ФІЗІОЛОГІЧНА АДАПТАЦІЯ: ЩО ЦЕ ТАКЕ І ПРИКЛАДИ - БІОЛОГІЯ - 2025

Фізіологічна адаптація є риса або характеристики , на рівні фізіології організму - називають його клітку, тканину або орган - що збільшує його біологічну ефективність або придатність.

У фізіології є три терміни, які не слід плутати: адаптація, постановка та акліматизація. Природний відбір Чарльза Дарвіна - єдиний відомий механізм, який призводить до адаптацій. Цей процес, як правило, повільний і поступовий.

Джерело: pixabay.com

Як правило, адаптацію плутати з налаштуванням або акліматизацією. Перший термін пов'язаний з коливаннями на фізіологічному рівні, хоча він може траплятися і в анатомії, або в біохімії, внаслідок впливу організму на новий стан навколишнього середовища, наприклад, сильний холод чи спеку.

Акліматизація передбачає ті самі зміни, що описані в терміні навколишнє середовище, лише те, що зміни навколишнього середовища індукуються дослідником в лабораторії або на місцях. Як акліматизація, так і налаштування - явища оборотні.

З чого він складається?

Фізіологічні пристосування - це характеристики клітин, органів і тканин, які підвищують працездатність осіб, які ними володіють, стосовно тих, хто цього не робить.

Коли ми говоримо про "ефективність", ми маємо на увазі термін, широко використовуваний в еволюційній біології (його також називають дарвінівською ефективністю або придатністю), пов'язаний зі здатністю організмів виживати і розмножуватися. Цей параметр можна розділити на два компоненти: вірогідність виживання та середню кількість потомства.

Тобто, коли ми маємо певні фізіологічні особливості, які підвищують придатність людей, ми можемо зрозуміти, що це адаптивна риса.

Ми повинні бути обережними при виявленні пристосувань, оскільки всі характеристики, які ми бачимо у тварини, не є адаптивними. Наприклад, всі ми знаємо, що наша кров має яскраво-червоний колір.

Ця характеристика не має адаптивного значення і є лише хімічним наслідком. Кров червона, тому що в ній є молекула, яка називається гемоглобін, відповідальна за транспорт кисню.

Як можна зробити висновок, що ознака - це фізіологічна адаптація?

Коли ми спостерігаємо певну характеристику організму, ми можемо зробити кілька гіпотез про його адаптаційне значення.

Наприклад, не викликає сумнівів, що очі тварин - це структури, які дозволяють захоплювати світло. Якщо застосувати порядок ідей, викладений вище, ми можемо зробити висновок, що особи зі структурами, які сприймають світло, мають певну перевагу перед своїми однолітками, наприклад, легко втекти від хижаків або легше знайти їжу.

Однак, на думку відомого еволюційного біолога та палеонтолога Стівена Джея Гулда, "жодне пояснення адаптаційної цінності персонажа не слід сприймати лише тому, що воно правдоподібне та чарівне".

Фактично, демонстрація того, що персонажі - це адаптації, є одним із найвизначніших завдань еволюційних біологів, ще з часів Чарльза Дарвіна.

Приклади

Травна система у літаючих хребетних

Літаючі хребетні, птахи та кажани стикаються з основним завданням: подолати силу тяжіння, щоб мати можливість рухатися.

Таким чином, ці організми мають унікальні характеристики, яких ми не знаходимо в іншій групі хребетних, спосіб пересування яких суто земний, наприклад, миша.

Модифікації цих своєрідних хребетних коливаються від легких кісток з внутрішніми отворами до значного зменшення розміру мозку.

Згідно з літературою, одним з найважливіших селективних тиску, який сформував цю групу тварин, є необхідність зменшення її маси для підвищення ефективності польоту.

Передбачається, що травна система була сформована цими силами, віддаючи перевагу людям із скороченим кишечником, що означало б меншу масу під час польоту.

Однак при скороченні кишечника настає додаткове ускладнення: засвоєння поживних речовин. Оскільки є менша поверхня поглинання, ми можемо зрозуміти, що це впливає на споживання поживних речовин. Останні дослідження показали, що цього не відбувається.

За даними Caviedes - Vidal (2008), існує парацелюлярний абсорбційний шлях, який компенсує зменшення кишкової тканини. Для досягнення цих висновків автори досліджували шляхи поглинання в кишечнику плодової миші Artibeus lituratus.

Пристосування рослин до посушливих середовищ

Коли рослини стикаються з несприятливими умовами навколишнього середовища, вони не можуть переміщатися в інші місця з кращими обставинами, оскільки птах, яка мігрує в теплі райони, щоб уникнути теплового стресу взимку.

З цієї причини різні види рослин мають пристосування, в тому числі фізіологічні, що дозволяють їм стикатися з несприятливими умовами, такими як посуха в пустелях.

Є дерева з особливо розгалуженими кореневими системами (корінням), які дозволяють їм забирати воду з глибоких водойм.

Вони також представляють альтернативні метаболічні шляхи, що допомагають зменшити втрати води. Серед цих шляхів є рослини С4, які зменшують явище фотодихання, завдяки просторовому розділенню циклу Кальвіна та фіксації вуглекислого газу.

Фотоспірація - це альтернативний шлях, який не забезпечує жодного посилення і виникає, коли фермент RuBisCO (рибулоза-1,5-бісфосфат карбоксилаза / оксигеназа) використовує кисень, а не вуглекислий газ.

CAM рослини (метаболізм crassulaceae кислоти) сповільнюють процес фотодихання і дозволяють рослині зменшити втрати води, завдяки тимчасовому поділу.

Білки антифризу в рибі телеост

Кілька видів морських телестних риб (належать до інфляці Teleostei) досягли ряду чудових пристосувань, щоб мати можливість розвиватися в умовах низьких температур.

Ці фізіологічні пристосування включають виробництво білків антифризу та глікопротеїнів. Ці молекули виробляються в печінці риби і експортуються в кров для виконання своєї функції.

За біохімічним складом білків виділяють чотири групи. Крім того, не всі види мають один і той же механізм: деякі синтезують білки перед тим, як потрапляють на низькі температури, інші роблять це у відповідь на теплові подразники, а інша група синтезує їх протягом року.

Завдяки колізійному впливу розчинів при додаванні більше розчинних речовин у плазму температура, при якій він замерзає, значно знижується. Навпаки, тканини риби, що не мають такого типу захисту, почали б замерзати після досягнення температури 0 ° C.

Список літератури

1. Caviedes - Vidal, E., Karasov, WH, Chediack, JG, Fasulo, V., Cruz - Neto, AP, & Otani, L. (2008). Парацелюлярне поглинання: кажан порушує парадигму ссавців. PLoS One, 3 (1), e1425.
2. Davies, PL, Hew, CL, & Fletcher, GL (1988). Рибні білки антифризу: фізіологія та еволюційна біологія. Канадський журнал зоології, 66 (12), 2611–2617.
3. Freeman, S., Herron, JC (2002). Еволюційний аналіз. Prentice Hall.
4. Прайс, Е.Р., Брун, А., Кавідес - Відаль, Е., і Карасов, WH (2015). Травні пристосування повітряного способу життя. Фізіологія, 30 (1), 69–78.
5. Villagra, PE, Giordano, C., Alvarez, JA, Bruno Cavagnaro, J., Guevara, A., Sartor, C.,… & Greco, S. (2011). Бути рослиною в пустелі: стратегії використання води та стійкості до водяного стресу в Центральній горі Аргентини. Австральська екологія, 21 (1), 29–42.