Презентация " Приспособленность организмов"

Приспособленность.

• Приспособления к среде обитания проявляются во внешнем и внутреннем строении, процессах жизнедеятельности, поведении. Форма тела различных животных служат ярким примером приспособленности организмов к среде обитания. Покровительственная окраска и форма тела у некоторых животных делают их незаметными на фоне окружающей среды, маскируют их. Некоторые животные имеют яркую окраску, которая резко выделяет их на фоне окружающей среды. Такая окраска называется предупреждающей. Некоторые беззащитные и съедобные животные подражают видам, которые хорошо защищены от нападения хищников. Это явление называется мимикрией. Защита от поедания свойственна многим животным и растениям. Они защищают себя сами. Поведенческие адаптации - это изменения поведения животных в тех или иных условиях: забота о потомстве, образование отдельных пар в брачный период, а зимой объединение в стаи, что облегчает пропитание и защиту, отпугивающее поведение, замирание, имитация ранения или смерти, спячка, запасание корма. Приспособленность процессов жизнедеятельности к условиям обитания называются физиологическими адаптациями: накопление жира пустынными животными, железы, избавляющие от избытка солей, теплолокация, эхолокация. Биохимические адаптации связаны с образованием в организме определенных веществ, облегчающих защиту от врагов или нападение на других животных

Обтекаемая форма тела  — приспособление к преодолению сопротивления воздуха (для птиц) и воды (для водных животных) при передвижении в этих средах. Такая форма позволяет развивать большую скорость движения и экономить при этом энергию.

• Покровительственная окраска и форма тела  — окраска и форма тела животного, способствующие сохранению его жизни в борьбе за существование. Покровительственная окраска и форма тела очень разнообразны и встречаются среди многих групп беспозвоночных и позвоночных животных. Различают 3 типа покровительственной окраски и формы тела:  маскировку ,  демонстрацию  и  мимикрию .

• Маскировка — приспособление, при котором форма тела и окраска животного сливаются с окружающими предметами. Например, гусеницы некоторых бабочек по форме тела и окраске напоминают веточки.
• Животные, обитающие в траве, имеют зелёную окраску: ящерицы, кузнечики, гусеницы, обитатели пустынь — жёлтую или бурую: пустынная саранча, ушастая круглоголовка, сайгак.

• Некоторые животные меняют окраску в течение онтогенеза (детёныши и взрослые особи тюленей), в различные сезоны года ( песец, заяц-беляк, белка  и многие другие).  
• Некоторые животные способны изменять окраску в соответствии с фоном, что достигается перераспределением пигментов в хроматофорах покровов тела ( каракатицы, камбалы, агамы  и др.). Маскирующая окраска обычно сочетается с позой покоя. 
• Маскировка способствует успеху в борьбе за существование.

Расчленяющая окраска  (дизруптивная окраска) — окраска с наличием контрастных полос или пятен, разбивающих контур тела на отдельные участки, благодаря чему животное становится незаметным на окружающем фоне.

Расчленяющая окраска часто сочетается с подражающей поверхности и фону и встречается у многих животных:  жираф, зебр, бурундуков , у некоторых рыб, земноводных, пресмыкающихся, из насекомых— у саранчовых, многих бабочек и их гусениц.

Скрадывающая окраска основана на эффекте противотени: наиболее ярко освещаемые участки тела окрашены темнее менее освещаемых: при этом окраска кажется более монотонной, а очертания животного сливаются с фоном. Такая окраска (тёмная спина — светлое брюхо) характерна для большинства рыб и других обитателей толщи воды, для многих птиц и некоторых млекопитающих ( олени, зайцы ).

Предупреждающая окраска  — вид покровительственной окраски и формы, при которой несъедобные животные обладают яркой, броской, порой — пёстрой, окраской. Эти животные хорошо заметны контрастным сочетаниям цветов (чёрного, красного, белого; оранжевого, белого, чёрного и т. д.). Многие насекомые обладают предупреждающей окраской, например  клопы-солдатики, божьи коровки, бронзовки, листоеды, нарывники , различные бабочки —  пестрянки, медведицы  и др.

  Среди позвоночных животных предупреждающая окраска наблюдается у рыб, саламандр, жаб жерлянок, у некоторых птиц ( дронго ), а среди млекопитающих — например, у  американского скунса . Заметность животных с предупреждающей окраской — их преимущество, поскольку они неузнаваемы и не подвергаются нападению хищников. Предупреждающая окраска способствует выживаемости вида в борьбе за существование и является результатом действия естественного отбора.

