Войти
Закрыть

Біологічні ритми

11 Клас

Важливою властивістю біологічних систем є циклічність процесів, що відбуваються в них: клітини бактерії діляться кожні 20 хвилин, серце людини в стані спокою робить один удар кожні 0,8 секунди, продихи кактусів відкриваються щоночі, листя опадає з дерев щоосені тощо. Такі періодичні зміни біологічних процесів називають біологічними ритмами. Вони проявляються на всіх рівнях організації живого: від молекулярного до біосферного. Причин ритмічності кілька: по-перше, процес не може початися знову, доки не завершено попередній. Наприклад, молекула ферменту мальтази буде періодично розщеплювати молекулу мальтози, але лише після завершення попереднього етапу розщеплення. По-друге, новий процес може розпочатися лише тоді, коли біологічна система буде до нього готовою. Поділ клітин ростового шару епітелію шкіри починається лише після завершення реплікації ДНК і накопичення білків, що братимуть участь у ньому. А нерест риб починається після нагулу — запасання достатньої кількості поживних речовин. По-третє, періодичність є адаптацією до циклічних змін у навколишньому середовищі, наприклад, добової (сон) чи сезонної (цвітіння підсніжників) змін умов існування. Такі періодичні зміни отримали назву адаптивні біологічні ритми. Внутрішні та зовнішні біологічні ритми відрізняються причиною Усі біоритми за причиною їхньої появи поділяють на дві групи: внутрішні й зовнішні (рис. 11.1). Внутрішні ритми пов'язані зі змінами у функціонуванні органів і їхніх систем. Зазвичай, змінити частоту цих процесів дією зовнішніх факторів можливо лише в незначних межах або взагалі не можливо. Внутрішні біоритми — це, наприклад, частота серцебиття, чергування вдиху й видиху, зміна сну й бадьорості, коливання артеріального тиску протягом доби тощо. Вони залежать від процесів усередині організму. Зовнішні ж біоритми пов'язані з періодичними процесами в навколишньому середовищі: зі зміною температури вдень і вночі, зміною пори року тощо....

Практична робота. Визначення ознак адаптованості різних організмів до середовища мешкання

11 Клас

Мета: навчитися визначати життєві форми організмів і форми симбіозу, розвинути уміння виявляти адаптації організмів, узагальнити знання про зв'язок між пристосуваннями організму, умовами його існування й життєвою формою. Обладнання: гербарні зразки рослин, мікропрепарати, вологі препарати, колекції й опудала тварин, фотографії й малюнки живих організмів. Хід роботи • 1. Для кожного середовища запишіть відомі вам життєві форми рослин і тварин, а для організмового середовища — форми симбіозу. • 2. Розподіліть запропоновані організми за середовищами мешкання, у яких вони живуть, та визначте життєві форми чи форми симбіозу, характерні для них. • 3. Для кількох організмів різних середовищ опишіть наявні в них адаптації до середовища мешкання та їхню пристосувальну мету. • 4. У висновку проаналізуйте зв'язок між адаптаціями організму, умовами середовища та життєвою формою чи формою симбіозу....

