что значит относительный характер
в чем проявляется относительный характер приспособленности
Признаки организмов соответствуют лишь определенным условиям среды. При изменении условий они становятся бесполезными, а иногда и вредными. Примеры: рыбы дышат с помощью жабр, через них из воды в кровь поступает кислород. На суше рыба не может дышать, так как кислород из воздуха не поступает в жабры. Зеленая окраска насекомых спасает их от птиц, только когда они находятся на зеленых частях растения, на другом фоне они становятся заметны и не защищены. Приспособленность организмов к среде, выработанная в процессе длительного исторического развития под действием естественных причин, не абсолютна, а относительна, так как условия среды обитания часто изменяются быстрее, чем формируются приспособления. Соответствуя конкретной среде обитания, приспособления теряют свое значение при ее изменении.
Доказательством относительного характера приспособленности могут быть следующие факты: защитные приспособления от одних врагов оказываются не эффективными от других (например, ядовитых змей, опасных для многих животных, поедают мангусты, ежи, свиньи); проявление инстинктов у животных может оказаться нецелесообразным (ночные бабочки собирают нектар со светлых цветков, хорошо заметных ночью, но также летят и на огонь, хотя и гибнут при этом); полезный в одних условиях орган становится бесполезным и даже относительно вредным в другой среде (перепонки между пальцами у горных гусей, которые никогда не опускаются на воду); возможны и более совершенные приспособления к данной среде обитания. Некоторые виды животных и растений быстро размножались и широко распространялись в совершенно новых для них районах земного шара, куда были случайно или намеренно завезены человеком. Таким образом, относительный характер приспособленности противоречит утверждению об абсолютной целесообразности в живой природе.
Признаки организмов соответствуют лишь определенным условиям среды. При изменении условий они становятся бесполезными, а иногда и вредными. Примеры: рыбы дышат с помощью жабр, через них из воды в кровь поступает кислород. На суше рыба не может дышать, так как кислород из воздуха не поступает в жабры. Зеленая окраска насекомых спасает их от птиц, только когда они находятся на зеленых частях растения, на другом фоне они становятся заметны и не защищены. Приспособленность организмов к среде, выработанная в процессе длительного исторического развития под действием естественных причин, не абсолютна, а относительна, так как условия среды обитания часто изменяются быстрее, чем формируются приспособления. Соответствуя конкретной среде обитания, приспособления теряют свое значение при ее изменении.
Доказательством относительного характера приспособленности могут быть следующие факты: защитные приспособления от одних врагов оказываются не эффективными от других (например, ядовитых змей, опасных для многих животных, поедают мангусты, ежи, свиньи); проявление инстинктов у животных может оказаться нецелесообразным (ночные бабочки собирают нектар со светлых цветков, хорошо заметных ночью, но также летят и на огонь, хотя и гибнут при этом); полезный в одних условиях орган становится бесполезным и даже относительно вредным в другой среде (перепонки между пальцами у горных гусей, которые никогда не опускаются на воду); возможны и более совершенные приспособления к данной среде обитания. Некоторые виды животных и растений быстро размножались и широко распространялись в совершенно новых для них районах земного шара, куда были случайно или намеренно завезены человеком. Таким образом, относительный характер приспособленности противоречит утверждению об абсолютной целесообразности в живой природе.
Биология. 11 класс
§ 47. Результаты эволюции
Адаптации и их относительный характер. Как уже отмечалось, под действием естественного отбора в популяциях избирательно сохраняются и воспроизводятся генотипы и фенотипы, обусловливающие приспособленность организмов к условиям, в которых они живут. Поэтому закономерным результатом эволюционного процесса является возникновение адаптаций — приспособлений, способствующих выживанию и размножению организмов в их среде обитания. Среди них можно выделить морфологические, физиологические, этологические и др.
