Живые организмы, среда обитания. Приспособление организмов к среде обитания. Виды живых организмов. Приспособление животных к среде обитания Организм среда обитания черты приспособленности
Цель: выяснить механизм образования приспособлений к среде обитания и их относительный характер, сделать вывод о том, что приспособленность – результат действия естественного отбора.
Оборудование: коллекции насекомых, чучела птиц и млекопитающих, кабинетные растения, гербарные экземпляры растений, рисунки животных различных мест обитания, тетрадь, ручка, постой карандаш, линейка.
Ход работы:
1. Рассмотрите гербарные растения.
2. Определите среду обитания каждого из образцов.
3. Опишите черты приспособленности к условиям среды обитания.
4. Заполните таблицу
Как возникли данные приспособления и почему они носят относительный характер? Сформулируйте вывод.
По гербарным образцам рассмотрите внешнее строение следующих видов растений:
а) не поедаемых животными: крапива жгучая, боярышник колючий, борщевик сибирский
б) раннецветущих: чистяк, гусиный лук, ландыш майский.
Таблица «Отличительные особенности растений»:
Название растения | Отличительные особенности |
1.Крапива жгучая | На всех континентах, кроме Антарктиды. Не образует зна-чительных зарослей, типичные местообитания - пустыри в поселках, укромные места близ построек и у заборов, кана-вы, карьеры, придорожные кюветы. Стебель и листья пок-рыты жгучими волосками – защита от поедания животными. |
2.Боярышник колючий | Встречается часто в садах и парках, в одичалом состоянии - в лесах и кустарниковых зарослях. Небольшие колючие деревца или кустарники, особенно много колючек на годич-ных побегах – защита от поедания животными |
3.Борщевик сибирский | Растёт во многих регионах в подлеске, по берегам водоёмов, вдоль дорог. В период вегетации в листьях, стеблях, плодах накапливаются активные фурокумарины. Их попадание на кожу приводит к глубоким дерматитам, проходящим по ти-пу ожогов - волдыри, сменяющиеся тёмными пятнами, кото-рые сходят в течение 3–6 месяцев – защита от поедания. Из-быточное накопление кумаринов - заболевания под названи-ем витилиго. |
4.Чистяк | Повсеместно: по берегам ручьев и оврагов, на нежарких лес-ных полянах, часто соседствует с людским жильем. Запас в корневищах. Первые цветки чистяка весеннего раскрывают-ся, когда высота цветоноса составляет не более 15 см. Цве-тение продолжается в течение всего мая. Т. к. предпочитает влажные места, то на ночь сворачивается, плотно смыкая лепестки цветов, защищая их от росы. |
5.Гусиный лук | Растёт в лесной зоне. Период цветения гусиного лука прихо-дится на апрель и май, называют жёлтым подснежником. Листья узкие, не препятствуют опылению ветром или насе-комыми. Запас питания в луковице. |
6. Ландыш майский | Теневыносливое, засухоустойчивое растений подлеска. За-пас питания в луковице. Зацветает в конце мая-начале июня. Продолжительность цветения 15-20 дней. Ландыш майский опыляется насекомыми, но может опыляться и вет-ром. На цветоносе нет листьев, цветонос поднимается над листьями. Всё растение ядовито, животные гибнут, но яд не действует на пятнистого оленя. |
а) не поедаемых животными:
б) раннецветущих:
При выполнении задания определите:
А). Какие особенности строения первой группы растений защищают их от поедания животными, а второй – обеспечивают ранее цветение.
Б). Определите, с какими факторами связаны приспособительные черты организации.
7. Изучив все предложенные организмы и заполнив таблицу, на основании знаний о движущих силах эволюции объясните механизм возникновения приспособлений и запишите общий вывод.
3. Соотнесите приведённые примеры приспособлений с их характером.
Вывод
· Покровительственная окраска
Окраска жирафа
Окраска шерсти белого медведя
· Маскировка
Форма цветочного богомола
Форма тела палочника
· Предупреждающая окраска
Окраска шмеля
Окраска божьей коровки
· Яркие пятна у гусениц
Мимикрия
Внешний вид мухи-журчалки
· Строение цветка орхидеи
Приспособительное поведение
Поведение жука-бомбардира
Вывод (I-вариант): Все растения и животные на земле приспособлены к своей среде обитания. Приспособленность бывает самая разнообразная, начиная от окраски, и заканчивая строением тела. Приспособленность помогает выжить различным растениям и животным в самых неблагоприятных условиях.
