Что такое адаптация биология: 4. Адаптация организмов к среде

АДАПТАЦИЯ • Большая российская энциклопедия

• В книжной версии

  Том 1. Москва, 2005, стр. 209

• Скопировать библиографическую ссылку:

  ---

Авторы: Н. Н. Иорданский

АДАПТА́ЦИЯ (от позд­не­лат. adaptatio – при­спо­соб­ле­ние, при­ла­жи­ва­ние, от лат. adapto – при­ла­жи­вать) в био­ло­гии, со­во­куп­ность осо­бен­но­стей строе­ния и функ­ций, ко­то­рые обес­пе­чи­ва­ют ор­га­низ­мам (осо­бям, по­пу­ля­ци­ям, ви­дам) воз­мож­ность спе­ци­фич. об­раза жиз­ни в оп­ре­де­лён­ных ус­ло­ви­ях внеш­ней сре­ды.

Про­цесс раз­ви­тия А. (адап­та­цио­ге­нез) ох­ва­ты­ва­ет все ас­пек­ты жиз­не­дея­тель­но­сти (пи­та­ние, раз­мно­же­ние, га­зо­об­мен, вы­де­ле­ние и др.) и все ста­дии жиз­нен­но­го цик­ла ор­га­низ­мов (А. по­ло­вых кле­ток, эм­брио­наль­ные и ли­чи­ноч­ные А. и т. п.). Раз­ли­ча­ют ча­ст­ные А. (при­спо­соб­ле­ния отд. ви­дов или не­боль­ших групп ви­дов к спе­ци­фич. осо­бен­но­стям сре­ды оби­та­ния и оп­ре­де­лён­но­му об­ра­зу жиз­ни) и об­щие А. (при­спо­соб­ле­ния к ши­ро­ко­му кру­гу внеш­них ус­ло­вий, ха­рак­те­ри­зую­щие круп­ные так­со­ны и при­су­щие всем ви­дам, вхо­дя­щим в со­став этих так­со­нов). Напр., для птиц клюв яв­ля­ет­ся об­щей пи­ще­до­бы­ва­тель­ной А., а осо­бен­но­сти его строе­ния у раз­ных ви­дов, свя­зан­ные со спе­ци­фи­кой кор­мов и спо­со­ба­ми до­бы­ва­ния пи­щи, – ча­ст­ны­ми. А. при­да­ют строе­нию и жиз­не­дея­тель­но­сти ор­га­низ­мов чер­ты це­ле­со­об­раз­но­сти, ко­то­рые в не­ко­то­рых кон­цеп­ци­ях рас­смат­ри­ва­ют­ся как из­началь­ное свой­ст­во жи­вых су­ществ или про­яв­ле­ние Бо­же­ст­вен­ной муд­ро­сти. Ес­те­ствен­но-на­уч. объ­яс­не­ние раз­ви­тия А. впер­вые бы­ло да­но в тео­рии Ч. Дар­ви­на, по­ка­зав­ше­го, что они воз­ни­ка­ют как не­по­средств. ре­зуль­тат ес­те­ст­вен­но­го от­бо­ра. Раз­ные А., су­ще­ст­вую­щие у дан­но­го ви­да ор­га­низ­мов, мо­гут вза­им­но ог­ра­ни­чи­вать друг дру­га. Так, в ог­ра­ни­чен­ном объ­ё­ме че­ре­па рас­по­ла­га­ют­ся го­лов­ной мозг, ор­га­ны зре­ния, обо­ня­ния и слу­ха, а так­же че­лю­ст­ной ап­па­рат с его мус­ку­ла­ту­рой; уси­лен­ное раз­ви­тие од­но­го из ор­га­нов воз­мож­но толь­ко за счёт умень­ше­ния раз­ме­ров дру­гих. Со­вер­шен­ст­во лю­бой кон­крет­ной А. от­но­си­тель­но, и ес­теств. от­бор бла­го­при­ят­ст­ву­ет фор­ми­ро­ва­нию оп­тим. со­от­но­ше­ния ме­ж­ду все­ми А. (прин­цип адап­тив­но­го ком­про­мис­са, обос­но­ван­ный амер. био­ло­гом К. Ган­сом). Клас­сич. тео­рия ес­теств. от­бо­ра встре­ти­ла за­труд­не­ния при объ­яс­не­нии фор­ми­ро­ва­ния слож­ных А., ко­то­рые мо­гут быть по­лез­ны ор­га­низ­му лишь при дос­та­точ­но вы­со­кой сте­пе­ни их раз­ви­тия (кры­лья птиц или на­се­ко­мых, ор­га­ны ды­ха­ния у выс­ших на­зем­ных по­зво­ноч­ных). Ре­ше­ние этой про­бле­мы бы­ло най­де­но в кон­цеп­ции пре­адап­та­ции и прин­ци­пе сме­ны функ­ций ор­га­нов.

Урок 6. приспособленность — результат действия факторов эволюции. видообразование — Биология — 11 класс

Эволюция – непрерывный процесс. Новые виды формируются даже сейчас, когда вы читаете эти строки. Активней всего видообразование происходит в крупных водоёмах, таких как озеро Байкал или озеро Виктория. Так, буквально в восьмидесятых годах нашли новый вид рыб-цихлид. Он отличался от предшественников размерами и формой челюсти. А в Байкале наблюдается эволюция множества видов растений и беспозвоночных. Как происходит эволюция и можно ли получить новый вид животных в домашних условиях?

В результате действия эволюционных факторов в популяции накапливаются изменения генофонда. Это ведет сначала к образованию новых популяций, затем подвидов, и в конечном счете, к образованию новых видов.

То есть можно сказать, что видообразование – это центральное событие в эволюции, это главный результат эволюционного процесса.

Сейчас ученые выделяют два пути видообразования:

1. Географическое (аллопатрическое)

2. Биологическое (симпатрическое)

При географическом видообразовании новые виды возникают в результате появления пространственно-территориальных преград. Преграды могут быть самого разного свойства. Это такие и чисто географические понятия, как горы, реки, и какие-то антропогенные преграды, как, например, строительство крупных дорог или вспашка поля для нужд сельского хозяйства.

Кстати, именно географические видообразования Чарльз Дарвин и объяснял появлением такого большого количества видов дарвиновских вьюрков, которые обитают на островах Галапагосского архипелага.

Дарвин считал, что некоторое количество вьюрков могло быть занесено на эти острова во время бурь, шторма и сильного ветра.

Но так как условия подходили для их жизни, вьюрки обосновались на этих островах, при этом они были изолированы как от популяции на соседних островах, так и от первоначальной южно-американской популяции. Это привело к тому, что внутри таких популяций стали накапливаться изменения, что и привело к образованию новых видов.

Можно сказать, что географическое видообразование возникает и при преградах внутри ареала вида, при так называемом мозаичном ареале. Сейчас перед вами несколько видов одуванчиков, возникших из некогда предкового вида одуванчика, который занимал весь европейский континент.

Одуванчик обыкновенный сейчас занимает лесные опушки, обочины дорог, какие-то сорные места, и это растение вы знаете очень хорошо.

Одуванчик – кок-сагыз произрастает в засушливых местах, поэтому обратите внимание на форму его листьев: его листья немного тоньше и больше срезаны.

Одуванчик розовый освоил высокогорье Тянь-Шаня. Он очень похож на одуванчик обыкновенный, но отличается от него окраской лепестков.

Обратите внимание, что географическое видообразование протекает очень медленно. Необходима смена сотен тысяч поколений, для того чтобы совершился процесс образования нового вида.

Второй способ видообразования – это биологическое видообразование.

Биологическое видообразование происходит в пределах ареала одного вида, и в его основе лежит биологическая изоляция.

Пути возникновения биологических изоляций бывают различными. Например, одним из них может быть полиплоидия, когда внутри одной популяции в результате мутации возникают полиплоидные организмы. Эти организмы жизнеспособны, конкурентоспособны, но по своему генетическому составу они отличаются от остальных особей популяции и не могут с ними скрещиваться.

Так внутри одной популяции возникает другая популяция, которая потом формируется уже в отдельный вид. Также в основе биологического видообразования может лежать экологическая изоляция.

Экологическая изоляция – это, например, разобщение в сроках размножения внутри одного вида. Это также какие-то сезонные изоляции у части популяций, от целой популяции.

Все это приводит к накоплению изменений, вследствие чего возникает новый вид. Хочется отметить, что строки биологического видообразования значительно короче, нежели географического видообразования. Но результат у них один – образование новых видов.

Биология

8 апреля сделать тест;  10 апреля выполнить лабораторную работу

  ТЕМА УРОКА.       Адаптация как результат естественного отбора.

 

ЦЕЛЬ:  познакомиться с разными видами приспособленности живых организмов к среде обитания,

            понять относительный характер приспособленности.

 

«Чтобы выжить, надо быстро изменяться (приспосабливаться)».
Л.Кэролл «Алиса в Зазеркалье».

 

  Приспособленность организмов, или адаптации (от лат. adaptatio — приспособление, прилаживание), представляют собой совокупности тех особенностей строения, физиологии и поведения, которые обеспечивают для данного вида возможность специфического образа жизни в определенных условиях внешней среды.

 

МЕХАНИЗМ ВОЗНИКНОВЕНИЯ АДАПТАЦИЙ:

 

1. изменение условий среды     Естественный отбор
2. наследственная изменчивость    Приспособленность организмов

 

ТИПЫ АДАПТАЦИЙ

МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ	ПОВЕДЕНЧЕСКИЕ	ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ
Покровительственная окраска	Забота о потомстве	Накопление жира в горбах у верблюда
Предостерегающая окраска	Запас корма	Эхолокация у летучих мышей
Маскировка
Мимикрия

 

Черты приспособленности:

1морфологические

  Эти адаптации связаны с особенностями строения тела.

(Торпедообразная форма тела у акул, дельфинов, сокола)

2. покровительственная окраска

Такая окраска служит прекрасным способом защиты от врагов. Благодаря ей животные становятся менее заметны.

(  —  Самки птиц, гнездящихся на земле, практически сливаются с общим фоном местности.

  —  В районах Крайнего Севера среди животных очень распространена белая окраска, делающая их незаметными на снежной поверхности)

3. предостерегающая окраска

Такая окраска свойственна жалящим или имеющим ядовитые железы насекомым.

(Птица, отведавшая ядовитую божью коровку или ярко-полосатого шмеля. вряд ли будет пытаться сделать это еще раз)

4. маскировка

 Это соответствие формы тела объектам неживой природы. Сходство с предметами окружающей среды позволяет многим животным избегать нападения хищников.

5. мимикрия

Это явление подражания беззащитного вида хорошо защищенным и имеющим предостерегающую окраску неродственным видам.

6. биохимические адаптации

Многие животные и растения способны образовывать различные вещества, которые служат им для защиты от врагов и для нападения на другие организмы.

7. физиологические адаптации

Эти адаптации связаны с перестройкой обмена веществ. Без них невозможно поддержание гомеостаза в постоянно меняющихся условиях внешней среды.

