Adaptacija

Prisitaikymas - tai evoliucijos procesas, kurio metu organizmas tampa geriau pritaikytas savo buveinei. Šis procesas vyksta daug kartų. Tai vienas pagrindinių biologijos reiškinių.

Kalbėdami apie prisitaikymą, žmonės dažnai turi omenyje "savybę" (bruožą), kuri padeda gyvūnui ar augalui išgyventi. Pavyzdys - arklių dantų prisitaikymas malti žolę. Žolė yra įprastas jų maistas; ji nudilina dantis, tačiau arklių dantys per gyvenimą toliau auga. Arkliai taip pat prisitaikė greitai bėgti, o tai padeda jiems pabėgti nuo plėšrūnų, pavyzdžiui, liūtų. Šios savybės yra prisitaikymo proceso rezultatas.

Paukščių snapų iliustracija akivaizdžiai rodo skirtingus jų gyvenimo būdus. Tačiau valgyti skirtingą maistą reiškia ir skirtingą virškinimo sistemą, žarnyną, nagus, sparnus ir, svarbiausia, skirtingą paveldėtą elgseną. Pagrindinių prisitaikymų atveju keičiasi ne vienas požymis, o ištisa požymių grupė.

Prisitaikymas vyksta todėl, kad geriau prisitaikę gyvūnai greičiausiai išgyvena ir sėkmingai dauginasi. Šis procesas vadinamas natūraliąja atranka; tai pagrindinė evoliucinių pokyčių priežastis.

Paukščių snapai kaip prisitaikymas

Bitės ir gėlės evoliucionavo kartu, todėl jų adaptacijos tinka viena kitai: koevoliucija.

Bendrieji principai

Prisitaikymas pirmiausia yra procesas, o ne fizinė kūno dalis.

Prisitaikymas... nebegalėjo būti laikomas statiška būkle, kūrybinės praeities produktu, o tapo nuolatiniu dinamišku procesu. Ernstas Mayras.

Geras pavyzdys - vidinis parazitas (pvz., siurbikė): jo kūno sandara labai paprasta, tačiau organizmas labai gerai prisitaikęs prie konkrečios aplinkos. Iš to matome, kad prisitaikymas nėra tik matomų požymių klausimas: tokie parazitai labai svarbius prisitaikymus atlieka gyvenimo cikle, kuris dažnai būna gana sudėtingas.

Tačiau praktikoje adaptacijos terminas dažnai vartojamas produktui apibūdinti - toms rūšies savybėms, kurios atsiranda proceso metu. Daugelį gyvūno ar augalo aspektų galima teisingai pavadinti prisitaikymais, nors visada yra savybių, kurių funkcija kelia abejonių. Vartojant terminą adaptacija evoliucijos procesui, o adaptyvioji savybė - kūno daliai ar funkcijai (produktui), galima atskirti dvi šio žodžio prasmes.

Prisitaikymas yra vienas iš dviejų pagrindinių procesų, paaiškinančių biologijos įvairovę. Kitas procesas yra rūšiavimas (rūšių skilimas arba kladogenezė). Šiandien mėgstamas pavyzdys, naudojamas adaptacijos ir rūšių susidarymo sąveikai tirti, yra cichlidinių žuvų evoliucija Afrikos ežeruose.

Organizmas turi būti gyvybingas visais savo vystymosi ir evoliucijos etapais. Tai riboja organizmų vystymosi, elgsenos ir struktūros raidą.

Bendra idėja yra ta, kad kiekvienas genetinis ir fenotipinis pokytis evoliucijos metu turėtų būti palyginti nedidelis, nes vystymosi sistemos yra labai sudėtingos ir tarpusavyje susijusios. Tačiau poliploidija augaluose yra gana dažnas didelis genetinis pokytis. Egzotiškesnis pavyzdys yra eukariotų atsiradimas dėl mikroorganizmų simbiozės.

Ekologinės nišos

Visi prisitaikymai padeda organizmams išgyventi savo ekologinėse nišose. Tai reiškia, kad biologinis tinkamumas didėja.

Šie prisitaikymo bruožai gali būti struktūriniai, elgsenos ar fiziologiniai. Struktūrinės adaptacijos - tai fizinės organizmo savybės (forma, kūno danga, ginkluotė; taip pat vidinė organizacija).

Elgesio adaptacijas sudaro paveldėtos elgesio grandinės ir (arba) gebėjimas mokytis: elgesys gali būti paveldėtas detaliai (instinktai) arba gali būti paveldėtas polinkis mokytis (žr. neuropsichologiją). Pavyzdžiai: maisto ieškojimas, lytiniai santykiai, vokalizacija.

