Характеристика сред обитания и приспособленность в них. Дайте характеристику особенностей приспособлений водных растений к условиям среды
В водной среде, как среде обитания, большое значение имеют такие факторы, как плотность воды, солевой режим, скорость течения, перепады давления, содержание органических веществ, свойства грунта, поглощение света и насыщенность кислородом.
Своеобразие условий водной среды способствовало появлению у растений особых черт в строении и жизнедеятельности.
1. Развивается относительно большая поверхность, особенно заметно увеличиваются поверхности листьев, сопровождающиеся сокращением их толщины.
2. Все органы водных растений покрыты слизью, которая защищает от вымывания солей и предохраняет растения от поедания животными.
3. Большая плотность водной среды обусловливает слабое развитие механических тканей. Имеющиеся элементы этих тканей располагаются не по периферии, как у сухопутных, а в центральных частях стеблей и листьев, обеспечивая их гибкость и прочность.
4. Во всех органах растений: в листьях, стеблях и корнях сильно развиты межклеточные воздухоносные полости. Нередко развивается особая воздухозапасающая ткань - аэренхима.
5. Очень слабо развиты эпидермис и кутикула, что позволяет поглощать газы и питательные вещества всей поверхностью тела прямо из воды.
6. В эпидермисе тех частей растения, которые постоянно погружены в воду, отсутствуют устьица. У плавающих листьев устьица расположены на верхней стороне листовых пластинок.
7. Листья, находящиеся в воде, имеют типичную теневую структуру, плавающие на поверхности воды - ярко выраженную световую структуру.
8. Слабо развита корневая система, у некоторых - отсутствует.
9. Широко распространено вегетативное размножение, семенное размножение у многих видов носит второстепенный характер.
К водным растениям, тело которых полностью погружено в воду, относятся элодея, валлиснерия, роголистник, водяной лютик, водокрас и др. Примером приспособления к жизни в водной среде является роголистник (одно из аквариумных растений). Роголистник всегда погружен в воду целиком, он имеет хорошо выраженный олиственелый стебель, приподнимающийся в воде. Проводящая система роголистника развита слабо, поглощение минеральных веществ у него осуществляется всей поверхностью тела растения. Стебель густо покрыт рассеченными сидячими листьями, расположенными мутовчато, которые никогда не поднимаются на поверхность воды. Листья, как и другие части растения, покрыты своеобразными волосками. Корень у роголистника отсутствует - один из примеров специализации растений в условиях водной среды. Для удержания в донных отложениях у роголистника развиваются особые белесые ризоидные ветви, одетые очень тонко рассеченными листьями, они проникают в ил, одновременно выполняют роль якорей и абсорбирующих органов. Цветки роголистника мелкие, сидячие, едва заметные, однополые; опыление происходит под водой. Транспортировка пыльцы водой - явление, свидетельствующее о высокой специализации рода роголистных. Плод - орешек.
Характерные особенности роголистника свидетельствуют о приспособленности его к жизни в водной среде. Возникновение этих приспособлений шло под воздействием условий водной среды, в процессе эволюции возникало много различных признаков (явление изменчивости), некоторые из них передавались из поколения в поколение (наследственная изменчивость), полезные наследственные признаки (наличие воздухоносных полостей, ризоидные ветви, выполняющие роль якорей и абсорбирующих органов, поглощение минеральных веществ всей поверхностью тела, приспособление к опылению под водой, наличие тонких рассеченных листьев) способствовали выживанию особей в борьбе за существование и давали плодовитое потомство. Этот процесс продолжался и в последующих поколениях, среди них с большей вероятностью выживали и эффективнее размножались растения, обладающие набором свойств, обеспечивающих им наибольшую приспособленность к условиям обитания в водной среде, т.е. происходил естественный отбор, его результат - растение с целым комплексом приспособлений к жизни в водной среде.