У жителя водной среды должны быть определенные приспособления, многие из них можно обнаружить уже в его внешности. Для плаванья нужны соответствующая форма тела, покрытие его облегчающее движение в воде. Аппарат передвижения включает особые конечности, специальные выросты или иной вариант двигателя.
Приспособления к водной среде
Форма тела должна быть всегда обтекаемой при самых разных ее вариантах:
сплюснутой с боков (карась),
сплюснутой в спино-брюшном направлении (пиявка),
круглой в поперечном сечении (угорь),
каплевидной (жук-плавунец),
торпедообразной (кальмар).
Тело должно минимизировать трение о воду. Это достигается особенностями его покровов:
покров слизи (рыба);
очень гладкая («полированная») твердая поверхность (морская черепаха),
мягкий слой на поверхности твердого корпуса (кит).
Конечности:
имеют плавательную перепонку (лягушка),
преобразованы в плавники (дельфин),
преобразованы в ласты (тюлень).
Специальные выросты и приспособления к движению в воде могут включать:
плавательную перепонку вокруг тела или специальную типа «зонтик» (каракатица, медуза),
водоструйный («реактивный») двигатель (кальмар, личинка стрекозы),
хвост с плавником (рыба).
В воде тоже приходится дышать, и такое дыхание организовано по определенным правилам. Органы дыхания различны:
жабры (рыба),
дыхательная трубка (ранатра),
воздухозаборники (водяные жуки, клопы),
запасание воздуха под водой в виде пузыря (паук серебрянка),
формирование пузыря, заменяющего легкое (жуки-плавунцы).
Основное правило окраски для водных животных диктует соотношение яркости света в воде. Когда смотришь сверху, то видишь темное дно, а при взгляде из воды - светлое небо. Отсюда характерная приспособительная окраска всех живущих в воде. Верхняя часть тела у них темная, маскирует их на фоне темного дна, а нижняя - светлая, маскирует на фоне светлого неба. Из-за этой особенности окраски: большинство водных жителей резко двуцветные: темный верх и светлая нижняя (брюшная) сторона.
Организмы, обитающие в почве, живут по своим правилам и тоже имеют специальные приспособления, которые касаются формы тела, его покровов, конечностей и других его особенностей.
Приспособления к почве
Покровы тела подземного жителя должны позволять ему беспрепятственно продвигаться в плотной почве как вперед, так и назад (не всегда можно развернуться в узком ходу). Вот некоторые правила для покровов:
слизистые выделения, позволяющие скользить в почве (червь),
если имеется шерсть, то она обычно короткая (крот),
шерсть заглаживается вперед и назад (крот),
шерсть устойчива к стиранию (крот).
Форма тела и конечностей тоже должна быть специфической . Длинные конечности не дадут возможности двигаться в узкой норе, кроме того конечности нужны для копания земли. Тело не должно цепляться за своды норы или должно легко изгибаться под прямым или даже острым углом. Отсюда следующие правила:
короткие конечности,
копательные конечности (крот) или копательные зубы (слепушонка),
тело тонкое и длинное (геофил),
обтекаемое тело без выступающих частей (крот).
Специфичность органов чувств землероя - тоже его приспособления к особенностям среды обитания. Они могут быть устроены по таким правилам:
уменьшены или отсутствуют ушные раковины (крот),
уменьшены или отсутствуют глаза (крот),
повышена тактильная чувствительность (вибриссы по всему телу).
Почва плотна и тяжела, а, кроме того, в ней может быть недостаточно воздуха. Эти ее особенности также приводят к физиологическим и анатомическим адаптациям :
устойчивость к недостатку кислорода (асфиксии) система лакун (полостей в которых хранится кровь, насыщенная кислородом);
мощные мышцы и кости, противостоящие сдавливанию (крот).
Жители воздушной среды обитания многообразны по своим приспособлениям, потому что специализированы к слишком различающимся местообитаниям. Так бегающие по твердой почве, совсем не похожи на лазающих, а те и другие очень отличаются от летающих. Поэтому здесь все организмы удобно разделить на подгруппы, обладающие сходными адаптациями к одному и тому же местообитанию.
Приспособления к воздушной среде
Наиболее специфичны среди обитателей воздушной среды, конечно летающие формы. Уже особенности внешности организма позволяют заметить его приспособления к полету. Прежде всего, об этом говорит форма его тела .
Форма тела:
обтекаемость тела (птица),
наличие плоскостей для опоры на воздух (крылья, парашют),
облегченная конструкция (полые кости),
наличие крыльев и иных приспособлений для полета (летательные перепонки, например),
облегчение конечностей (укорочение, уменьшение массы мышц).
