BIOLOGINĖ ADAPTACIJA: SAVYBĖS, TIPAI, PAVYZDŽIAI - BIOLOGIJA - 2025

Biologinis prisitaikymas yra būdingas metu organizme, kuris padidina savo galimybes už išlikimą ir veisimąsi, atsižvelgiant į jo kompanionų, kurie neturi Šis bruožas. Vienintelis procesas, lemiantis adaptacijas, yra natūrali atranka.

Jei nustosime pažvelgti į skirtingas gyvųjų organizmų rūšis, pamatysime, kad jie turi daugybę sudėtingų adaptacijų. Nuo drugelių pamėgdžiojimo iki sudėtingos sparnų struktūros, leidžiančios skristi.

Šaltinis: Autorius Punnett, Reginald Crundall, per „Wikimedia Commons“

Ne visas savybes ar bruožus, kuriuos stebime tam tikruose organizmuose, galima nedelsiant pavadinti adaptacijomis. Kai kurios iš jų gali būti cheminės ar fizinės pasekmės, jos gali atsirasti dėl genetinio dreifo ar įvykio, vadinamo genetiniu autostopu.

Organizmų savybes galima ištirti taikant mokslinį metodą, siekiant patikrinti, ar jie iš tikrųjų yra adaptacijos ir kokia yra jų preliminari funkcija.

Norint tai padaryti, reikia pasiūlyti hipotezes apie galimą naudojimą ir patikrinti pagal tinkamą eksperimentinį planą - manipuliuojant asmeniu arba atliekant paprastus stebėjimus.

Nors adaptacijos dažnai atrodo tobulos ir netgi „suprojektuotos“, jų nėra. Adaptacijos nebuvo sąmoningo proceso rezultatas, nes evoliucija neturi nei pabaigos, nei tikslo, taip pat nesiekiama tobulinti organizmų.

charakteristikos

Atsižvelgiant į salą, išsivystė skirtingos pelekų rūšys.

Adaptacija yra bruožas, kuris padidina asmens kūno rengybą. Evoliucinėje biologijoje terminas tinkamumas arba biologinis tinkamumas reiškia organizmo sugebėjimą palikti palikuonis. Jei tam tikras individas palieka daugiau palikuonių nei partneris, sakoma, kad jis turi daugiau kūno rengybos.

Tinkamiausias individas nėra pats stipriausias, nei greičiausias, nei didžiausias. Tai tas, kuris išgyvena, susiranda meilužę ir dauginasi.

Kai kurie autoriai į adaptacijos apibrėžimus dažnai įtraukia kitus elementus. Jei atsižvelgsime į giminystės istoriją, adaptaciją galime apibrėžti kaip išvestinį bruožą, kuris išsivystė reaguojant į tam tikrą selektyvųjį agentą. Šis apibrėžimas lygina charakterio poveikį tinkamumui konkrečiam variantui.

Adaptacijos tipai

Trys pagrindiniai adaptacijos tipai, atsižvelgiant į tai, kaip išreiškiami genetiniai pokyčiai, yra struktūriniai, fiziologiniai ir elgesio pakeitimai. Kiekviename iš šių tipų vykdomi skirtingi procesai. Dauguma organizmų turi visų trijų derinių.

Morfologinė ir struktūrinė

Šios adaptacijos gali būti anatominės, įskaitant mimiką ir kripto spalvas.

Savo ruožtu mimika reiškia išorinį panašumą, kurį kai kurie organizmai sugeba sukurti mėgdžiodami kitų agresyvesnių ir pavojingesnių savybes, kad juos išstumtų.

Pavyzdžiui, koralų gyvatės yra nuodingos. Juos galima atpažinti pagal jiems būdingas ryškias spalvas. Kita vertus, karalienės kalnų gyvatės yra nekenksmingos, tačiau dėl jų spalvų jos atrodo kaip koralų rifas.

Organizmo išvaizda modeliuojama atliekant struktūrines adaptacijas, atsižvelgiant į aplinką, kurioje jis vystosi. Pvz., Dykumų lapės turi dideles ausis šilumos radiacijai, o arktinės lapės turi mažas ausis, kad sulaikytų kūno šilumą.

