Загальні закономірності формування адаптацій

1.

Загальні
закономірності
формування адаптацій
Листовидка – майстер маскування

2.

Адаптації є пристосуваннями, що
постійно виникають, змінюються,
вдосконалюються та інколи зникають
М. В. Тимофеєв-Ресовський
Микола Володимирович Тимофеєв-Ресовський
(1900-1981)
• видатний радянський вчений;
• розробив теоретичні основи генетики розвитку і
генетики популяцій;
• досліджував проблеми радіаційної біології та
медицини;
• вивчав спадкову
мінливість у
популяцій, зокрема
широко відома його
робота з мінливості
двокрапкових сонечок

3.

Їжак білочеревий (Erinaceus
roumanicus Barrett-Hamilton, 1900)
Фото Марко М.Ю.
Їжакоподібні - ряд ссавців надряду
Комахоїдні (Insectivora). Це одна з
найдавніших і найпримітивніших груп
плацентарних ссавців, до якої
належать 24 види, серед яких Їжак
білочеревий, поширений в Україні.
Відмінністю їжаків є наявність твердих
голок.
У дорослого їжака їх до 16 тисяч,
довжина - 2-3 см, а товщина близько 1 мм
Цікаво, як виникла ця адаптація їжаків?

4.

План
• Особливості формування
адаптацій:
- комбінативні адаптації;
- преадаптивні адаптації;
- постадаптивні адаптації
• Найзагальніші
закономірності формування
адаптацій
• Найзагальніші властивості
адаптацій
Новонароджений їжачок

5.

Особливості формування
адаптацій
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)
Способи адатаціогенезу за походженням:
комбінативний
преадаптивний
постадаптивний
• адаптація має місце лише
після формування ознаки у
більшості особин популяції
• пристосування організмів,
які потенційно можуть мати
адаптивну цінність
• зміни організмів, які
вдосконалюють вже наявну
адаптацію до середовища
мешкання

6.

Особливості формування
адаптацій
Комбінативний спосіб
появу в популяції вдалого фенотипу ще не можна вважати адаптацією,
адаптація має місце лише після формування ознаки у більшості особин
популяції;
найпоширеніший спосіб формування пристосувань у природі
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
таку 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
Їжак вухатий
(Hemiechinus auritus) –
мешканець пустель та
напівпустель
Венерина мухоловка
Гігантські давні їжаки
не
Дрімлюга
мали голок

7.

Особливості формування
адаптацій
Преадаптації - еволюційні зміни, що забезпечують появу нових
пристосувань за участі сформованих структур організмів у змінених
умовах існування
• основу нового пристосування часто становить структура, яка
сформувалася раніше і виконувала певну функцію, а за зміни
умов існування набула і нової функції;
• такий спосіб формування пристосувань називають
преадаптивним;
• 1911 р. термін «преадаптація» запропоновано Л.Кено,
французьким ученим;
Люсьєн Кено
(1866-1951)
• під преадаптаціями Л. Кено розумів такі особливості організмів, які виникають
випадково (внаслідок мутацій) та в подальшому набувають пристосувальної
цінності
Венерина мухоловка
Дрімлюга

8.

Особливості формування
адаптацій
Преадаптації
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;
• у кистеперих риб у процесі еволюції з’явились кісткові
пояси парних плавців (грудних, тазових), які, ймовірно
допомагали рибам підніматись над водою та дихати
атмосферним повітрям. Саме з них у подальшому
сформувались пояси передніх і задніх кінцівок
первісних наземних тварин
Слимак виноградний
Рибалочка
Зуби акули
мегалодон
Дрімлюга
Латимерія

9.

Особливості формування
адаптацій
Постадаптації - еволюційні зміни організмів, що удосконалюють існуючі
пристосування даного виду до вже освоєних ним умов існування
зяброві дуги у предків хребетних були опорою водних органів дихання, а в ході подальшої
еволюції почали виконувати хватальну функцію й перетворилися на щелепи;
• апендикс, що виконував вихідну еволюційну функцію допоміжного травлення, у людини став
органом імунної системи;
• ускладнення й удосконалення у тварин органів травлення, дихання, кровообігу, нервової
системи тощо
Відбитки латимерії
Апендикс людини
Будова головного мозку
хребетних тварин

10.

