный характер. Ни один из приспособительных признаков не обеспечивает абсолютной безопасности для их обладателей.
Приспособленности организмов к условиям обитания как результат действия естественного отбора
Вопрос 1. Приведите примеры приспособленности организмов к условиям существования.
Все признаки живых организмов приспособлены к условиям их существования. Приспособленностью отличаются внутреннее и внешнее строение организмов, поведение животных и т.п.
Так, например, интенсивность размножения выше у тех существ, потомство которых в своей массе погибает. Треска, не заботящаяся о своем потомстве, мечет за период нереста около 5 млн икринок. Самка маленькой морской рыбки, пятнадцатииглой колюшки, самец которой охраняет гнездо с икринками, мечет всего несколько десятков икринок. Слониха, потомству которой в природе почти ничто не угрожает, в течение своей долгой жизни приносит не более 6 слонят, а вот человеческая аскарида, абсолютное большинство потомства которой гибнет, в течение года откладывает по 200 000 яиц каждые сутки. Ласты тюленей, преобразованные из лап их сухопутных предков, прекрасно приспособлены к передвижению в воде. Жирафы живут в саванне и поедают листья деревьев на большой высоте, в чем им помогает длинная шея. Ветроопыляемые растения производят огромное количество мелкой, сухой, очень легкой пыльцы. Рыльца пестиков их цветков большие и имеют перистую форму. Все это помогает им эффективнее опыляться. А у насекомоопыляемых растений пыльцы гораздо меньше, она крупная и липкая, цветки у них имеют нектарники и яркую окраску для привлечения насекомых-опылителей.
Яркие примеры приспособленности — покровительственная окраска и мимикрия. Мимикрия — подражание опасным видам — наблюдается у многих животных. Например, некоторые безобидные неядовитые змеи приобрели значительное сходство с ядовитыми сородичами, что помогает им избегать нападения хищников.
Таких примеров можно привести множество, так как каждое живое существо обладает большим количеством признаков, приобретенных в процессе приспособления к конкретным условиям обитания.
Вопрос 3. В чем состоит сущность мимикрии?
Сущность мимикрии (от греч. mimikos — подражательный) заключается в том, что безобидные животные в процессе эволюции приобретают сходство с опасными (ядовитыми) видами. Это позволяет им избегать нападения хищников. Примером мимикрии служат некоторые неядовитые змеи: существует вид полоза, который расцветкой похож на смертельно опасного аспида и отличается от него лишь чередованием полос. Кроме окраски мимикрирующие животные обладают характерным поведением: мухижурчалки ведут себя подобно осам, имитируя агрессию.
Вопрос 4. Распространяется ли действие естественного отбора на поведение животных? Приведите примеры.
Естественный отбор влияет не только на внешние признаки организма, но и на поведение. Это относится, прежде всего, к врожденным (инстинктивным) формам поведения. Такие формы очень разнообразны: способы добывания пищи, проявления страха и агрессии, половое поведение, родительское поведение и т. д. Паук плетет сеть, пчела строит соты, кошка в момент опасности принимает угрожающую позу, бурундуки делают запасы и впадают в спячку на зиму и т.д. Очень сложны брачные ритуалы (различия в брачном поведении), строгое следование которым является для животных одним из путей предотвращения межвидового скрещивания.
Вопрос 5. Каковы биологические механизмы возникновения приспособительной (скрывающей и предупреждающей) окраски у животных?
Биологическим механизмом, обеспечивающим возникновение приспособительной окраски, является естественный отбор. В процессе эволюции в популяции, которая в силу разнообразия генофонда отличалась очень широким спектром окраски, преимущественно выживали и оставляли потомство те особи, которые были менее заметны на фоне окружающей среды. В результате доля соответствующих генотипов постоянно росла. В дальнейшем данный фенотип, а следовательно, и генотип закреплялся в популяции с помощью стабилизирующего отбора. В случае предостерегающей окраски происходили аналогичные процессы. Например, птицы исходно легче находят и поедают ярких насекомых. Если эти насекомые оказываются ядовитыми, ТО птицы быстро обучаются их не трогать и предпочитают более скромно окрашенную добычу. Тем самым особи с яркой окраской, которую легко идентифицировать как ядовитую, сохраняются и оставляют потомство. Со временем данный признак закрепляется в популяции.
Вопрос 7. В чем сущность относительности любого приспособления к условиям обитания? Приведите примеры.
