Войти
Закрыть

Способи терморегуляції організмів

11 Клас

ТЕРМОРЕГУЛЯЦІЯ (від грец. термо - тепло і лат. regulo - впорядковую) - сукупність фізіологічних процесів, що підтримують температуру тіла організму відмінною від температури навколишнього середовища. Організми мають різноманітні способи терморегуляції, що дають змогу в певних межах регулювати температуру тіла. Різниця між температурами тіла й середовища у рослин, твариноподібних організмів, більшості безхребетних є незначною, а терморегуляція здійснюється зазвичай через прояви поведінки або випаровування. Наслідком власної терморегуляції у рослин є те, що їхні листки тепліші, аніж повітря за низької температури, і холодніші - за високої. Найдосконалішими є механізми терморегуляції птахів і ссавців, у яких температура тіла підтримується на майже сталому рівні. Розрізняють три основні способи терморегуляції - етологічний, фізичний і хімічний. Етологічна (поведінкова) терморегуляція забезпечує регуляцію температури тіла через прояви поведінки. Основними способами терморегуляції є зміна пози та активний пошук сприятливих місць. У найпростіших така поведінка виражена простими нерефлекторними термотаксисами, у вищих тварин - складними формами рефлекторної індивідуальної (наприклад, риття нір), групової (наприклад, утворення скупчень у люті морози у пінгвінів), соціальної (наприклад, регуляція температури всередині гнізда у бджіл) та умовно-рефлекторної поведінки. Більшість комах, рептилій та амфібій активно відшукують освітлені сонцем місця для нагрівання тіла. Наприклад, прудка ящірка на сонці за 20-25 хв підвищує температуру до 33-37 °С. Фізична терморегуляція - це сукупність фізичних процесів, спрямованих на зміну рівня тепловіддачі. Основними процесами такої терморегуляції є конвекція, випаровування, теплообмін та випромінювання. Прикладами екологічно вигідної й економної фізичної терморегуляції є транспірація в рослин, чудесна сітка (лат. rete mirabile) теплообмінників у зябрах деяких риб, рефлекторне розширення або звуження судин шкіри, потовиділення у ссавців, сезонні зміни теплоізолювальних властивостей пір'євого покриву птахів, товсті жирові прошарки у китів або тюленів та ін. Хімічна терморегуляція - це сукупність хімічних процесів для активного збільшення теплоутворення у відповідь на зниження температури середовища. Основою є реакції біологічного окиснення та зміна рівня обміну речовин, що підвищує або знижує рівень утворення тепла в організмі. Хімічна терморегуляція вимагає значних затрат...
0 Переглянути

Наземно-повітряне середовище існування

11 Клас

НАЗЕМНО-ПОВІТРЯНЕ СЕРЕДОВИЩЕ ІСНУВАННЯ - це абіотичне, найрізноманітніше за своїми умовами існування середовище, основним ресурсом якого є повітря. Складність й різноманітність умов існування цього середовища пояснюється взаємодією трьох оболонок Землі: гідро-, літо- і атмосфери. У формуванні умов існування середовища і, насамперед газового складу повітря, першочергову роль відіграють організми. Живі істоти поглинають вуглекислий газ і виділяють кисень в процесі фотосинтезу або поглинають кисень й виділяють вуглекислий газ під час дихання, фіксують атмосферний азот, утворюють амоніак тощо. Провідна роль у середовищі належить таким чинникам, як газовий склад повітря, світло, температура й вологість. Лімітуючими чинниками найчастіше є нестача або надлишок тепла й вологи. Хімічний склад повітря є досить однорідним: азот - близько 78 %; кисень - близько 21 %, інертні гази - 0,9 %; вуглекислий газ - 0,03 %. Однак різні домішки (метан, сірководень, амоніак, оксиди Сульфуру й Нітрогену, часточки пилу тощо) можуть мати суттєве екологічне значення. Низька густина повітря визначає його малу підйомну силу та незначну силу опору, а також зумовлює порівняно низький тиск на суходолі. У нормі він дорівнює 760 мм рт. ст. Зі збільшенням висоти над рівнем моря тиск зменшується і може обмежувати розповсюдження видів. Світловий режим наземно-повітряного середовища характеризується великою інтенсивністю і кількістю світла. Світло - це єдиний чинник, зміни якого є ритмічними, і тому це основний сигнальний чинник, що зумовлює наявність в організмів сезонних і добових ритмів. Значення світла для різних організмів пов'язане з променями трьох ділянок спектра: ультрафіолетовими променями (до 0,4 мкм; близько 10 % енергії променів, що досягають земної поверхні), видимим світлом (0,4 - 0,75 мкм; близько 45 % від загальної кількості) та інфрачервоними променями (більш ніж 0,75 мкм; близько 45 % від загальної кількості). Температура має велике значення в житті організмів, оскільки впливає на температуру тіла, що позначається на швидкості реакцій обміну речовин. Характеризуючи температуру як екологічний чинник, треба розрізняти температуру повітря, температуру ґрунту і різницю між ними. Особливістю температурного режиму наземно-повітряного середовища є велика амплітуда температурних коливань як упродовж доби, так і протягом року. Разом із дією світла це має важливе сигнальне значення, оскільки регулює періоди активності організмів і...
0 Переглянути