8. поведенческие адаптации

Это особый тип поведения в тех или иных условиях, который имеет очень большое значение для выживания в борьбе за существование.

 

 ВЫВОД: Все живые организмы оптимально приспособлены к условиям своего обитания. При изменении этих условий адаптации могут потерять свою приспособительную ценность и даже принести вред их обладателю, т. е. адаптации имеют относительную целесообразность.

 

Проверочная работа.

 

1. Заяц-беляк периодически линяет, изменяя окраску шерсти. Эта приспособленность —

А) заложена творцом                                                                         В) не обусловлена генетически

Б) сформировалась исторически                                                          Г) унаследована от древних млекопитающих

ОТВЕТ: ______

 

2. Пример покровительственной окраски:

А) зеленая окраска у кузнечика                                                         В) ярко-красная окраска у божьей коровки

Б) зеленая окраска листьев                                                                Г) сходство в окраске брюшка у мухи-журчалки и осы

ОТВЕТ: ______

3. Пример мимикрии:

А) зеленая окраска у кузнечика                                                             В) яркая окраска у божьей коровки

Б) сходство в окраске брюшка у мухи-журчалки и осы                     Г) сходство в окраске и форме тела гусеницы

                                                                                                          бабочки пяденицы с сучком

ОТВЕТ: ______

 

4. Среди приведенных ниже приспособлений организмов выберите предупреждающую окраску:

А) яркая окраска божьих коровок

Б) чередование ярких полос у шмеля

В) чередование темных и светлых полосу зебры

Г) яркие пятна ядовитых змей

Д) окраска жирафа

Е) внешнее сходство мух с осами                   ОТВЕТ: ____  ____  ____

 

 

5. Установите соответствие примеров приспособлений с их характером.

   Объедините их правильно в таблицу:

            а. Окраска шерсти белого медведя

            б. Окраска жирафа

            в. Окраска шмеля

            г. Форма тела палочника

            д. Окраска божьей коровки

            е. Черные и оранжевые пятна гусениц

            ж. Строение цветка орхидеи

            з.  Внешнее сходство некоторых мух с осами

 

Покровительственная            окраска	Маскировка	Мимикрия	Угрожающая  окраска

               

6. Среди приведенных ниже описаний приспособленности организмов к условиям внешней среды найдите те из них, которые способствуют перенесению недостатка влаги:
7. Листья крупные, содержат много устьиц, расположенных на верхней поверхности листа.
8. Наличие горбов, заполненных жиром у верблюдов, или отложения жира в хвостовой части у курдючных овец.
9. Превращение листьев в колючки и сильное утолщение стебля, содержащего много воды.
10. Листопад осенью.
11. Наличие на листьях опушения, светлый цвет у листьев.
12. Превращение части стебля в «ловчий аппарат» у растений, питающихся насекомыми.

ОТВЕТ: ____  _____  _____

 

 

Работу выполнил учащийся 9 — __ класса        ФИ ______________________________

 

Лабораторная работа

 

ТЕМА.          Приспособленность организмов к среде обитания

                                           и её относительный характер.

ЦЕЛЬ:

• создать условия для формирования понятия адаптации организмов к среде обитания;
• способствовать закреплению умений выявлять черты приспособленности организмов к среде обитания.

ОБОРУДОВАНИЕ:   открытки растений и животных различных мест обитания

                                       (примеры любые – одно растение и одно животное)

 

ХОД РАБОТЫ

 

• Рассмотрите выданный вам объект; обнаружьте наиболее очевидные приспособления к тем условиям среды, в которых обитает данный организм; опишите эти конкретные приспособления.
• Выясните относительный характер приспособленности; докажите почему приспособления носят относительный характер.
• На основании знаний о движущих силах эволюции объясните механизм возникновения приспособлений, опираясь на теорию Чарльза Дарвина.
• Ответы оформите в виде таблицы
• Сделайте вывод

                                                                            

 

 

«Возникновение приспособленности и ее относительный характер»

 

ВИД	СРЕДА ОБИТАНИЯ	ПРИСПОСОБЛЕННОСТЬ	ОТНОСИТЕЛЬНОСТЬ

 

ВЫВОД:

 

1. Приспособленность организмов к среде и их органов к выполняемой функции является результатом естественного отбора.
2. Приспособленность носит относительный характер и полезна только в определенных условиях.
3. С позиций современной биологии целесообразность не дана организму изначально творцом, а сформировалась в результате длительного процесса эволюции

 

Работу выполнил учащийся 9 — __ класса        ФИ ______________________________

Комплексный анализ адаптационных процессов в лабораторных линиях Drosophila melanogaster в ходе долгосрочного эволюционного эксперимента — НИР

В результате проведенных экспериментов ожидается получить ответы на следующие вопросы: 1. Какими путями идет адаптация к неблагоприятным условиям среды? Ожидается, что в гомогенной среде должна происходить специализация: развитие односторонних адаптаций, повышающих приспособленность к данным условиям независимо от того, как это сказывается на приспособленности к любым другим условиям (с которыми организмы не сталкиваются). Однако наши предварительные результаты показывают, что иногда побочным эффектом адаптации к неблагоприятному корму может стать не снижение, а рост приспособленности к альтернативному корму, в том числе к благоприятному (Дмитриева и др., 2016). Известно, что популяции D. melanogaster быстро приспосабливаются к разнообразным условиям и кормовым ресурсам, благодаря чему этот вид сумел выйти из своей экваториальной прародины и заселить весь мир. Возможно, в результате выполнения данного проекта нам удастся показать, как ему это удалось. 2. По какому пути пошла эволюция наших экспериментальных линий в условиях пространственно гетерогенной среды: в сторону дивергенции, в сторону генерализации (выработки адаптаций широкого профиля) или в сторону формирования «компромиссных» малоэффективных адаптаций? Теоретически, адаптация к различным диетам может вести к смене экологических предпочтений, разделению ниш и даже симпатрическому видообразованию. Однако о конкретных факторах, влияющих на вероятность и скорость этих процессов, известно немного.

Результаты наших исследований, позволяющих сравнить прямые и косвенные последствия адаптациогенеза лабораторных линий D. melanogaster, протекающего в условиях гомо- и гетерогенной среды, помогут восполнить этот пробел. 3. Какова роль фенотипической пластичности в формировании адаптаций? Фенотипическая пластичность играет в эволюции важную, но до сих пор слабо изученную и часто недооцениваемую роль. Как адаптивная, так и неадаптивная фенотипическая пластичность влияет на силу и направленность отбора, действующего на популяцию, и может, в зависимости от ситуации, ускорять или замедлять адаптивную эволюцию, дивергенцию и видообразование. В ходе предварительных исследований нами уже были получены данные о том, что адаптивная фенотипическая пластичность действительно может ускорять адаптивную эволюцию за счет таких механизмов, как генетическая ассимиляция и эффект Болдуина (Waddington, 1953, 1959; Crispo, 2007; Марков и др., 2015; Марков и др., 2016). В ходе выполнения данного проекта мы планируем выявить взаимосвязь между параметрами среды, в которой протекает адаптациогенез (типом кормового субстрата, наличием или отсутствием пространственной гетерогенности среды), особенностями адаптирующихся к этой среде организмов (параметры их жизненного цикла, плодовитость, подвижность, расселительные способности, сопутствующая микробиота и др. ) и ролью фенотипической пластичности. Фенотипическая пластичность будет оцениваться на основе анализа изменений изучаемых признаков (таких как, например, продолжительность жизни и плодовитость) при пересадке контрольных мух на тот или иной неблагоприятный кормовой субстрат; выявленные изменения в пределах нормы реакции (пластические изменения) будут сравниваться с наследственными изменениями, произошедшими в линиях, адаптированных к данному субстрату. Таким образом, мы сможем сопоставить силу и направленность быстрых пластических и медленных эволюционных изменений. 4. Какой вклад вносит симбиотическая микробиота в адаптацию модельных организмов к меняющимся условиям среды? В ходе выполнения проекты мы планируем охарактеризовать количественный и качественный состав микробиоты D. melanogaster из разных линий, адаптировавшимся к разным условиям среды. Кроме того, будут получены результаты, которые смогут экспериментально подтвердить, что изменения симбиотической микробиоты в ходе адаптациогенеза организма–хозяина могут, в свою очередь, влиять на ход адаптациогенеза. До сих пор отсутствуют прямые экспериментальные подтверждения того, что регистрируемый в эволюционных экспериментах рост приспособленности модельных организмов может в той или иной мере объясняться изменениями симбиотической микробиоты, а не самого организма. Вклад симбиотической микробиоты в адаптацию макроорганизмов к меняющимся условиям среды может иметь целый ряд важных эволюционных последствий. В частности, если адаптация D. melanogaster к неблагоприятным условиям часто происходит в большей степени за счет изменений микробиоты, чем генофонда самих насекомых, то этим может во многом объясняться не только способность этого вида очень быстро адаптироваться к неблагоприятным кормовым субстратам, но и то, что такая адаптация нередко может происходить без негативных побочных эффектов и приводить не к экологической специализации, а к расширению трофической ниши (предварительные результаты, указывающие на такую возможность, получены нами ранее (Дмитриева и др., 2016)). Кроме того, в результате анализа микробиоты планируется получить ответы на следующие вопросы: 1) Какие именно компоненты микробиоты влиют на адаптацию – дрожжи или бактерии, их количество или качество (если качество, то какие виды важнее всего), поверхностные или кишечные (детализация вывода о вкладе микробиты в адаптацию). 2) Возможна ли межвидовая передача адаптаций, обусловленных микробиотой (поможет ли посев гомогената адаптированных к соли линий D. melanogaster выживать на соленом корме другим видам мух-дрозофилид?) Выполнение нашего проекта внесёт значительный вклад в развитие новой быстро развивающейся области науки — прикладной эволюционной биологии. Эта область изучает механизмы формирования адаптаций у паразитов, вредителей, различных патогенов в ходе так называемой антропогенной эволюции (эволюции, вызванной деятельностью человека). Недостаточное понимание значимости и механизмов эволюционных процессов уже неоднократно приводило к тому, что состоянию экономики и здоровью людей. наносился серьёзный ущерб. В качестве хорошего примера можно привести появление нового заболевания, пирикуляриоза пшеницы, из-за которого в 2016 году пришлось выжечь около 15000 га полей в Бангладеш (16% посевов пшеницы), а в Южной Америке многие фермеры вообще стали отказываться от возделывания пшеницы. Сорта пшеницы с повышенной урожайностью, выведенные в Мексике, имели пониженную устойчивость к патогенным грибам. В результате один из патогенов риса, Magnaporthe oryzae, «перебравшийся» на неустойчивые сорта пшеницы, быстро адаптировался к этому растению и приобрел способность к заражению уже и обычных его сортов. Этот патоген распространился сначала по Южной Америке, а потом и по Азии (Yoshida et al., 2016; Tofazzal Islam et al., 2016). Адекватная оценка эволюционных последствий внедрения новых сортов сельскохозяйственных растений могла бы предотвратить такое развитие событий. Для такой оценки необходимо знать общие закономерности адаптации организмов к новым пищевым субстратам и иным условиям среды. На выявление этих закономерностей и направлен наш проект.4.8.Общий план работ на весь срок реализации Проекта (форма представления информации должна дать возможность эксперту оценить реализуемость заявленного плана работы и риски его невыполнения; общий план реализации Проекта даётся с разбивкой по годам)В течение всего срока выполнения проекта будет осуществляться регулярный мониторинг ключевых показателей приспособленности изучаемых лабораторных линий D. melanogaster: эффективность размножения, оцениваемая по суммарному числу потомков, произведенных парой родителей на данном субстрате за фиксированное время; скорость развития; плодовитость имаго; продолжительность жизни имаго. Это позволит охарактеризовать динамику адаптации изучаемых линий к разным кормовым субстратам.

