Войти
Закрыть

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

Адаптація як загальна властивість біосистем

11 Клас

ЖИТТЯ! ЖИТТЯ! ЖИТТЯ! Якими складними й багатогранними є прояви цього феномену природи. Але, незважаючи на дивовижне різноманіття, для живого характерні певні загальні властивості. Однією із них і є адаптація. Ця властивість живого настільки всеосяжна, що нерідко ототожнюється із самим поняттям життя. У найпростішому тлумаченні під адаптацією розуміють здатність організмів пристосуватися до мінливих умов зовнішнього середовища. Прикладами адаптацій можуть бути: маскування птаха дрімлюги, який в Україні гніздиться по всій території, але мало хто його бачив (іл. 1); формування імунітету проти інсектицидів у комах-шкідників; збільшення сили м'язів людини внаслідок тренувань. Адаптація реалізується не лише на рівні організму. Її прояви існують на кожному з рівнів організації біосистем і притаманні їм усім. Клітинними адаптаціями є пристосування на рівні одноклітинних організмів або окремих клітин багатоклітинних організмів. Так, під дією ультрафіолетового випромінювання на мембрани епітеліоцитів синтезується фермент тирозиназа й утворюється меланін; нестача кисню стимулює збільшення кількості мітохондрій і посилення процесу біологічного окиснення; поява нового джерела поживних речовин спричиняє появу нових ферментів у клітинах бактерій....
0 Переглянути

Роль біології та екології у розв’язанні сучасних глобальних проблем людства

11 Клас

Біологічні та екологічні дослідження потрібні для створення наукових основ прогнозування та планування розвитку сталого (збалансованого) людського суспільства майбутнього. Для цього важливо відвернути наявну загрозу сучасної біосферної кризи. Специфічність загрози сучасної біоценотичної кризи, як і всіх майбутніх, - у змінах біосфери, спричинених господарською діяльністю людини. Для створення екологічно стабільного суспільства, тобто ноосфери, людство повинне в найближчому майбутньому взяти під контроль стрімке зростання народонаселення; замість використання невідновних ресурсів експлуатувати відновні; упроваджувати екологічно обґрунтовані технології збільшення виробництва продуктів харчування; припинити знищувати первинні ліси і перейти до промислового використання вторинних і штучних лісонасаджень з наступним їхнім відновленням; зменшувати об’єми стічних вод, запроваджувати надійні способи очищення та постійний контроль за якістю питної води, створювати замкнені системи водопостачання промислових та енергетичних об’єктів; здійснювати ефективний захист і відновлення природних екосистем. Одне з важливих завдань біології та екології - це вивчення біорізноманіття нашої планети. Воно далеке до завершення: науці невідомі не менше мільйона видів організмів, які нині мешкають на нашій планеті. Вивчення біорізноманіття створює наукові основи його охорони, адже без цього неможливе стабільне функціонування біосфери як глобальної екосистеми нашої планети. У галузі забезпечення суспільства продовольством важлива роль належить селекції, біотехнології, генній і клітинній інженерії. За допомогою сучасних методів учені створюють високопродуктивні породи тварин, сорти сільськогосподарських рослин і промислові штами мікроорганізмів. Генетична інженерія має значні перспективи і в галузі охорони здоров’я. Крім практичних напрямів (підвищення продуктивності штамів мікроорганізмів, перенесення в клітини прокаріотів генів еукаріотів, які відповідають за синтез важливих сполук - вітамінів, гормонів, ферментів тощо), у майбутньому вона зможе розв’язувати глобальні проблеми. Так, у галузі боротьби зі спадковими захворюваннями будуть ефективними методи генної терапії: вилучення з хромосом генів - носіїв інформації про ці захворювання, із заміною на безпечні алелі, та інші способи відповідних змін генотипу. Для подальшого розвитку генетичної інженерії створюють банки генів - колекції генів різноманітних організмів, вбудованих у...
0 Переглянути