Fiziologiniai prisitaikymai leidžia organizmui atlikti specialias funkcijas (pavyzdžiui, gaminti nuodus, išskirti gleives, fototropizmas), taip pat bendresnes funkcijas, tokias kaip augimas ir vystymasis, temperatūros reguliavimas, jonų pusiausvyra ir kiti homeostazės aspektai. Taigi prisitaikymas turi įtakos visiems organizmo gyvenimo aspektams.

Pritaikymo kostiumai

Svarbios adaptacijos nėra pavienės. Jie būna grupėmis, kurios veikia kartu, kad gyvūnas ar augalas sėkmingai veiktų tam tikroje nišoje ar gyvenimo būde.

Medkirčiai

Medšarkės prisitaikymas yra geras pavyzdys, kad sėkmingam gyvenimo būdui reikia viso rinkinio savybių.

Dantukas: jo galiukas panašus į kaltą ir savaime pasigalandamas kramtant medieną. Jį paukščiai naudoja norėdami pasiekti po žieve esančias lervas, praplėsti skylę lizdui įrengti ir būgnais signalizuoti apie savo teritoriją. Daugelio dagilių mitybos, veisimosi ir signalizavimo būdų metu jie būgnais ir plaktukais muša teritoriją.
Ilgi lipnūs liežuviai sugraužia po žieve gyvenančių vabzdžių lervas.
Likus milisekundei iki kontakto su medžiu užsidaro sustorėjusi nictitacinė membrana, apsauganti akį nuo skriejančių nuolaužų. Šnervės taip pat apsaugotos; jos dažnai būna panašios į plyšį ir turi specialias plunksnas.
Kad išvengtų smegenų pažeidimų dėl greito ir pasikartojančio lėtėjimo, kėkštai išvystė daugybę prisitaikymo būdų, kurie apsaugo smegenis. Tai, pvz.

mažas smegenų dydis
smegenų padėtis plinta smegenų ir kaukolės sąlyčio plotas.
trumpa kontakto trukmė.
nevienodo ilgio viršutinė ir apatinė snapo dalys (apatinė yra ilgesnė). Dėl to smūgio jėga nukreipiama žemyn, toliau nuo smegenų.
daktaro smegenys yra kaukolėje su nelygiomis kempinėmis plokštelėmis, kurios amortizuoja smūgius.
danieliai turi ypatingą gysločio kaulą, kuris iš snapo iškyla virš kaukolės viršaus ir visiškai apgaubia jų smegenis. Tai padeda išlaikyti smegenis savo vietoje. Smegenų sukrėtimą sukelia ne pats smūgis, o smegenų judėjimas kaukolės viduje smūgio metu. Jei smegenys laikosi vietoje, traumų rizika labai sumažėja.

Medšarkės turi zigodaktilines kojas. Šios pėdos turi keturis pirštus, kurių pirmas ir ketvirtas nukreipti atgal, o antras ir trečias - į priekį. Toks pėdų išsidėstymas padeda griebtis medžių šakų ir kamienų. Šios šeimos atstovai gali vaikščioti vertikaliai medžio kamienu. Be stiprių nagų ir pėdų, medšarkės turi trumpas stiprias kojas. Tai būdinga paukščiams, kurie maitinasi ant kamienų.
Svirplių uodegos yra standžios, o kai paukštis nutupia ant vertikalaus paviršiaus, uodega ir kojos padeda jam laikytis.
Visai sistemai padeda smegenų, nervų sistemos, raumenų ir raiščių pokyčiai, palyginti su tuo, kas buvo įprasta jų protėviams.

Protėviams, kurie pradėjo laipioti medžių kamienais, buvo būdinga protėvių pėdų ir uodegų sandara. Tai leidžia manyti, kad elgesio pokytis, galbūt siekiant geresnio maisto šaltinio, buvo vienas pirmųjų įvykių grandinėje. Evoliucinių naujovių atsiradimo būdas yra svarbi tema.

Žalioji medšarkė: atkreipkite dėmesį į snapą, kojas ir uodegą

Juodasis genys

Prisitaikymo funkcijos

Funkcijos neturintys požymiai

Ne visos organizmo savybės yra prisitaikymas. Gali prireikti lauko tyrimų arba eksperimentų, kad išsiaiškintume, ar jos atlieka tam tikrą funkciją rūšies gyvenime.

Prisitaikymai paprastai atspindi ankstesnį rūšies gyvenimą. Jei rūšis neseniai pakeitė savo gyvenimo būdą, kadaise buvęs vertingas prisitaikymas gali tapti nykstančia liekana. Tamsiuose urvuose gyvenantys gyvūnai per ilgą laiką dažnai praranda spalvas ir regėjimą.