Dėl savo kailio pigmentacijos balti poliariniai lokiai maskuojasi ant ledo plūdurų ir dėmėtaisiais jaguarais taškuotame džiunglių šešėlyje.

Augalai taip pat kenčia nuo šių pokyčių. Medžiai gali turėti kamštienos žievę, kad apsaugotų nuo gaisro.

Struktūrinės modifikacijos veikia organizmus skirtingais lygiais - nuo kelio sąnario iki didelių skrydžio raumenų ir aštrių plėšriųjų paukščių regėjimo.

Fiziologinis ir funkcinis

Šios adaptacijos rūšys apima organų ar audinių pakitimus. Tai yra organizmo funkcionavimo pakeitimas, norint išspręsti problemą, kylančią aplinkoje.

Atsižvelgiant į kūno chemiją ir metabolizmą, fiziologinės adaptacijos paprastai nėra matomos.

Aiškus tokio tipo adaptacijos pavyzdys yra užmigdymas. Tai mieguista ar mieganti būsena, kurią žiemą išgyvena daugybė šiltakraujų gyvūnų. Fiziologiniai pokyčiai, kurie vyksta žiemojimo laikotarpiu, labai priklauso nuo rūšies.

Fiziologinė ir funkcinė adaptacija būtų, pavyzdžiui, veiksmingesni dykumų gyvūnų, tokių kaip kupranugariai, inkstai, junginiai, neleidžiantys kraujo krešėti uodų seilėse, arba toksinai augalų augaluose, kurie juos atstumia. žolėdžiai gyvūnai.

Norint nustatyti fiziologinę adaptaciją, dažnai reikalingi laboratoriniai tyrimai, kuriais matuojamas kraujo, šlapimo ir kitų kūno skysčių kiekis, nustatomi medžiagų apykaitos procesai, arba mikroskopiniai organizmo audinių tyrimai.

Kartais sunku juos aptikti, jei nėra bendro protėvio ar artimai susijusių rūšių, su kuriais būtų galima palyginti rezultatus.

Etologinis ar elgesio pobūdis

Šios adaptacijos daro įtaką gyvų organizmų veikimui dėl įvairių priežasčių, tokių kaip reprodukcijos ar maisto užtikrinimas, apsisaugojimas nuo plėšrūnų ar besikeičiančios buveinės, kai aplinkos sąlygos netinka.

Tarp elgesio adaptacijų randame migraciją, kuri reiškia periodišką ir masinį gyvūnų mobilizavimąsi iš natūralių veisimosi vietų į kitas buveines.

Šis poslinkis vyksta prieš veisimosi sezoną ir po jo. Įdomus šio proceso dalykas yra tai, kad jame vyksta kiti pokyčiai, kurie gali būti anatominiai ir fiziologiniai, kaip nutinka su drugeliais, žuvimis ir drugeliais.

Kitas elgesys, kurį gali pakeisti, yra mandagumas ar teismingumas. Jos variantai gali būti neįtikėtinai sudėtingi. Gyvūnų tikslas yra išgauti kapitoną ir nukreipti jį į poravimąsi.

Poravimosi laikotarpiu daugumos rūšių elgesys skiriasi kaip apeigos. Tai apima eksponavimą, garsų kūrimą ar dovanų siūlymą.

Taigi galime pastebėti, kad lokiai žiemoja norėdami pabėgti nuo šalčio, paukščiai ir banginiai migruoja į šiltesnį klimatą, kai yra žiema, o dykumos gyvūnai yra aktyvūs naktį karštu vasaros oru. Šie pavyzdžiai yra elgesys, padedantis gyvūnams išgyventi.

Dažnai elgesio adaptacijos reikalauja kruopštaus tyrimo iš lauko ir laboratorijos, kad būtų lengviau parodyti. Paprastai jie apima fiziologinius mechanizmus.

Šios adaptacijos rūšys pastebimos ir žmonėms. Jie naudoja kultūrines adaptacijas kaip elgesio adaptacijų pogrupį. Pvz., Kai žmonės, gyvenantys tam tikroje aplinkoje, sužino, kaip modifikuoti maistą, reikalingą klimatui atlaikyti.

Ar visos funkcijos pritaikytos?