Проблеми біологічної безпеки та біологічного захисту

11 Клас

Біологічна безпека - це стан середовища життєдіяльності людини, за якого відсутній негативний вплив його чинників (біологічних, хімічних, фізичних) на біологічну структуру і функцію людської особи в теперішньому і майбутніх поколіннях, а також відсутній необоротний негативний вплив на біологічні об’єкти природного середовища (біосферу) та сільськогосподарські рослини і тварин. У сучасному світі проблема біологічної безпеки стає надзвичайно важливою. Так, поширюються інфекційні та інвазійні захворювання, що не притаманні для певної території (наприклад, атипова пневмонія або лихоманка Ебола) або їх вважали вже неактуальними в результаті застосування масового вакцинування (кір, кашлюк, туберкульоз). Відсутність чіткої законодавчої бази та правил поведінки з небезпечними біологічними об’єктами створює передумови для незаконного обігу біологічних агентів, які можуть бути використані для виготовлення та розроблення нових видів біологічної зброї й можливості її застосування. Основні джерела біологічних загроз в Україні. Згідно зі «Стратегією забезпечення біологічної безпеки та біологічного захисту на період до 2020 року» основними біологічними загрозами (мал. 62.1) є: інфекційні захворювання, що мають тенденцію до епідемічного та епізоотичного (у випадку тварин) розповсюдження; природні осередки та природні резервуари збудників небезпечних та особливо небезпечних захворювань; біологічно небезпечні та потенційно небезпечні об’єкти як для людини, так і для біосфери у цілому (лабораторні штами та колекції патогенних мікроорганізмів і вірусів, організми, створені методами генної інженерії); застосування біологічної зброї; біологічний тероризм....
0 Переглянути

Досягнення молекулярної біології та генетики у медицині: генетичні основи персоналізованої медицини

11 Клас

Персоналізована медицина - це відповідна модель організації медичної допомоги, яка базується на виборі діагностичних, лікувальних і профілактичних засобів, оптимальних для пацієнта, що враховує його індивідуальні особливості. Відомо, що реакція на лікарські препарати значною мірою індивідуальна. При призначенні та дозуванні ліків потрібно враховувати вік пацієнта, його фізіологічний стан (наявність хронічних захворювань, вагітності, грудне вигодовування немовлят тощо) та взаємодію з іншими лікарськими препаратами. Так, у разі вживання одних і тих самих ліків у кожній групі пацієнтів можуть спостерігати різний ефект (мал. 61.1). Фармакогенетика - розділ медичної генетики, що вивчає генетичні особливості пацієнтів, які впливають на ефективність терапії за допомогою лікарських препаратів. Основна мета фармакогенетики - розроблення індивідуальних підходів до лікування пацієнтів, ураховуючи їхні генетичні особливості. Небажані реакції на ліки, причиною яких є особливості генотипу людини з хворобою, називають фармакогенетичними дефектами. Вони зумовлені порушеннями функцій генів, які кодують ферменти, що забезпечують метаболізм лікарських препаратів, транспортні білки або білки-мішені (наприклад рецептори), з якими зв’язується лікарський засіб (мал. 61.2). Фармакогенетичні дефекти є спадковими синдромами, але проявляються лише як відповідь на дію відповідного лікарського препарату. Частоти відповідних алелів і генотипів у людській популяції можуть бути дуже високими. Це зумовлює надзвичайну важливість фармакогенетичного тестування для прогнозування фармакологічної відповіді пацієнта на лікарський препарат і персоналізованого підходу до вибору препарату та режиму його дозування. Фармакогенетичне тестування базується на визначенні фенотипових маркерів порушення дії препаратів (фенотипування пацієнтів) або на прямому генотипуванні пацієнтів за допомогою молекулярно-біологічних методів для визначення поліморфних варіантів генів, що визначають фармакологічну відповідь. Пригадаємо: поліморфні гени представлені в популяції кількома алелями, що зумовлює різноманітність станів ознак усередині виду....
0 Переглянути
Вперед
1 ... 308 309 310 311 312 313 314 315 316 ... 343
Назад

Навігація