БІОЛОГІЧНА АДАПТАЦІЯ: ХАРАКТЕРИСТИКИ, ВИДИ, ПРИКЛАДИ - БІОЛОГІЯ - 2025

Біологічна адаптація є характерним є в організмі , що підвищує його здатність до виживання і відтворення, по відношенню до своїх товаришів , які не мають цю рису. Єдиний процес, що призводить до адаптацій, - це природний відбір.

Якщо ми зупинимось на розгляді різних ліній живих організмів, то виявимо, що вони рясніють рядом складних пристосувань. Від мімікри метеликів до складної структури їх крил, що дозволяють політати.

Джерело: Автор: Punnett, Reginald Crundall, через Wikimedia Commons

Не всі характеристики чи риси, які ми спостерігаємо у певних організмах, можна негайно позначити як пристосування. Деякі можуть бути хімічними або фізичними наслідками, вони можуть бути рисами, обумовленими генетичним дрейфом, або подією, званою генетичним автостопом.

Характеристики організмів можна вивчити, застосувавши науковий метод, щоб перевірити, чи справді вони є пристосуваннями і яка їх орієнтовна функція.

Для цього гіпотези щодо потенційного використання повинні бути запропоновані та протестовані з відповідним експериментальним дизайном - або шляхом маніпулювання особою, або простого спостереження.

Хоча адаптації часто здаються ідеальними і навіть «розробленими», вони не є. Адаптації не були результатом свідомого процесу, оскільки еволюція не має ні кінця, ні мети, і не прагне до вдосконалення організмів.

характеристики

Залежно від острова еволюціонували різні види кропиви.

Адаптація - риса, яка підвищує пристосованість особистості. В еволюційній біології термін фітнес або біологічна придатність означає здатність організму залишати потомство. Якщо певна особистість залишає більше потомства, ніж партнер, говорять, що він має більшу придатність.

Найпридатніший індивід не є найсильнішим, ні найшвидшим, ні найбільшим. Це той, хто виживає, знаходить пару та відтворює.

Деякі автори часто додають інші елементи у свої визначення адаптації. Якщо взяти до уваги історію роду, ми можемо визначити адаптацію як похідну ознаку, що розвинулася у відповідь на певний селективний агент. Це визначення порівнює вплив характеру на придатність для конкретного варіанту.

Види адаптації

Три основні типи адаптації, засновані на вираженні генетичних змін, - це структурні, фізіологічні та поведінкові корективи. У межах кожного з цих типів здійснюються різні процеси. Більшість організмів мають комбінації всіх трьох.

Морфологічні та структурні

Ці пристосування можуть бути анатомічними, включаючи мімікрію та криптичне забарвлення.

З іншого боку, під мімікрією розуміється зовнішня схожість, яку деякі організми здатні розвивати, щоб наслідувати характеристики інших, більш агресивних і небезпечних, щоб відігнати їх.

Наприклад, коралові змії отруйні. Їх можна впізнати за характерними яскравими кольорами. З іншого боку, королеви гірські змії нешкідливі, але їхні кольори роблять їх схожими на кораловий риф.

Зовнішній вигляд організму моделюється за рахунок структурних пристосувань залежно від середовища, в якому він розвивається. Наприклад, пустелі-лисиці мають великі вуха для теплового випромінювання, а арктичні лисиці мають маленькі вуха для утримання тела тіла.

Завдяки пігментації їх хутра білі полярні ведмеді маскуються на крижинах та плямистих ягуарах у плямистій тіні джунглів.

Рослини також страждають від цих змін. Дерева можуть мати пробкові кори для захисту їх від пожеж.

Структурні модифікації впливають на організми на різних рівнях, від колінного суглоба до наявності великих льотних м’язів та різкого зору для хижих птахів.

Фізіологічні та функціональні

Ці типи пристосувань передбачають перебудову органів або тканин. Вони є зміною функціонування організму для вирішення проблеми, яка виникає в навколишньому середовищі.

Залежно від хімії тіла та обміну речовин, фізіологічні адаптації зазвичай не помітні.

Наочний приклад такого типу адаптації - сплячка. Це сонний або млявий стан, через який переживає багато теплокровних тварин взимку. Фізіологічні зміни, які відбуваються в період сплячки, сильно відрізняються залежно від виду.