Водне середовище існування

11 Клас

ВОДНЕ СЕРЕДОВИЩЕ ІСНУВАННЯ - це абіотичне середовище існування, основним ресурсом якого є вода. Це те середовище, в якому, найбільш ймовірно, виникло й еволюціонувало життя. Умови існування в межах водного середовища визначаються властивостями води, а лімітуючими ресурсами є кисень, світло і мінеральні речовини. Вода як середовище існування має високу густину, яка у морської води трохи вища (при 20 °С близько 1,03 г/см3) , ніж у прісної води (близько 1 г/см3). Густина води залежить від температури, вмісту солей та змінюється з глибиною (зростає на 1 атм на кожні 10 м), що визначає істотні перепади тиску під час занурення. Найбільшою є густина води в океані на великих глибинах. Висока теплоємність й низька теплопровідність води визначають стабільніший температурний режим, але для різних водойм характерна різноманітність температурних умов. Так, у полярних водах середньорічна температура становить близько +2 °С, на глибинах +4 °С, в екваторіальних водах +26 °С, а в гарячих джерелах +100 °С і більше. Водне середовище має відносно низький вміст кисню (близько 10 мл/л, що у 21 раз менше, ніж у атмосфері) через слабку розчинність цього газу. У прісній і особливо морській воді значно більшим є вміст СО2 (майже в 150 разів більше, ніж у атмосфері), що позначається на фотосинтезі водоростей і формуванні захисних вапнякових утворів безхребетних. У воді значно менша кількість світла, ніж у повітрі, що пояснюється відбиттям від поверхні водойм та сильним поглинанням світлових променів у водній товщі. Окрім того, прозорість води залежить від кількості завислих у ній часточок. Через те загальна освітленість водойм швидко зменшується з глибиною, і межа фотосинтезуючої зони є дуже різною у водоймах. Як правило, на глибинах понад 250 м фототрофи існувати вже не можуть. Важливим чинником водного середовища є сольовий режим. Вміст мінеральних солей у природних водоймах змінюється досить сильно - від 0,01 г/л у водах льодовикових озер до 35 г/л в океані. Найсолоніша вода - у Мертвому морі (230 г/л). За солоністю усі природні води поділяються на прісні (до 1 г/л), солонуваті (1 - 30 г/л), морські (30 - 40 г/л) і пересолені (понад 40 г/л)....
0 Переглянути

Середовище існування

11 Клас

СЕРЕДОВИЩЕ ІСНУВАННЯ - це природні процеси й тіла, з якими організми різних видів під час свого життя перебувають у прямих або непрямих взаємовідносинах. Середовище існування є частиною природи, що безпосередньо оточує організми й утворене певними компонентами. Вони мають для живого корисне, нейтральне або навіть шкідливе значення і є причиною формування пристосувань. Окремі компоненти середовища існування - це екологічні чинники, що створюють умови існування організмів або є ресурсами середовища існування. Умови існування - це компоненти середовища існування, що впливають на організми і визначають їхні життєві прояви. Ці умови можуть мати необхідний або достатній характер. Так, для проростання насіння ялини необхідними умовами є тепло, вологість й повітря, а, наприклад, світло, земне тяжіння, атмосферний тиск - достатніми. Для усіх організмів певного місцеіснування ці умови є однаковими й мають невичерпний характер. Основні умови існування середовища життя (світловий й температурний режими, хімічний склад, вологість) визначаються властивостями його основних ресурсів (води, повітря, ґрунту й біомаси). Ресурси середовища існування - сукупність природних чинників, що використовуються в разі потреби для життєдіяльності організмів. Природні ресурси поділяють за походженням на ресурси неживої природи (сонце, повітря, мінеральні речовини, вода) і ресурси живої природи (біомаса рослин, тварин). Так, для фотосинтезу ялини потрібні світлова енергія, вуглекислий газ, вода, мінеральні речовини як джерело Магнію або Феруму, для поширення насіння - шишкарі й білки, для мінералізації опалої хвої - бактерії й гриби. Є серед ресурсів і такі, яких на всіх не вистачає. Вони можуть обмежувати існування організмів, і тому їх називають лімітуючими ресурсами. Наприклад, вода в пустелях, тепло в арктичних пустелях, їжа - в помірних широтах. На відміну від умов існування ресурси завжди мають вичерпний характер і кількісно зменшуються внаслідок життєдіяльності організмів. За особливостями умов існування й визначальними властивостями ресурсів розрізняють чотири типи середовища мешкання: наземно-повітряне, водне, ґрунтове та гостальне....
0 Переглянути

