Адаптации, или приспособления организмов
Очень часто можно встретить организм растительного или животного происхождения, который имеет какую-нибудь необычную особенность в строении, поведении или внешнем облике. Например, палочники, которые по наружности нисколько не отличаются от веточки дерева. Или муха-журчалка, которая имеет точно такую же окраску, как оса. Среди растений примерами могут служить толстостебельные мясистые кактусы, ходульные и
В любом случае все это — приспособления к среде обитания, условиям окружающей среды или защита себя от других существ. Такие явления имеют очень важное значение, поскольку являются важными этапами эволюционного процесса. Механизм возникновения приспособлений всегда имеет в своей основе именно генетические выборки и закрепления важных и нужных генов, кодирующих проявление того или иного признака. Например, ген, ответственный за изменение окраски хамелеоном, сформировался в геноме этих животных несколько тысяч лет назад и до сих пор передается по наследству всем будущим поколениям.
Животные пустынь и полупустынь
За долгие годы своего существования в сложных климатических условиях животные научились приспосабливаться и выживать в суровых условиях для жизни. Ночного холода и дневной жары они избегают, благодаря подземным норам, в которых они прячутся.
Спасают их от голода в этих укрытиях подземные части растений. Какие животные в пустыне и полупустыне догадаться не трудно. Самое первое – они умеют выживать в любой среде. Это говорит об их силе, ловкости, выносливости и многих других качествах.
Адаптации растений: общая характеристика
Приспособления у растений являются неотъемлемой частью их жизни. Все их можно разделить на несколько основных групп.
- К температурным условиям окружающей среды.
- Влажности воздуха.
- Способам опыления.
- К потреблению пищи.
Механизм возникновения приспособлений отвечает все тем же основам — эволюционные изменения с закреплением и передачей по наследству необходимых в конкретных условиях признаков. Поэтому если какое-либо растение адаптировалось к территории, условиям среды, температуре, то всем своим будущим поколениям оно обязательно передаст все особенности для комфортного существования.
Растения в условиях сухости
При температурном режиме, в котором преобладают слишком высокие значения и постоянные солнечные дни, приспособления у растений имеют ярко выраженный характер, направленный на уменьшение испарения влаги. А также на сохранения массы тела и питательных веществ вместе со связанной водой внутри стебля.
Для этого листовые пластины редуцируются до минимума, либо полностью видоизменяются. Самым типичным примером являются пустынные растения — кактусы. Жестокие условия существования под палящим знойным солнцем заставили эти растения преобразовать листья в колючие иглы, а стебель — в толстый мясистый ствол, наполненный паренхимными клетками (основной тканью) с большим количеством связанной и свободной воды.
Механизм возникновения приспособлений кактуса очень отчетливо показывает, насколько искусными могут быть растения в своих адаптациях. Благодаря колючкам растение не испаряет воду с поверхности листьев, а значит, экономит большое ее количество. Помимо этого, в стебле, видоизмененном под толстый мясистый ствол, происходит накопление ряда веществ, удерживающих воду. Например, аккумулируются:
- гидрофильные белковые молекулы-
- пролин (аминокислота, удерживающая воду)-
- моносахариды и разные органические кислоты.
Также механизм возникновения приспособлений кактуса включает в себя выработку соединений гормональной природы, которые затормозят действие гормонов роста (гиббереллины, ауксины). Это позволяет растениям быстро останавливать свой рост при наступлении неблагоприятных условий, длящихся долгое время.
Растения пустыни, или Хочешь жить — приспосабливайся
Пустыня, как место обитания для растений — край суровый. Ей свойственны палящее солнце, малая влажность воздуха, ветры, сезонность выпадения осадков. Не всякий представитель флоры способен выжить в таких условиях.
Псаммофиты
Растения пустыни, адаптировавшиеся к высоким температурам, недостатку влаги, постоянным ветрам, называются псаммофитами. Практически у всех листья небольшие и жесткие. Стебли тонкие. Корни длинные, уходящие на большую глубину. Корневая система не только обеспечивает растение влагой, но и удерживает его на поверхности в период сильных ветров. Деревья в пустынях — редкость, а если и растут, то невысокие. Кустарники есть, но с тонкими ветвями. К примеру, акация песчаная, караган, саксаул песчаный, саксаул персидский, джузгун, эремоспартон, кандым и др. Все эти растения с развитой корневой системой и, что немаловажно, придаточными почками на стеблях. В случае засыпания песком активируются именно эти почки, что позволяет растению продолжить жизненный путь. К псаммофитам относятся и травы, имеющие развитые корневища или удлиненные подземные побеги. Примером могут служить селена, осока.
Ксерофиты
Растения пустыни не ограничиваются только псаммофитами, есть и ксерофиты (выносящие долгое время отсутствие воды при высоких температурах), и эфемеры. Первые подразделяются на группы:
— Гемиксерофиты. У них очень глубокая корневая система, достигающая грунтовых вод (верблюжья колючка, шалфей).