Любая адаптация позволяет приспособиться к условиям окружающей среды, но только к каким-то определенным. При изменении (особенно при резком изменении) этих условий адаптация может оказаться бесполезной и даже вредной. Стоит условиям измениться, и ранее полезный признак превратится во вредный и приведет к гибели. Например, прекрасно летающий стриж имеет очень длинные узкие крылья. Однако такая специализация крыла привела к тому, что стриж не может взлетать с ровных поверхностей и, если ему не с чего спрыгнуть, погибает.
Относительный характер приспособительности можно рассмотреть также на следующем примере: в промышленных районах Европы, где вследствие интенсивного развития промышленного производства погибли светлоокрашенные лишайники, покрывавшие стволы деревьев, темноокрашенные особи бабочек вытеснили светлоокрашенных особей. Это явление получило название индустриального меланизма. Дело в том, что светлые насекомые очень хорошо заметны на темном фоне стволов и преимущественно поедаются птицами. А в сельских районах наоборот — темные насекомые хорошо заметны на светлых стволах, и именно они уничтожаются птицами. Таким образом, естественный отбор положил начало дивергенции (расхождению) внутри вида, что может привести сначала к появлению подвидов, а затем и новых видов. Или белая окраска животных, рассчитанная на снежный покров, будет выдавать их в случае внезапного таяния снега. Таким образом, все адаптации имеют относительную целесообразность. В особо резкой форме эта проблема стоит перед организмами, населяющими сушу, где условия могут меняться очень быстро. В океане условия окружающей среды более стабильны, и мы можем встретить здесь виды, не претерпевшие значительных изменений на протяжении сотен миллионов лет (акулы, многие моллюски).
Приспособленность организмов к среде обитания возникает в ходе эволюции для разрешения ими экологических проблем, имеющих место в определённой среде. Она изменяется, совершенствуется, порой исчезает. Вырабатывание адаптации позволяет достичь соответствия строения, поведения, физиологии существ условиям среды и образу их жизни. Приспособления служат основанием для исчезновения и появления органов, дивергенции и формирования новых биологических видов, усложнения конструкции.
Что такое приспособленность
В биологии под ней понимают спектр характерных черт приспособленности организмов к среде, позволяющих выживать в конкретных условиях и продолжать род.
На адаптированность к возникающим условиям оказывает воздействие эволюция. Но она изменяется, в связи с чем любые приспособительные черты относительны.
Виды приспособленности организмов
Морфологические адаптации
Они заключаются в особенностях строения. У Дарвина излюбленным примером адаптации был дятел, который способен лазать по стволам деревьев и вылавливать насекомых в трещинках.
Разная форма клювов (влияет метод питания).
Строение ног у различных видов крылатых (у водоплавающих они снабжены перепонками для плавания, бегающие виды птиц имеют очень сильные ноги).
Тело акулы в виде торпеды обеспечивает ей высокие гидродинамические характеристики.
Густота шерстяного покрова у животных севера, защищающая от сильного холода (як).
Плоское тело придонных рыб, которое помогает им передвигаться по дну (морские коровки).
Гибкость тела у норных, позволяющее добывать пищу в узких, малых полостях (хорёк).
В тундре и горных регионах растения часто обладают стелющимися формами либо они напоминают подушки, что обеспечивает организмам устойчивость к резким ветряным порывам. В зимний период они с лёгкостью способны укрываться снежным покровом и им не страшен сильнейший мороз.
Отдельным животным присущ яркий окрас (тигр). Подобная окраска похожа на чередование света и тени в окружающей среде и придаёт им малозаметность в зарослях. Покровительственной окраской обладает множество видов насекомых. Незаметны в снегу белые медведи, на фоне пустыни – ящерицы жёлтого окраса.
Исходя из условий освещения могут изменять окрас хамелеоны.
Предостерегающая окраска. Обычно подобный окрас свойственен жалящим насекомым.
Предупреждающая окраска как подражание неродственным видам (многие неопасные змеи сильно схожи с ядовитыми).
Маскировка – похожесть формы тела на объекты природы, дающая возможность спасаться от хищников. Например, почти нельзя различить в водорослях рыбу-иглу.
Физиологические адаптации
Они способствуют незамедлительной реакции живого организма на действие негативного фактора среды.
Возможность поддерживать относительно постоянную температуру тела позволила теплокровным организмам занять экологические ниши, которые недоступны для обитателей тропиков, Заполярья, пустыни. Такая способность – результат теплопродукции и теплоотдачи.
Особенная белково-липидная структура существ, обитающих при очень низких либо высоких температурах, позволяет им жить в условиях с подобными температурными режимами.
Многие организмы могут выделять разные вещества, служащие для нападения и защиты. Например, основной особенностью крапивы является её жгучесть. Это механизм защиты от травоядных. Сюда же относятся пахучие жидкости клопов, яды скорпионов, пауков, змей.