Клювы, лапы, камуфляж. Как животные адаптируются к городской жизни

• Фернандо Дуарте
• BBC World Service

4 октября 2019

Подпись к фото,

Японские галки разбивают скорлупу орехов при помощи автомобилей

Тысячи лет галки японского города Сендай с трудом, но решали сложнейшую задачу: как расколоть грецкий орех.

Грецкие орехи — главное лакомство этих галок, но скорлупа их слишком крепкая, птицы не могут расколоть ее клювом. Поэтому раньше они взлетали с орехом в клюве повыше и бросали его, чтобы орех разбился о землю.

Но в 70-х годах прошлого века местный орнитолог заметил, что птицы изменили тактику. Они стали бросать орехи на проезжую часть, под колеса автомобилей.

Сендайские галки стали классическим примером того, как урбанизация способствует изменению поведения животных.

Адаптация к мегаполису

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

К 2050 году около 70% всех жителей Земли будут жить в городах

Согласно данным ООН за 2018 год, в городах сейчас живет 55% всего населения Земли (в 1960 году эта цифра составляла 34%).

Ожидается, что к 2050 году около 70% всех жителей Земли будут жить в городах.

Этот рост городского населения оказал негативное влияние на дикую природу и биологическое разнообразие: многие животные стали терять привычную среду обитания.

Но урбанизация привела и к изменению поведения ряда животных, которые приспособились к выживанию в городах.

«Очень важно понимать связь урбанизации с дикой природой», — объясняет голландский эволюционный биолог Менно Шильтхайзен, который рассмотрел эту тему в книге «Дарвин переезжает в город: как городские джунгли стимулируют эволюцию».

«Мы приближаемся к ситуации, когда единственная природа, доступная большинству людей, будет городской природой», — говорит ученый.

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Пауки научились плести свою паутину на городских фонарях, чтобы быть ближе к мотылькам, которых привлекает свет

Быстрые изменения

Шильтхайзен и другие ученые утверждают, что некоторые примеры адаптации являются следствием быстрых эволюционных изменений, вызванных человеком, то есть быстрой адаптации, занимающей всего несколько десятилетий.

«Мостовые пауки, которые обычно избегают света, плетут паутину на уличных фонарях, привлекающих мотыльков. В ряде городов мотыльки, в свою очередь, развивают свою способность сопротивляться манящей силе света», — пишет Шильтхайзен в своей книге.

Такие поведенческие изменения можно наблюдать у разных видов, город как таковой является лучшим местом для наблюдения за их развитием.

«Урбанизация представляет собой лучший и самый масштабный эксперимент в области непреднамеренной эволюции», — говорит биолог из университета Торонто Марк Джонсон.

Автор фото, MTA handout

Подпись к фото,

Сапсаны приспособились к городской среде и начали вить гнезда на небоскребах

Джонсон стал соавтором статьи, опубликованной в 2017 году в журнале Science, в которой изучались закономерности городской адаптации животных на основании проведенных 192 исследований.

Было установлено, что некоторые виды животных нашли свою нишу в городской среде. Один из примеров — сапсан, хищная птица, которая в середине 20 века оказалась под угрозой исчезновения из-за высокого уровня химических выбросов.

Сапсаны накапливали в себе такие химические вещества как ДДТ (он же дуст, инсектицид, применявшийся против насекомых) , потому что охотились на перелетных птиц, которые в свою очередь питались насекомыми.

Запрет на использование ДДТ и реализация программ размножения позволила виду сохраниться, но не раньше, чем эти птицы нашли себе убежище в городе, потому что на сохранение вида оказывало влияние и разрушение среды обитания.

Сапсаны перебрались в города, где им пришлось научиться гнездиться на небоскребах. Исследователи также подтвердили, что сапсаны питаются различными животными, распространенными в городах: от голубей до летучих мышей.

Более длинные и широкие клювы

Зяблики Дарвина (они же галапагосские вьюрки) занимают важное место в истории биологии. Именно их Дарвин изучал на Галапагосах, именно они помогли ему в разработке его теории естественного отбора.

Птицы имели различные размеры и форму клюва, тем самым адаптируясь к определенному типу пищи на разных островах.

Но в последнее время внимание ученых привлекли зяблики из американского города Тусона (штат Аризона). Их клювы стали длиннее и шире, чем у их сельских собратьев.

Причина? Форма клюва облегчает им подхватывание семян подсолнечника из кормушек.

«Я думаю, это очень убедительное доказательство того, что когда мы даем новые виды питания животным, мы вмешиваемся в естественный отбор», — говорит куратор птиц американского Музея биологии Юго-Запада Кристофер Витт.

Подвальные комары

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Комары, обитающие в лондонском метро — наглядный пример адаптации и «быстрой эволюции»

Комар-пискун (или комар обыкновенный) — самый распространенный в мире вид комаров.

Они известны своей способностью к адаптации. Но комары, обитающие в лондонском метро, обошли их.

В то время как комары-пискуны живут над поверхностью земли, образуя большие спаривающиеся рои, подземные (подвальные) комары благополучно обитают в созданных человеком подземных пространствах. Такой комар спаривается только с одним партнером.

Комар-пискун предпочитает кусать птиц, подземный же предпочитает кровь человека.

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Люди, укрывавшиеся в лондонском в годы Второй мировой войны, рассказывали о безжалостных комарах

Этого комара прозвали комаром лондонского метро. Почему, если его выделили в отдельный вид еще в 18 веке, когда метро еще не было?

Потому что именно в метро в годы Второй мировой войны люди получили первые серьезные укусы. Подземный комар адаптировался к условиям лондонской подземки, стоячей воде и новой пище.

Светлая моль

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Пигментация на крыльях — для моли вопрос жизни и смерти

Березовая пяденица — еще один пример адаптации животного к человеку.

В числе продолжавшейся десятилетиями индустриализации в Великобритании в городских условиях резко выросло число особей черного окраса. Сажа дымоходов позволяла им прятаться от хищников. Численность же особей светлого окраса, которые укрывались на лишайнике деревьев, стала сокращаться.

Новые усовершенствованные стандарты по очистке атмосферы от вредных выбросов привели к очищению окружающей среды и новому росту популяции светлого окраса.

Городские лягушки

Тунгарские лягушки обитают на границе тропических лесов от Мексики до северной части Южной Америки и издают характерный звук, когда призывают самок для спаривания.

По этому звуку их находят и охотящиеся на них хищники.

Автор фото, Smithsonian Tropical Research Institute

Подпись к фото,

Самец тунгарской лягушки очень характерно призывает подругу

Исследователи обнаружили, что особи, живущие ближе к городской среде, развили более разнообразную систему громких сигналов, лучше привлекающих самок, нежели их сельские и лесные собратья.

Казалось бы, теперь их еще легче находят и хищники. Но рядом с городами хищников гораздо меньше, городским лягушкам не приходится их так опасаться, именно поэтому их брачные призывы стали смелее и разнообразнее.

Черные дрозды поют ночью

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Городские черные дрозды часто поют ночами

Черный дрозд является одним из старейших и наиболее изученных городских животных в мире.

У особей, обитающих в городской и сельской местности, есть определенные отличия. В Европе и Северной Африке городские черные дрозды фактически превратились в новый вид. У городских птиц более прочные клювы и они не мигрируют зимой.

Также есть свидетельства того, что городской шум вынудил их изменить высоту издаваемых звуков и время пения.

Известно, что лесные черные дрозды поют на рассвете. Городские же стали петь ночью, за несколько часов до восхода солнца.

Гладкие стены и липкие лапы

Автор фото, Kristin Winchell

Подпись к фото,

Ящерицам семейства анолисовых приходится приспосабливаться к жизни в городах

Ящерицам семейства анолисовых из Пуэрто-Рико пришлось стать лидерами городской адаптации.

Сначала они столкнулись с гладкими стенами. Городские ящерицы научились преодолевать их, приобретя более длинные и липкие конечности.

«Городские районы — это просто другая среда обитания. Животные, которые там живут, совсем не чужды естественному отбору», -говорит биолог, специалист по ящерицам из Вашингтонского университета в Сент-Луисе Кристин Винчелл.

Автор фото, Kristin Winchell

Подпись к фото,

Лапы городской ящерицы (слева) более приспособлены к городской среде

«Мы обнаружили, что в городской среде у ящериц на лапах больше чешуи и крупнее подушечки пальцев», — говорит она.

Винчелл провела несколько лабораторных исследований, изучая скорость передвижения городских и сельских ящериц, и обнаружила, что городские особи в этом соревновании легко вырываются вперед на скользкой поверхности.

Исследования также показали, что городские особи стали терпимее к более высоким температурам.

Адаптация организмов к различным условиям существования

Процесс приспособления к изменяющимся внешним условиям называется адаптацией.

С позиций экологии можно считать, что становление (возникновение) и существование, многообразие организмов, их изменчивость и сохранение в природе являются результатом воздействия окружающей среды и адаптации.

На первый взгляд может показаться что животные и растения расселяются по земле хаотично. Однако, на самом деле все не так просто.

Организмы всегда обитают в тех условиях, к которым они приспособились в процессе эволюции.

Так если лягушку, которая все время обитала во влажной среде, переселить в условия с очень жарким и сухим климатом, она погибнет, так как не имеет специальных приспособлений для таких условий.

Африканская роющая лягушка, так же приспособилась к среде своего обитания, когда заканчивается сезон дождей, она роет нору глубиною от 15 до 20 см, а затем выделяет большое количество слизи, которая высыхая превращается в своего рода кокон и в нем лягушка впадает в спячку.

В ожидании сезона дождей, она может провести до 7 лет в защитном коконе, который размягчается во время дождя, сигнализируя животному, что пришло время пробудится.

Способность к адаптациям — одно из основных свойств жизни на нашей планете. Адаптации обеспечивают возможность существования, выживания и размножения организмов.

Между организмами и средой имеется соответствие. Если присмотреться внимательнее к животным одного географического пояса, то можно заметить их сходство.

Различные приспособления к условиям обитания, сформировались не сразу. Вы уже знаете, что в процессе эволюции выживают сильнейшие те организмы, которые имеют какие-либо приспособления. Так из поколения в поколение организмы сменяли друг друга, становясь все более совершенными и приспособленными к конкретным условиям обитания.