В большинстве случаев окраска тела животных соответствует окраске среды, в которой они живут, или близка к ней (рис. 32). Обычно животные пустынных зон — черепахи, ящерицы, змеи — имеют окраску, близкую к цвету песка, а северные животные — медведь, куропатка, лисица — белую; богомолы, стрекозы, живущие среди зелёных растений, обладают зелёной окраской; окраска гусеницы капустной бабочки не отли-чается от цвета капустного листа, которым она питается. С сезонным изменением цвета среды изменяется и окраска животных. Например, лисицы, зайцы, куропатки и горностаи , обитающие в европейской зоне, зимой имеют одну окраску, а летом — другую.
Маскировка — форма и окраска тела животных, напоминающая окру-жающие их листья, ветви, почки растений и защищающая их от врагов.
Форма и окраска тела животных иногда напоминают окружающие их листья, ветви, почки, растения. Например, насекомое чупчик по своей форме и окраске напоминает тонкий прутик, рыба-игла — водоросли , морской конёк, а также рыба-тряпичник — подводные растения (рис. 33). Некоторые моллюски похожи на почки деревьев. Распространённая на Малайском архипелаге бабочка каллима имеет крылья, по форме, узорам и прожилкам очень похожие на листья.
Некоторые животные имеют разно-цветную, бросающуюся в глаза яркую окраску. Майские жуки, божьи коровки, шмели, осы, большинство бабочек своей окраской как бы «предостерегают» своих врагов. Обычно у животных с предосте-регающей окраской имеются дополнительные средства защиты от врагов. К таким средствам относятся выделяемые ими неприятные запахи или ядовитые жидкости, щетинки и иголочки на теле.
Мимикрия (от англ. mimicry — подражательность) — имитирование цвета и формы хорошо защищённых, мало истребляемых животных не-которыми беззащитными и съедобными животными (рис. 34).
В некоторых случаях животные, стараясь защититься от врагов, имитируют форму и окраску тела животных с предостерегающей окраской. Примером мимикрии может служить схожесть окраски некоторых мух с осами, тараканов — с божьими коровками, неядовитых змей — с ядовитыми, отдельных видов бабочек — с осами и шмелями. Следует отметить, что покровительственная и предостерегающая окраска животных становится более эффективной в сочетании с их поведением. Например, окраска оперения выпи, обитающей в камышах, схожа с цветом камыша. Несмотря на это с приближением опасности она вытягивает шею и, подняв клюв кверху, стоит неподвижно. В таком положении она становится неприметной для врага.
Имитация цвета и формы присуща не только самим организмам , но даже их яйцам . Так, кукушка не строит гнезда для откладывания яиц, как другие птицы, а подбрасывает их в гнезда мелких птиц — дроздовой камышёвки, садовой славки, горихвостки. Интересно то, что прежде чем отложить свои яйца, она осматривает яйца в гнёздах этих птиц и откладывает точно такие же по цвету и размеру (рис. 35).
Приспособления для размножения
Существуют также приспособления животных, связанные с необходимостью оставления потомства. Например, самки некоторых насекомых привлекают к себе самцов с помощью запаха, выделяемого расположенными на их теле железами.
Забота о потомстве
Некоторые приспособления связаны с выхаживанием потомства. Например, американский сом носит свою икру прикреплённой к брюху. Жаба-повитуха носит оплодотворённые яйца на спине до тех пор, пока из них не появятся молодые жабы. В отличие от низших позвоночных, птицы откладывают яйца в специально построенные гнезда и согревают их своим телом. После вылупления птенцов из яйца они беспрерывно кормят и защищают их от врагов. Приспособления, связанные с заботой о потомстве, особенно сильно развиты у млекопитающих .