To priežastys gali būti įvairios. Struktūros ir funkcijų praradimas gali būti teigiamas prisitaikymas, leidžiantis taupyti energiją ir medžiagas. Tačiau tai gali būti tiesiog šalutinis genų, atrinktų kitoms funkcijoms atlikti, produktas (pleiotropija). Arba struktūra gali būti susijusi su vystymusi ir paveikta atrankos dėl kokios nors kitos struktūros.

Bendra taisyklė yra ta, kad visi nebereikalingi prisitaikymai tampa liekamaisiaisorganais (žr. vermiforminį priedėlį) arba gali būti atrinkti ir pritaikyti kitoms funkcijoms (žr. ausies kauliukus).

Kelių funkcijų adaptacijos

Daugelis adaptacijų atlieka daugiau nei vieną funkciją. Dėl šios priežasties kai kurie bruožai tampa tokie ryškūs, kad beveik apibrėžia atitinkamą rūšį. Arklio kojos taip pat yra pagrindinė gynybinė priemonė: arklio smūgis yra labai destruktyvus. Elnių patinų ragai atlieka ne tik lytinę, bet ir gynybos nuo plėšrūnų funkciją. Didelės žmogaus smegenys tarnauja ne tik kalbai, bet ir mąstymui bei problemų sprendimui. Paukščių plunksnos naudojamos ne tik skraidyti; jos yra jų šilumos išsaugojimo, temperatūros reguliavimo ir signalizacijos pagrindas

Kompromisas ir prieštaravimas tarp adaptacijų

Tai, kad gamta ne viską žino geriausiai, yra gili tiesa, kad genetinė evoliucija... yra švaistymo, improvizacijos, kompromisų ir klaidų istorija. Peteris Medawaras.

Adaptacijos niekada nebūna tobulos. Visada egzistuoja kompromisas tarp įvairių organizmo funkcijų ir struktūrų. Gyvuoja ir dauginasi organizmas kaip visuma, todėl ateities kartoms perduodamas visas prisitaikymų rinkinys.

Visi prisitaikymai turi trūkumų: arklių kojos puikiai tinka bėgioti žole, bet jie negali draskyti nugaros; žinduolių plaukai padeda reguliuoti temperatūrą, bet yra niša ektoparazitams. Kompromisai ir prisitaikymas yra plačiai paplitę, o ne tobulumas. Atrankos spaudimas veikia skirtingomis kryptimis, ir prisitaikymas yra tam tikras kompromisas.

Kadangi atrankos tikslas yra fenotipo visuma, neįmanoma vienu metu vienodai pagerinti visų fenotipo aspektų. Ernstas Mayras. ^p589

Peacocks

Maskuotė, padedanti išvengti aptikimo, sunaikinama, kai poravimosi metu pasirodo ryškios spalvos. Šiuo atveju pavojų gyvybei atsveria dauginimosi poreikis. Garsus prisitaikymas yra povų dekoratyvinis vėrinys (kiekvieną poravimosi sezoną auginamas iš naujo). Jis turi mažinti jo manevringumą ir skrydžio galimybes, todėl yra labai pastebimas; be to, jo augimas reikalauja maisto išteklių.

Darvinas jos pranašumą aiškino lytine atranka: "Ji priklauso nuo pranašumo, kurį tam tikri individai turi prieš kitus tos pačios lyties ir rūšies individus dauginimosi atžvilgiu". Lytinė atranka, kuriai atstovauja povas, vadinama "partnerio pasirinkimu", t. y. šio proceso metu atrenkami tinkamesni, o ne mažiau tinkami gyvūnai, todėl jie turi išlikimo vertę. Praktiškai mėlynasis povas Pavo cristatus yra gana sėkminga rūšis, turinti didelį natūralų arealą Indijoje, todėl bendras jų poravimosi sistemos rezultatas yra gana gyvybingas.

Žmogaus gimimas

Žmogaus vaisiaus smegenų dydis gimimo metu reiškia, kad naujagimio smegenys yra gana nesubrendusios. Naujagimio smegenys negali būti didesnės nei maždaug 400 cm3, nes kitaip jos nepraeis pro motinos dubenį. Tačiau suaugusio žmogaus smegenys turi būti maždaug 1400 cm3 dydžio.

Svarbiausi žmogaus gyvenimo dalykai (judėjimas, kalba) turi palaukti, kol smegenys augs ir bręs. Toks yra gimimo kompromiso rezultatas. Daug problemų kyla dėl mūsų vertikalios dvikojės laikysenos, be kurios mūsų dubuo galėtų būti tinkamesnės formos gimdymui. Panašią problemą turėjo ir neandertaliečiai.