Особенности внешнего строения живых организмов, обусловливающие их приспособленность к факторам среды, называют морфологическими адаптациями. Примерами могут служить различные приспособления, обеспечивающие передвижение и распространение организмов (плавники, крылья, обтекаемая форма тела, выросты на поверхности плодов и семян, способствующие их переносу ветром), добывание пищи (щупальца кишечнополостных и головоногих моллюсков, клювы различной формы у птиц). Существуют морфологические адаптации, которые способствуют размножению (внешние различия самцов и самок — половой диморфизм, соответствие строения цветков их опылителям) или обеспечивают защиту. Так, защитными приспособлениями являются панцири членистоногих и черепах, раковины моллюсков, колючки растений, покровительственная (рис. 47.1) или предупреждающая окраска животных (рис. 47.2) и др.
Физиологические адаптации связаны с процессами жизнедеятельности (различные механизмы терморегуляции у теплокровных животных, эхолокация у дельфинов и летучих мышей, осенний листопад у многих растений и др.), этологические — с особенностями поведения (сооружение укрытий, например нор или гнезд, запасание корма на неблагоприятный период года, сезонные миграции, брачные ритуалы, насиживание яиц и т. д.).
Интересной формой адаптации является мимикрия — подражание организмов одного вида представителям другого вида, более защищенного. Мимикрия обычно проявляется в сходстве внешнего строения, но иногда и поведения. Так, некоторые виды неядовитых змей внешне очень похожи на ядовитых. Один из видов тараканов размерами, формой тела и окраской сходен с божьей коровкой, а некоторые цикады и сверчки по внешнему виду напоминают муравьев. Известны виды бабочек и мух, которые подражают пчелам, шмелям, осам или шершням. Сравните, например, безобидную бабочку-стеклянницу (рис. 47.3) и ядовитого шершня (см. рис. 47.2).
Благодаря наличию разнообразных адаптаций живые организмы хорошо приспособлены к условиям среды обитания. Однако важно отметить, что любые приспособления, сколь бы совершенными они ни казались, являются относительными. Это означает, что все адаптации полезны лишь в определенных условиях среды. При изменении этих условий любая адаптация может оказаться бесполезной и даже вредной.
Например, зимняя белая окраска шерсти зайца-беляка помогает ему стать менее заметным для хищников на фоне снега, а в бесснежную зиму, наоборот, делает уязвимым. Панцирь наземных черепах служит им надежной защитой от многих врагов. Однако некоторые виды хищных птиц в процессе эволюции «научились» поднимать черепах в воздух и бросать о землю, раскалывая панцири. Непрерывный рост резцов у грызунов и зайцеобразных полезен только при питании твердой пищей. Если же кормить этих животных мягкими кормами, резцы перестают стачиваться и достигают таких размеров, что самостоятельное питание становится невозможным (рис. 47.4).
Приспособленность организмов к среде обитания — виды, черты характера и условия
Приспособленность организмов к среде обитания возникает в ходе эволюции для разрешения ими экологических проблем, имеющих место в определённой среде. Она изменяется, совершенствуется, порой исчезает. Вырабатывание адаптации позволяет достичь соответствия строения, поведения, физиологии существ условиям среды и образу их жизни. Приспособления служат основанием для исчезновения и появления органов, дивергенции и формирования новых биологических видов, усложнения конструкции.
Что такое приспособленность
В биологии под ней понимают спектр характерных черт приспособленности организмов к среде, позволяющих выживать в конкретных условиях и продолжать род.
На адаптированность к возникающим условиям оказывает воздействие эволюция. Но она изменяется, в связи с чем любые приспособительные черты относительны.
Виды приспособленности организмов
Морфологические адаптации
Они заключаются в особенностях строения. У Дарвина излюбленным примером адаптации был дятел, который способен лазать по стволам деревьев и вылавливать насекомых в трещинках.
Разная форма клювов (влияет метод питания).
Строение ног у различных видов крылатых (у водоплавающих они снабжены перепонками для плавания, бегающие виды птиц имеют очень сильные ноги).
Тело акулы в виде торпеды обеспечивает ей высокие гидродинамические характеристики.
Густота шерстяного покрова у животных севера, защищающая от сильного холода (як).