В условиях сурового климата на севере Земли животным с мелкими размерами непросто, поэтому в таких условиях многие животные имеют крупные размеры, потому что так проще поддерживать постоянную температуру тела.

Например, белый медведь Арктики имеет вес до 1000 кг, бурый медведь из Аляски весит около 700 кг, а малайский медведь недотягивает и до 70 кг.

Крупный королевский пингвин Антарктиды имеет рост до 120 см, а экваториальный галапагосский пингвин — до 40 см.

Многие выступающие части тела (конечности, хвост, уши) становятся тем меньше и короче, а тело тем массивнее, чем холоднее климат. Такую закономерность можно проследить при сравнении видов зайцев в зонах их обитания в направлении от Центральной Америки к Северной. Так, при сравнении чернохвостого (калифорнийского) зайца, американского зайца-беляка и арктического беляка заметно постепенное уменьшение длины ушей конечностей, относительно ареала обитания.

Чем суровее климатические условия, тем шерсть млекопитающих длиннее, а подшёрсток гуще.

Обитатели жарких мест имеют большие уши, которые служат им для теплоотдачи.

В жаркий период кенгуру часто лижут свои запястья, чтобы испарение слюны вызывало охлаждение.

Все эти примеры показывают, что под влиянием окружающей среды организмы соответственно изменяются и приспосабливаются.

Животные со схожим образом жизни, которые занимают схожее положение в структуре природных сообществ, имеют близкие типы строения и объединяются в группы, называемые жизненными формами.

Например, подземные животные, которые ведут роющий образ жизни будут иметь компактное тело, которое не будет мешать в продвижении под землёй; с коротким бархатистым мехом; короткий хвост, короткими мощными передними конечностями роющего типа; рудиментарными глазами часто закрытыми кожной перепонкой.

Сходное внешнее строение имеют роющее насекомое медведка, которое по внешнему строению напоминает маленького крота.

Важно заметить, что такие организмы чаще схожи только внешне, то есть имеют схожие органы, которые контактируют с внешней средой, но не принадлежат к одному виду животных.

Физиологические и поведенческие реакции

С течением времени любые условия существования, или экологические факторы, изменяются, но в одних случаях они подвержены более сильным изменениям, в других — менее сильным. Выделяют три основных типа изменений среды обитания:

Циклические, то есть повторяющиеся через равные промежутки времени. Направленные, изменяются лишь в определённую сторону. Хаотические, могут быть неопределёнными.

К хаотическим изменениям можно отнести ураганы, пожары.

Естественно, организмы к ним чаще всего не приспособлены и при внезапном изменении обстановки могут погибнуть.

К направленным изменениям относят похолодание или потепление климата организмы в таком случае приспосабливаются постепенно.

А вот циклические изменения, повторяются периодически и обуславливают характер поведения многих организмов. Приспособления к таким изменениям закреплены наследственно.

К циклическим изменениям относят чередование светлого и тёмного времени суток.

Суточные ритмы приспосабливают организмы к смене дня и ночи.

У растений интенсивный рост, распускание цветков приурочены к определённому времени суток.

Есть отдельные виды цветов, которые предпочитают распускаться только с наступлением вечера. Конечно, цветов с таким «нестандартным образом жизни» не так уж и много, но в отличие от дневных цветов, у этих «ночных жителей» есть удивительные качества, которые либо вовсе не присущи дневным цветам, либо не так ярко выражены. Например, все ночные цветы очень ароматны и пахучи, а многие из них являются опасными, их листья или лепестки – ядовиты.

Животных также, как и растений можно разделить на дневных и ночных.

Однако суточные ритмы проявляются не у всех видов, а только у тех, в жизни которых смена дня и ночи играет важную экологическую роль.

Обитатели пещер или глубоких вод, где такой смены нет, живут по другим ритмам.

Да и среди наземных жителей суточная периодичность выявляется не у всех. Например, крохотные землеройки сменяют активность и отдых каждые 15-20 минут, невзирая на время суток. Из-за высокой скорости обмена веществ они вынуждены питаться круглосуточно.

К циклическим изменениям относят и смену времени года ─ сезонные (годовые) ритмы.

Приспособление к такому изменению можно проследить на примере годового цикла жизни благородного оленя. Это животное как вы знаете не впадает в зимнюю спячку.

Всю зиму олень проводит в поисках еды. Поедает ветки побеги деревьев и кустарников, а также лишайники, которые в народе так и называют «оленьим мхом». Чтобы найти своё любимое лакомство – подснежную зелень – в сильно заснеженные зимы олени мигрируют в районы, где снега меньше.

В конце февраля и в марте начинается массовое сбрасывание рогов. Взрослые самцы оленей отделяются от семьи.

Начинается линька, которая заканчивается в мае, цвет шерсти приобретает летнюю окраску.

В конце апреля происходит отрастание новых рогов.

В конце мая и весь июнь наблюдается массовый отел оленей. В это время самки держатся редколесья с хорошо развитым высоким травяным покровом.

Первые 3-4 дня рождённые телята у оленей совсем беспомощные и все время лежат. Только на 5-7 день оленята начинают идти вслед за матерью, а через месяц могут самостоятельно пастись.

В августе происходит активное выпадение летнего волосяного покрова, и летняя окраска начинает заметно изменятся на зимнюю. Самцы держатся отдельно от семьи, путешествуя по наиболее богатым кормом пастбищам.

В конце месяца начинаются первые попытки рева. В сентябре заканчивается окостенения рогов. Самки отделяются от телят.

В октябре продолжается гон, который в этом месяце приобретает наибольшую активность. Во время гона самцы-олени обламывают рогами ветки деревьев и кустов, бьют копытами землю, очень мало едят и теряют до 25% своего веса.

В ноябре и декабре старые самцы оленей снова отделяются от стада и бродят в одиночку. В это время самки уже оплодотворены, а самцы восстановили вес, потерянный во время гона.

Таким образом в жизни видов периоды роста, размножения, линек, миграций, глубокого покоя закономерно чередуются и повторяются так, что критическое время года организмы встречают в наиболее устойчивом состоянии.

Самый же уязвимый процесс — размножение и выращивание молодняка — приходится на наиболее благоприятный сезон.

Эта периодичность смены физиологического состояния в течение года во многом врождённая.

Например, если, австралийскую птицу Эму поместить в зоопарк Северного полушария, то период размножения наступит в положенное им время, осенью, когда в Австралии весна.

Резкие кратковременные изменения погоды (летние заморозки, зимние оттепели) обычно не нарушают годовых ритмов растений и животных.

Так как перестройка внутренних годовых ритмов происходит с большим трудом, и только через несколько поколений.

Разные организмы приспосабливаются к изменяющимся условиям по-разному… кто-то остаётся и зимует в родных краях как те же олени… кто-то впадает в зимнюю спячку.

Спячка ─ это состояние пониженной жизнедеятельности, наступающее у теплокровных животных в тех случаях, если пища становится малодоступной и сохранение высокой активности и интенсивного обмена веществ невозможны. Перед спячкой животные накапливают в организме питательные вещества до 40 % массы тела, в основном это жиры, и устраиваются в убежище.

Насекомоядные птицы перелетают в тёплые края, где их ждёт большое изобилие пищи.

Растениям в этом случает повезло меньше они не могут никуда улететь. Поэтому все они хорошо приспособлены к меняющимся условиям.

Периодически повторяющиеся изменения внешних условий способствовали формированию ритмов жизни у растений.  

Например, суточные ритмы (движение листьев).

Горизонтальное положение листьев относительно земли днём, увеличивает объем получаемой солнечной радиации, а вертикальное положение листьев ночью снижает радиационные потери тепла.

В течение годичного цикла растения проходят несколько этапов сезонного развития:

Вегетация в начале цикла развития начинается ранней весной.

Наблюдается прорастание семян однолетников или отрастание побегов и развёртывание листьев многолетников).

Следующий этап сезонного развития – бутонизация. За ним следует цветение.

В середине и конце лета в зависимости от вида растения наступает этап плодоношения.

После наступает вегетация в конце цикла. Следом идёт этап отмирания у однолетних растений этот процесс затрагивает весь организм полностью.

У многолетних происходит отмирание — надземных органов. Деревья сбрасывают листву осенью. Стебли многолетних трав засыхают.

 

Адаптация (биология) (Adaptation)

                                     

3. Адаптация и стресс.

(Adaptation and stress)

Ганс Селье вводит в медицинскую практику термин стресс. он написал: «я впервые «наткнулся» на идею стресса и общего адаптационного синдрома в 1925 год». каждую составляющую своего определения Селье пояснил так: общий — потому что стресс приводит факторы, которые, воздействуя на разные области организма, в итоге может привести к общей системе охраны, адаптивно — потому что это явление как фиксированный принимает форму привычки, синдром — потому что его отдельные проявления частично взаимозависимы. позже 1931-1932 он назвал стресс неспецифической реакцией организма на любые раздражители. опять же касается всех людей, больных и здоровых, удачных и неудачных, и все аспекты жизни. «Удалось показать, что стресс представляет собой скорость износа организма человека, которая сопровождает любую жизнедеятельность и соответствует в определенном смысле интенсивности жизни. он увеличивается при нервном напряжении, травме, инфекциях, мышечной работе или любой другой напряженной деятельности и связан с неспецифическим защитным механизмам, которые повышают сопротивляемость к стрессовым факторам, или «стрессорам». важной частью этого защитного механизма является повышенное выделение гипофизом, так называемый адренокортикотропный гормон АКТГ, который, в свою очередь, стимулирует выработку кортикоидов корой надпочечников.

Синдром стресса, или общего адаптационного синдрома ОАС, проходит через три этапа:

• «реакция тревоги», во время которой мобилизуются защитные силы. его биологический смысл заключается в том, что организм в кратчайшие сроки должен получить дополнительную, «аварийную» энергии для того, чтобы максимально обеспечить условия для быстрого спасения от надвигающегося несчастья или даже смерти. но для организма это, конечно, реакция энергии для него в долгосрочной перспективе, конечно, плохо, но на данный момент нет. речь идет о спасении в целом.
• «стадия устойчивости» отражают полной адаптации к стрессор. это очень важно, что на данном этапе полная энергия тела становится меньше, чем на первой стадии: организм уже приспособился жить под давлением стрессирующего фактора — отследили бы его. если stresserei фактор действует сильно и длительно, то постепенно развивается следующая, третья стадия.
• «стадия истощения», которая неизбежно наступает, если стрессор достаточно силен и действует достаточно долгое время, поскольку «адаптационная энергия», или приспособляемость живого вещества всегда конечна». Результат на этой стадии устойчивость организма к внешним воздействиям резко снижается., что является основанием для возможного развития патологии на клиническом уровне уже создан.

В качестве устойчивой адаптации нарушения гомеостаза, составляющие стимул стресс-симптома постепенно исчезают, так как стресс сам по себе является симптомом, играет важную роль в развитии адаптации. это состояние между стрессом, агрессией и адаптация-это свидетельство того, что стресс развивается в процессе эволюции как необходимое неспецифическое звено более сложного целостного механизма адаптации. полная свобода от стресса, как считает Селье, означала бы смерть. В 1982 году Селье определил стресс как совокупность стереотипных филогенетических запрограммированных реакций организма, которые вызываются любыми сильными, интенсивными, экстремальных воздействий, и сопровождаются перестройкой адаптивных сил организма.