Излучение является основным методом тепловой отдачи у террариумных животных (змеи). Ультрафиолетовые лучи также являются мощным дезинфицирующим фактором.
Инфракрасное зрение необходимо совам и оленям для ночной охоты или поиска пищи.
Организмы, живущие в средах с крайне высоким уровнем ионизирующего излучения, приобрели радиорезистентность (экстремофилы).
В жару главным методом отведения излишней теплоэнергии служит испарение жидкости. У самцов некоторых видов добавочно предусмотрено её испарение со слизистой полового члена (верблюды, слоны, ослы). При некомфортном для организма повышении температуры окружающей среды, у животных наблюдается одышка.
При кратковременном влиянии пониженных температур на животных, для которых мороз – не типичная среда (песчанки), их дыхание учащается из-за усиленного обмена веществ и теплопродукции. Но при долгом нахождении в подобных условиях у них происходит постепенное замедление дыхания.
Относительный характер приспособленности
Признаки определяются конкретными условиями среды. Так, на суше рыба не способна к дыханию, так как не происходит поступление кислорода в жабры. Зелёный окрас насекомых служит спасением от птиц и животных лишь при их нахождении на зелёных частях растения.
Слаборазвитые ноги и удлинённые крылья ласточки хотя и очень помогают ей при полёте, но будут существенным недостатком при передвижении птицы по земле.
Адаптации, защищающие от одного вида, не смогут спасти от иного. К примеру, панцирь степной черепахи спасает от множества хищников, но не защитит её от некоторых хищных птиц, которые сбрасывают животное с какой-либо высоты. Колючки ежа не смогут спасти его от хищников, если те бросят его в воду. Ядовитые змеи беззащитны перед мангустами.
Белую куропатку, которую сложно заметить на белом снегу, поможет выявить тень. Организмы с новыми признаками, действующими в конкретном промежутке времени, могут легко погибнуть, выйдя за диапазон. Продолжают жить лишь особи, приспособившиеся к изменённой среде при естественном отборе.
Приспособительное поведение животных
Естественный отбор приводит к тому, что в природе выживают только приспособившиеся к внешним условиям виды. Действует он не только на уровне популяций, но и на уровне отдельных особей. Приспособительное поведение и строение живых организмов является основой адаптационных изменений.
Покровительственный окрас
Животные, ведущие открытый образ жизни и не пользующиеся естественными укрытиями, имеют маскировочный цвет покровов. Покровительственную окраску можно наблюдать у тундровой куропатки. Она постоянно рискует быть съеденной хищниками. Летом у птиц окрас бурый с рыжим, что делает их незаметными на фоне каменных россыпей. Зимой после линьки он меняется на белый. Самцы меняют окрас на летний позже самок, это необходимо для отвлечения внимания хищников от высиживающих птенцов самок.
Большинство представителей заполярной фауны имеют белый цвет покровов: полярная сова, песец, заяц, белый медведь и др. Гусеницы окрашены в цвет листвы или веток, по которым они передвигаются. Бентосные организмы имеют коричневатый оттенок, делающий их незаметными на фоне донных отложений. Камбалы способны подстраивать окрас под цвет грунта.
Такие динамические изменения происходят в результате перераспределения пигментов кожных покровов. Среди сухопутных животный самым известным маскировщиком является хамелеон.
Полосы и пятна, встречающиеся у крупных животных, также служат для маскировки. Они имитируют тень, делают контур животного более размытым.
Приспособительная форма тела
Дельфин – известное водное животное с запоминающейся формой тела. Скорость передвижения в водной среде, которая в восемь сотен раз плотнее воздуха, достигает сорока километров в час. Снизить сопротивление среды дельфинам удалось путем приобретения обтекаемой формы и отсутствия ушных раковин. Аналогичные приспособления есть у большинства водных обитателей: китов, тюленей, рыб.
Обтекаемая форма тела птиц уменьшает количество энергии, требуемой для полета и позволяет развивать большую скорость. По быстроте им нет равных в животном мире.
Приспособительная форма тела помогает животным маскироваться. Гусеница бабочки-пяденицы передвигается по веточкам и внешне напоминает небольшой сучок. Некоторые паукообразные схожи с колючими частями растений, а бабочки – с пожелтевшими листьями.
Вместе с маскировочным окрасом животным свойственна способность замереть перед броском к добыче или в минуту опасности. Наибольшим разнообразием форм и расцветок отличаются представители фауны, уподобляющиеся цветкам. Схожесть настолько велика, что некоторые насекомые садятся прямо на них, принимая за растение.
