«Биология. Общие закономерности. 9 класс». С.Г. Мамонтова и др. (гдз)

Физиологическая адаптация. Приспособленность организмов к окружающей среде

Вопрос 1.
Физиологическая адаптация — достижение организмом в новых условиях устойчивого гомеостатического состояния, при котором обеспечивается согласованная работа всех функциональных систем, нормальная жизнедеятельность организма и способность его к воспроизведению здорового потомства.
Изменения, происходящие в организме в процессе физиологической адаптации, затрагивают все уровни его организации: от молекулярно-генетического до организменного.
Вопрос 2.
Физиологические адаптации также формируются в ходе естественного отбора под давлением факторов среды, характерных для условий обитания данного вида. Возникшие в ходе случайных мутаций полезные признаки и свойства закрепляются и передаются по наследству, а вредные или ненужные элиминируются в ходе естественного отбора.
Например, у ныряющих животных в мышцах находится особый пигмент миоглобин, который способен связывать кислорода в 10 раз больше, чем гемоглобин. Это позволяет ныряющим животным по 30—60 минут находиться под водой. Поразительно чувствительны органы химического чувства насекомых. Самцов непарного шелкопряда привлекает запах ароматической железы самки с расстояния 3 км. У некоторых бабочек чувствительность рецепторов вкуса в 1000 раз превосходит чувствительность рецепторов человеческого языка. Ночные хищники, например совы, прекрасно видят в темноте. У некоторых змей хорошо развита способность к термолокации. Они различают на расстоянии объекты, если разница их температур составляет всего 0,2 ^oС. Хорошо выраженная способность к секреции пота обеспечивает лучшую приспособленность организма к тепловым нагрузкам, его более высокую термоустойчивость (например у человека потовые железы способны выделить в сутки до 12 л пота). Кристаллы щавелевокислого кальция, образующиеся в клетках некоторых растений, защищают их от поедания гусеницами, улитками и даже грызунами. Такую же роль играют ядовитые вещества, обжигающие волоски (крапива). Точно так же организаця насекомоядных растений приспособлена к ловле и перевариванию насекомых (росянка, венерина мухоловка эти растения выделяют специальные ферменты, рассщепляющие животные белки.

Вопрос 3.
Вода — необходимый компонент клетки, поэтому ее количество в том или ином местообитании определяет характер растительности и животного мира в данной местности. В некоторой зависимости от количества воды в окружающей среде находится и содержание ее в теле растений и животных и их устойчивость к высыханию. У растений пустынь, сухих степей вода составляет 30—65% от общей массы. Тело животных, как правило, не менее чем на 50% состоит из воды.
Растения выработали ряд приспособлений к периодическому недостатку влаги. Это резкое сокращение вегетационного периода (до 4—6 недель) и длительный период покоя, который растения переживают в виде семян, луковиц, клубней и т. д. (тюльпаны, гусиный лук, мак и др.). Такие растения называются эфемерами и эфемероидами. При отсутствии воды рост пустынных растений прекращается, в то время как влаголюбивые растения в таких условиях увядают и гибнут. Другие, не прекращающие роста в сухой период, имеют сильно развитую корневую систему, по массе намного превосходящую надземную часть (например, корни у верблюжьей колючки достигают в длину 20 м). Для уменьшения испарения у некоторых растений уменьшаются листовые пластинки, их опушение, сокращается число устьиц, преобразовываются листья в колючки, развивается водонепроницаемый восковой налёт. Некоторые виды растений, например саксаулы, теряют листву, и фотосинтез осуществляют зеленые ветви. Многие растения пустыни способны запасать воду в тканях стебля или корня (кактус, африканские пустынные молочаи, степная таволга). Выживанию в условиях сухого периода способствуют и высокое осмотическое давление клеточного сока, препятствующее испарению, и способность терять большое количество воды (до 80%) без потери жизнеспособности.
Пустынные животные имеют особый тип обмена веществ, при котором вода образуется в организме при поедании сухого корма (грызуны). Источником воды служит и жир, накапливающийся у некоторых животных в больших количествах (верблюды, курдючные овцы). Копытные способны в поисках воды пробегать огромные расстояния (например, джейраны способны за сутки пробежать десятки километров). У некоторых организмов меняется характер активности: она приурочена к Периодам повышенной влажности. Так, например, амфибии в пустынях активны ТОЛЬКО ночью, когда влага конденсируется на почве и растительности, а днем они отсиживаются в норах грызунов. Заселяющие пустыни Австралии лягушки Chiroleptes активны и размножаются только в период дождей, а остальную часть года проводят в оцепенении в вырытых ими глубоких норах. У пустынных видов земноводных, размножающихся во временных водоемах, личинки развиваются очень быстро и в сжатые сроки совершают метаморфоз. Многие пустынные животные перед периодом наступления засушливого сезона накапливают много жира, при окислении которого выделяется большое количество воды и энергии. Птицы и млекопитающие способны регулировать потери воды с поверхности тела и легких (физиологическая терморегуляция). Многие мелкие животные на период засухи впадают в анабиоз. Анабиоз — такое состояние организма, при котором процессы жизнедеятельности настолько замедлены, что отсутствуют все видимые проявления жизни.

Вопрос 4.
Путем естественного отбора возникают и совершенствуются приспособления, облегчающие поиск пищи или партнера для размножения. Появление новых приспособлений происходит за счет возникновения случайных мутаций, удачных для данных условий среды у отдельной особи. Однако организмы не могут накопить в генотипе достаточное количество вариантов генов и соответственно признаков. Организм, обладающий выгодным комплексом признаков и свойств, оставляет потомство, которое служит основой для формирования популяции. При оценке вреда или пользы мутации необходимо помнить, что естественный отбор всегда действует в пользу популяции и безразличен к судьбе отдельной особи. Особенно ярко эта закономерность проявляется в случае высокой насыщенности популяций летальными мутациями, в гомозиготном состоянии приводящими организм к гибели. В резерве наследственной изменчивости возникшей популяции частота встречаемости гена, отвечающего за такую мутацию, высока и будет постоянно повышаться при неизменности условий Окружающей среды, что приведет к образованию новой средней нормы. Таким образом, элементарной единицей эволюции является популяция.

Вопрос 5.
Теория Дарвина объясняет появление приспособленности наследственной изменчивостью и естественным отбором.
Приспособления не появляются в готовом виде, а представляют собой результат Отбора случайных наследственных изменений, повышающих жизнеспособность Организмов в конкретных условиях. Приспособления формируются в ходе естественного отбора под давлением факторов среды, характерных для условий обитания данного вида. Возникшие в ходе случайных мутаций полезные признаки и свойства закрепляются и передаются по наследству, а вредные или ненужные элиминируются в ходе естественного отбора. Ни один из приспособительных признаков не обеспечивает абсолютной безопасности для их обладателей. Любые приспособления целесообразны только в обычной для вида обстановке. При изменении условий среды они становятся бесполезными или даже вредными для организма. То есть любое приспособление помогает выживать только в тех условиях, в которых оно формировалось. 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.
Так 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. 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.
Эволюционные изменения — образование новых популяций и видов, возникновение или исчезновение органов, усложнение организации — обусловлены развитием приспособлений (адаптации).
Целесообразность живой природы — результат исторического развития видов в определенных условиях, поэтому она всегда относительна и имеет временный характер. Таким образом, любая структура и любая функция являются приспособлением к условиям внешней среды.