В знак признания Г. Селье, он заимствовал из И. П Павлова. очень много. то, что Павлов трактовал с точки зрения нервной системы, он перевел на язык и термины гуморальной системы. Павлов указывал, что организм как целое непрерывно адаптируется к окружающей среде. идею целостности и адаптации Селье учился на Павлова, и это было основой учения о стрессе. тот факт, что внешние воздействия приводят к потреблению и истощению адаптационных возможностей, в течение многих лет было убеждение Г. Селье, которую он кратко сформулировал как «wear and tear». эта вера была основана на том, что он использовал преимущественно сильные патогенные воздействия.

Концепции о существовании генетически предопределенного потенциала роста исходят из А. Вейсмана, который считал, что зигота имеет возможность выполнять определенное и ограниченное число делений клетки, после чего развивающийся организм обречен на старение и смерть. немецкий физиолог и гигиенист Макс домов rubner М. Rubner 1854 — 1932 (В 1932) в связи с идеями Вейсмана объяснил концепцию генетически предопределенного энергетического фонда, который у всех видов млекопитающих, за исключением человека, что почти такие же. концепция домов rubner и вытекающих из нее идеи онтогенеза как раскручивания пружины в часах и развитых «Селье в учении о стрессе и о стандартных Фонда «адаптивной энергии», сравнивая его с банка приложение, которое можно потратить, но нельзя увеличить». Во всех этих теориях речь идет о постепенном исчерпании источника потенциальной жизненно важное вещество, которое вызывает живые организмы в состояние равновесия. развивая эти представления Ричард Перл пришел к мысли, что старение и смерть «расплата за преимущества», которые дают специализация и дифференциация клеток у многоклеточных организмов, в отличие от практически бессмертных одноклеточных этими качествами не обладают.

«Стресс-это неспецифический ответ организма на любые требования представления. С точки зрения стрессовой реакции не имеет значения приятна или неприятна ситуация, с которой мы столкнулись. все, что имеет значение интенсивность потребности в реконструкции или адаптации.»

адаптация | Определение, примеры и факты

Узнайте, как галапагосские зяблики подверглись адаптивной радиации и помогли Дарвину в его теории эволюции

14 видов галапагосских зябликов отличаются друг от друга, главным образом, строением клюва и особенностями питания. Считается, что птицы подверглись адаптивной радиации от одного предкового вида, эволюционировав, чтобы заполнить множество незанятых экологических ниш.

Encyclopædia Britannica, Inc. Смотрите все видео к этой статье

Адаптация , в биологии, процесс, посредством которого вид приспособляется к окружающей среде; это результат воздействия естественного отбора на наследственную изменчивость нескольких поколений.Организмы приспосабливаются к окружающей среде самыми разными способами: по своей структуре, физиологии и генетике, по их перемещению или распространению, по средствам защиты и нападения, по их воспроизводству и развитию и в других отношениях.

Подробнее по этой теме

Болезнь человека: Адаптация

Адаптация относится к способности клеток приспосабливаться к серьезным стрессам и достигать измененных состояний равновесия при этом…

Слово адаптация не происходит от его текущего использования в эволюционной биологии, а восходит к началу 17 века, когда оно указывало на связь между замыслом и функцией или на то, как что-то вписывается во что-то другое. В биологии эта общая идея заимствована таким образом, что адаптация имеет три значения. Во-первых, в физиологическом смысле животное или растение могут адаптироваться, приспосабливаясь к своему непосредственному окружению, например, изменяя свою температуру или метаболизм с увеличением высоты.Во-вторых, и чаще всего, слово адаптация относится либо к процессу адаптации, либо к характеристикам организмов, которые способствуют репродуктивному успеху, по сравнению с другими возможными характеристиками. Здесь процесс адаптации обусловлен генетическими вариациями среди индивидуумов, которые адаптируются — то есть добиваются большего успеха — в конкретном контексте окружающей среды. Классический пример — меланистический (темный) фенотип перечной пяденицы ( Biston betularia ), численность которого увеличилась в Великобритании после промышленной революции, когда мотыльки темного цвета казались загадочными на фоне потемневших от копоти деревьев и избежали хищников со стороны птиц. .Процесс адаптации происходит через возможное изменение частоты генов по сравнению с преимуществами, предоставляемыми определенной характеристикой, например, с окраской крыльев у бабочек.

Третий и наиболее популярный взгляд на адаптацию касается формы характеристики, которая эволюционировала в результате естественного отбора для выполнения определенной функции. Примеры включают длинные шеи жирафов для кормления на верхушках деревьев, обтекаемые тела водных рыб и млекопитающих, легкие кости летающих птиц и млекопитающих и длинные кинжалоподобные клыки хищников.

приспособления

Среда обитания моржей (толстая кожа для защиты от холода), бегемотов (ноздри на верхней части морды) и уток (перепончатые лапы).

Encyclopædia Britannica, Inc.

Все биологи согласны с тем, что особенности организма обычно отражают адаптации. Однако возникло много разногласий по поводу роли истории и ограничений в появлении черт характера, а также относительно лучшей методологии для демонстрации того, что черта действительно является адаптацией.Черта может быть функцией истории, а не адаптации. Так называемый большой палец панды, или радиальная сесамовидная кость, представляет собой кость запястья, которая теперь функционирует как противопоставленный большой палец, позволяя гигантским пандам ловко хватать бамбуковые стебли и манипулировать ими. Предки гигантских панд и всех близкородственных видов, таких как черные медведи, еноты и красные панды, также имели сесамовидные кости, хотя последние виды не питаются бамбуком и не используют кости для пищевого поведения. Следовательно, эта кость не является приспособлением для кормления бамбука.

Гигантская панда ( Ailuropoda melanoleuca ) кормится в бамбуковом лесу, провинция Сычуань, Китай.

© Jupiterimages Corporation Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Английский естествоиспытатель Чарльз Дарвин в работе О происхождении видов посредством естественного отбора (1859 г.) признал проблему определения того, развился ли признак для той функции, которую он выполняет в настоящее время:

Швы черепов молодых млекопитающие были развиты как прекрасное приспособление для помощи при родах [рождении], и, несомненно, они облегчают или могут быть незаменимыми для этого акта; но поскольку швы возникают в черепах молодых птиц и рептилий, которым нужно только вырваться из разбитого яйца, мы можем сделать вывод, что эта структура возникла из законов роста и была использована при рождении высших животных. .

Таким образом, прежде чем объяснять, что черта является адаптацией, необходимо определить, проявляется ли она также у предков и, следовательно, могла ли она исторически развиваться для функций, отличных от тех, которые она выполняет сейчас.

Другая проблема при обозначении черты характера как адаптации состоит в том, что эта черта может быть необходимым следствием или ограничением физики или химии. Одна из наиболее распространенных форм ограничения связана с функцией анатомических особенностей, различающихся по размеру.Например, клыки у хищников больше, чем у травоядных. Эта разница в размерах часто объясняется приспособлением к хищничеству. Однако размер клыков также связан с общим размером тела (такое масштабирование известно как аллометрия), как показывают крупные хищники, такие как леопарды, у которых клыки больше, чем у мелких хищников, таких как ласки. Таким образом, различия во многих характеристиках животных и растений, таких как размер молодняка, продолжительность периодов развития (например, беременность, долголетие) или характер и размеры листьев деревьев, связаны с ограничениями физического размера.

Адаптивные объяснения в биологии сложно проверить, потому что они включают в себя множество черт и требуют разных методологий. Экспериментальные подходы важны для демонстрации того, что любая небольшая изменчивость, как и многие физиологические или поведенческие различия, является адаптацией. Наиболее строгие методы — это те, которые сочетают экспериментальные подходы с информацией из естественных условий — например, чтобы показать, что клювы разных видов галапагосских вьюрков имеют разную форму, поскольку они приспособлены для питания семенами разного размера.

Адаптивная радиация у галапагосских вьюрков

Четырнадцать видов галапагосских вьюрков, произошедших от общего предка. Различные формы их клювов, подходящие к разным диетам и средам обитания, демонстрируют процесс адаптивной радиации.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Сравнительный метод, использующий сравнения видов, которые развились независимо, является эффективным средством изучения исторических и физических ограничений. Этот подход включает использование статистических методов для учета различий в размере (аллометрия) и эволюционных деревьев (филогении) для отслеживания эволюции признаков среди линий.

Адаптация | Национальное географическое общество

В эволюционной теории адаптация — это биологический механизм, с помощью которого организмы приспосабливаются к новой среде или к изменениям в своей текущей среде. Хотя ученые обсуждали адаптацию до 1800-х годов, только тогда Чарльз Дарвин и Альфред Рассел Уоллес разработали теорию естественного отбора.

Уоллес считал, что эволюция организмов каким-то образом связана с адаптацией организмов к изменяющимся условиям окружающей среды.Развивая теорию эволюции путем естественного отбора, Уоллес и Дарвин вышли за рамки простой адаптации, объяснив, как организмы адаптируются и развиваются. Идея естественного отбора заключается в том, что передаваемые по наследству черты позволяют организмам лучше адаптироваться к окружающей среде, чем другим организмам того же вида. Это способствует лучшему выживанию и воспроизводству по сравнению с другими представителями вида, что ведет к эволюции.

Организмы могут адаптироваться к окружающей среде по-разному.Они могут адаптироваться биологически, то есть изменять функции организма. Пример биологической адаптации можно увидеть в телах людей, живущих на больших высотах, таких как Тибет. Тибетцы процветают на высоте, где уровень кислорода до 40 процентов ниже, чем на уровне моря. Вдыхание такого разреженного воздуха может вызвать у большинства людей заболевание, но в организме тибетцев произошли изменения в химическом составе тела. Большинство людей могут выжить на большой высоте в течение короткого времени, потому что в их организме повышается уровень гемоглобина, белка, который переносит кислород в кровь.Однако постоянно высокий уровень гемоглобина опасен, поэтому повышенный уровень гемоглобина не является хорошим решением для выживания на большой высоте в долгосрочной перспективе. У тибетцев, похоже, развились генетические мутации, которые позволяют им использовать кислород гораздо эффективнее без необходимости в дополнительном гемоглобине.

Организмы также могут проявлять поведенческую адаптацию. Одним из примеров поведенческой адаптации является то, как императорские пингвины в Антарктиде собираются вместе, чтобы поделиться своим теплом посреди зимы.