Видовые приспособления
Помимо приспособлений у отдельных организмов, существуют также приспособления в пределах вида. Примером таких приспособлений могут служить приспособления, связанные с питанием, размножением, оставлением потомства, защитой от врагов, преодолением неблагоприятных погодных условий у организмов, живущих группами. Материал с сайта
Экологические факторы
Для нормального функционирования жизнедеятельности у животных в процессе эволюции появились жизненно важные приспособления в зависимости от абиотических экологических факторов и их сезонных изменениях в природе :
Картинки (фото, рисунки)
Рис. 32. Покровительственная окраска животных: 1 - зелёный кузнечик; 2 - гусеница бабочки-пяденицы; 3 - квакша; 4, 5 - оперение куропатки летом и зимой; 6 - козодой; 7, 8 - горностай летом и зимой
Рис. 33. Маскировка животных: 1 - богомол; 2 - чупчик; 3 - выпь; 4 - морской конёк; 5 - рыба-тряпичник; 6 - морской «клоун»; 7 - рыба-игла
Рис. 34. Предостерегающая окраска и явление мимикрии у животных: 1 - бабочка белянка; 2 - ядовитая бабочка геликониус; 3 - стеклянница; 4 - муха жужжалка; 5 - обыкновенная оса; 6 - ядовитый коралловый аспид; 7 - неядовитый американский уж; 8 - божья коровка; 9 - таракан
Приспособленность организма к среде обитания играет огромное значение в процессе выживания живых существ и является результатом естественного отбора.
Существование эволюционного механизма приспособленности обеспечивает максимальную адаптацию к условиям, в которых обитает вид.
Приспособленность – что это
Она заключается в соответствии особенностей строения, физиологических процессов и поведения живого организма той среде, в которой он обитает.
Этот механизм увеличивает шансы на выживание, оптимальное питание, спаривание и выращивание здорового потомства. Это универсальная особенность, свойственная для всех существ планеты от бактерий до высших форм жизни.
Данный механизм адаптации проявляется очень разнообразно. Растения, животные, рыбы, птицы, насекомые и прочие представители флоры и фауны довольно изобретательны в выборе средств, способствующих сохранению их вида.
Результатом становятся изменение окраски, формы тела, строения органов, способов размножения и питания.
Черты приспособленности к среде обитания и их результат
Например, тело лягушки сливается с цветом воды, травы и делает ее незаметной для хищников. Заяц-беляк меняет цвет с серого на белый зимой, что помогает ему быть незаметным на фоне снега.
Чемпионом в маскировочной практике считается хамелеон. Но, увы, мнение о том, что он подстраивается под цвет места, в котором находится, несколько упрощает реальную картину. Изменение цвета этой удивительной ящерицы является ответом на воздействие температуры воздуха, солнечных УФ лучей, и даже зависит от настроения.
А божья коровка вместо маскировки использует другую стратегию выбора окраски – отпугивание. Ее насыщенный красный цвет с черными точками дает сигнал о том, что это насекомое может быть ядовитым. Это не так, но какая разница, если такой ход помогает выжить?
Голова дятла – отличный пример формирования определенной формы тела, строения и функционирования органов. Птица обладает мощным, но упругим клювом, очень длинным тонким языком и системой амортизации, которая бережет мозг от травматизации при сильнейших ударах клюва птицы о ствол дерева.
Любопытная находка – “агрессия” у растений. Жгучие лепестки крапивы – отличный способ защиты от травоядных. Верблюжья колючка видоизменила листья и корни, благодаря чему успешно сохраняет влагу в условиях пустыни. Способ питания росянки, поедающей мух, позволяет ей получать питательные вещества весьма нехарактерным для растения способом.
Географическое видообразование
Также уместно употребление термина “аллопатрическое” образование видов. Оно связано с расширением ареала обитания, когда вид занимает все большие территории. Или с тем, что территория разделяется естественными преградами – реками, горами и пр.
В такой ситуации происходит столкновение с новыми условиями и новыми “соседями” – видами, с которыми нужно учиться взаимодействию. Со временем это приводит к тому, что благодаря умению приспосабливаться у вида идет формирование и генетическое закрепление новых выгодных черт.
Представители географически изолированных популяций не скрещиваются между собой. В результате они начинают обладать рядом довольно ярких отличий от сородичей. Так, сумчатый волк и волк из отряда хищных в результате отбора довольно далеко разошлись по своим чертам.
Экологическое видообразование
Не связано с непосредственным расширением ареала. Оно происходит в результате того, что внутри одного ареала условия обитания могут различаться.
Так, среди растений примером может стать видовое разнообразие одуванчика, который различается на территории Евразии.