Паразитизм

11 Клас

Паразитизм — це співіснування організмів двох видів, коли один із них використовує другий тривалий час, як джерело їжі. Люди звикли, що паразит — це щось погане, що підлягає знищенню, бо через них інші живі істоти страждають і навіть гинуть. Можливо, така відраза й була причиною того, що вчені тривалий час уважали паразитизм досить рідкісним явищем у природі. Однак аналіз останніх десятиліть довів, що, насправді, паразитів дуже багато. Наразі вчені схиляються до кількості в 40-50 % від усіх біологічних видів, тобто майже кожен другий відомий науці вид, вочевидь, є паразитом! Паразитизм як спосіб життя виникав у процесі еволюції багаторазово, тому поширений у різних систематичних групах (рис. 10.1). Як вам відомо з курсу біології попередніх років, усі віруси є внутрішньоклітинними паразитами. Паразитичних бактерій навдивовижу небагато: лише близько 100 видів прокаріотів спричиняють хвороби в людини та ще кілька сотень видів паразитують у рослинах і тваринах. Одноклітинні еукаріоти мають у своєму складі кілька груп, у яких поширений паразитизм. Наприклад, усі апікомплекси, до яких належать малярійний плазмодій і токсоплазма, є паразитами. Паразитичні гриби спричиняють ураження й загибель як рослин, так і тварин. Близько 4,5 тис. видів рослин перейшли до часткового чи повного паразитизму. Ба більше, деякі з них навіть утратили здатність до фотосинтезу й живляться гетеротрофно. Поміж тварин паразити є поширеними серед плоских червів (сисуни, ціп'яки), нематод (аскарида, трихінела), молюсків і особливо членистоногих (багато ос, воші, блохи, комарі, ґедзі). Навіть у групі хребетних наявні паразити — це круглороті міноги й міксини. Отже, зі сказаного зрозуміло, що майже в усіх групах живих організмів є свої паразити....

Організм як середовище мешкання

11 Клас

Властивості трьох, згаданих попередньо, середовищ зумовлені різною природою й інтенсивністю дії абіотичних екологічних факторів (факторів неживої природи). На відміну від них, властивості останнього, ще невивченого нами середовища мешкання, значною мірою залежать від живого компонента. Річ у тім, що останнє середовище — це організми інших живих істот, які залюбки заселяють представники різних груп: від бактерій до багатоклітинних тварин і рослин. Співіснування різних видів, що виникає в результаті, називають симбіозом1. Надалі ми називатимемо більший організм, на якому оселяються — хазяїном, а того, хто оселяється — симбіонтом. Організм як середовище має кілька особливостей. По-перше, місця для життя симбіонта не так багато, як у довкіллі: тіло має значно менші розміри. Тому, щоб поміститися, симбіонти мають бути менші за своїх хазяїв у кілька разів2. По-друге, організм хазяїна не вічний і рано чи пізно загине. Отже, симбіонту потрібні шляхи заселення нових особин хазяїв. Найпростіший із них — породження великої кількості нащадків: нехай комусь із них пощастить знайти нового хазяїна. Так, зрілий бичачий ціп'як продукує до 1,5 млн яєць щодня! Задля такої плодовитості симбіонти часто розмножуються нестатево, партеногенетично чи є гермафродитами. Другий шлях — це оселення в тих частинах тіла хазяїна, що забезпечують передавання симбіонта іншим особинам. Наприклад, соски матері є джерелом перших симбіотичних кишкових біфідобактерій, які немовля отримує з грудним молоком. А респіраторні віруси й бактерії розмножуються на слизовій оболонці органів дихання та легко поширюються з краплинками слини. Якщо розглядати тіло організму як середовище, то в ньому є дві окремі зони для життя: ззовні (на поверхні) та всередині (рис. 9.1). Надалі ми проаналізуємо адаптації, що мають мешканці згаданих зон. 1 Цей термін уживають як у значенні тісної взаємодії організмів кількох видів (вузьке розуміння), так і для позначення будь-якого співіснування організмів різних видів у екосистемі (широке розуміння), наприклад, хижацтва чи конкуренції. Детальніше про симбіоз у широкому тлумаченні йтиметься в § 21. 2 Довжина бичачого ціп'яка в кишківнику людини може сягати понад 10 м, що в 5 разів більше за її зріст. Утім об'єм його тіла менший за об'єм людського в кілька сотень разів. Зовнішні симбіонти схожі на споріднені організми, що вільно проживають Оселення ззовні тіла хазяїна насамперед вигідне тим, що...