Среди ученых, изучавших адаптацию до развития теории эволюции, был Жорж Луи Леклерк, граф де Бюффон. Он был французским математиком, который считал, что организмы со временем меняются, приспосабливаясь к окружающей среде своего географического местоположения. Другой французский мыслитель, Жан Батист Ламарк, предположил, что животные могут адаптироваться, передавать свои адаптации своему потомству и, следовательно, эволюционировать. В приведенном им примере говорится, что предки жирафов могли приспособиться к нехватке пищи на коротких деревьях, вытянув шеи, чтобы дотянуться до более высоких ветвей.По мнению Ламарка, потомство жирафа, вытянувшего шею, унаследует немного более длинную шею. Ламарк предположил, что поведение, приобретенное в течение жизни жирафа, повлияет на его потомство. Однако это была концепция естественного отбора Дарвина, согласно которой такие благоприятные черты, как длинная шея у жирафов, сохранились не благодаря приобретенным навыкам, а потому, что только жирафы, у которых была достаточно длинная шея, чтобы прокормить себя, выживали достаточно долго, чтобы воспроизводиться. Таким образом, естественный отбор обеспечивает более убедительный механизм адаптации и эволюции, чем теории Ламарка.

Определение и примеры адаптации — Биологический онлайн-словарь

Адаптация
n., ˌÆdæpˈteɪʃən
Процесс или состояние адаптации или изменения, чтобы стать более подходящим для окружающей среды; характеристика как результат процесса

Определение адаптации

В биологии и экологии адаптация относится к процессу адаптации поведения, физиологии или структуры, чтобы стать более приспособленными к окружающей среде. Его также можно определить как состояние, в котором биологическая популяция претерпевает корректировки или изменения.Это также может относиться к признаку , который сделал вид лучше приспособленным к окружающей среде. Этот признак упоминается как адаптивный признак .

Информация

Термин адаптация произошел от латинского «адаптировать», означающего «я подхожу» или «я подстраиваюсь под». Это обычное слово в экологии и эволюционной биологии. Организм имеет тенденцию претерпевать изменения, чтобы стать более приспособленным к окружающей среде. Адаптация отличается от акклиматизации. Оба условия касаются изменений.Однако акклиматизация — это физиологическая адаптация к новым условиям, но она не влечет за собой увеличения видового разнообразия, как адаптация. Чтобы признак можно было рассматривать как адаптацию, он должен быть наследуемым, функциональным и повышать приспособленность. (Ссылка 1)

Согласно теории эволюции путем естественного отбора Чарльза Дарвина , организмы приспосабливаются к окружающей среде, чтобы они могли сохраняться и передавать свои гены следующему поколению. В экосистеме несколько видов совместно адаптируются, и при этом они также совместно эволюционируют.Возьмем, к примеру, симбионтов в ассоциации лишайников. Компоненты водорослей и грибов имеют тенденцию эволюционировать вместе, поскольку отсутствие одного из них означает смерть. Зависимость от существования друг друга означает, что они должны вместе адаптироваться, вместе выживать.

Адаптации необходимы для выживания вида. Адаптивные черты, которые вид приобретет со временем, могут быть структурными (то есть физическими адаптивными чертами), поведенческими (например, вокализациями, ритуалами ухаживания, гнездования и спаривания) или физиологическими (т.е.грамм. развитие устойчивости к болезням или к токсичным химическим веществам). (Ссылка 1, 2)

Другие определения

В неврологии адаптация означает снижение частоты возбуждения нейрона. В офтальмологии это способность глаза приспосабливаться к различной интенсивности света, регулируя зрачок количества света, попадающего в глаз через зрачок.

ПРОЧИТАЙТЕ: Учебное пособие по адаптации

Посмотрите это видео об адаптации у животных.

Это видео об адаптации на заводах

Ссылки

1. Определение адаптации.(2020). Berkeley.Edu. https://evolution.berkeley.edu/evolibrary/article/0_0_0/misconcep_06
2. Адаптация. (2020). Berkeley.Edu. https://evolution.berkeley.edu/evolibrary/article/evo_31

Дополнительная литература

© BiologyOnline. Контент предоставлен и модерируется редакторами BiologyOnline.

Следующий

Адаптация (биология): определение, типы, примеры

Определение адаптации

Адаптация, или адаптивный признак , это особенность, производимая ДНК или взаимодействием эпигенома с окружающей средой.Хотя не все адаптации полностью положительны, для того, чтобы адаптация сохранялась в популяции, она должна повышать приспособленность или репродуктивный успех. Все потомки, независимо от того, сформировано ли их половым путем или бесполым , наследуют свои черты от своих родителей. При бесполом размножении создаются в основном идентичные клоны.

Адаптация возникает в бесполых популяциях через мутаций в ДНК, ошибок при копировании ДНК или взаимодействия ДНК с изменениями в окружающей среде.В популяциях, размножающихся половым путем, адаптация возникает посредством аналогичных механизмов с дополнительными эффектами рекомбинации во время мейоза и более сложной молекулы ДНК. Адаптация может стать рудиментарным или неиспользованной, когда изменения в популяции или окружающей среде делают ее бесполезной. Адаптация также имеет определенные компромиссы, такие как энергия, необходимая для создания адаптации, или увеличение хищничества, которое может вызвать адаптация.

Типы адаптации

Генетическая мутация и рекомбинация

Дезоксирибонуклеиновая кислота или ДНК — это молекула, которая несет информацию, необходимую для создания и поддержания жизни.ДНК состоит из серии из нуклеотидов , 4 небольших химических соединений, которые соединяются вместе. Последовательность этих химических веществ может быть прочитана специализированными ферментами и органеллами внутри клеток для производства новых белков. Эти белки выполняют различные функции и определяют, как клетка функционирует в окружающей среде.

Поскольку первые белки и клеточные компоненты агрегированы, чтобы сформировать первую самовоспроизводящуюся клетку, взаимодействие между ДНК и окружающей средой привело к адаптации.Одноклеточные организмы полагаются исключительно на молекулярную адаптацию, поскольку их основная структура запрещает сложный характер развития новых конечностей и других структур. Вместо этого, адаптация прокариота происходит из-за полезных мутаций в их ДНК, которые создают новые белки или изменяют эффекты существующих белков. Химические реакции, обеспечиваемые этими белками, позволяют организмам более эффективно собирать питательные вещества, расти и делиться. Адаптация будет сохраняться в популяции до тех пор, пока она увеличивает приспособленность и воспроизводство.

У эукариот и многоклеточных видов процесс мутации также стимулирует адаптацию. Как и у прокариот, ДНК контролируется системой белков, которая взаимодействует с окружающей средой, известной как эпигеном . У эукариот сложность этой системы увеличилась. Адаптация может повлиять на организм на любом уровне, от создания другого способа репликации ДНК до развития совершенно новых органелл и структур тела. Исследования показали, что мутации часто бывают вредоносными, или не адаптируют организм к окружающей среде.Эти мутации обычно не считаются адаптациями, потому что они не сохраняются в популяции на высоких уровнях. Однако по мере изменения окружающей среды плохо адаптированные черты могут стать полезными и сохраняться как адаптация к новому сценарию.

Изменения в окружающей среде

Изменения в окружающей среде — вторая важная категория адаптации. Во многих случаях эпигеном не менее важен, чем сама ДНК. Значительные изменения окружающей среды, такие как изменение температуры или кислотности океана, могут затронуть большое количество видов.По мере изменения окружающей среды белки организмов начинают функционировать по-другому. Изменения ДНК или того, как эпигеном взаимодействует с новой средой, могут привести к новой адаптации. Например, жизнь на Земле в настоящее время зависит от системы кислорода и углекислого газа, которые ее организмы используют для энергии и дыхания. Ученые подсчитали, что этой среды не было до тех пор, пока фотосинтезирующих организмов не начали создавать кислород и откладывать его в атмосферу.Новые химические вещества в атмосфере запустили волну адаптации, которая привела к нынешнему биому, который у нас есть.

По мере того, как все больше и больше видов становились дифференцированными, их взаимодействия друг с другом начинали стимулировать адаптацию в такой же степени, как и простой состав атмосферы. Обширные пищевые сети развивались и разваливались за миллиарды лет жизни. Эти события были частично вызваны способностью организмов быстро адаптироваться к ситуации и продолжать воспроизводство. Однако во время многих из этих событий до 90 процентов видов не пережили резкую смену.Хотя адаптация может сделать организмы более конкурентоспособными в окружающей среде, она также может сделать их менее гибкими для выживания в изменяющейся среде.

Сложные взаимодействия между животными также привели к разнообразным формам отбора, которые влияют и формируют адаптацию среди вовлеченных организмов. В половой отбор , например, различия и стратегии адаптации между полами не обязательно определяются окружающей средой, а просто странными предпочтениями отбора людей, пытающихся воспроизвести.Многие птицы показывают ярко окрашенных самцов, выбранных тусклыми самками. Адаптация окраски у самцов — это характеристика, используемая для привлечения большего количества самок. С другой стороны, адаптация самок к тусклому цвету является результатом более направленного выбора отношения хищник-жертва . Менее колоритные самки с меньшей вероятностью будут замечены хищниками. Хотя эти две адаптивные черты противоречат друг другу, они сохранились, потому что приносят пользу мужчинам и женщинам по-разному.

Примеры адаптации

Жук-носорог

Если вы когда-нибудь видели жука-носорога, вы, вероятно, задавались вопросом, для чего он использует эти огромные рога. Ниже показан самец Жука-носорога с его характерным головным убором.

Как и все членистоногие , жук делится на сегмент . Эти различные разделы очень легко адаптируются. У жука-носорога эти большие шипы развились в головной части. Жуки-самцы используют эти большие препятствия для борьбы друг с другом, соревнуясь за самок.Предполагается, что у предковых жуков практически не было рогов. Поскольку жуки соревновались за партнеров на протяжении многих поколений, мутации, которые создали лучший способ сбросить оппонента с ног, были вознаграждены. Со временем появилась эта адаптация больших рогов. Рога с наибольшей способностью побеждать противников позволяют этим самцам размножаться больше, и адаптация сохраняется в популяции.

Пищеварительный тракт у млекопитающих

Если бы вам пришлось препарировать различных млекопитающих, вы бы обнаружили нечто весьма необычное по размеру и составу их пищеварительного тракта.У хищников, таких как волки и кошки, пищеварительный тракт очень короткий и простой. На самом деле, чем плотояднее животное, тем короче и проще пищеварительный тракт. Мясо и продукты животного происхождения легко усваиваются. Адаптация короткого кишечника позволяет этим животным быстро перерабатывать энергию мясной пищи, прежде чем она начнет гнить в кишечнике.

У травоядных, напротив, длинная и сложная пищеварительная система. У некоторых млекопитающих, жвачных , есть несколько желудков, чтобы перерабатывать энергию трав и других жестких растений.У нежвачных травоядных в кишечнике есть сложные изгибы и повороты, что увеличивает площадь поверхности и время, в течение которого пища находится в пищеварительном тракте. Эта адаптация позволяет животным перерабатывать всю энергию из растительного материала. Интересно, что у людей очень сложный кишечник, приспособленный для травоядных животных. Часть сложной истории, лежащей в основе диеты, питания и здоровья, вероятно, связана с тем фактом, что западная диета сосредоточена на мясе, а не на продуктах, которые наш организм приспособил к употреблению.