У бегающих животных тоже появляются отличительные особенности, по которым легко узнать хорошего бегуна, а если он передвигается прыжками, то прыгуна:
мощные, но легкие конечности (лошадь),
уменьшение пальцев на ногах (лошадь, антилопа),
очень мощные задние конечности и укороченные передние (заяц, кенгуру),
защитные роговые копыта на пальцах (копытные, мозоленогие).
Лазающие организмы имеют самые различные приспособления. Они могут быть общими для растений и животных, а могут и различаться. Для лазанья может быть использована и своеобразная форма тела:
тонкое длинное тело, петли которого могут служить опорой при лазании (змея, лиана),
длинные гибкие хватательные или цепляющиеся конечности, а возможно, и такой же хвост (обезьяны);
выросты тела - усики, крючки, корешки (горох, ежевика, плющ);
острые коготки на конечностях или длинные когти, загнутые крючком или сильные хватательные пальцы (белка, ленивец, обезьяна);
мощные мышцы конечностей, позволяющие подтягивать тело и перебрасывать его с ветки на ветку (орангутан, гиббон).
Некоторые организмы приобрели своеобразную универсальность приспособлений сразу к двум. У лазающих форм возможно и сочетание признаков лазанья и полета. Многие из них могут, забравшись на высокое дерево совершать длинные прыжки-полеты. Это сходные приспособления у жителей одной среды обитания. Часто встречаются животные способные к быстрому бегу и полету, одновременно несущие оба набора этих адаптаций. Из насекомых это жуки-скакуны (сем. Жужелицы), из птиц: дрофа, стрепет, коростель.
Встречаются сочетания приспособительных признаков у организма к жизни в различных средах. Такие параллельные наборы адаптаций несут все земноводные животные. Приспособления к полету имеют и некоторые плавающие чисто водные организмы. Вспомним летучих рыб или даже кальмаров.
Итак, детям с самого раннего возраста можно показывать различные организмы и рассказывать о специальных приспособлениях, которые они используют в своей жизни. Эта и будет первая система простых аксиом, касающихся приспособительной конструкции живого, зависящей от воздействующих факторов среды. Простые правила факторной экологии (аутэкология, или экология особи) показывают основные приспособления живых организмов к условиям обитания, позволяют им выживать при изменениях внешних воздействий, размножаться, взаимодействовать друг с другом, то есть очень разнообразно жить на нашей планете. Каждый организм выполняет свои функции, и они очень важны для существования планетарной жизни, поэтому вполне можно назвать совокупность деятельности любого организма его работой. В природе нужны все виды работ, поэтому важен каждый работник.
Правила на то и есть, чтобы им все могли пользоваться, поэтому и люди тоже используют их в своей жизни. Если же их конструкция не позволяет воспользоваться нужным правилом, то человек строит отвечающий ему аппарат или придумывает соответствующую одежду. Вспомните аквалангиста. У него обтекаемое тело, гладкий резиновый покров, ласты для движения, маска, чтобы видеть в воде и запас воздуха для дыхания. И все это оснащение соответствует правилам подводного жителя. Отсюда важность знания этих приспособлений для любого человека. С их помощью не только опознаешь принадлежность организма к той или иной группе, но определяешь и где его местожительство, и чем он питается. Окружающая жизнь становится более понятной, а, кроме того, почти все эти правила можно в той или иной ситуации использовать и в своей жизни.
Благодаря отбору выживают организмы, наилучшим образом приспособленные к окружающим их условиям, но всегда приспособления имеют относительный характер. Достаточно незначительных изменений в окружающей среде, как то, что было полезным в прежних условиях, теряет свое приспособительное значение.
Примеры относительных приспособлений
Уссурийский тигр имеет покровительственную окраску, хорошо скрывающую его в зарослях летом, но зимой, после, того, как выпадает снег окраска демаскирует хищника. С наступлением осени заяц-беляк линяет, но если выпадение снега задерживается, то побелевший заяц на темном фоне обнаженных полей становится хорошо заметным.
Признаки организма даже в тех условиях, в которых они сохранились отбором, никогда не достигают абсолютного совершенства. Так, яйцо аскариды хорошо защищено от воздействия ядов, но быстро погибает от недостатка влаги и от высокой температуры.
Ядовитые железы - надежная защита многих животных, но яд каракурта, смертельный для верблюдов и крупного рогатого скота, безопасен для овец и свиней. Гадюка не представляет опасности для ежа.