— Эвксерофиты. У них корневая система неглубокая, но достаточно разветвленная. Листья с защитным пушком (полынь пустынная).
— Суккуленты. Корневая система слабая, но они накапливают воду в листьях и стеблях (кактусы, алоэ, агавы).
— Пойкилоксерофиты. Отличаются впадением в анабиоз при нехватке влаги (селены).
Эфемеры
Эфемеры – растения пустыни, проживающие только один цикл, длящийся от 1,5 до 8 месяцев. Остальное время они переживают в стадии семени, жизнеспособность которого длится до 7 лет. Примеров таких растений много, в основном пустынные цветы: бурачок пустынный, лебеда диморфная, мак павлиний, рогоглавник серповидный, спайноцветник спайноплодный и др.
Семена растений пустыни
Растения в пустыне размножаются преимущественно с помощью ветра, т.е. они анемофилы. Поэтому семена их могут быть с «пропеллерами», как у песчаной акации, «крылышками», как у саксаула, «парашютами», как у селены. Попав на новое место, семя прорастает быстро и за несколько дней наращивает корень, в длину достигающий 50 см.
Растения тропических пустынь
В пустынях дождей бывает очень мало, но в некоторых все же есть подпочвенная вода. В больших оазисах Сахары используют ее, поднимая на поверхность. В сложившихся условиях даже занимаются интенсивным садоводством, выращивают пальмовые рощи. Растения тропических пустынь имеют огромное экономическое и сельскохозяйственное значение. К ним относятся финиковые пальмы, плоды которых очень важны для пропитания местных жителей. Природа многогранна. Оазисы чередуются с местами, кажущимися безжизненными. Так и растения пустыни существенно отличаются друг от друга, но все они приспособились, растут и плодоносят.
Приспособления к разным видам опыления
Еще одним ярким примером адаптаций у растений является их способность подстраиваться к опылителям. Например, ветроопыляемые формы образуют семена сухие и легкие, которые просто будут рассеиваться даже несильными движениями воздуха.
Если растение насекомоопыляемое, то оно формирует цветки определенного строения и окраски:
- ярко окрашенные-
- крупные или собранные в большие соцветия-
- с сильным приятным ароматом.
Строение самого цветка также может быть приспособленным под опылителя. Существуют растения, опыляемые строго определенным видом птиц или насекомых.
Перекрестноопыляющиеся или самоопыляющиеся растения в структуре цветка имеют длинные тычинки и глубоко посаженный пестик, чтобы пыльца попадала на рыльце. Каждое их таких приспособлений играет важную роль в репродукции и также закрепляется наследственно в геноме.
Условия избыточной влажности для растений
В тропических и субтропических местах обитания часто явление избыточной влажности воздуха. Ведь известно, что в некоторых местностях тропические ливни могут идти больше месяца. Конечно, такой избыток воды растениям весьма вреден. Поэтому некоторые виды сформировали определенные адаптации, сводящие к минимуму такое воздействие природы. Это гидатоды — водяные устья, увеличивающие количество выделяемой растением воды. Она выходит целыми каплями. Такое явление получило название гуттации.
Также приспособлениями к избыточной влажности у растений являются большие листовые пластины с огромным количеством устьиц. Соответственно, транспирация также усиленная.
Механизм возникновения приспособлений у животных
Представители фауны вынуждены не только подстраиваться под условия среды, но и защищать себя от нападения более сильных особей, для которых они — пища. Это привело к формированию нескольких типов адаптаций у животных:
- изменение формы тела и конечностей, шерстного (кожного, перьевого) покрова-
- покровительственная окраска-
- мимикрия (подражание более защищенным и опасным животным)-
- предостерегающая окраска-
- отпугивающее поведение.
Ярким примером приспособлений при помощи изменения формы тела, конечностей и покровов являются птицы (перья, киль, легкий скелет, обтекаемая форма тела). Также водные млекопитающие и рыбы, которые имеют хвосты и плавники, гладкую поверхность, отсутствие мощного шерстного покрова. Зато у них присутствуют воздушные пузыри, боковая линия (у рыб), перепонки на лапах ласты (морские млекопитающие).
Проявляется у многих животных, как наземных, так и водных. Например, прячущиеся в траве, морские иглы, скрывающие себя в водорослях. Хамелеоны, пяденицы (палочковидные гусеницы), калима (бабочка, имитирующая листок), пестрые и серая окраска зайцев и многие другие примеры, отражающие приспособления у животных.
Мимикрия, то есть подражание с целью защиты себя от поедания и нападения, характерна для, например, мухи-журчалки (напоминает осу), некоторых видов ужей, копирующих ядовитых змей и так далее.