Stebėdami bet kurią gyvą būtybę pastebėsime, kad ji kupina savybių, kurias reikia paaiškinti. Apsvarstykite paukštį: plunksnos spalva, daina, kojų ir buko forma, sudėtingi mandagumo šokiai, ar mes visi galime laikyti juos prisitaikančiomis savybėmis?

Ne. Nors tiesa, kad gamtos pasaulyje pilna prisitaikymų, neturėtume iš karto daryti išvados, kad bruožas, kurį stebime, yra vienas iš jų. Bruožas gali pasireikšti daugiausia dėl šių priežasčių:

Tai gali būti cheminė ar fizinė pasekmė

Daugelis bruožų yra tiesiog cheminio ar fizinio įvykio padariniai. Žinduolių kraujo spalva yra raudona ir niekas nemano, kad raudona spalva per se yra adaptacija.

Kraujas yra raudonas dėl savo sudėties: raudonieji kraujo kūneliai kaupia baltymą, atsakingą už deguonies pernešimą, vadinamą hemoglobinu, kuris sukelia būdingą šio skysčio spalvą.

Gali būti genų dreifo pasekmė

Dreifas yra atsitiktinis procesas, kurio metu keičiasi alelių dažnis ir atsiranda tam tikrų alelių fiksavimas arba pašalinimas stochastiniu būdu. Šios savybės nesuteikia jokio pranašumo ir nepadidina asmens kūno rengybos.

Tarkime, kad turime baltųjų ir juodųjų tos pačios rūšies lokių populiaciją. Tam tikru metu dėl aplinkos katastrofos sumažėja organizmų skaičius ir dauguma baltųjų žmonių miršta atsitiktinai.

Laikui bėgant yra didelė tikimybė, kad alelė, kad juodo kailio kodai bus fiksuoti, o visą populiaciją sudarys juodi asmenys.

Tačiau tai nėra adaptacija, nes ji nesuteikia jokio pranašumo jį turinčiam asmeniui. Atkreipkite dėmesį, kad genų dreifo procesai nesudaro adaptacijų. Tai vyksta tik per natūralios atrankos mechanizmą.

Tai gali būti koreliuojama su kita charakteristika

Mūsų genai yra vienas šalia kito ir gali būti sujungti skirtingais būdais procese, vadinamame rekombinacija. Kai kuriais atvejais genai yra susieti ir paveldimi kartu.

Norėdami parodyti tokią situaciją, naudosime hipotetinį atvejį: mėlynas akis koduojantys genai yra susieti su šviesių plaukų plaukais. Logiškai mąstant, tai supaprastinimas, tikriausiai yra ir kitų faktorių, susijusių su konstrukcijų dažymu, tačiau mes ją naudojame kaip didaktinį pavyzdį.

Tarkime, kad šviesūs mūsų hipotetinio organizmo plaukai suteikia tam tikrą pranašumą: kamufliažas, apsauga nuo radiacijos, nuo šalčio ir kt. Asmenys, turintys šviesius plaukus, turės daugiau vaikų nei jų bendraamžiai, kurie neturi šios savybės.

Palikuonys, be šviesių plaukų, turės mėlynas akis, nes genai yra susieti. Ištisas kartas galime pastebėti, kad mėlynos akys padažnėja, net jei jos nesuteikia jokio prisitaikymo pranašumo. Šis reiškinys literatūroje žinomas kaip „genetinis autostopas“.

Gali būti filogenetinės istorijos pasekmė

Kai kurie personažai gali būti filogenetinės istorijos pasekmė. Žinduolių kaukolės siūlės prisideda prie gimdymo proceso palengvinimo ir gali būti suprantamos kaip jo pritaikymas. Tačiau bruožas yra būdingas kitoms giminystės rūšims ir yra protėvių bruožas.

Išankstiniai adaptacijos ir pavyzdžiai

Bėgant metams evoliucijos biologai praturtino organizmo savybių terminologiją, įtraukdami naujas sąvokas, tokias kaip „išankstinė adaptacija“ ir „egzagavimas“.

Remiantis Futuyma (2005), išankstinė adaptacija yra „bruožas, kuris nesunkiai atlieka naują funkciją“.