Относительный характер приспособленности кактуса
Растение демонстрирует удивительную способность выживания в суровейших условиях засухи: восковая пленка и колючки минимизируют испарение, хорошо развитая корневая система способна уходить глубоко в почву и накапливать влагу, иголки защищают от травоядных. Но, в ситуации проливных ливней, кактус погибает от переизбытка влаги из-за гниения корневой системы.
Относительный характер приспособленности белого медведя
На латыни этот медведь называется Ursus maritima, что означает морской медведь. Его шерсть отлично приспособлена к холодной воде.
Она не пропускает воду во время плавания и практически полностью задерживает отдачу тепла от кожного покрова животного. Но, если поместить белого медведя в более теплые условия обитания его бурых сородичей, он погибнет от перегрева.
Относительный характер приспособленности крота
Этот зверь обитает в основном в грунте. Имеет обтекаемую форму тела, мощные конечности лопатообразной формы с развитыми когтями. Он очень ловко роет многометровые тоннели.
И при этом совершенно не ориентируется на поверхности: его зрительная система неразвита, а перемещаться он может только ползком.
Относительный характер приспособленности верблюда
Горб верблюда – его гордость! Там скапливается драгоценная в условиях засухи вода. Конечно, не в прямом смысле вода, — это молекулы H2O, связанные с липидными, жировыми клетками.
Животное может долго переносить голод, лежать на раскаленном песке, у него минимизировано потоотделение. Не просто так кочевники Сахары передвигались именно на верблюдах. Но, увы, в заснеженных условиях этот выносливый красавец не справится с передвижением, питанием и поддержанием температуры тела.
Чем характеризуется приспособленность растений к опылению насекомыми
Цветки растений прекрасны, непохожи друг на друга, ими хочется любоваться! Правда, биологическое значение этой красоты заключается вовсе не в том, чтобы радовать человека.
Главная задача цветущего растения – привлечь насекомого опылителя. Для этого используется несколько основных путей: яркая окраска крупных цветков, приятный для насекомых аромат, скученность мелких цветков в соцветия и, конечно, питательный нектар внутри цветка.
Вывод о приспособленности организмов к среде обитания
Выявление закономерностей и изучение приспособлений животного мира в различных формах наземной, водной, воздушной жизни является важной и безгранично интересной темой для исследователей. Поскольку раскрывает основные пути эволюционного процесса видоизменения живых существ.
Проработав эти темы, Вы должны уметь:
- Сформулировать своими словами определения: эволюция, естественный отбор, борьба за существование, адаптация, рудимент, атавизм, идиоадаптация, биологический прогресс и регресс.
- Кратко описать, каким образом та или иная адаптация сохраняется отбором. Какую роль играют в этом гены, генетическая изменчивость, частота генов, естественный отбор.
- Объяснить, почему в результате отбора не образуется популяция идентичных, безупречно адаптированных организмов.
- Сформулировать, что такое генетический дрейф; привести пример ситуации, в которой он играет важную роль, и объяснить, почему его роль особенно велика в небольших популяциях.
- Описать два способа возникновения видов.
- Сравнивать естественный и искусственный отбор.
- Кратко перечислить ароморфозы в эволюции растений и позвоночных, идиоадаптация в эволюции птиц и млекопитающих, покрытосеменных растений.
- Назвать биологические и социальные факторы антропогенеза.
- Сравнивать эффективность потребления растительной и животной пищи.
- Кратко описать черты древнейшего, древнего, ископаемого человека, человека современного типа.
- Указать черты развития и сходства человеческих рас.
Иванова Т.В., Калинова Г.С., Мягкова А.Н. "Общая биология". Москва, "Просвещение", 2000
- Тема 14. "Эволюционное учение." §38, §41-43 стр. 105-108, стр.115-122
- Тема 15. "Приспособленность организмов. Видообразование." §44-48 стр. 123-131
- Тема 16. "Доказательства эволюции. Развитие органического мира." §39-40 стр. 109-115, §49-55 стр. 135-160
- Тема 17. "Происхождение человека." §49-59 стр. 160-172
У жителя водной среды должны быть определенные приспособления, многие из них можно обнаружить уже в его внешности. Для плаванья нужны соответствующая форма тела, покрытие его облегчающее движение в воде. Аппарат передвижения включает особые конечности, специальные выросты или иной вариант двигателя.