Фізіологічною та функціональною адаптацією були б, наприклад, більш ефективні нирки для пустельних тварин, такі як верблюди, сполуки, які перешкоджають згортанню крові в слині комарів або присутність токсинів у листках рослин, щоб відбити їх. травоїдних.

Лабораторні дослідження, які вимірюють вміст крові, сечі та інших рідин організму, простежують метаболічні шляхи, або мікроскопічні дослідження тканин організму часто необхідні для виявлення фізіологічних пристосувань.

Іноді їх важко виявити, якщо немає спільного предка або близькоспорідненого виду для порівняння результатів.

Етологічні чи поведінкові

Ці адаптації впливають на дію живих організмів через різні причини, такі як забезпечення розмноження чи їжі, захист від хижаків чи зміна місць існування, коли умови навколишнього середовища не підходять.

Серед поведінкових адаптацій ми знаходимо міграцію, яка стосується періодичної та масової мобілізації тварин із природних ділянок розмноження на інші місця проживання.

Це переміщення відбувається до і після сезону розмноження. Цікавим у цьому процесі є те, що всередині нього розвиваються інші зміни, які можуть бути анатомічними та фізіологічними, як це відбувається з метеликами, рибами та метеликами.

Ще одна поведінка, яка може зазнати змін - залицяння чи залицяння. Його варіанти можуть бути неймовірно складними. Завдання тварин - отримати пару та спрямувати його на спаровування.

У період спаровування більшість видів мають різну поведінку, що розглядається як ритуали. Сюди входять експонування, видання звуків або пропонування подарунків.

Таким чином, ми можемо спостерігати, що ведмеді сплять, щоб уникнути холоду, птахи та кити мігрують у тепліший клімат, коли зима, а пустельні тварини активні вночі під час спекотної літньої погоди. Ці приклади - поведінка, яка допомагає тваринам виживати.

Часто часом поведінкові адаптації ретельно вивчають з місця та лабораторії, щоб виявити їх на світ. Зазвичай вони включають фізіологічні механізми.

Ці типи пристосувань спостерігаються і у людини. Вони використовують культурні адаптації як підмножину поведінкових адаптацій. Наприклад, там, де люди, що живуть у певному середовищі, вивчають способи модифікувати їжу, яка їм потрібна, щоб впоратися із заданим кліматом.

Чи всі функції адаптації?

Спостерігаючи за будь-якою живою істотою, ми помітимо, що вона повна характеристик, які потребують пояснення. Розглянемо птаха: забарвлення оперення, пісні, форма ніг та дзьоба, складні танцювальні залицяння, чи всі ми можемо вважати їх пристосувальними характеристиками?

Ні. Хоча це правда, що природний світ сповнений пристосувань, ми не повинні відразу робити висновок, що риса, яку ми спостерігаємо, є однією з них. Риса може бути присутня в основному з наступних причин:

Вони можуть бути хімічним або фізичним наслідком

Багато ознак є просто наслідками хімічної чи фізичної події. Колір крові у ссавців червоний, і ніхто не думає, що червоний колір сам по собі є адаптацією.

Кров червона завдяки своєму складу: еритроцити зберігають білок, відповідальний за транспортування кисню, який називається гемоглобіном - який викликає характерне забарвлення зазначеної рідини.

Може бути наслідком дрейфу генів

Дрифт - це випадковий процес, який виробляє зміни частот алелів і призводить до фіксації або усунення певних алелів стохастичним способом. Ці характеристики не надають жодної переваги і не підвищують пристосованість людини.

Припустимо, у нас популяція білих ведмедів і чорних ведмедів одного виду. У якийсь момент досліджувана популяція зазнає зменшення кількості організмів через екологічну катастрофу, і більшість білих особин гинуть випадково.

З плином часу існує велика ймовірність того, що алель про те, що коди для чорного хутра будуть виправлені, і все населення складеться з чорних особин.

Однак це не є адаптацією, оскільки не надає жодної переваги особі, яка ним володіє. Зауважимо, що процеси дрейфування генів не призводять до формування адаптацій, це відбувається лише через механізм природного відбору.