Плоское тело придонных рыб, которое помогает им передвигаться по дну (морские коровки).
Гибкость тела у норных, позволяющее добывать пищу в узких, малых полостях (хорёк).
В тундре и горных регионах растения часто обладают стелющимися формами либо они напоминают подушки, что обеспечивает организмам устойчивость к резким ветряным порывам. В зимний период они с лёгкостью способны укрываться снежным покровом и им не страшен сильнейший мороз.
Отдельным животным присущ яркий окрас (тигр). Подобная окраска похожа на чередование света и тени в окружающей среде и придаёт им малозаметность в зарослях. Покровительственной окраской обладает множество видов насекомых. Незаметны в снегу белые медведи, на фоне пустыни – ящерицы жёлтого окраса.
Исходя из условий освещения могут изменять окрас хамелеоны.
Предостерегающая окраска. Обычно подобный окрас свойственен жалящим насекомым.
Предупреждающая окраска как подражание неродственным видам (многие неопасные змеи сильно схожи с ядовитыми).
Маскировка – похожесть формы тела на объекты природы, дающая возможность спасаться от хищников. Например, почти нельзя различить в водорослях рыбу-иглу.
Физиологические адаптации
Они способствуют незамедлительной реакции живого организма на действие негативного фактора среды.
Возможность поддерживать относительно постоянную температуру тела позволила теплокровным организмам занять экологические ниши, которые недоступны для обитателей тропиков, Заполярья, пустыни. Такая способность – результат теплопродукции и теплоотдачи.
Особенная белково-липидная структура существ, обитающих при очень низких либо высоких температурах, позволяет им жить в условиях с подобными температурными режимами.
Многие организмы могут выделять разные вещества, служащие для нападения и защиты. Например, основной особенностью крапивы является её жгучесть. Это механизм защиты от травоядных. Сюда же относятся пахучие жидкости клопов, яды скорпионов, пауков, змей.
Излучение является основным методом тепловой отдачи у террариумных животных (змеи). Ультрафиолетовые лучи также являются мощным дезинфицирующим фактором.
Инфракрасное зрение необходимо совам и оленям для ночной охоты или поиска пищи.
Организмы, живущие в средах с крайне высоким уровнем ионизирующего излучения, приобрели радиорезистентность (экстремофилы).
В жару главным методом отведения излишней теплоэнергии служит испарение жидкости. У самцов некоторых видов добавочно предусмотрено её испарение со слизистой полового члена (верблюды, слоны, ослы). При некомфортном для организма повышении температуры окружающей среды, у животных наблюдается одышка.
При кратковременном влиянии пониженных температур на животных, для которых мороз – не типичная среда (песчанки), их дыхание учащается из-за усиленного обмена веществ и теплопродукции. Но при долгом нахождении в подобных условиях у них происходит постепенное замедление дыхания.
Относительный характер приспособленности
Признаки определяются конкретными условиями среды. Так, на суше рыба не способна к дыханию, так как не происходит поступление кислорода в жабры. Зелёный окрас насекомых служит спасением от птиц и животных лишь при их нахождении на зелёных частях растения.
Слаборазвитые ноги и удлинённые крылья ласточки хотя и очень помогают ей при полёте, но будут существенным недостатком при передвижении птицы по земле.
Адаптации, защищающие от одного вида, не смогут спасти от иного. К примеру, панцирь степной черепахи спасает от множества хищников, но не защитит её от некоторых хищных птиц, которые сбрасывают животное с какой-либо высоты. Колючки ежа не смогут спасти его от хищников, если те бросят его в воду. Ядовитые змеи беззащитны перед мангустами.
Белую куропатку, которую сложно заметить на белом снегу, поможет выявить тень. Организмы с новыми признаками, действующими в конкретном промежутке времени, могут легко погибнуть, выйдя за диапазон. Продолжают жить лишь особи, приспособившиеся к изменённой среде при естественном отборе.
Приспособленность организмов – результат действия факторов эволюции.