Поняття про спряжену еволюцію та коадаптацію

11 Клас

Гіпотеза Чорної Королеви (англ. Red Queen hypothesis), або ефект Чорної Королеви (в англійській мові відома як гіпотеза Червоної королеви, оскільки колір шахових фігур за часів Л. Керролла був близьким до червоного) - це еволюційна гіпотеза Л. ван Валена, що пояснює переваги статевого розмноження організмів і постійні еволюційні перегони озброєнь між конкуруючими видами та між паразитом і хазяїном. Принцип Чорної Королеви формулюється так: «Для еволюційної системи сталий розвиток необхідний лише для того, щоб зберігати свою відносну пристосованість щодо систем, які коеволюціонують з нею». Що ж таке коеволюція? ЗМІСТ Яке біологічне значення коеволюційних відносин? КОЕВОЛЮЦІЯ (від лат. co - разом та evolutio - розгортання), або спряжена еволюція, або коадаптивна еволюція, - еволюційна взаємодія організмів різних видів, які не обмінюються генетичною інформацією, але об'єднані тісними екологічними зв'язками. Першим концепцію коеволюції запропонував у 1968 р. М. В. Тимофєєв-Ресовський (1900-1981). З погляду еволюційної біології біологічні види не можуть зупинитися у своєму розвитку. Навіть за відсутності змін неживої природи організми змінюються, оскільки співіснують з іншими видами, які також еволюціонують. У процесі коеволюції видів складаються такі взаємовідносини, за яких види-партнери стають певною мірою взаємно необхідними. Наприклад, бджола медоносна, добуваючи нектар й пилок, здійснює перехресне запилення квіткових рослин; хижаки, вибраковуючи серед своїх жертв неповноцінних особин, стають важливими регуляторами їхньої чисельності. Результатом коеволюції є взаємні адаптації двох видів (коадаптації), що забезпечують можливість їхнього спільного існування та підвищення стійкості біогеоценозу як цілісної біологічної системи....
0 Переглянути

Екологічна ніша

11 Клас

Термін «екологічна ніша» запропонував американський натураліст Джозеф Грінелл (1877-1939) ще у 1917 р. для характеристики екологічних умов існування та просторового місцерозміщення каліфорнійських пересмішників, які найбільш відомі своєю здатністю відтворювати голосові сигнали. Дещо пізніше англійський еколог Чарлз Елтон (1900-1991) визначив нішу як «місце організму в біотичному угрупованні, його відносини з їжею та ворогами», акцентувавши увагу на функціональному статусі організмів виду в угрупованні. Повніше уявлення про екологічну нішу дає багатовимірна модель, яку розробив у 1957 р. англо-американський учений Евелін Хатчінсон (1903-1991). Він запропонував розглядати еконішу як увесь діапазон чинників середовища, в якому певний вид упродовж тривалого часу проживає й розмножується. Американський еколог Юджин Одум (1913-2002) назвав екологічну нішу «професією» виду, що є наслідком адаптацій організмів виду до існування в екосистемі. У сучасній екології під екологічною нішею розуміють місце організму, популяції або виду в природі, що визначається трьома складниками: 1) просторовим розташуванням в екосистемі; 2) взаємозв'язками з абіотичними й біотичними чинниками місць існування; 3) екологічними функціями в екосистемі. Отже, ЕКОЛОГІЧНА НІША - це просторове й функціональне багатовимірне місце виду (організмів, популяції) в екосистемі, що визначається їхнім біотичним потенціалом і сукупністю чинників довкілля, до яких він пристосований....
0 Переглянути