Це може бути співвіднесено з іншою характеристикою

Наші гени поруч і можуть поєднуватися різними способами в процесі, який називається рекомбінацією. У деяких випадках гени пов'язані і успадковуються разом.

Щоб пояснити цю ситуацію, ми використаємо гіпотетичний випадок: гени, які кодують блакитні очі, пов'язані з генами для світлого волосся. Логічно це спрощення, мабуть, є й інші фактори, що беруть участь у фарбуванні структур, проте ми використовуємо це як дидактичний приклад.

Припустимо, що русяве волосся нашого гіпотетичного організму дає йому певну перевагу: маскування, захист від радіації, від холоду тощо. Особи зі світлим волоссям матимуть більше дітей, ніж їхні ровесники, у яких немає цієї характеристики.

Потомство, крім світлого волосся, матиме блакитні очі, тому що гени пов'язані. Протягом поколінь ми можемо спостерігати, що сині очі збільшуються частотою, хоча вони не надають жодної адаптаційної переваги. Цей феномен відомий в літературі як «генетичний автостоп».

Може бути наслідком філогенетичної історії

Деякі символи можуть бути наслідком філогенетичної історії. Шви черепа у ссавців сприяють і полегшують процес народження, і його можна трактувати як адаптацію до нього. Однак ознака є репрезентативною для інших родових і є ознакою предків.

Попередні адаптації та експансії

Протягом багатьох років еволюційні біологи збагачували термінологію щодо особливостей організму, включаючи нові поняття, такі як "попередня адаптація" та "експансія".

На думку Футуйма (2005), попередня адаптація - це "риса, яка випадково виконує нову функцію".

Наприклад, сильних дзьобів деяких птахів, можливо, було вибрано для споживання певного виду їжі. Але у відповідних випадках ця структура також може слугувати пристосуванням до нападу на овець. Ця раптова зміна функції є попередньою адаптацією.

У 1982 році Гулд і Врба запровадили концепцію "дослідження", щоб описати попередню адаптацію, яка була прийнята для нового використання.

Наприклад, пір’я птахів, що плавають, не формувались природним відбором під селективним тиском плавання, але щасливо вони служили для цього.

Як аналогія цьому процесу у нас є ніс, хоча він, безумовно, був вибраний, оскільки він додав певну перевагу в процесі дихання, тепер ми використовуємо його для тримання окулярів.

Найвідоміший приклад експансії - великий панда. Цей вид харчується спеціально бамбуком і для маніпулювання ним використовують «шостий великий палець», отриманий від росту інших структур.

Приклади пристосувань

Політ у хребетних

Птахи, кажани та нині вимерлі птерозаври конвергентно придбали свої засоби руху: політ. Різні аспекти морфології та фізіології цих тварин виявляються пристосуваннями, що збільшують або сприяють здатності до польоту.

У кістках є порожнини, які роблять їх легкими, але стійкими структурами. Ця конформація відома як пневматизовані кістки. У сучасних літаючих лініях - птахів і кажанів - травна система також має певні особливості.

Кишечник набагато коротший, порівняно з безлітними тваринами подібного розміру, ймовірно, щоб зменшити вагу під час польоту. Таким чином, зменшення поверхні поглинання поживних речовин вибрало збільшення клітинних шляхів поглинання.

Адаптації у птахів знижуються до молекулярного рівня. Було запропоновано зменшити розмір геному як адаптацію до польоту, зменшуючи метаболічні витрати, пов’язані з наявністю великого геному, а отже, великих клітин.

Ехолокація у кажанів

Джерело: Автор Shung, із Вікісховища

У кажанів є особлива адаптація, яка дозволяє їм просторово орієнтуватися під час руху: ехолокація.

Ця система складається з випромінювання звуків (людина не здатна їх сприймати), які відскакують від предметів, і кажан здатний їх сприймати і перекладати. Так само морфологія вух певних видів вважається пристосуванням, щоб мати змогу ефективно приймати хвилі.

Довга шия жирафів

Джерело: Джон Сторр з Вікімедіа

Ніхто не сумнівався б у тому, що жирафи мають незвичайну морфологію: витягнуту шию, яка підтримує маленьку голову і довгі ноги, що підтримують їх вагу. Така конструкція ускладнює різні види діяльності в житті тварини, наприклад, пиття води із ставу.