Относительный характер приспособлений
11-й (9-й) класс (2 ч)
Урок 2. Механизм возникновения приспособлений и их относительный характер
На втором уроке по данной теме используются элементы технологии групповой мыслительной деятельности. Цель ее применения:
– активизация мыслительной деятельности учащихся на уроках;
– развитие умения применять знания в новой ситуации;
– формирование навыков устанавливать причинно-следственные связи.
Применяемые техники обучения: «Кластери»; «Мысль по кругу»; работа по алгоритму; «Отчет по визитке».
– проверка домашнего задания;
– мотивация учебной деятельности: создание проблемной ситуации, индивидуальная работа учащихся;
– рассказ учителя; обучение учащихся схеме анализа механизмов возникновения адаптации;
– совместное открытие знаний (деятельность учащихся: деление на группы; работа в группах по заданию учителя (как вариант лабораторной работы), деятельность учителя: коррекция ответов учащихся, направление работы групп);
– cамостоятельное применение знаний: презентация своего материала каждой группой и коллективное обсуждение;
– подведение итогов урока («Отчет по визитке», совместное формулирование выводов, внесение учащимися изменений в свои записи).
Планируемый результат: показать необходимость знания механизмов возникновения приспособлений для объяснения действия естественного отбора.
Оценки за урок: за домашнее задание; за выступление от группы; за «Отчет по визитке»; за лабораторную работу – по итогам проверки тетрадей.
– дидактические карточки с утверждениями, соответствующими точкам зрения Линнея, Ламарка, Дарвина;
– схемы анализа механизмов возникновения адаптации для каждой группы;
– таблицы, живые объекты или гербарии и чучела для проведения лабораторной работы.
Жить – значит реагировать, а отнюдь не быть жертвой.
Проверка домашнего задания
Вариант 1. Взаимные приспособления у хищников и жертв.
Развитие органов для захвата, удержания, умерщвления добычи (зубов, клюва, когтей).
Развитие органов для преследования (быстрый и маневренный бег, плавание или полет).
Выделение парализующих ядов.
Выработка особых способов поведения (преследование, ожидание в засаде).
Плетение ловчих сетей (например, паутины).
Развитие органов защиты (жало, иглы).
Развитие органов механической защиты (панцирь).
Защитная окраска или отпугивающие рисунки (например, «глаза»).
Развитие органов для ухода от хищника (быстрый и маневренный бег, плавание или полет).
Выделение ядов, отпугивающих и раздражающих запахов.
Выработка особых способов поведения (затаивание, быстрое перемещение).
Строительство убежищ (например, домики ручейников).
Вариант 2. Примеры приспособительных механизмов у паразитов.
Отсутствие органов передвижения и дистанционных органов чувств.
Отсутствие рта, кишечника.
Специальные органы прикрепления (присоски, крючки).
Большое число потомков, заботы о потомстве нет.
Смена поколений, сложный метаморфоз.
Примеры организмов: аскарида, цепень, эхинококк и др.
Нет активного перемещения (например, насекомые без крыльев).
Специальные органы для приема пищи (колющий хоботок, сосущие органы).
Органы прикрепления на хозяина.
Примеры организмов: вши, блохи, пиявки, постельные клопы и др.
Редукция органов ассимиляции.
Гетеротрофный тип питания.
Образование сосущих корней.
Многочисленные цветки и семена.
Примеры организмов: заразиха, повилика, петров крест, омела (полупаразит) и др.
Примечание: можно также рассмотреть признаки грибов-паразитов.
Мотивация учебной деятельности
Используется техника «Кластери» (от англ. clustery – растущий пучками, кистями, гроздьями). Это один из способов организации информации, как правило, в виде схемы, рабочей модели ситуации, древа понятий, терминологической карты.
Какие факторы необходимы для возникновения приспособлений? (Все предложения школьников фиксируются на доске.)