• Мимикрия  (греч.  мимикос  — подражательный) — подражательное сходство незащищённого организма с защищённым или несъедобным.
• У животных мимикрия способствует выживанию в борьбе за существование. Мимикрия может быть не только направлена на пассивную защиту, но и служить орудием нападения, подманивания добычи.

Демонстративное поведение  — одно из средств общения у животных. Совершая различные телодвижения, например, птицы в брачный период показывают друг другу те или иные участки оперения, с яркой сигнальной окраской, которая несет информацию.

Демонстративное поведение используется для привлечения брачных партнеров, при ухаживании, конфликтах с соперниками, защите гнезд, общении с птенцами, захвате и отстаивании территорий, а также в качестве средства предупреждения об опасности.

• Большое значение для выживания организмов имеет приспособительное поведение. Сезонные миграции животных — пример приспособительного поведения.
• Сезонная линька связана с сезонными изменениями условий существования животных. У животных, не впадающих в зимнюю спячку, ежегодно наблюдается осенняя и весенняя линька.

• При осенней линьке теплопроводный волосяной покров сменяется густым, тёплым мехом. При весенней линьке одновременно с заменой покрова у многих животных происходит слущивание верхней части рогового слоя эпидермиса.

• Запасание кормов животными — важный инстинкт, наиболее развитый у обитателей холодных и умеренных широт с резкими сезонными изменениями кормовых условий. Наблюдается у многих беспозвоночных, у некоторых птиц и особенно часто у млекопитающих. Из беспозвоночных запасают корм некоторые пауки, крабы, раки и многие насекомые.

• Из птиц корма запасают только зимующие. Большинство птиц использует запасы зимой как дополнительное питание.

• Из млекопитающих запасают корм некоторые хищники, пищухи и многие грызуны. Запасы используются зимой или весной после пробуждения от спячки или зимнего сна.

• Степной хорь складывает в нору сусликов, горностай — водяных крыс, мышей, лягушек, ласка — мелких грызунов. Многие пищухи заготовляют сено, складывая его в стожки или в щели между камнями. Белка запасает грибы, орехи и жёлуди. Бурундук затаскивает к себе в нору орехи, зёрна, лесная мышь — семена, речной бобр — ветви и корневища, погружая их в воду около входа в нору.

Забота о потомстве

• Большинство  адаптаций, связанных с защитой потомства , являются поведенческими. Они связаны с действиями одного или обоих родителей, которые повышают шансы на выживание детёнышей.

Чомга  возит на спине своих птенцов, обеспечивая их безопасность. Самец  морского конька  вынашивает оплодотворенную икру в особом «кармане» до появления мальков. Лягушка  франтоватый листолаз  отличается от других видов тем, что самец перевозит головастиков на своей спине.

Колюшки  отличаются особым поведением в брачный период. Перед нерестом самцы строят гнезда из песка, водорослей и мелких палочек, склеивая их слизью. В готовом гнезде самец проделывает отверстие и приглашает самку. Самка откладывает икру внутри гнезда, а самец поливает икру семенной жидкостью, а самку прогоняет. До выклёвывания мальков отец сам оберегает и проветривает гнездо. Во время нереста у самца зарастает пищевод, поэтому две недели он не способен питаться. Только когда подрастут мальки и необходимость их опекать отпадёт, самец снова сможет есть.

Многие виды  тиляпий  после икрометания помещают икру в рот, где носят её, а затем и мальков каждый день, выпуская на кормление и приучая к самостоятельному образу жизни. Это идеальный способ защиты икры и мальков от хищников и инфекций. Слизистая оболочка ротовой полости взрослой рыбы угнетающе действует на нежелательные микроорганизмы. Вентилируя и перебирая икру во рту, рыба отбраковывает неоплодотворённые, ослабленные и заболевшие икринки, сохраняя здоровое потомство. Некоторые виды ( тиляпия цилли  и  зебровая тиляпия ) мечут икру в грунт или на камни, а потом бдительно за ней наблюдают, активно защищая территорию.

• У многих птиц и млекопитающих, а также у некоторых рыб имеется период, когда один из родителей идёт на большой риск, беря на себя функцию защиты потомства. Хотя такое поведение иногда грозит гибелью родителю, оно обеспечивает безопасность потомства и сохранение генетического материала.