Стебли молочая не поедаются травоядными млекопитающими, но остаются беззащитными против гусениц молочайного бражника и т.д. Отбор всегда имеет широкое поле деятельности для дальнейшего совершенствования приспособлений.
Если условия изменяются, то приспособления, ранее бывшие целесообразными, перестают быть таковыми. Тогда появляются новые приспособления, а формы, которые прежде были «целесообразными», вымирают.
В водной среде, как среде обитания, большое значение имеют такие факторы, как плотность воды, солевой режим, скорость течения, перепады давления, содержание органических веществ, свойства грунта, поглощение света и насыщенность кислородом.
Своеобразие условий водной среды способствовало появлению у растений особых черт в строении и жизнедеятельности.
1. Развивается относительно большая поверхность, особенно заметно увеличиваются поверхности листьев, сопровождающиеся сокращением их толщины.
2. Все органы водных растений покрыты слизью, которая защищает от вымывания солей и предохраняет растения от поедания животными.
3. Большая плотность водной среды обусловливает слабое развитие механических тканей. Имеющиеся элементы этих тканей располагаются не по периферии, как у сухопутных, а в центральных частях стеблей и листьев, обеспечивая их гибкость и прочность.
4. Во всех органах растений: в листьях, стеблях и корнях сильно развиты межклеточные воздухоносные полости. Нередко развивается особая воздухозапасающая ткань - аэренхима.
5. Очень слабо развиты эпидермис и кутикула, что позволяет поглощать газы и питательные вещества всей поверхностью тела прямо из воды.
6. В эпидермисе тех частей растения, которые постоянно погружены в воду, отсутствуют устьица. У плавающих листьев устьица расположены на верхней стороне листовых пластинок.
7. Листья, находящиеся в воде, имеют типичную теневую структуру, плавающие на поверхности воды - ярко выраженную световую структуру.
8. Слабо развита корневая система, у некоторых - отсутствует.
9. Широко распространено вегетативное размножение, семенное размножение у многих видов носит второстепенный характер.
К водным растениям, тело которых полностью погружено в воду, относятся элодея, валлиснерия, роголистник, водяной лютик, водокрас и др. Примером приспособления к жизни в водной среде является роголистник (одно из аквариумных растений). Роголистник всегда погружен в воду целиком, он имеет хорошо выраженный олиственелый стебель, приподнимающийся в воде. Проводящая система роголистника развита слабо, поглощение минеральных веществ у него осуществляется всей поверхностью тела растения. Стебель густо покрыт рассеченными сидячими листьями, расположенными мутовчато, которые никогда не поднимаются на поверхность воды. Листья, как и другие части растения, покрыты своеобразными волосками. Корень у роголистника отсутствует - один из примеров специализации растений в условиях водной среды. Для удержания в донных отложениях у роголистника развиваются особые белесые ризоидные ветви, одетые очень тонко рассеченными листьями, они проникают в ил, одновременно выполняют роль якорей и абсорбирующих органов. Цветки роголистника мелкие, сидячие, едва заметные, однополые; опыление происходит под водой. Транспортировка пыльцы водой - явление, свидетельствующее о высокой специализации рода роголистных. Плод - орешек.
Характерные особенности роголистника свидетельствуют о приспособленности его к жизни в водной среде. Возникновение этих приспособлений шло под воздействием условий водной среды, в процессе эволюции возникало много различных признаков (явление изменчивости), некоторые из них передавались из поколения в поколение (наследственная изменчивость), полезные наследственные признаки (наличие воздухоносных полостей, ризоидные ветви, выполняющие роль якорей и абсорбирующих органов, поглощение минеральных веществ всей поверхностью тела, приспособление к опылению под водой, наличие тонких рассеченных листьев) способствовали выживанию особей в борьбе за существование и давали плодовитое потомство. Этот процесс продолжался и в последующих поколениях, среди них с большей вероятностью выживали и эффективнее размножались растения, обладающие набором свойств, обеспечивающих им наибольшую приспособленность к условиям обитания в водной среде, т.е. происходил естественный отбор, его результат - растение с целым комплексом приспособлений к жизни в водной среде.
В большинстве случаев окраска тела животных соответствует окраске среды, в которой они живут, или близка к ней (рис. 32). Обычно животные пустынных зон — черепахи, ящерицы, змеи — имеют окраску, близкую к цвету песка, а северные животные — медведь, куропатка, лисица — белую; богомолы, стрекозы, живущие среди зелёных растений, обладают зелёной окраской; окраска гусеницы капустной бабочки не отли-чается от цвета капустного листа, которым она питается. С сезонным изменением цвета среды изменяется и окраска животных. Например, лисицы, зайцы, куропатки и горностаи , обитающие в европейской зоне, зимой имеют одну окраску, а летом — другую.