Пояснення довгих ший цих африканських видів є улюбленим прикладом еволюційних біологів протягом десятиліть. Перш ніж Чарльз Дарвін осмислив теорію природного відбору, французький натураліст Жан-Батист Ламарк вже мав концепцію - хоча і помилкову - змін і біологічної еволюції.

Для Ламарка шия жирафів була витягнутою, оскільки ці тварини постійно її розтягували, щоб мати можливість дістатися до бутонів акації. Ця дія призвела б до спадкової зміни.

Зважаючи на сучасну еволюційну біологію, вважається, що використання та використання символів не впливають на потомство. Адаптація довгої шиї, мабуть, виникла через те, що особини, які перенесли мутації за цими характеристиками, залишили більше потомства, ніж їхні ровесники із коротшими шиями.

Інтуїтивно можна припустити, що довга шия допомагає жирафам отримувати їжу. Однак ці тварини зазвичай вигодовують їжу в низьких кущах.

Так для чого потрібні шиї жирафа?

У 1996 році дослідники Сіммонс та Шеперс вивчали соціальні стосунки цієї групи і спростували тлумачення того, як жирафи дістали шиї.

У цих біологів шия розвивалася як "зброя", яку чоловіки використовують у бою, щоб дістатися до самок, а не отримувати їжу у високих районах. Різні факти підтверджують цю гіпотезу: шиї у самців набагато довші та важчі, ніж у самок.

Можна зробити висновок, що, хоча адаптація має очевидно очевидний сенс, ми повинні ставити під сумнів інтерпретації та перевіряти всі можливі гіпотези, використовуючи науковий метод.

Відмінності в еволюції

Обидві концепції, еволюція та адаптація не суперечать один одному. Еволюція може відбуватися через механізм природного відбору, і це породжує адаптації. Необхідно підкреслити, що єдиним механізмом, який виробляє адаптації, є природний відбір.

Існує ще один процес, званий дрейфом генів (згаданий у попередньому розділі), який може призвести до еволюції популяції, але не виробляє адаптації.

Плутанини щодо адаптацій

Хоча адаптації, як видається, є функціями, призначеними саме для їх використання, еволюція і, отже, концепція адаптацій, не мають мети чи свідомої мети. Вони також не є синонімом прогресу.

Так само, як процес ерозії не призначений для створення прекрасних гір, еволюція не призначена для створення організмів, ідеально адаптованих до їхнього середовища.

Організми не прагнуть розвиватися, тому природний відбір не дає людині того, що йому потрібно. Наприклад, давайте уявимо низку кроликів, яким через зміни навколишнього середовища доводиться переносити сильний мороз. Потреба тварин у рясному хутрі не змусить його з’являтися та поширюватися серед популяції.

Навпаки, деякі випадкові мутації в генетичному матеріалі кролика можуть породжувати більш рясну оболонку, завдяки чому її носій має більше дітей. Ці діти, ймовірно, успадковують хутро свого батька. Таким чином, рясне хутро може збільшити його частоту в популяції кроликів, і кролик ніколи не знав про це.

Також відбір не дає ідеальних структур. Вони просто повинні бути «хорошими», щоб передати наступне покоління.

Список літератури

1. Caviedes-Vidal, E., McWhorter, TJ, Lavin, SR, Chediack, JG, Tracy, CR, & Karasov, WH (2007). Травна адаптація літаючих хребетних: висока кишкова парацелюлярна абсорбція компенсує менші кишки. Праці Національної академії наук, 104 (48), 19132-19137.
2. Freeman, S., Herron, JC (2002). Еволюційний аналіз. Prentice Hall.
3. Футуйма, DJ (2005). Еволюція Синауер.
4. Gould, SJ, & Vrba, ES (1982). Дослідження - пропущений термін у науці про форму. Палеобіологія, 8 (1), 4-15.
5. Organ, CL, Shedlock, AM, Meade, A., Pagel, M., & Edwards, SV (2007). Походження розміру та структури генома птахів у не пташиних динозаврів. Природа, 446 (7132), 180.