Викторина

1. В помете лисы 3 детеныша. 1 из наборов случайно съеден орлом. Только один из оставшихся наборов учится успешно кормить себя, другой умирает от голода. Что из следующего можно считать адаптацией?
A. Обучение, которое позволило выжившему прокормиться
B. Любая генетическая основа интеллекта выжившей лисы
C. Удача выжить после орла

Ответ на вопрос № 1

B правильный.Само по себе обучение не является адаптацией, потому что оно не может быть передано генетически. Унаследованное поведение известно как врожденное поведение и может считаться адаптацией. Однако, если обучение стало возможным благодаря каким-то изменениям в ДНК или структуре мозга, которые передаются по наследству, это адаптация. Удача — важная часть эволюции, но не адаптация.

2. Насчитывается около 80 000 видов животных на основе позвоночника, в том числе все, от рыб до слонов.Насекомые же представляют около 5 000 000 видов. Каково одно из объяснений разницы в количестве видов?
A. Адаптивность плана тела насекомого
B. Больше заботы о потомстве
C. Глобальное распространение

Ответ на вопрос № 2

A правильный. Тело насекомого, состоящее из серии соединенных друг с другом сегментов, представляет собой гораздо более редактируемую структуру, чем эндоскелет позвоночного животного.Экзоскелет может изменяться и адаптироваться без значительной перестройки мышц и внутренних органов. Таким образом, насекомые могут развить адаптации, на которые у млекопитающих уйдет гораздо больше времени. Это, а также их скорость воспроизводства, позволяет им намного быстрее диверсифицироваться.

3. Новый метод, известный как CRISPR (Crisp-ur), основан на иммунной системе определенных бактерий. Эти бактерии для защиты от вторжения различных видов вирусов хранят информацию о вирусе в своей собственной ДНК.Таким образом, когда они размножаются, их потомство имеет защиту от вируса. Что из следующего точно описывает этот процесс?
A. Адаптация
B. Обучение
C. Немного того и другого?

Ответ на вопрос № 3

C правильный. Хотя эта форма обучения отличается от обучения детей математике, бактерии получают информацию от атаки и используют ее для защиты в будущем. Многие ученые считают это формой обучения, поскольку наша иммунная система тоже может это делать.Однако когда иммунитет напрямую передается потомству, это становится случаем адаптации. Ученый может использовать те же белки и методы, которые используют бактерии, чтобы напрямую изменять и редактировать ДНК в живых системах с помощью этого метода.

Ссылки

• Бруска, Р. К., Бруска, Г. Дж. (2003). Беспозвоночные. Сандерленд, Массачусетс: Sinauer Associates, Inc.
• Хартвелл, Л. Х., Худ, Л., Голдберг, М. Л., Рейнольдс, А. Э., и Сильвер, Л. М. (2011). Генетика: от генов к геномам. Бостон: Макгроу Хилл.
• Поф Ф. Х., Эндрюс Р. М., Кэдл Дж. Э., Крамп М. Л., Савицкий А. Х. и Уэллс К. Д. (2004). Герпетология . Река Аппер Сэдл, Нью-Джерси: Пирсон Прентис Холл.

Биологическая адаптация — обзор

Естественный и половой отбор

Идея о том, что люди, как и все другие организмы, являются продуктом долгой истории эволюции (в терминах Дарвина: «происхождение с модификацией»), в значительной степени является и цели, правда (Coyne, 2009; Dawkins, 2009).Действительно, существование биологической эволюции было признано многими мыслителями еще до публикации знаменательной книги Дарвина (1859 г.) « О происхождении видов» . Однако в этих ранних описаниях эволюции отсутствовало правдоподобное описание механизмов , ответственных за эволюционные изменения. Любой взгляд на современный учебник по эволюции (например, Futuyma, 2009) обнаруживает большое количество взаимосвязанных теорий, которые в совокупности могут помочь объяснить характеристики организмов, изменения в популяциях с течением времени, географическое распределение видов, происхождение новых видов и т. д.Однако центральным элементом современной эволюционной мысли является описание Дарвина ключевого механизма, ответственного за эволюционные изменения: естественного отбора.

Естественный отбор с учетом времени, необходимого для работы, является чрезвычайно мощным процессом, но его можно аккуратно резюмировать в терминах трех ключевых принципов: вариативность, дифференциальная пригодность и наследование. Во-первых, представители вида различаются по различным характеристикам, которыми они обладают. Например, некоторые импалы могут бегать быстрее, чем другие, некоторые обитающие в пустыне жабы могут лучше сохранять влагу, чем их собратья-жабы, а некоторые самцы павианов могут быть более доминирующими физически, чем другие.Во-вторых, некоторые из этих различий приведут к различиям в физической форме. Другими словами, некоторые представители вида могут с большей вероятностью выживать и воспроизводиться в результате специфических характеристик, которыми они обладают: например, чем более быстроногие импалы с большей вероятностью будут уклоняться от хищников, тем больше будут жабы, сохраняющие влагу. с большей вероятностью выживут в продолжительной засухе, и более доминирующие павианы могут получить преимущественный доступ к пище и спариванию. В-третьих, что очень важно для эволюции, эти различия должны быть наследуемыми.Другими словами, они должны надежно передаваться от одного поколения к другому (чаще всего от родителей к потомству через общие гены, но см. Обсуждение ниже). Со временем, учитывая эти три процесса, характеристики популяции организмов будут меняться, поскольку более предпочтительные характеристики сохраняются за счет менее выгодных вариантов.

Таким образом, естественный отбор является основным процессом эволюционных изменений. Медленно отсеивая менее благоприятные черты и отдавая предпочтение тем, которые надежно повышают выживание и репродуктивный успех, характеристики организмов формируются таким образом, чтобы способствовать «соответствию» между организмами и окружающей средой.Эти характеристики известны как адаптации. Сложный нейронный механизм, лежащий в основе эхолокации у летучих мышей, способность хамелеонов изменять цвет своей кожи в зависимости от местных условий и двуногая походка современных людей — все это примеры биологических адаптаций: черт, которые обязаны своим существованием их историческому успеху в обеспечении выживания и жизни. репродуктивный успех. Здесь стоит отметить, что естественный отбор — не единственный фактор эволюционных изменений, и эволюционные биологи также признают важность случайных факторов (таких как «генетический дрейф») в формировании характеристик популяций (Futuyma, 2009).Более того, процесс естественного отбора не только порождает адаптации, но также приводит к побочным продуктам адаптации, наряду с остаточным биологическим «шумом» (Buss, Haselton, Shackelford, Bleske, & Wakefield, 1998; Travis & Reznick, 2009). ). Понятие побочных продуктов широко используется, но охватывает разнородный класс объектов. Знакомыми примерами являются звук, который издают сердце при биении (побочный продукт отбора для механизма перекачивания сердец), белый цвет костей (побочный продукт солей кальция, придающих костям твердость и жесткость) и человеческая способность к письму (отчасти побочный продукт эволюционировавших механизмов, лежащих в основе языка).Идея биологического «шума» просто улавливает идею о том, что вариация признаков, если она избирательно нейтральна, будет сохраняться в организмах, не влияя на биологическую приспособленность.

Проблема четкого разграничения адаптаций от неадаптаций в биологическом мире является важной. Не существует надежного метода выявления биологических адаптаций; однако характеристики, сформированные естественным отбором, часто демонстрируют особенности «особого дизайна», такие как функциональность, экономичность, эффективность, точность, специализация, надежность и адаптивная сложность (Andrews, Gangestad, & Matthews, 2002; Williams, 1966).Человеческий глаз, если использовать часто цитируемый пример, несет все признаки биологической адаптации: несколько частей (сетчатка, хрусталик, роговица, радужная оболочка) скоординированы для эффективного и надежного выполнения единой функции (зрения) с очевидными эволюционными преимуществами. (зрение явно выгодно и много раз развивалось независимо). Эволюция человеческого глаза также иллюстрирует другой важный аспект биологической адаптации — хотя глаза могут быть специализированы для выполнения конкретной функциональной задачи, их конструкция не всегда может быть оптимальной.Поскольку эволюция, как отмечал Джейкоб (1977), представляет собой процесс «подгонки», в котором диапазон возможных «решений» адаптивных проблем ограничен тем, что было раньше (с точки зрения эволюции), мы должны ожидать, что этот «неоптимальный» дизайн, который несет на себе отпечаток эволюционной истории рассматриваемой характеристики. Например, поскольку глаз позвоночных изначально развился как устройство для обнаружения света (а не для создания изображений), у людей есть «слепое пятно», вызванное тем, как зрительный нерв расположен в сетчатке (Travis & Reznick, 2009).

Это означает, что в наших усилиях по выявлению адаптаций мы должны учитывать историю рассматриваемой характеристики. История также важна, потому что разные виды имеют общие предки. Например, люди и шимпанзе имеют общего предка, который жил около пяти-восьми миллионов лет назад; все приматы (включая людей) имеют общего предка, который жил приблизительно 63 млн лет назад; все позвоночные произошли от предка, который жил более 500 млн лет назад и так далее (см. наглядное описание этой истории в Докинз, 2004 г.).Следовательно, чтобы дать четкое представление об адаптивной эволюции конкретных характеристик, нам необходимо установить, какие черты являются «наследственными» (они присутствовали у общего предка определенной эволюционной линии), а какие — «производными» (они уникальны для конкретной эволюционной линии и, следовательно, отражают процессы отбора, происходящие после отделения от общего предка). Эти соображения составляют часть так называемого «сравнительного метода» в эволюционной биологии для выявления адаптаций и влекут за собой подробный филогенетический (эволюционно-исторический) анализ конкретных характеристик (Griffiths, 1996; Harvey & Pagel, 1991).Детали этого подхода не должны интересовать нас здесь, но с практической точки зрения это означает, что при разработке гипотез относительно эволюции человеческих характеристик мы должны учитывать их «более глубокую» эволюционную историю, а исследования шимпанзе и других приматов, в частности, могут пролить свет на этот процесс, как мы проиллюстрируем в этой книге (см. Mitani, Call, Kappeler, Palombit, & Silk, 2012).

Концепция адаптации, как заметил Джордж Уильямс (1966), обременительна, и нам следует с осторожностью заявлять, что определенные черты являются адаптациями, при отсутствии соответствующих доступных доказательств.Этот вопрос может иметь особое значение при изучении человеческих характеристик и черт. Например, было много жарких споров по поводу того, можно ли считать изнасилование человека биологической адаптацией или является побочным продуктом других адаптаций (Thornhill & Palmer, 2000), и сохраняются разногласия относительно того, есть ли у людей особые приспособления к убийству ( Дантли и Басс, 2011; Даррант, 2009). Как мы обсудим в нашем обзоре эволюционной психологии, определение адаптаций — гораздо более простая задача, чем их идентификация, особенно когда они предполагаются в связи с психологическими и поведенческими чертами человека, а иногда эволюционные психологи были несколько чрезмерно нетерпеливы, чтобы объявить некоторые человеческие характеристики как адаптация при отсутствии продуманной оценки альтернативных гипотез.Однако разумной стратегией является разработка предварительных гипотез относительно адаптивных функций конкретных характеристик и принятие лучшего текущего объяснения, признавая при этом, что это признание всегда может изменяться (Durrant & Haig, 2001).