Маскировка — форма и окраска тела животных, напоминающая окру-жающие их листья, ветви, почки растений и защищающая их от врагов.
Форма и окраска тела животных иногда напоминают окружающие их листья, ветви, почки, растения. Например, насекомое чупчик по своей форме и окраске напоминает тонкий прутик, рыба-игла — водоросли , морской конёк, а также рыба-тряпичник — подводные растения (рис. 33). Некоторые моллюски похожи на почки деревьев. Распространённая на Малайском архипелаге бабочка каллима имеет крылья, по форме, узорам и прожилкам очень похожие на листья.
Некоторые животные имеют разно-цветную, бросающуюся в глаза яркую окраску. Майские жуки, божьи коровки, шмели, осы, большинство бабочек своей окраской как бы «предостерегают» своих врагов. Обычно у животных с предосте-регающей окраской имеются дополнительные средства защиты от врагов. К таким средствам относятся выделяемые ими неприятные запахи или ядовитые жидкости, щетинки и иголочки на теле.
Мимикрия (от англ. mimicry — подражательность) — имитирование цвета и формы хорошо защищённых, мало истребляемых животных не-которыми беззащитными и съедобными животными (рис. 34).
В некоторых случаях животные, стараясь защититься от врагов, имитируют форму и окраску тела животных с предостерегающей окраской. Примером мимикрии может служить схожесть окраски некоторых мух с осами, тараканов — с божьими коровками, неядовитых змей — с ядовитыми, отдельных видов бабочек — с осами и шмелями. Следует отметить, что покровительственная и предостерегающая окраска животных становится более эффективной в сочетании с их поведением. Например, окраска оперения выпи, обитающей в камышах, схожа с цветом камыша. Несмотря на это с приближением опасности она вытягивает шею и, подняв клюв кверху, стоит неподвижно. В таком положении она становится неприметной для врага.
Имитация цвета и формы присуща не только самим организмам , но даже их яйцам . Так, кукушка не строит гнезда для откладывания яиц, как другие птицы, а подбрасывает их в гнезда мелких птиц — дроздовой камышёвки, садовой славки, горихвостки. Интересно то, что прежде чем отложить свои яйца, она осматривает яйца в гнёздах этих птиц и откладывает точно такие же по цвету и размеру (рис. 35).
Приспособления для размножения
Существуют также приспособления животных, связанные с необходимостью оставления потомства. Например, самки некоторых насекомых привлекают к себе самцов с помощью запаха, выделяемого расположенными на их теле железами.
Забота о потомстве
Некоторые приспособления связаны с выхаживанием потомства. Например, американский сом носит свою икру прикреплённой к брюху. Жаба-повитуха носит оплодотворённые яйца на спине до тех пор, пока из них не появятся молодые жабы. В отличие от низших позвоночных, птицы откладывают яйца в специально построенные гнезда и согревают их своим телом. После вылупления птенцов из яйца они беспрерывно кормят и защищают их от врагов. Приспособления, связанные с заботой о потомстве, особенно сильно развиты у млекопитающих .
Видовые приспособления
Помимо приспособлений у отдельных организмов, существуют также приспособления в пределах вида. Примером таких приспособлений могут служить приспособления, связанные с питанием, размножением, оставлением потомства, защитой от врагов, преодолением неблагоприятных погодных условий у организмов, живущих группами. Материал с сайта
Экологические факторы
Для нормального функционирования жизнедеятельности у животных в процессе эволюции появились жизненно важные приспособления в зависимости от абиотических экологических факторов и их сезонных изменениях в природе :
Картинки (фото, рисунки)
Рис. 32. Покровительственная окраска животных: 1 - зелёный кузнечик; 2 - гусеница бабочки-пяденицы; 3 - квакша; 4, 5 - оперение куропатки летом и зимой; 6 - козодой; 7, 8 - горностай летом и зимой
Рис. 33. Маскировка животных: 1 - богомол; 2 - чупчик; 3 - выпь; 4 - морской конёк; 5 - рыба-тряпичник; 6 - морской «клоун»; 7 - рыба-игла
Рис. 34. Предостерегающая окраска и явление мимикрии у животных: 1 - бабочка белянка; 2 - ядовитая бабочка геликониус; 3 - стеклянница; 4 - муха жужжалка; 5 - обыкновенная оса; 6 - ядовитый коралловый аспид; 7 - неядовитый американский уж; 8 - божья коровка; 9 - таракан