Процес еволюції як універсальна властивість біологічних систем
- 27-09-2021, 19:50
- 533
9 Клас , Біологія 9 клас Остапченко, Балан, Поліщук
§ 38. Процес еволюції як універсальна властивість біологічних систем
Пригадайте, що таке адаптації. Що таке модифікаційна мінливість і норма реакції? Які рівні організації живої матерії вам відомі? Що таке гомеостаз?
Ви вже знаєте, що однією з властивостей біологічних систем різного рівня є їхня здатність до розвитку. У процесі як індивідуального розвитку окремих особин (онтогенезу), так й історичного розвитку видів і систематичних одиниць вищого рангу виникають нові ознаки, частина яких може успадковуватись нащадками. Такий процес розвитку живої матерії називають еволюцією.
Еволюція як процес формування адаптацій. Вижити за умов періодичних або неперіодичних змін умов існування можуть лише ті організми, які до них пристосувалися. Здатність формувати пристосування - адаптації - загальна властивість живої матерії.
Адаптації організмів можуть бути пов’язані зі змінами будови чи забарвлення, процесів життєдіяльності та поведінки, їхнього біохімічного складу тощо. На малюнку 190 наведено приклади деяких адаптацій організмів до середовища життя. Так, зелене забарвлення комахи богомола робить її непомітною для ворогів і здобичі на тлі зеленої рослинності. Смугасте забарвлення зебри ніби робить її добре помітною для ворогів на відкритій місцевості, але серед рослинності вона стає малопомітною. Таке забарвлення називають розчленувальним. Є тварини, які здатні змінювати своє забарвлення відповідно до умов середовища (наприклад, камбала, каракатиці, деякі креветки, хамелеони та ін.; мал. 190, 3).
Ховаючись від ворогів, тварини можуть набувати форми живих і неживих об’єктів, що їх оточують (мал. 190, 4, 5). Наприклад, тропічний метелик каліма зі складеними крилами нагадує листок рослини, на якому можна помітити навіть окремі жилки. Гусінь метеликів п’ядунів у разі небезпеки може завмирати й набувати вигляду сухої гілки. Є й таке явище, як мімікрія, коли одні види тварин формою тіла та забарвленням нагадують інших. Досить часто незахищений організм нагадує захищений. На малюнку 190, 6 зображено комаху, яка нагадує один з видів отруйних ос. Насправді це беззахисний метелик - велика тополева скляниця. Така схожість метелика з осою також є способом захисту від ворогів.
Запам’ятаємо: еволюція (від лат. еволюціо - розгортання) - процес необоротних змін будови та функцій біологічних систем протягом їхнього історичного розвитку. Наслідком еволюційних змін є пристосованість до умов навколишнього середовища.
Запам’ятаємо: вид, який імітує інший, має назву імітатор, а вид, якого наслідує імітатор, називають моделлю.
Мал. 190. Захисні забарвлення та поведінка тварин як приклади адаптацій до середовища життя: 1 - захисне забарвлення богомола робить його малопомітним для здобичі та ворогів: а - весняна форма із зеленим забарвленням; б - осіння форма, що має коричневе забарвлення; 2 - розчленувальне забарвлення зебри маскує її на тлі вертикальних частин рослин; 3 - камбала здатна змінювати своє забарвлення відповідно до тла довкілля; 4 - тропічний метелик каліма з розправленими (а) та складеними (б) крилами; 5 - гусінь п’ядуна в разі небезпеки завмирає та нагадує суху гілку; 6 - метелик велика тополева скляниця зовні нагадує шершня
На відміну від незахищених видів, види, що мають певні засоби захисту (отруйні залози, потужні щелепи тощо), часто чітко контрастують своїм забарвленням або поведінкою з навколишнім середовищем (мал. 191). Тим самим вони показують, що їх краще оминати, оскільки вони здатні себе захистити. Це явище називають демонстрацією.
Адаптаціями організмів до переживання несприятливих умов є утворення цист одноклітинними тваринами, зимова сплячка тварин, листопад рослин тощо.
Формування нових адаптацій зумовлено змінами умов існування і визначається особливостями спадкового матеріалу - генотипом. Поява нової адаптації є наслідком виникнення нових мутацій або появи нових комбінацій мутантних алелів, що виникли раніше (комбінативна мінливість). Якщо мутація виявляється нейтральною (за певних умов, можливо, і корисною), то така особина здатна вижити й передати свій спадковий матеріал нащадкам. Згодом такий мутантний алель має шанс поширитись серед особин популяції, і його концентрація зростатиме. Так адаптація окремих особин через певний час може перетворитись на адаптацію, притаманну всім особинам популяції.
Живі організми постійно пристосовуються до дії кожного окремого екологічного фактора та до їх комплексу, тобто до умов середовища життя, регулюючи процеси життєдіяльності відповідно до змін цих чинників. Біологічні адаптації не тільки забезпечують стійкість до впливу екологічних чинників, а й успіх в конкуренції з іншими особинами свого або інших видів.