Способи терморегуляції організмів

11 Клас

Температура є одним із екологічних факторів, що змінюється як із часом — протягом доби чи року, так і в просторі — при переміщенні між середовищами чи в межах одного середовища. Тому в організмів виробилися адаптації до життя за певної температури й до перенесення її змін. Температурні пристосування є необхідною умовою існування живих істот через несприятливий вплив низьких і високих температур на біохімічні процеси. Так, за низької температури хімічні реакції сповільнюються, їхня швидкість стає недостатньою для забезпечення потреб організму. А за температури нижче нуля кристалики льоду, що утворюються в клітинних розчинах, розривають мембрани й спричиняють загибель клітин. Висока ж температура розбалансовує процеси обміну речовин: одні починають відбуватися настільки швидко, що інші не встигають забезпечувати їх реагентами чи утилізувати продукти. При подальшому нагріванні білки втрачають природну структуру (денатурують), а разом із нею і функції. Щоб уникнути цих явищ, організми намагаються підтримувати температуру свого тіла у відповідному діапазоні. Залежно від здатності підтримувати сталу температуру тіла виокремлюють пойкіло- та гомойотермні організми Температуру тіла організму визначає його тепловий баланс: співвідношення кількостей отриманої і втраченої теплової енергії (рис. 8.1). Основними джерелами теплоти для організму є надходження енергії від більш нагрітих об'єктів (переважно Сонця, повітря й води) і вироблення в організмі. Теплота в тілі всіх істот виробляється як побічний продукт процесів окиснення й розщеплення АТФ. Тому чим активніший метаболізм організму, тим більше теплової енергії в ньому утворюватиметься. Загалом терморегуляція може здійснюватися двома принциповими механізмами: зміною інтенсивності теплоотримання чи регуляцією своїх тепловитрат. І організми користуються обома. Якщо основним джерелом теплоти для організму є зовнішні об'єкти, то температура тіла залежатиме безпосередньо від температури довкілля. Такі організми називають пойкілотермними. На Землі їх більшість. Гомойотермні1 ж організми підтримують більш-менш сталу температуру тіла завдяки високій інтенсивності обміну речовин й ефективному використанню енергії, що виділяється під час біохімічних перетворень. Лише птахи та ссавці із сучасних тварин здатні до такого «самозігрівання» і є гомойотермними....

Життя у водному та ґрунтовому середовищах

11 Клас

Водне середовище є «колискою життя» — саме в ньому виникли перші організми й протягом понад 3 млрд років там розвивалося все живе. У водному середовищі виділяють дві основні екологічні зони: товщу води й дно. Умови в середовищі змінюються із глибиною. Так, для поверхневого шару характерна часта зміна умов (до прикладу, зміна освітлення вдень і вночі, температури влітку й взимку, концентрації речовин після дощу тощо), оскільки цей шар контактує з мінливим наземно-повітряним середовищем. Чим глибше проживають організми, тим зміни умов менші, й, починаючи з глибини в кілька сотень метрів, майже всі параметри стають досить сталими (окрім тиску, що безперервно зростає). А умови середовища на дні водойми залежать від того, як глибоко це дно розташоване. Життєві форми гідробіонтів відрізняються своєю рухливістю У водному середовищі існують різні життєві форми водних організмів — гідробіонтів1. Залежно від прикріплення виділяють дві основні життєві форми рослин і тварин: ті, які вільно плавають, і прикріплені. А рослини, що плавають, поділяють на групу тих, які плавають на поверхні, й тих, які плавають у товщі водойми (рис. 7.1). Адаптаціями до розміщення на поверхні води є різноманітні повітроносні утворення, що зменшують середню густину тіла рослин. Тварини ж товщі води можуть плисти за течією, не маючи змоги протидіяти їй, і тоді їх відносять до планктону, або ж активно рухатися проти течії — це представники нектону (рис. 7.2). Планктонні організми, завдяки високій густині води, можуть у ній зависати на одній глибині. Для цього в них сформувалися специфічні пристосування: зменшена густина тіла за рахунок накопичення крапель жиру, пухирців газу чи втрати скелета і збільшене тертя завдяки сплющеній формі тіла й утворенню численних виростів. Нектонні тварини мають пристосування до активного руху — це плавці й ласти для греблі, утворення для реактивного руху (у головоногих молюсків і медуз) та обтічна форма тіла....