Життєві форми рослин і тварин як адаптації до середовища мешкання

11 Клас

Життєва форма рослин - зовнішній вигляд рослинних організмів, що відображає їхню пристосованість до умов середовища існування. Термін «життєва форма рослин» запропонував наприкінці XIX ст. відомий данський ботанік, один із засновників екології та морфології рослин Еугеніус Вармінг (1841-1924). Він вважав, що різні види рослин залежно від однакових зовнішніх умов набувають однакового зовнішнього вигляду й форми та досягають у своєму розвитку однієї й тієї самої мети досить різними шляхами. Наприклад, до посушливих місць існування в одних видів формується таке пристосування, як опушеність, у інших - восковий наліт, у третіх - редукція листків. Існують різні класифікації життєвих форм рослин, що пояснюється застосуванням різних принципів групування. Широкого застосування у морфології рослин набула екологічна класифікація життєвих форм, розроблена на початку XX ст. данським ботаніком Крістеном Раункієром (1860-1938). З усієї сукупності ознак життєвих форм він виокремив одну, що характеризує пристосування рослин до холодної або сухої пори року, - розміщення бруньок відновлення на рослині (високо над ґрунтом, низько над ґрунтом, біля поверхні ґрунту, в ґрунті). Класифікація І.Г. Серебрякова (1914-1969) характеризує адаптації різних видів рослин, пов'язані з особливостями росту й тривалістю життєвого циклу. Згідно з нею виокремлюють такі категорії життєвих форм судинних рослин: дерев'янисті (дерева, кущі й кущики), напівдерев'янисті (напівкущі й напівкущики), наземні трав'янисті (одно- та багаторічні трави) і водні трав'янисті (земноводні рослини, плаваючі трави, підводні трави). Серед цих життєвих форм незалежно одна від одної можуть виникати ліаноподібні, сланкі форми та ін. (іл. 9)....
0 Переглянути

Поняття про екологічно пластичні та екологічно непластичні види. Поняття про адаптивну радіацію

11 Клас

Екологічна пластичність виду - це здатність організмів виду до існування в певному діапазоні значень екологічного чинника. Це характеристика пристосованості організмів виду до змін чинників середовища існування. Кількісно екологічна пластичність виражається діапазоном чинника середовища, в межах якого даний вид зберігає життєдіяльність. Що ширшим є діапазон коливань чинника, в межах якого даний вид може існувати, то більшою є його екологічна пластичність, то ширшими є його діапазон витривалості й поширеність. Види, які можуть виживати в широкому діапазоні змін умов існування, називають екологічно пластичними. Наприклад, бурий ведмідь вирізняється широкою пластичністю у використанні кормових компонентів, що дає йому змогу заселяти різні території. До екологічно пластичних видів належать також вовк звичайний, горобець польовий, кульбаба лікарська, очерет звичайний. Широкою екологічною пластичністю вирізняються діатомові водорості, які за масштабом географічного поширення і ступенем біопродуктивності не мають собі рівних. Екологічно пластичними є й види-агресори (наприклад, змієголов звичайний, борщівник Сосновського, ротан-головешка). Екологічно непластичні види - види з вузьким діапазоном екологічної пластичності до чинників середовища. Такі організми погано пристосовуються навіть до незначних змін умов існування і вузько спеціалізовані до умов середовища життя. Наприклад, форель струмкова віддає перевагу швидким річкам з чистою й прохолодною водою, багатою на кисень. Екологічно непластичними видами є також коала сірий, який вживає листя й молоді пагони лише деяких видів евкаліптів, велика панда - вид, який тепер відносять до родини Ведмежі і який живиться бамбуком (іл. 7). До цієї групи належать симбіонти, мешканці великих морських глибин, печер. Отже, екологічну пластичність виду характеризує певний діапазон витривалості до коливань екологічного чинника та поширеність у середовищі існування. Що визначає екологічну пластичність виду? Адаптивний потенціал (від лат. potentia - сила) - міра пристосувальних можливостей виду в мінливих умовах довкілля. Ця здатність має спадковий характер, і міра її прояву залежить від біотичного потенціалу, що відображає здатність популяцій до розмноження й виживання за оптимальних умов. Пластичність видів визначається нормою реакції, тобто здатністю генотипу залежно від умов середовища формувати в онтогенезі різні фенотипи....
0 Переглянути

Формування адаптацій на молекулярному та клітинному рівнях організації. Стратегії адаптацій організмів