Приспособления к водной среде
Форма тела должна быть всегда обтекаемой при самых разных ее вариантах:
сплюснутой с боков (карась),
сплюснутой в спино-брюшном направлении (пиявка),
круглой в поперечном сечении (угорь),
каплевидной (жук-плавунец),
торпедообразной (кальмар).
Тело должно минимизировать трение о воду. Это достигается особенностями его покровов:
покров слизи (рыба);
очень гладкая («полированная») твердая поверхность (морская черепаха),
мягкий слой на поверхности твердого корпуса (кит).
Конечности:
имеют плавательную перепонку (лягушка),
преобразованы в плавники (дельфин),
преобразованы в ласты (тюлень).
Специальные выросты и приспособления к движению в воде могут включать:
плавательную перепонку вокруг тела или специальную типа «зонтик» (каракатица, медуза),
водоструйный («реактивный») двигатель (кальмар, личинка стрекозы),
хвост с плавником (рыба).
В воде тоже приходится дышать, и такое дыхание организовано по определенным правилам. Органы дыхания различны:
жабры (рыба),
дыхательная трубка (ранатра),
воздухозаборники (водяные жуки, клопы),
запасание воздуха под водой в виде пузыря (паук серебрянка),
формирование пузыря, заменяющего легкое (жуки-плавунцы).
Основное правило окраски для водных животных диктует соотношение яркости света в воде. Когда смотришь сверху, то видишь темное дно, а при взгляде из воды - светлое небо. Отсюда характерная приспособительная окраска всех живущих в воде. Верхняя часть тела у них темная, маскирует их на фоне темного дна, а нижняя - светлая, маскирует на фоне светлого неба. Из-за этой особенности окраски: большинство водных жителей резко двуцветные: темный верх и светлая нижняя (брюшная) сторона.
Организмы, обитающие в почве, живут по своим правилам и тоже имеют специальные приспособления, которые касаются формы тела, его покровов, конечностей и других его особенностей.
Приспособления к почве
Покровы тела подземного жителя должны позволять ему беспрепятственно продвигаться в плотной почве как вперед, так и назад (не всегда можно развернуться в узком ходу). Вот некоторые правила для покровов:
слизистые выделения, позволяющие скользить в почве (червь),
если имеется шерсть, то она обычно короткая (крот),
шерсть заглаживается вперед и назад (крот),
шерсть устойчива к стиранию (крот).
Форма тела и конечностей тоже должна быть специфической . Длинные конечности не дадут возможности двигаться в узкой норе, кроме того конечности нужны для копания земли. Тело не должно цепляться за своды норы или должно легко изгибаться под прямым или даже острым углом. Отсюда следующие правила:
короткие конечности,
копательные конечности (крот) или копательные зубы (слепушонка),
тело тонкое и длинное (геофил),
обтекаемое тело без выступающих частей (крот).
Специфичность органов чувств землероя - тоже его приспособления к особенностям среды обитания. Они могут быть устроены по таким правилам:
уменьшены или отсутствуют ушные раковины (крот),
уменьшены или отсутствуют глаза (крот),
повышена тактильная чувствительность (вибриссы по всему телу).
Почва плотна и тяжела, а, кроме того, в ней может быть недостаточно воздуха. Эти ее особенности также приводят к физиологическим и анатомическим адаптациям :
устойчивость к недостатку кислорода (асфиксии) система лакун (полостей в которых хранится кровь, насыщенная кислородом);
мощные мышцы и кости, противостоящие сдавливанию (крот).
Жители воздушной среды обитания многообразны по своим приспособлениям, потому что специализированы к слишком различающимся местообитаниям. Так бегающие по твердой почве, совсем не похожи на лазающих, а те и другие очень отличаются от летающих. Поэтому здесь все организмы удобно разделить на подгруппы, обладающие сходными адаптациями к одному и тому же местообитанию.