Предостерегающая окраска насекомых и животных направлена на честное предупреждение о несъедобности вида, его ядовитости. Примером служат осы, пчелы, шмели, божьи коровки и другие представители. Это очень распространенные приспособления у животных.
Отпугивающее поведение — это шипение, рычание, отпрыгивание в сторону, выпускание биологических жидкостей (чернила осьминогов и кальмаров, скунсы). Сюда же можно отнести особенности некоторых животных, которые в холодное время года формируют стаи для облегчения добывания пропитания.
Все перечисленные приспособления носят эволюционно сформировавшийся и генетически закрепившийся механизм образования.
Представители Эфемеров
- Пустынные бархатцы принадлежат к семейству астры и обычно встречаются в юго-западной части США и Мексике. Это годовые и непродолжительные многолетние растения, которые растут от 10 до 30 сантиметров и имеют очень волосистые листья. Эти волосы помогают им выжить в экстремальных условиях пустыни, увеличивая отражение света, что, в свою очередь, снижает температуру листьев, а также помогает блокировать ультрафиолетовые лучи.
Цветки этих растений растут ярко-жёлтого цвета. Эти весенние полевые цветы начинают цвести в марте и продолжается цветение до ноября. Во время дождей эти эфемеры расцветают больше, а каменные склоны, на которых они растут, напоминают ярко-жёлтые ковры. Но эти цветы чрезвычайно ядовиты. Животные в большом количестве умерли после выпаса на этих цветах.
- Пустынный мудрец — красивый кустарник высотой от двух до трёх метров. Цветки тёмно-синие с фиолетовыми прицветниками. Удивительной особенностью этого представителя является то, что он не нуждается в воде. Эти кустарники имеют вечнозелёную растительность и чрезвычайно устойчивы к засухе. Эти кустарники сохраняют яркий цвет и расцветают во время охлаждения. У этих растений тоже есть лекарственные свойства. Различные племена использовали сок листьев и стеблей этого растения в качестве лекарства от простуды. Они также используются для лечения головных болей, болей в животе, гриппа, пневмонии и различных проблем с глазами.
- Пустыня лилия. Также известная как Hesperocallis. Эти цветковые растения находятся в пустынных районах Африки, Северной Америки, Мексики, Калифорнии и Аризоны. Цветы — воронкообразные, кремовые, цветут в марте и остаются до мая. Это растение — обычный представитель в пустынях. Его листья почти на 4 сантиметра в ширину и растут до 60 сантиметров в длину. Внешним видом пустынная лилия напоминает пасхальную лилию. У пустынной лилии есть глубокая луковица. Эта луковица используется в качестве источника пищи у коренных американцев.
Как можно заметить, пустынная флора очень заманчива и красива, с точки зрения уникальности строения, способна расти в экстремальных условиях. Каждый год люди посещают различные археологические парки, чтобы понаблюдать красоту пустынных цветов.
Адаптации белых медведей
Механизм возникновения приспособлений белого медведя сформировался в условиях крайне холодных мест обитаний. Все его адаптации направлены именно на сохранение тепла и добычу пищи. К ним можно отнести:
- покровительственную белую окраску (маскировку)-
- толстый слой подкожного жира, играющий двойственную роль: теплоизоляцию и облегчение массы тела при плавании и нырянии-
- густой плотный и теплый мех, покрывающий всю поверхность тела.
Благодаря своим приспособлениям белый медведь может не опасаться даже самых суровых холодов. А белая окраска позволяет ему незаметно подкрадываться к источнику питания — тюленям.
Приспособления подземных млекопитающих
Самым ярким представителем является, безусловно, крот и все его сородичи (цокоры, слепыши и другие). Поэтому на его примере рассмотрим адаптации. Механизм возникновения приспособлений крота связан с подземной средой обитания, лишенной некоторых важных света, достаточного количества влаги, тепла. Поэтому адаптации данного животного следующие:
- мощные роющие конечности-
- отсутствие зрения-
- толстый подкожный слой жира-
- гладкая и жесткая шерсть черного цвета-
- обтекаемая форма тела.
Климат пустынь
На климат в путине влияет географическое положение. Там может быть или теплый, либо сухой климат. Когда воздух сухой, то он практически не защищает поверхность от солнечной радиации. Днем воздух прогревается до + 50 °C, а ночью быстро остывает. За день солнечные лучи, не задерживаясь в воздухе, быстро достигают поверхности и нагревают её. Из-за отсутствия воды не происходит отдача тепла, поэтому днем так жарко. А ночью холодно по этой ж причине — отсутствия влаги. В почве нет воды, следовательно, нет облаков, которые бы могли удерживать тепло. Если суточные колебания температур пустыни тропического пояса составляют 30—40° С, то умеренного пояса 20 ° С. Для последних характерно жаркое лето и холодная зима ( до — 50° С с легким покровом снега).