Життя в наземно-повітряному середовищі

11 Клас

У цьому й наступних параграфах ми проаналізуємо закономірності адаптацій організмів до різних середовищ існування. Під середовищем мешкання організму, популяції чи угруповання розуміють сукупність зовнішніх умов життя, тобто все, що впливає на живий світ. На нашій планеті можна виокремити чотири середовища мешкання: наземно-повітряне, водне, ґрунтове й організми інших істот. Якщо проаналізувати різноманіття зовнішнього вигляду рослин чи тварин, що мешкають у одному середовищі, то можна виокремити кілька груп, які мають схожу організацію тіла. Такі типи побудови організмів, що проявляються в його зовнішньому вигляді, називають життєвими формами. Існують різноманітні класифікації життєвих форм, що залежать від ознаки, покладеної в основу. Найпростішим прикладом життєвих форм наземних вищих рослин є поділ їх на дерева, кущі, напівкущі й трави (табл. 6.1). Серед тварин наземно-повітряного середовища виокремлюють життєві форми наземних, деревних і повітряних тварин. При цьому кожну з життєвих форм можна й далі поділяти для отримання більш детальної класифікації. Наприклад, існують дерева листопадні й вічнозелені, трави одно-, дво- й багаторічні, повітряні тварини дво- й чотирикрилі тощо. Крім того, є й перехідні види (наприклад, багатостовбурове дерево чи білка-летяга). Ба більше, життєві форми можуть змінюватися протягом усього існування організму (наприклад, у мати-й-мачухи чи комара) (рис. 6.1)....

Екологічна ніша

11 Клас

Наявність адаптацій забезпечує організму виживання лише за визначених умов довкілля. Як вам відомо, будь-які впливи середовища на організм називають екологічними факторами. Отже, всяка адаптація ефективна лише у визначених межах впливу екологічних факторів. Наприклад, кенгуру, пристосований до спекотного клімату, не зможе існувати в морозних умовах Арктики, тоді як полярна сова точно не витримає австралійської спеки. Така сукупність екологічних факторів (умов довкілля), за яких популяція організмів певного виду в складі екосистеми може існувати необмежено довго, отримала назву екологічна ніша. Екологічна ніша — це не лише вимоги окремого виду до умов неживої природи — абіотичних факторів (температури, тиску, хімічного складу середовища, вологості тощо), а також це взаємодії з живим оточенням (біотичні фактори): хто полюватиме на представників виду й кого вони поїдатимуть, із ким конкуруватимуть тощо. Усі зв'язки популяції виду з популяціями інших видів у екосистемі, а також впливи на неї з боку неживого середовища й визначають екологічну нішу. Тобто це поняття поєднує в собі як просторове розміщення виду, так і його функціональну роль в угрупованні живих організмів екосистеми. Тому говорять, що екологічна ніша — це умовне місце, яке займає вид в екосистемі, його «фах». Екологічна ніша окремої людини в суспільстві — це її рід занять, інтереси, коло знайомств, а також умови, за яких особа існуватиме. Екологічну нішу можна схарактеризувати графічно. Якщо на осях відкласти межі витривалості за екологічними факторами, то отримана багатовимірна фігура й ілюструватиме екологічну нішу виду в екосистемі (рис. 5.1). Ширина екологічної ніші залежить від екологічної пластичності виду Основним параметром екологічної ніші є її ширина за тим чи тим екологічним фактором. Ця характеристика визначає різницю між мінімальним і максимальним значенями екологічного фактора, за яких виживає вид — його межі витривалості. Виявилось, що для одних організмів згадані межі є досить широкими, а для інших — доволі вузькими. Види, що мають широкі межі витривалості, називають екологічно пластичними, а ті, що вузькі — екологічно непластичними1. Екологічно пластичні види легко витримують значні зміни умов середовища. Наприклад, песець (рис. 5.2, А) має дуже широкі межі витривалості за температурою: він здатний переносити зміну температури до 85 °С (від -55 до +30 °С). А от риби Амазонки (рис. 5.2, Б) дуже чутливі до температурних змін:...