Мал. 191. Явище демонстрації: 1 - погрозливе забарвлення павука-птахоїда; 2 - погрозлива поведінка павука-птахоїда: у разі небезпеки він піднімає передні ноги і готує для нападу хеліцери, за допомогою яких вводить отруту в тіло здобичі або ворога; 3 - кров яскраво забарвленого жука сонечка містить отруйні речовини, що робить його неїстівним; 4 - погрозлива поведінка вовка
Мал. 192. Екологічно пластичні (1, 2, 3) та екологічно непластичні (4, 5) види: 1 - білка звичайна може мешкати як у лісах різних типів, так і в міських парках; 2 - пацюк сірий мешкає в житлі людини, на складах продуктів, у міських комунікаціях, на сміттєзвалищах, у лісах, скрізь, де для нього є їжа; 3 - подорожник великий зростає уздовж доріг, на засмічених місцях, пустирях, у степах, на луках, пісках тощо; 4 - напівдикий вид інжиру (а) запилюється тільки однією комахою - бластофагою (б), тому може розмножуватись лише там, де мешкає ця комаха; 5 - краб прісноводний трапляється лише в гірських річках і пов’язаних з ними ставках, потребує чистої та твердої (із солями Кальцію) води
Цікаво знати
У китоподібних унаслідок переходу до водного способу життя в процесі історичного розвитку редукувався пояс задніх кінцівок. Але відомі випадки (із частотою близько 1:10 000) появи в них недорозвинених задніх кінцівок (мал. 193, 1). Те саме спостерігають і в безногих ящірок - веретільниць, у яких також іноді народжуються особини з недорозвиненими кінцівками. Прояви атавізмів відомі і в людини (мал. 193, 2,3).
Види, які можуть виживати в широкому діапазоні змін умов існування, називають екологічно пластичними (мал. 192, 1-3). Саме такі види здатні заселяти нові місця проживання або ті, які дуже змінилися (унаслідок пожеж, вирубування лісів, ті, що звільнилися після тривалого перебування під водою тощо). Екологічно пластичні види зазвичай мають широку територію їх поширення - ареал. Натомість екологічно непластичні види вузько спеціалізовані до умов середовища життя і погано пристосовуються навіть до незначних змін умов проживання (мал. 192, 4, 5).
Еволюція організмів зумовлена необхідністю адаптації до нових умов середовища життя. Наприклад, заселення наземно-повітряного середовища тваринами було пов’язане із забезпеченням споживання атмосферного кисню: так у них з’явились спеціалізовані органи дихання: трахеї у комах та багатьох павукоподібних, легені - у земноводних, плазунів, птахів і ссавців (див. мал. 85). Здатність до запилення, яке передує заплідненню, позбавила залежності насінних рослин (голонасінних і покритонасінних, або квіткових) від водного середовища, потрібного для забезпечення запліднення у водоростей або вищих спорових рослин.
Мал. 193. Прояви атавізму: 1 - у китоподібних іноді народжуються особини із зачатками задніх кінцівок; 2, 3 - волохатість обличчя чи хвостатість у людини - теж приклади атавізмів
Мал. 194. Літнє (1) та зимове (2) забарвлення хутра зайця білого
У видів, які переходять до прикріпленого або паразитичного способу життя, адаптації можуть бути пов’язані із спрощенням їхньої будови. Так, у стьожкових червів, які паразитують у кишечнику людини і різних видів тварин, зникає власний кишечник, а поживні речовини вбираються через покриви. Але в них розвиваються спеціалізовані органи прикріплення (присоски, хоботок з гачками тощо). Паразитичні рослини можуть втрачати хлорофіл і здатність до фотосинтезу.
Адаптації непостійні: ті з них, які втратили своє значення, через певний час зникають, натомість можуть формуватись нові. Це пов’язано з тим, що процес еволюції необоротний: якщо умови довкілля повертаються до попереднього стану адаптації щоразу розвиваються заново, а не відтворюються попередні. Після того як унаслідок зміни умов існування адаптація втрачає своє значення, із часом у популяції концентрація алеля (або кількох алелів), що її визначає, знижується. Такий алель може залишатись як резерв спадкової мінливості, іноді проявляючись у фенотипі окремих особин. Прояв у фенотипі ознак, які були притаманні предкам, але в процесі еволюції втратили своє значення, називають атавізмом (див. мал. 193).
Адаптації не бувають абсолютними. Наприклад, у зайця білого (мал. 194), як і в деяких інших тварин, під час осіннього линяння під впливом зниження температури довкілля змінюється забарвлення хутра із сірого на біле, яке робить його непомітним на снігу. Але зниження температури не завжди супроводжується випадінням снігу, і біла тварина стає більш помітною на темному тлі. Значення адаптацій для нормального існування та функціонування біологічних систем наведено на малюнку 195.
Мал. 195. Значення адаптацій для нормального існування та функціонування біологічних систем
Коротко про головне
Еволюція - процес необоротних змін будови та функцій біологічних систем протягом їхнього історичного розвитку. Наслідком еволюційних змін є їхня пристосованість до умов навколишнього середовища.
Пристосування організмів та надорганізмових біологічних систем до умов існування називають «адаптаціями».
Формування нових адаптацій зумовлене змінами умов проживання і визначається особливостями спадкового матеріалу організму.
Адаптації формуються на різних рівнях організації живої матерії: від молекулярного до екосистемного. Адаптації непостійні: ті з них, які втратили своє значення, через певний час зникають, натомість можуть формуватись нові.
Ключові терміни та поняття: еволюція, адаптації, екологічно пластичні та екологічно непластичні види, атавізми.
Перевірте здобуті знання
1. Що собою становить процес еволюції? 2. Що таке адаптації? Яке їхнє значення для виживання організмів? 3. Яким чином спадковий матеріал організмів визначає їхню здатність до формування нових адаптацій? 4. Що таке атавізми? Наведіть приклади.
Поміркуйте
1. Обґрунтуйте, чому процес еволюції необоротний. 2. Що собою становлять атавізми з точки зору формування адаптацій?
Коментарі (0)