Funkcijos pokyčiai laikui bėgant

Laikui bėgant požymio funkcija gali keistis ir dažnai keičiasi. Tam apibūdinti vartojami keli terminai: preadaptacija, egzaptacija, kooptacija. "Preadaptacija" - dažniausiai vartojamas terminas, kai iš protėvio paveldėtos struktūros ar požymio išsivysto kitokia funkcija. Šį terminą vartojo Džulianas Hakslis (Julian Huxley) ir Ernstas Mairas (Ernst Mayr). Terminas "išankstinis" nereiškia jokio numatymo, jis tiesiog reiškia, kad adaptacija jau buvo prieinama, atliekanti tam tikrą senesnę funkciją. "Eksaptacija" buvo Stepheno J. Gouldo žodis.

Vienas iš išankstinio prisitaikymo pavyzdžių - dinozaurai, kurių plunksnos, atliekančios termoizoliacinę ir parodomąją funkciją, išsivystė gerokai anksčiau, nei ankstyvieji paukščiai jas panaudojo skrydžiui. Žinduolių prakaito liaukos vėliau virto pieno liaukomis. Kitas pavyzdys - ilgas žinduolių ausies kauliukų kelias, kuris prasidėjo senovinių žuvų žiaunų dangaluose, vėliau tapo ropliams būdingo apatinio žandikaulio dalimi, o po to - žinduolių vidinės ausies dalimi. Kitas pavyzdys - pingvinų sparnai. Kadaise naudoti skraidymui, dabar jie naudojami "skraidymui" po vandeniu.

Evoliucijos eigoje organų ir struktūrų funkcijų kaita yra labai dažnas reiškinys. Daugelis keturkojų (sausumos stuburinių) funkcijų išsivystė iš protėvių lervažuvių (Sarcopterygii) funkcijų, kurios atliko skirtingas funkcijas.

Indiškojo povo treniruotė visu grožiu

Apibrėžtys

Šie apibrėžimai daugiausia priklauso Teodosijui Dobžanskiui.

Prisitaikymas - tai evoliucinis procesas, kurio metu organizmas tampa geriau prisitaikęs gyventi savo buveinėje ar buveinėse.
Prisitaikymas - tai prisitaikymo būsena, t. y. tai, kiek organizmas geba gyventi ir daugintis tam tikrose buveinėse.
Prisitaikanti savybė - tai organizmo vystymosi modelio aspektas, kuris padidina tikimybę, kad organizmas išgyvens ir dauginsis.

Susiję puslapiai

Klausimai ir atsakymai

K: Kas yra adaptacija?

A: Prisitaikymas - tai evoliucijos procesas, kai organizmas per daugelį kartų tampa geriau pritaikytas savo buveinei.

K: Ką žmonės turi omenyje kalbėdami apie prisitaikymą?

A: Žmonės dažnai turi omenyje "savybę" arba bruožą, kuris padeda gyvūnui ar augalui išgyventi.

K: Ar galite pateikti arklių prisitaikymo pavyzdį?

A: Taip, vienas iš pavyzdžių yra arklių dantų prisitaikymas malti žolę. Žolė yra įprastas jų maistas; ji nudilina dantis, tačiau arklių dantys per gyvenimą toliau auga. Be to, arkliai prisitaikė greitai bėgti, o tai padeda jiems pabėgti nuo plėšrūnų, pavyzdžiui, liūtų.

Klausimas: Ar vieno požymio pokyčiai yra vienintelis prisitaikymo rezultatas?

Atsakymas: Ne, pagrindinių prisitaikymų atveju pasikeičia visa grupė požymių, pavyzdžiui, virškinimo sistema, žarnynas, nagai, sparnai ir elgsena.

K: Dėl kokios priežasties gyvūnai prisitaiko?

A: Prisitaikymas vyksta todėl, kad geriau prisitaikę gyvūnai greičiausiai išgyvena ir sėkmingai dauginasi, o tai vadinama natūraliąja atranka.

K: Kas yra natūralioji atranka?

A: Natūralioji atranka yra pagrindinė evoliucinių pokyčių priežastis, kai geriau prisitaikę gyvūnai turi daugiau galimybių išgyventi ir daugintis.

K: Ką rodo paukščių snapų iliustracija?

A: Paukščių snapų iliustracija rodo akivaizdų jų skirtingo gyvenimo būdo požymį, taip pat rodo virškinimo sistemos, žarnyno, nagų, sparnų ir paveldėto elgesio skirtumus, atsiradusius dėl prisitaikymo prie skirtingų maisto šaltinių.