Молекулярні та клітинні адаптації

11 Клас

Більшість розглянутих нами в попередніх параграфах прикладів адаптацій були пов'язані з пристосуваннями організмового рівня. Але всі вони мають своє «коріння» на молекулярному рівні, оскільки основним матеріалом еволюції є саме спадкова мінливість, що виникає внаслідок змін генетичного матеріалу. Тобто, на якому б із рівнів організації живого адаптація не мала вияв, еволюція фіксуватиме її саме на молекулярному. З огляду на це власне молекулярні та клітинні адаптації заслуговують більш детального розгляду. Гени стійкості до антибіотиків дозволяють бактеріям уникати знищення Більшість бактерій ґрунту харчується сапротрофно — рештками живих організмів, розкладаючи їх до неорганічних речовин. Але в цьому вони не єдині: те ж саме властиве й грибам. Наявність спільної харчової бази призводить до появи конкуренції між різними видами бактерій, а також між бактеріями й грибами. Одним із її наслідків є вироблення ними спеціальних речовин, що здатні вбивати інші бактерії — антибіотиків (рис. 4.1, А). Логічно, що бактерії намагаються захиститися від цих речовин: бактерії-жертви, щоб не програти в конкурентній боротьбі, а бактерії-виробники, щоб не загинути від своєї ж зброї. Адаптуючись до середовища з антибіотиками, вони виробили спеціальні ферменти, що здатні їх розщеплювати (рис. 4.1, Б)....

Стратегії адаптування

11 Клас

Потрапляючи в «незвичні» для себе умови, організми певного виду починають виробляти нові адаптації чи покращувати вже існуючі, формуючи постадаптації. Учені виокремлюють три стратегії адаптування живих організмів. Стратегія активного адаптування передбачає вироблення в організмів адаптацій, що протидіють новим умовам середовища. Ця стратегія властива утворенню більшості адаптацій. Таким шляхом, до прикладу, адаптувалися сукуленти — збірна група рослин, що здатні накопичувати воду в спеціальних тканинах (кактуси, молочаї, алое тощо). Сукуленти ростуть у спекотних і посушливих регіонах, тому виробили значну кількість адаптацій до таких умов (рис. 3.1). Завдяки товстій воскоподібній кутикулі та незначній кількості продихів зменшується втрата води через випаровування. Ба більше, продихи відкриваються лише вночі, коли прохолодно. Розвинена коренева система ефективно поглинає воду з поверхневого шару ґрунту одразу після дощу, доки та не встигла випаруватися, або, навпаки, заглиблюється аж до підземних водоносних шарів. Листки й стебло є м'ясистими, заповненими водянистими клітинами, що накопичують рідину. Отже, завдяки стратегії активного адаптування організми підвищують здатність до опору неоптимальним умовам середовища й забезпечують свою життєдіяльність за їхній рахунок. Стратегія пасивного адаптування полягає в підкоренні життя організму умовам середовища. Наприклад, окремі тварини впадають у сплячку в періоди нестачі харчів (ведмідь, їжак, тушканчик). Лишайники чи деякі нематоди здатні переживати відсутність вологи, впадаючи в анабіоз, коли в організмі майже повністю припиняються процеси життєдіяльності. Листопадні рослини на зиму скидають листя, щоб не засохнути й витримати вагу снігу на гілках. Тобто за пасивної стратегії організм ніби «переживає» негативний вплив середовища....

Навігація