Хотя довольно легко распознать, как скорость бега импал и механизмы сохранения влаги у обитающих в пустынях жаб способствуют выживанию, и, следовательно, они, вероятно, являются результатом естественного отбора, многие характеристики организмов, по-видимому, не предполагают столь очевидного утилитарные функции.Рассмотрим довольно удачно названную длиннохвостую птицу-вдову. Самцы этого вида размером с воробья имеют хвост длиной 2 м, который явно ограничивает способность птицы летать. Как признал Дарвин (1871), многие характеристики организмов не увеличивают выживаемость, а являются продуктами процесса, который он назвал половым отбором . Половой отбор, вероятно, лучше всего охарактеризовать как частный случай естественного отбора, который связан с выбором партнера и спариванием (Andersson, 1994; Clutton-Brock, 2004).Дарвин (1871) выделил два основных типа полового отбора. Первый тип относится к выбору партнера и называется интерсексуальным отбором. Короче говоря, можно выбрать конкретные характеристики, если представители одного пола предпочитают определенные характеристики, которыми обладает другой. Например, вероятно, что удлиненный хвост самца длиннохвостой птицы-вдовы является продуктом долгой истории самок, преимущественно спаривающихся с самцами, имеющими самый длинный хвост (Andersson, 1982).Другая форма полового отбора, известная как интрасексуальный отбор, связана с конкуренцией между представителями одного пола за доступ к спариванию с представителями другого пола. Эволюция мужского оружия у многих видов животных в виде клыков, рогов, больших клыков и т. П. Отражает отбор черт, которые повышают вероятность успеха в (обычно, но не всегда) соревнованиях между мужчинами и мужчинами, тем самым создавая больше возможности для спаривания и улучшение репродуктивной способности (Emlen, 2008).

Примеры эволюционной адаптации | Sciencing

С точки зрения эволюции, адаптация — это процесс, через который виды проходят, чтобы привыкнуть к окружающей среде. На протяжении многих поколений в процессе естественного отбора физические и поведенческие особенности организмов адаптируются, чтобы лучше функционировать перед лицом экологических проблем. Адаптация происходит медленно и постепенно, и результат успешной адаптации всегда приносит пользу организму.

TL; DR (слишком долго; не читал)

Адаптация, с точки зрения эволюции, — это процесс, через который виды проходят, чтобы привыкнуть к окружающей среде.На протяжении многих поколений в процессе естественного отбора физические и поведенческие особенности организмов адаптируются, чтобы лучше функционировать перед лицом экологических проблем. Адаптация происходит медленно и постепенно, и результат успешной адаптации всегда приносит пользу организму. Змеи лишились ног, чтобы уместиться в подземных пространствах, у мышей выросли большие уши, чтобы слышать хищников по ночам, а у жирафов появились длинные шеи, чтобы дотягиваться до листьев на высоких деревьях и наклоняться, чтобы пить воду. Рудиментарные органы — это побочные продукты эволюционной адаптации, которые больше не используются в окружающей среде вида и не считаются адаптациями.

Змеи и ноги

До того, как змеи начали скользить, у них были конечности, похожие на конечности ящериц. Чтобы лучше приспособиться к окружающей среде небольших ям в земле, они потеряли ноги. Без ног змеи могли уместиться в более тесном пространстве, в котором они могли спрятаться от хищников. Первые виды змей существовали в то время, когда большинство рептилий не поднимались над землей за своей добычей, а рылись в поисках пищи, поэтому такая адаптация была особенно полезной. У современных удавов и питонов до сих пор остались маленькие окурки там, где миллионы лет назад были их ноги.

Мыши и большие уши

У мышей очень большие уши в результате эволюционной адаптации. Мыши ведут ночной образ жизни, то есть активны в основном ночью, но у них нет ночного видения. Вместо этого они приспособились к деятельности в темноте, развивая невероятные способности слуха. Мыши могут слышать приближающихся хищников раньше, чем без относительно больших ушей. Вкупе со своей быстротой мыши могут использовать свои обостренные слуховые ощущения, чтобы убежать от змеи или хищной птицы, пока не стало слишком поздно.По сравнению с маленькими ушами крыс легко понять, почему одно животное — быстрый и ловкий лесной житель, а другое — неуклюжий падальщик, который частично полагается на человеческий мусор.

Жирафы и длинные шеи

Один из хрестоматийных примеров эволюционной адаптации — длинношеий жираф. Длинная шея жирафа эволюционировала так, чтобы животное могло дотянуться до листьев на более высоких деревьях. Но история с длинной шеей жирафа еще сложнее.У жирафов очень длинные ноги, но они не сгибают колени. Чтобы пить из водоема, им нужна длинная шея, которая может доходить до самой воды. Длина шеи жирафа полезна не только для достижения высоких листьев и низкой воды, но и для многих целей, в том числе для создания лонжеронов между самцами.

Рудиментарные структуры

Рудиментарные структуры — это особенность тела организма, которая когда-то была адаптацией, сформированной естественным отбором, но больше не полезна в их нынешней среде.Например, у некоторых видов рыб, обитающих в совершенно темных пещерах, есть глаза, но они не видят и не выполняют никаких функций. У их предков, впервые попавших в пещеры, были глаза, которые они использовали, чтобы плавать в солнечной воде, и хотя эти глаза когда-то были приспособлением для зрения, они больше не нужны или полезны. Ученые не определяют эти типы структур как приспособления. Когда-то они были приспособлениями, но когда они становятся бесполезными и рудиментарными, они перестают приносить пользу виду, и они не появились под давлением окружающей среды и естественного отбора.

Что такое адаптация? — Определение, причины и виды адаптации

Теория адаптации

Теория адаптации также называется теорией выживания наиболее приспособленных, которая представляет собой способность организма адаптироваться к окружающей среде и приспосабливаться со временем. Ученый, который выдвинул свою теорию, — Чарльз Дарвин, проводивший эксперименты на Галапагосском острове в 1830-х годах. до Дарвина было много других ученых, таких как Эмпедокл, Аристотель, Уильям Пейли, Ламарк и Бюффон, которые принимали тот факт, что виды меняются со временем, но не понимали основную причину этого изменения или что адаптация была непрерывным процессом, который не имеет окончательная форма.

Теория адаптации предполагает, что с изменением среды обитания происходят еще три изменения: отслеживание среды обитания, генетическое изменение и исчезновение.

Отслеживание среды обитания: организмы, которые раньше жили в окружающей среде, ищут такую ​​среду, в которой они жили раньше.

Вымирание: когда виды не могут адаптироваться к новой среде или покинуть ее и найти новую среду для жизни, в конечном итоге вымрут и вымрут.

Генетические изменения: Генетические изменения — это естественный отбор, позволяющий организму с небольшими мутациями лучше выживать в окружающей среде по сравнению с другими организмами в данной области.

Пример. Дарвин наблюдал за черепахами, живущими на двух островах. Черепахи на одном острове ели из нижней части земли, из-за чего у них были более короткие ноги и прямой панцирь. Когда эти черепахи мигрировали на другой остров, где пищевые ресурсы были на высоте, черепахи с более длинными ногами смогли есть, выжить и размножаться.Со временем их шеи также удлинились, а их панцири стали круглыми, и эти приспособления передавались из поколения в поколение черепахам, живущим на этом острове.

Что вызывает адаптацию?

Адаптация могла произойти в результате мутации или естественного отбора. Мутация — это внезапное генетическое изменение, которое может быть случайным или случайным. Мутация возникает из-за любого изменения нуклеотидной последовательности ДНК и замены одной пары нуклеотидов. Определенные мутации вредны для человека, в то время как определенные мутации могут быть полезны для выживания организма в борьбе за существование.

Пример. Птица рождается с длинным клювом, что помогает ей захватывать пищу и, следовательно, лучше выжить. Таким образом, эта птица может лучше выжить и больше размножаться. Этот ген продолжает передаваться по наследству из поколения в поколение.

Естественный отбор — это процесс, при котором особи с преимуществом в выживании будут выжить в окружающей среде, а люди с менее благоприятными характеристиками погибнут из-за давления окружающей среды. В области ресурсы фиксированы или ограничены.Среди видов этой области существует конкуренция в борьбе за доступные ресурсы. В популяции некоторые особи обладают чертами, которые могут быть структурными или поведенческими, что позволяет им лучше выживать и воспроизводиться. В борьбе за существование некоторые особи демонстрируют различные вариации, которые имеют репродуктивное преимущество и дают больше потомства, чем другие виды. Любая неблагоприятная вариация отбирается от их присутствия, создавая селективный недостаток для этого организма.

Пример. На острове Галапагос обитали разные виды зябликов, различия между которыми заключались в характеристиках клюва. Природа выбрала наиболее подходящий клюв из менее полезных.

Какие бывают типы адаптации?

Адаптации могут быть разных типов:

1. структурные адаптации

Структурные адаптации — это изменения в структуре живого организма с целью лучшей адаптации к окружающей среде.

Пример. Как пустынные растения адаптировались к условиям пустыни, где очень мало воды и высокая температура. Растения, называемые суккулентами, адаптировались к условиям пустыни, накапливая воду внутри себя, чтобы компенсировать более низкую доступность воды.

2. Поведенческая адаптация

Поведенческая адаптация — это изменение поведения организма с целью лучшего выживания в окружающей среде.

Пример — миграция — птица мигрирует на юг зимой, так как там больше корма.

3. Физиологические адаптации

Физиологические адаптации — телесные процессы, которые помогают организму выжить / лучше размножаться в окружающей среде. Эти адаптации могут быть разными способами, которыми организм реагирует на стимулы из окружающей среды.

Пример. Животное, живущее в холодных регионах, будет иметь такие черты, как густой мех и короткие уши, чтобы уменьшить потерю тепла.Физиологическая адаптация здесь — это дрожь, чтобы генерировать больше тепла, когда становится холодно.

4. Коадаптация

Коадаптация, когда два или более видов симбиотически связаны друг с другом для их выживания и совместной адаптации, это называется коадаптацией.

Пример. У колибри длинные клювы, которые помогают птице улавливать нектар с определенных растений, при этом он опрыскивается пыльцевыми зернами. Таким образом распределяются пыльцевые зерна, и колибри получают пищу.

Почему адаптация важна для видов?

Каждый организм имеет естественную среду обитания, которая является его домом. Здесь удовлетворяются основные потребности организма, такие как пища, кров, вода и другие потребности. Всем организмам необходимо адаптироваться к своей среде обитания, чтобы выжить. Адаптация — это изменение структуры или поведения организма, которое помогает ему лучше выжить в среде обитания. Это означает, что организму придется адаптироваться к климатическим условиям, хищникам и конкурировать за те же ресурсы с другими организмами, живущими в этой среде обитания.

Животные живут в среде, где существует несколько факторов, таких как климат, виды растений и других животных, которые могут быть хищниками или могут конкурировать с ними за ресурсы. Чтобы выжить, животное должно адаптироваться ко всем этим факторам.

No related posts.