Предупредительный окрас покровов
Бабочка-медведица выделяется ярким узором на крыльях, который предупреждает хищников о ядовитости потенциальной жертвы. Помимо токсинов, содержащихся в крови, насекомое издает дурной запах.
Мимикрия
Предостерегающая окраска оказалась настолько действенной, что ряд видов стали использовать это в своих интересах. Живое существо своим внешним видом подражает ядовитому и опасному представителю другого таксона. Это явление получило название мимикрия.
Внешнее сходство достигается не только благодаря окрасу, но и форме тела. Муха-журчалка имеет желто-черные полоски, но совершенно беззащитна, в отличие от пчелы. Насекомое имеет и приспособительное поведение, которым она копирует действия опасного двойника:
Совокупность поведения и окраса – залог неприкосновенности для журчалки.
Приспособительное поведение: примеры животных
Организмы пытаются выжить, в этом не последнюю роль играет приспособительное поведение. Поведение живых организмов меняется в момент опасности:
У всех перечисленных видов есть свои приспособительные особенности строения и поведения. Животным это необходимо для выживания.
Запасание корма
Особенности приспособительного поведения есть и у других животных: схроны с пищей на зимний период делают белки, сойки, мыши и хищные животные. Пережить неблагоприятные месяцы ежу, барсуку, суслику и медведю помогает спячка. Питательные вещества они запасают внутри организма, а затем экономно их расходуют при замедленном метаболизме.
Поздней осенью медведь обрастает длинной густой шерстью и находит в глухом лесу место для зимовки. Свое ложе он выстилает опавшей листвой и мхом. К этому времени у хозяина тайги уже сформировался достаточный слой подкожного жира. Со временем снег заметет медведя, образуется берлога, внешне напоминающая огромный сугроб. Дремлющее животное в течение зимы постепенно расходует запасенные вещества. Температура тела при этом уменьшается до тридцати градусов.
Забота о потомстве
Для сохранения вида огромное значение имеет адаптация для защиты подрастающего поколения. Рыбы отгоняют хищников от мест икрометания или вынашивают ее в ротовой полости. Самцы колюшки изготавливают своеобразное гнездо для икры. В нем для доступа кислорода оборудуются два отверстия.
У некоторых видов лягушек развитие икры осуществляется в выводковой сумке. Птицы вьют гнезда, откладывают яйца и высиживают птенцов. После вылупления обеспечивают их питанием и защитой, что является приспособительной особенностью поведения животных.
Млекопитающие не только вскармливают и защищают малышей, но и передают им навыки добывания пищи.
Физиологические адаптации
В процессе выживания не бывает мелочей. Для животного важны не только внешние признаки и поведение, но и адаптация на физиологическом уровне. Без нее устойчивость обменных процессов в организме на фоне меняющихся внешних условий находится под угрозой.
Накопленный подкожный жир помогает живым организмам в условиях пустыни длительное время обходиться без влаги. Она получается при его окислении. Одновременно с этим минимизируется и потеря воды через испарение.
Тюлени способны нырять на большие глубины, достигающие 600 м. Они задерживают дыхание на срок до одного часа. Это возможно благодаря миоглобину, который находится в мышечной ткани. Данный пигмент способен связать кислорода на порядок больше, чем гемоглобин. У сов зрение адаптировано к отсутствию света в ночное время. Летучие мыши прокладывают путь в темноте, используя эхолокацию.
К внешним условиям вынуждены адаптироваться и представители флоры. Листья кактусов постепенно видоизменились в колючку для уменьшения площади транспирации. Мясистый стебель служит резервуаром для влаги.
Огромные листья кувшинок, наоборот, способствуют большой скорости транспирации в условиях высокой влажности воздуха. Тундровая растительность имеет свои приспособления: низкий рост, мелкие листья, поверхностную корневую систему, быстрое развитие в вегетационный период.
Относительность приспособлений
Совершенство адаптаций отточено многовековым течением естественного отбора, однако никакое из них не является идеальным во всем. Каждое приспособление помогает живому организму только при определенных условиях. Если они изменятся, то признак становится нейтральным или даже опасным для самого индивида.
Белую куропатку выдает тень, отбрасываемая на снег ясным днем. Заяц после осенней линьки становится заметным на фоне темных деревьев. Стрижу для взлета необходимо оттолкнуться от края поверхности. Короткие ноги и длинные крылья препятствуют набору высоты с ровной площадки.
Панцирь защищает черепах от врагов, но хищные птицы научились сбрасывать рептилий с большой высоты для того, чтобы разбить его. Резцы грызунов растут без остановки, что необходимо для питания твердой пищей. Если их рацион будет состоять только из мягкого корма, то переросшие зубы не дадут возможности есть.