У  карликовых квакш   выводковая сумка  образована двумя продольными складками, которые тянутся вдоль спины. У квакши —  горного стража  с амазонского склона Анд — выводковая сумка больше похожа на мешок кенгуру — она находится у них на животе. Кожа, образующая сумку, меняет свою структуру: из нее исчезают ядовитые железы, хроматофоры, рассасывается кератин, придающий коже жёсткость. Поэтому внутри выводковой сумки кожа становится нежной и обогащается сосудами.

У  водно-бамбуковой квакши  в выводковой сумке отрастают сосочки, которые выделяют кислород во внутреннюю полость рюкзака. Эти сосочки окружают со всех сторон икринки, в результате каждая из них находится как бы в отдельном мешочке. В них личинки развиваются до стадии плавающего. 

Но большинство животных и растений производят на свет огромное число потомков и оставляют их незащищёнными.

Адаптации, связанные с обеспечением потомства пищей.

• Множество беспозвоночных, прежде чем отложить яйца, обеспечивает для своих будущих личинок пищевой запас. Именно к обеспечению потомства пищей на весь личиночный период его существования сводится забота о потомстве у большинства насекомых. Самке достаточно отложить яйца в таком месте, где её личинки нашли бы подходящую пищу.

Капустная белянка  откладывает яйца на лист капусты.  Деревенские ласточки  строят из мокрой земли и соломинок гнездо, выстилают его мягкой травой и перьями. Птенцы вылупляются слепыми и беспомощными. Родители в течение трёх недель ежедневно добывают им пищу, совершая до 600 вылетов из гнезда. Даже после того как птенцы покинут гнездо, родители ещё несколько дней будут их подкармливать. Млекопитающие выкармливают своё потомство молоком.

Удивительны приспособления  наездников , которые откладывают яйца в скрытых глубоко под корой личинок рогохвостов, короедов, усачей, златок. Один из крупных наездников —  рисса , просверливает яйцекладом кору толщиной несколько сантиметров, точно попадая в личинку. Самка воспринимает запах выделений личинки, а также запах буровой муки и специфических грибов, которые связаны с подкорниками.

• Воспитание и обучение потомства  является высшей формой проявления заботы и наблюдается у птиц и млекопитающих. Звери не только кормят и защищают своё потомство, но и обучают его способам добывания пищи. 
• Особи с совершенными формами заботы о потомстве увеличивают шансы следующего поколения на выживание и обеспечивают сохранение своих генов в популяции.

В первые дни волчица постоянно находится со щенками. Глаза у волчат открываются на 9 — 12-й день. В конце второй недели они начинают реагировать на звуки и пробовать мясо. Мать помогает им совершать туалет, вылизывая под хвостом. В начале третьей недели волчата уже видят и слышат, встают на ноги и начинают ходить, пытаясь даже играть друг с другом. Волчицу в это время кормит волк, принося пищу в желудке и отрыгивая. Постепенно волчица оставляет щенков одних, часто и надолго отлучаясь в поисках корма.

Хищные млекопитающие ещё некоторое время приносят детёнышам мясную пищу, пока те не научатся добывать её самостоятельно.

Физиологические адаптации

• Физиологическая адаптация  — совокупность физиологических реакций, лежащих в основе приспособления организма к изменению окружающих условий и направленных на сохранение относительного постоянства его внутренней среды.
• Морфологические и поведенческие адаптации сохраняются в процессе эволюции только тогда, когда они сочетаются с приспособленностью процессов жизнедеятельности к условиям обитания, т. е. с физиологическими адаптациями.

Амфибии, имеющие влажные покровы, через которые осуществляется значительная часть газообмена, и теряющие через кожу большое количество воды, способны, однако, жить в пустынях и полупустынях, благодаря целому ряду приспособлений.

• Многие пустынные млекопитающие перед наступлением засушливого сезона накапливают много жира, резко сокращают жизнедеятельность вплоть до «спячки». В результате окисления жира образуется достаточное количество воды для поддержания жизни. При лишении воды резко сокращается её испарение как из дыхательных путей, так и через потовые железы.
• Приспособления не появляются в готовом виде, а представляют собой результат отбора случайных наследственных изменений, повышающих жизнеспособность организмов в конкретных условиях.

Тушканчики  впадают в спячку на зимний период.  Морские черепахи , проводящие большую часть жизни в морских просторах и пьющие морскую воду, приобрели специальные железы, позволяющие им избавляться от избытка солей.