Pvz., Kai kurių paukščių stiprūs snapai galėjo būti pasirinkti tam tikro tipo maistui vartoti. Tačiau tam tikrais atvejais ši struktūra taip pat gali būti pritaikyta pulti avis. Šis staigus funkcijos pasikeitimas yra išankstinė adaptacija.

1982 m. Gouldas ir Vrba pristatė „egzagavimo“ sąvoką, kad apibūdintų išankstinę adaptaciją, kuri buvo pasirinkta naujai paskirčiai.

Pavyzdžiui, plaukiojančių paukščių plunksnos nebuvo formuojamos natūralios atrankos būdu, esant atrankiniam plaukimo slėgiui, bet nesėkmingai jos tai darė.

Kaip analogiją šiam procesui mes turime savo nosį, nors ji tikrai buvo pasirinkta, nes kvėpavimo procese ji turėjo tam tikrą pranašumą, dabar mes ją naudojame savo akiniams laikyti.

Garsiausias egzagavimo pavyzdys yra pandos nykštys. Ši rūšis maitinasi būtent bambuku, o manipuliuodami ja naudoja „šeštąjį nykštį“, gautą iš kitų struktūrų augimo.

Adaptacijų pavyzdžiai

Skrydis stuburiniais gyvūnais

Paukščiai, šikšnosparniai ir dabar išnykę pterozaurai suartino savo judėjimo priemones: skrydį. Įvairūs šių gyvūnų morfologijos ir fiziologijos aspektai, atrodo, yra adaptacijos, kurios padidina arba palaiko gebėjimą skristi.

Kaulai turi ertmes, dėl kurių jie yra lengvi, bet atsparūs. Ši formacija yra žinoma kaip pneumatizuoti kaulai. Šiandieninėse skraidančiose linijose - paukščiuose ir šikšnosparniuose - virškinimo sistema taip pat turi tam tikrų ypatumų.

Žarnos yra daug trumpesnės, palyginti su neskrendančiais panašaus dydžio gyvūnais, greičiausiai, kad sumažėtų svoris skrydžio metu. Taigi, sumažinus maistinių medžiagų absorbcijos paviršių, padidėjo ląstelių absorbcijos keliai.

Paukščių adaptacija sumažėja iki molekulinio lygio. Buvo pasiūlyta sumažinti genomo dydį kaip pritaikymą skrydžiui, sumažinant medžiagų apykaitos išlaidas, susijusias su didelio genomo, taigi ir didelių, ląstelių turėjimu.

Echolokacija šikšnosparniuose

Šaltinis: Autorius Shung, iš „Wikimedia Commons“

Šikšnosparniai turi tam tikrą adaptaciją, leidžiančią jiems orientuotis erdvėje judant: echolokacija.

Šią sistemą sudaro garsų skleidimas (žmonės nesugeba jų suvokti), kurie atitraukia daiktus, o šikšnosparnis yra pajėgus juos suvokti ir išversti. Taip pat tam tikrų rūšių ausų morfologija laikoma adaptacija, kad būtų galima efektyviai priimti bangas.

Žirafų ilgas kaklas

Šaltinis: John Storr, iš „Wikimedia Commons“

Niekas neabejoja, kad žirafos turi neįprastą morfologiją: pailgas kaklas, palaikantis mažą galvą, ir ilgos kojos, palaikančios jų svorį. Šis dizainas apsunkina skirtingą gyvūno gyvenimą, pavyzdžiui, geria vandenį iš tvenkinio.

Šių Afrikos rūšių ilgų kaklų paaiškinimas dešimtmečiais buvo mėgstamas evoliucijos biologų pavyzdys. Prieš Charlesas Darwinas suprato natūraliosios atrankos teoriją, prancūzų gamtininkas Jeanas-Baptiste'as Lamarckas jau turėjo pokyčių ir biologinės evoliucijos koncepciją - nors ir klaidingą.

Lamarckui žirafų kaklas buvo pailgas, nes šie gyvūnai jį nuolat tempė, kad galėtų pasiekti akacijos pumpurus. Šis veiksmas reikštų paveldimą pokytį.