11 Клас

Як відбувається формування адаптацій на молекулярному й клітинному рівнях організації життя? Відповідь проілюструємо на конкретному прикладі адаптації антарктичних риб до низької температури води. У деяких предкових особин сучасних нототеній відбулася дуплікація гена, що кодує трипсин. Ця хромосомна мутація призвела до виникнення двох копій гена. Після цього в його новій копії відбулась генна «корисна» мутація: в її центрі декілька разів продублювався фрагмент, що кодує три амінокислоти. Результатом таких перетворень став ген з інформацією про інший білок. Так виникли первинні глікопротеїни крові риб, які перешкоджають кристалізації льоду. Вихідна популяція отримала переваги й більше шансів на виживання. Згодом у процесі еволюції цей ген ще багаторазово дублювався і виникали різні білки-антифризи у різних видів риб родини Нототенієві. Таким чином, молекулярною основою адаптацій є синтез нового типу макромолекул унаслідок мутацій та рекомбінацій генів. Окрім цього, молекулярними й клітинними механізмами адаптацій є: 1) збільшення або зменшення концентрації білків унаслідок змін у їх клітинному синтезі; 2) приєднання до макромолекул речовин (активатори та інгібітори), що модифікують їх властивості; 3) зміна регуляторних функцій білків і клітинних процесів метаболізму; 4) зміна просторової організації біополімерів (наприклад, білок пуротонін міститься в отруті гримучих змій і в зерні пшениці, де його відмінність визначається зайвим дисульфідним зв'язком) (іл. 6). Отже, формування адаптацій на молекулярному й клітинному рівнях організації пов'язане зі змінами генетичного матеріалу, експресії генів та функціональних продуктів певних генів. Що відрізняє різні стратегії формування адаптацій? Стратегія адаптацій організмів (адаптивна стратегія) - це певний загальний напрям формування пристосувань організмів різних видів, що забезпечує їхнє існування в часі. За тривалістю формування адаптацій розрізняють три стратегічні напрями адаптивних процесів. 1. Стратегія еволюційних адаптацій має найбільш тривалий характер формування пристосувань до змін середовища і потребує зміни багатьох поколінь. Адаптивні зміни за цієї стратегії пов'язані зі змінами генетичної інформації, що визначають нові ознаки. Завдяки еволюційним адаптаціям можуть виникати нові молекули білків, що надають організмам здатності до засвоєння нових місцеіснувань. Прикладом цього типу адаптивних стратегій є формування білків-антифризів у полярних риб,...
0 Переглянути

Загальні закономірності формування адаптацій

11 Клас

АДАПТАЦІОГЕНЕЗ (від лат. adaptatio - пристосування і грец. генезис - походження ) - процес формування нових пристосувань або удосконалення існуючих до певних умов існування завдяки зміні генетичної структури популяції під дією еволюційних чинників. Механізм цього процесу полягає у формуванні корисних ознак в організмів певної популяції, що є елементарною одиницею еволюції. Процес формування адаптацій починається найчастіше з появи дрібних спадкових ознак в окремих особин (елементарний еволюційний матеріал). Так, у предків їжаків тіло було вкрите густою жорсткою шерстю. У окремих організмів завдяки спадковій мінливості виникла мутація, що зумовила появу окремих жорсткіших волосин. Схрещування цих особин супроводжувалося взаємодією мутаційного алеля з іншими алельними або неалельними генами і формуванням густішого колючого покриву, що сприяло кращому захисту від хижаків. Цю зміну волосяного покриву «посилив» природній добір. Більш пристосовані особини давали численне потомство, ознака поширювалася, що привело до стійкої зміни генетичної структури популяції (елементарне еволюційне явище). Відбулося виникнення адаптації. Появу в популяції вдалого фенотипу ще не можна вважати адаптацією. Вона має місце лише після формування ознаки у більшості особин популяції. Цей спосіб формування пристосувань називають комбінативним і вважають найпоширенішим у природі. Основу нового пристосування часто становить структура, яка сформувалася раніше і виконувала певну функцію, а за зміни умов існування набула і нової функції. Наприклад, черепашки молюсків, що сформувалися у водному середовищі, стали корисними під час опанування суходолу, захищаючи організм не лише від хижаків, а й від пересихання. Оперення птахів виникло для регуляції температури тіла, а згодом адаптовано для польоту; луска акул, що формувалась для захисту, згодом набула функції формування зубів (іл. 4). Такий спосіб формування пристосувань називають преадаптивним. Преадаптації - еволюційні зміни, що забезпечують появу нових пристосувань за участі сформованих структур організмів у змінених умовах існування....
0 Переглянути
Вперед
1 ... 20 21 22 23 24 25 26 27 28 ... 56
Назад

Навігація