• Растения засушливых мест  адаптированы к своей среде обитания, они имеют приспособления, препятствующие активному испарению. 
• Основная задача растений, обитающих в таких местах, — как можно быстрее и эффективнее собрать воду, пока она не успела испариться. Поэтому растения засушливых мест, или  суккуленты , обладают сильно разветвлённой корневой системой, образующей густую сеть в нескольких сантиметрах от поверхности почвы, что позволяет моментально впитывать влагу.
• У некоторых растений листья редуцируются или превращаются в колючки, а функцию фотосинтеза выполняет стебель, где сильно развивается водозапасающая ткань.

• Узкие листья с небольшим числом устьиц, развитая корневая система позволяют пырею добывать воду из водоносного слоя ниже песка и вегетировать даже во время сильной засухи. Прямостоячие суккулентные растения рода Бриофиллум имеют мясистые сочные листья. Тилландсии, произрастающие в пустыне Атакама, которая считается одним из самых засушливых мест на Земле, лишены корней. Каждую ночь в пустыне образуются густые туманы, которые являются единственным источником влаги. Поверхность листьев этого растения покрыта чешуйками, впитывающими атмосферную влагу.

• Другие растения переживают экстремальные периоды в виде семян и спор, которые после выпадения дождя могут прорастать; новые растения иногда за четыре недели успевают вырасти, зацвести и дать семена, которые будут пребывать в состоянии покоя до следующего дождливого периода.
• Собранную воду суккуленты запасают в особой ткани, состоящей из тонкостенных клеток, содержащих крупные вакуоли. После нескольких хороших ливней суккуленты впитывают столько воды, что вес их увеличивается в десятки раз.
• Ещё одним способом сохранить ткани от высыхания служит плотная кожица, покрытая восковым налётом.

Миоглобин  — белок мышц позвоночных животных и человека, запасающий в мышцах кислород. Особенно богаты миоглобином мышцы морских животных, способных длительно находиться под водой.

• Сегодня известно более сотни химических веществ, выделяемых насекомыми. Восприятие этих веществ и их «расшифровка» вызывают у получателей определённую форму поведения или активирует физиологический процесс.

• У самца  тутового шелкопряда  на антеннах расположено около 32 тысяч обонятельных рецепторов. Они улавливают запах ароматической железы самки на расстоянии 3 км. Самец  павлиноглазки  способен улавливать запах самки своего вида на расстоянии 12 км.  Жуки-могильщики , занимающиеся очисткой земли от падали, способны почувствовать запах за сотни метров.

Особой  термолокацией  обладают некоторые змеи —  ямкоголовые, питоны  и  африканские гадюки . Выше ноздрей у них имеются особые органы термического чувства —  термолокаторы . Они представляют собой прикрытые прозрачной плёнкой ямки. При закрытом канале излучаемое жертвой тепло (поток инфракрасных лучей), нагревая полость ямки, позволяет определить направление источника излучения, т. е. лоцировать добычу в темноте (например, грызуна в его норе). Полагают, что эти терморецепторы способны регистрировать изменения температуры в тысячные доли градусов.

Летучие мыши  — ночные животные. Они испускают высокочастотные звуки во время охоты, которые отражаются от препятствий, и возвращаясь, предоставляют им информацию об окружающей обстановке.

Таким образом, летучие мыши определяют движение жертвы, дистанцию до неё, обнаруживают предметы, преграждающие им путь, и пр. Во время полёта летучие мыши испускают ультразвук, используя сложные сочетания импульсов. Частота звуков колеблется в пределах 30 — 150 кГц, сам звук длится несколько миллисекунд.

Ухаживая за самкой, каждый самец поёт свою собственную песню. Сложные голосовые сообщения используются и для опознавания друг друга, обозначения социального статуса, определения территориальных границ, при воспитании потомства и при противодействии особям, вторгшимся на чужую территорию.

Птица-секретарь  — птица из отряда соколообразных с длинными чёрными перьями на голове. Длина птицы-секретаря от 125 до 150 см, вес почти 4 кг, размах крыльев около 200 см. В отличие от других хищных птиц, охотящихся в воздухе, секретари большую часть времени проводят на земле, где могут относительно быстро передвигаться.

Главной пищей птиц-секретарей являются змеи. Интересен их способ охоты: секретари бегут по земле, громкими ударами крыльев заставляя выдать себя притаившуюся добычу. После этого они настигают её зигзагообразными движениями. Змеи таким образом теряют ориентацию. Сильный удар клювом по позвоночнику убивает жертву. Если же змея защищается, то секретарь умело уходит от укусов и вновь нападает. Птица-секретарь издавна славится как умелый истребитель змей. Во время борьбы со змеёй птица-секретарь расправляет одно крыло и использует его как щит.