Atsižvelgiant į šiuolaikinę evoliucijos biologiją, laikoma, kad ženklų naudojimas ir nenaudojimas neturi įtakos palikuonims. Ilgo kaklo adaptacija turėjo įvykti todėl, kad individams, kurie turėjo minėtų savybių mutacijas, liko daugiau palikuonių nei jų bendraamžiams su trumpesnėmis kaklomis.

Intuityviai galime manyti, kad ilgas kaklas padeda žirafoms gauti maisto. Tačiau paprastai šie gyvūnai maistui naudojasi žemuose krūmuose.

Taigi kam žirafos kakliukai?

1996 m. Tyrėjai Simmonsas ir Scheepersas tyrė šios grupės socialinius ryšius ir paneigė aiškinimą, kaip žirafos susitvarkė.

Šiems biologams kaklas išsivystė kaip „ginklas“, kurį vyrai naudoja kovose, norėdami patekti į pateles, o ne gauti maistą aukštose vietose. Įvairūs faktai pagrindžia šią hipotezę: patinų kakleliai yra daug ilgesni ir sunkesni nei moterų.

Galime daryti išvadą, kad net jei adaptacija turi akivaizdžiai akivaizdžią prasmę, turime abejoti interpretacijomis ir patikrinti visas įmanomas hipotezes moksliniu metodu.

Skirtumai su evoliucija

Abi sąvokos, evoliucija ir adaptacija nėra prieštaringos. Evoliucija gali vykti per natūralios atrankos mechanizmą ir tai sukelia adaptacijas. Būtina pabrėžti, kad vienintelis adaptaciją sukeliantis mechanizmas yra natūrali atranka.

Yra dar vienas procesas, vadinamas genų dreifu (minimas ankstesniame skyriuje), kuris gali sukelti populiacijos evoliuciją, tačiau nesukelia adaptacijos.

Sumišimas dėl adaptacijų

Nors adaptacijos atrodo kaip savybės, suprojektuotos tiksliai jų naudojimui, evoliucija ir atitinkamai adaptacijos koncepcija neturi tikslo ar sąmoningo tikslo. Jie taip pat nėra progreso sinonimai.

Kaip ir erozijos procesas nėra skirtas sukurti gražius kalnus, evoliucija nėra skirta sukurti organizmams, puikiai prisitaikantiems prie jų aplinkos.

Organizmai nesistengia vystytis, todėl natūrali atranka nesuteikia individui to, ko jam reikia. Pavyzdžiui, įsivaizduokime triušių, kurie dėl aplinkos pokyčių turi ištverti stiprų šalną, seriją. Gyvūnų poreikis gausiam kailiui neprivers jo pasirodyti ir plisti populiacijoje.

Atvirkščiai, dėl tam tikrų atsitiktinių triušio genetinės medžiagos mutacijų gali susidaryti gausesnis kailis, todėl jo nešiotojas turi daugiau vaikų. Šie vaikai tikriausiai paveldi tėvo kailį. Taigi gausus kailis gali padidinti jų dažnį triušių populiacijoje ir triušis niekada to nežinojo.

Taip pat atranka nesudaro tobulų struktūrų. Jie tiesiog turi būti pakankamai geri, kad galėtų perduoti kitai kartai.

Nuorodos

1. Caviedes-Vidal, E., McWhorter, TJ, Lavin, SR, Chediack, JG, Tracy, CR ir Karasov, WH (2007). Virškinamasis skraidančių stuburinių gyvūnų adaptacija: padidėjusi paraceliulinė absorbcija žarnyne kompensuoja mažesnes žarnas. Nacionalinės mokslų akademijos leidiniai, 104 (48), 19132–19137.
2. Freeman, S., & Herron, JC (2002). Evoliucijos analizė. Prentice salė.
3. Futuyma, DJ (2005). Evoliucija. Sinaueris.
4. Gould, SJ, & Vrba, ES (1982). Patirtis - trūkstamas terminas mokslo moksle. Paleobiologija, 8 (1), 4–15.
5. Vargonai, CL, „Shedlock“, AM, Meade, A., Pagel, M., ir Edwards, SV (2007). Paukščių genomo dydžio ir struktūros kilmė ne paukščių dinozauruose. „Nature“, 446 (7132), 180.