Найзагальніші закономірності
формування адаптацій
Закономірності адаптаціогенезу є предметом досліджень екології,
еволюційної біології, біогеографії, порівняльної анатомії, фізіології,
цитології, біохімії, молекулярної біології, генетики популяцій, етології,
що свідчить про складність цього прояву життя
Найзагальніші закономірності
формування адаптацій
• правило адаптивності
• правило екологічної індивідуальності
• правило відносної незалежності адаптацій
• правило двох рівнів адаптації
Смужки на тілі кожної зебри унікальні

11.

Найзагальніші закономірності
формування адаптацій
Правило адаптивності
• у відповідь на дію умов середовища в усіх біосистем на всіх рівнях організації живої матерії
формуються пристосування;
• усе живе здатне пристосовуватися до умов існування (адаптивність), наслідком чого є певна
сукупність пристосувань (адаптованість);
• михідною закономірністю для правила адаптивності була аксіома адаптованості, що її
сформулював Ч. Дарвін: кожний вид адаптований до певної, специфічної для нього,
сукупності умов існування - екологічної ніші
За дослідженнями Ч.Дарвіна, в
зв’язку з харчовою
спеціалізацією, у в’юрків, що
проживають на різних
Галапагоських островах, в
процесі еволюції
сформувалась різна форма
дзьоба

12.

Найзагальніші закономірності
формування адаптацій
Правило екологічної індивідуальності
• кожен вид специфічний за екологічними можливостями
адаптації, двох ідентичних видів не існує;
• кожен вид організмів у мінливому середовищі життя по-своєму
адаптований;
• навіть види-двійники (криптичні види), які не різняться за
морфологічними (та іншими) ознаками, мають свої
індивідуальні пристосування і є конкурентами, що займають
дуже близькі екологічні ніші
Кріт (ряд Комахоїдні) та Сліпак (ряд Гризуни) адаптовані до
життя у ґрунті. Але кріт риє ходи за допомогою передніх
розширених кінцівок, а сліпак – за допомогою різців, викидаючи
назовні ґрунт головою
Шишкар сосновий
Шишкар ялиновий
Кріт
Сліпак

13.

Найзагальніші закономірності
формування адаптацій
Правило відносної незалежності адаптацій
• висока адаптивність до одного з екологічних чинників не дає такого самого ступеня
пристосовуваності до інших умов життя (навпаки, вона може обмежувати ці
можливості через фізіологоморфологічні властивості організмів)
Лишайники, які можуть
оселятися на субстратах,
бідних на органіку
(наприклад, скельних
породах), пережити
посушливі періоди або
періоди несприятливих
температур, дуже чутливі
до забрудненості повітря
Стінна золотянка
Пармелія

14.

Найзагальніші закономірності
формування адаптацій
Правило двох рівнів адаптації
• біосистеми адаптуються до умов існування двома способами: шляхом
функціональних адаптацій у межах сталого рівня стабілізації системи та
шляхом зміни цього загального рівня стабілізації.
• на рівні організмів розрізняють онтогенетичні (спрямовані на підтримку
гомеостазу впродовж індивідуального розвитку) і філогенетичні
(забезпечення адаптованості впродовж історичного розвитку) адаптації;
• на рівні надвидових таксонів застосуванням правила є концепція
ідіоадаптацій та ароморфозів
Ідіоадаптація – захисне
забарвлення Метеликалистовидки
Ароморфоз - шлях еволюційних перетворень, що сприяє досягненню біологічного прогресу завдяки
підвищенню рівня морфо-фізіологічної організації
Ідіоадаптація — один із шляхів досягнення біологічного прогресу, що супроводжується певними
змінами в будові організмів, не порушуючи загального рівня їхньої організації, є пристосуванням до
конкретних умов існування

15.

Найзагальніші властивості
адаптацій
Пристосованість, як жодна інша ознака живого, яскраво ілюструє один із
фундаментальних законів природи - закон єдності протилежностей
Адаптації
• загальні
• спеціальні
• онтогенетичні
• філогенетичні
• генотипові
• фенотипові
• спадкові
• неспадкові
До найзагальніших властивостей усього
різноманіття адаптації належать
індивідуальність, відносна доцільність
і непостійність
Засмага – фенотипова адаптація

16.