Приспособления к воздушной среде
Наиболее специфичны среди обитателей воздушной среды, конечно летающие формы. Уже особенности внешности организма позволяют заметить его приспособления к полету. Прежде всего, об этом говорит форма его тела .
Форма тела:
обтекаемость тела (птица),
наличие плоскостей для опоры на воздух (крылья, парашют),
облегченная конструкция (полые кости),
наличие крыльев и иных приспособлений для полета (летательные перепонки, например),
облегчение конечностей (укорочение, уменьшение массы мышц).
У бегающих животных тоже появляются отличительные особенности, по которым легко узнать хорошего бегуна, а если он передвигается прыжками, то прыгуна:
мощные, но легкие конечности (лошадь),
уменьшение пальцев на ногах (лошадь, антилопа),
очень мощные задние конечности и укороченные передние (заяц, кенгуру),
защитные роговые копыта на пальцах (копытные, мозоленогие).
Лазающие организмы имеют самые различные приспособления. Они могут быть общими для растений и животных, а могут и различаться. Для лазанья может быть использована и своеобразная форма тела:
тонкое длинное тело, петли которого могут служить опорой при лазании (змея, лиана),
длинные гибкие хватательные или цепляющиеся конечности, а возможно, и такой же хвост (обезьяны);
выросты тела - усики, крючки, корешки (горох, ежевика, плющ);
острые коготки на конечностях или длинные когти, загнутые крючком или сильные хватательные пальцы (белка, ленивец, обезьяна);
мощные мышцы конечностей, позволяющие подтягивать тело и перебрасывать его с ветки на ветку (орангутан, гиббон).
Некоторые организмы приобрели своеобразную универсальность приспособлений сразу к двум. У лазающих форм возможно и сочетание признаков лазанья и полета. Многие из них могут, забравшись на высокое дерево совершать длинные прыжки-полеты. Это сходные приспособления у жителей одной среды обитания. Часто встречаются животные способные к быстрому бегу и полету, одновременно несущие оба набора этих адаптаций. Из насекомых это жуки-скакуны (сем. Жужелицы), из птиц: дрофа, стрепет, коростель.
Встречаются сочетания приспособительных признаков у организма к жизни в различных средах. Такие параллельные наборы адаптаций несут все земноводные животные. Приспособления к полету имеют и некоторые плавающие чисто водные организмы. Вспомним летучих рыб или даже кальмаров.
Итак, детям с самого раннего возраста можно показывать различные организмы и рассказывать о специальных приспособлениях, которые они используют в своей жизни. Эта и будет первая система простых аксиом, касающихся приспособительной конструкции живого, зависящей от воздействующих факторов среды. Простые правила факторной экологии (аутэкология, или экология особи) показывают основные приспособления живых организмов к условиям обитания, позволяют им выживать при изменениях внешних воздействий, размножаться, взаимодействовать друг с другом, то есть очень разнообразно жить на нашей планете. Каждый организм выполняет свои функции, и они очень важны для существования планетарной жизни, поэтому вполне можно назвать совокупность деятельности любого организма его работой. В природе нужны все виды работ, поэтому важен каждый работник.
Правила на то и есть, чтобы им все могли пользоваться, поэтому и люди тоже используют их в своей жизни. Если же их конструкция не позволяет воспользоваться нужным правилом, то человек строит отвечающий ему аппарат или придумывает соответствующую одежду. Вспомните аквалангиста. У него обтекаемое тело, гладкий резиновый покров, ласты для движения, маска, чтобы видеть в воде и запас воздуха для дыхания. И все это оснащение соответствует правилам подводного жителя. Отсюда важность знания этих приспособлений для любого человека. С их помощью не только опознаешь принадлежность организма к той или иной группе, но определяешь и где его местожительство, и чем он питается. Окружающая жизнь становится более понятной, а, кроме того, почти все эти правила можно в той или иной ситуации использовать и в своей жизни.