Найзагальніші властивості
адаптацій
• Індивідуальність
• Відносна
доцільність
процес адаптації, незважаючи на те, що відбувається
згідно із загальними закономірностями, завжди
індивідуальний, оскільки залежить від генотипу
організмів, що визначає індивідуальність адаптацій
наступних рівнів організації життя
будь-яка адаптація допомагає організмам вижити
лише за тих умов, за яких вона формувалася.
Докази відносного характеру пристосованості:
захисні пристосування від одних ворогів є
неефективними від інших (наприклад, отруйних змій
поїдають мангусти); прояв інстинктів у тварин може
не мати доцільності (наприклад, нічні метелики
летять на вогонь і гинуть); корисний за одних умов
орган стає непотрібним і навіть шкідливим в іншому
середовищі (наприклад, перетинки на лапах у
гірських гусей)
Мангуст проти кобри
Нічні комахи та світло
Гірські гуси

17.

Найзагальніші властивості
адаптацій
• Непостійність
адаптації змінюються в процесі індивідуального й історичного розвитку
окремих біосистем залежно від змін умов існування. Так, із послабленням
впливу сонячного світла змінюється засмага людини, через харчову
спеціалізацію змінюється форма дзьоба у в'юрків. Ознаки, що стали
непотрібними, перетворюються на рудименти і зникають у ході еволюції,
якщо не набудуть нових функцій (наприклад, очі у крота)
Рудименти – структури або органи, адаптивне значення яких було втрачено у процесі еволюції
Кріт звичайний
Колючки кактусів
– рудименти
листків –
набувають нової
функції – захисту
від виїдання
тварин

18.

Висновки
• За походженням розрізняють три основні способи
адаптаціогенезу: комбінативний, преадаптивний та
постадаптивний
• За всієї різноманітності адаптивних реакцій біосистем та
умов існування існують загальні закономірності формування
адаптацій
• Різноманітні адаптації є індивідуальними й непостійними та
характеризуються відносною доцільністю тільки за
конкретних умов існування біосистем і на певному етапі
еволюції

19.

Домашнє завдання
• опрацювати §2;
• стор. 10-11 (виконати
завдання на зіставлення
письмово, інші завдання усно;
відповідати на питання усно);
• опанувати конспект

20.

Завдання на зіставлення. Адаптаціогенез
Пригадайте матеріал 9 класу з теми «Еволюція органічного світу» й зіставте
запитання (1 - 9) з відповідями (А - Я). Заповніть табличку відповідей та
отримайте назву поняття, яким позначають індивідуальні (фенотипові)
адаптації організму до чинників середовища
1
Що є елементарною одиницею еволюції?
А1
Популяція
2
Що є елементарним еволюційним матеріалом
А2
Дивергенція
3
Що є елементарним чинником еволюції?
І1
Природний добір
4
Що є рушійною силою еволюції?
І2
Ароморфоз
5
Що є результатом мікроеволюційних змін?
К
Мутації
6
Як називається розходження ознак у споріднених організмів?
Л
Ізоляція
7
Як називається вільне схрещування особин в популяціях?
М
Адаптація
8
Які еволюційні зміни підвищують рівень організації груп?
Ц
Панміксія
9
Як називається надвидова еволюція?
Я
Макроеволюція

21.

Біологія + Етологія. Формування адаптацій
Зоологи називають єнотів «геніями
адаптації». І недаремно. Ця тварина має
низку дивних й цікавих пристосувань.
Йдеться про Ракуна звичайного, або
Єнота-полоскуна (Procyon lotor). Єноти
чудово лазять по деревах, можуть
спускатися з дерева головою вперед,
мають виокремлені рухливі пальці, добре
плавають. Ці розумні тварини легко
пристосовуються до змін середовища
існування. Назва «полоскун» пов'язана із
цікавою біологічною особливістю звіра,
який часто «полоще» свою їжу у воді.
Єнот-полоскун
Застосуйте знання й поясніть формування цієї адаптації

22.

Біологія + Література.
Відносна доцільність адаптацій
«Якось прийшла служниця по капусту до
льоху та поставила свічку долі, якраз
навпроти метелика. Боже! Яким величним,
блискучим, повабним здалось метеликові
те світло! Він затріпотів крильцями й хотів
кинутися на світло, але служниця в ту
хвилину взяла світло й подалася геть з
льоху. Не втерпів метелик, забув своє
безсилля, забув свою несвідомість.
"Світло, світло!" - і полинув за ним»
(Леся Українка. Метелик).
У чому полягає відносна доцільність цього інстинкту нічних метеликів?

23.

Дякую за увагу!