Учитель. Как вам известно, наиболее весомый вклад в развитие эволюционных представлений в XVIII–XIX вв. внесли К.Линней, Ж.Б. Ламарк, Ч.Дарвин. Эволюционная теория Дарвина послужила основой для создания современной синтетической теории эволюции (СТЭ).
Попробуйте распределить предложенные утверждения по трем категориям:
– соответствует взглядам Линнея;
– соответствует взглядам Ламарка;
– соответствует взглядам Дарвина (СТЭ).
(Учащиеся работают самостоятельно.)
Утверждения
1. Приспособления возникают в результате новых мутаций.
2. Приспособленность организмов – проявление изначальной целесообразности.
3. Организмы обладают врожденной способностью изменяться под воздействием внешней среды.
4. Приспособления закрепляются в результате естественного отбора.
5. Одна из движущих сил эволюции – стремление организмов к совершенству.
6. Движущая сила эволюции – естественные законы природы.
7. Одна из движущих сил эволюции – упражнение и неупражнение органов в определенных условиях среды.
8. Движущая сила возникновения приспособленности – Бог.
9. Приобретенные в ходе взаимодействия особи со средой признаки передаются по наследству.
Ответ: Линней – 2, 8; Ламарк – 3, 5, 7, 9; СТЭ – 1, 4, 6.
Проверка выполнения задания проводится с использованием техники «Мысль по кругу». Цели этой техники: не бояться ошибок; научиться слушать другого; уметь анализировать и обобщать услышанный материал.
Номера утверждений выписываются на доске, затем первый ученик любого ряда (по выбору учителя)
называет, чьим взглядам, по его мнению, соответст-вует первое утверждение. Ответ сокращенно записывается напротив № 1. По такой же схеме производится опрос дальше, до последнего ученика. Затем подсчитывается число голосов по каждому пункту, определяется истина, на основе которой заполняется таблица «Возникновение приспособлений».
Таблица. Возникновение приспособлений
По Жану Батисту Ламарку
1. Приспособленность организмов – проявление изначальной целесообразности.
2. Движущая сила возникновения приспособленности – Бог.
1. Организмам присуща врожденная способность изменяться под воздействием внешней среды.
2. Движущие силы эволюции – стремление организмов к совершенству и упражнение и неупражнение органов в определенных условиях среды.
3. Приобретенные в ходе взаимодействия особи со средой признаки передаются по наследству.
1. Приспособления возникают в результате мутаций и закрепляются естественным отбором.
2. Движущая сила эволюции – естественные законы природы.
Пользуясь данными таблицы, попробуйте ответить на вопрос: каков механизм возникновения приспособлений?
После обсуждения учитель пишет на доске название темы урока и схему анализа механизмов возникновения адаптации.
Механизм возникновения приспособлений
Изменение условий жизни ––> индивидуальная наследственная изменчивость ––> естественный отбор ––> приспособленность.
В первоначальный кластер вносятся изменения: наиболее важные для формирования приспособлений факторы обводятся в рамку, остальные стираются.
Учитель. В больших популяциях направляющим фактором эволюции является естественный отбор, а в малых – дрейф генов, действие которого в больших популяциях ослаблено. Следует учитывать, что дрейф генов далеко не всегда приводит к адаптации организмов: он даже может оказаться губительным для популяции, ухудшая ее приспособленность к условиям среды.
Кроме этого, необходимо помнить, что еще Ч.Дарвин подчеркивал, что все приспособления, сколько бы совершенными они ни были, носят относительный характер. Естественный отбор формирует приспособление к конкретным условиям существования (в данное время и в данном месте), а не ко всем возможным условиям среды.
Доказательствами относительности приспособлений могут служить следующие факты (запись в тетрадях):
1. Защитные приспособления оказываются неэффективными в необычных условиях: например, при задержке выпадения снега вовремя перелинявший на зиму заяц-беляк хорошо виден на фоне темной земли.
2. Проявление инстинктов у животных может оказаться нецелесообразным: например, мелкие птицы продолжают тратить силы на выкармливание кукушонка, который выкинул их потомство из гнезда.
3. Полезные для одних целей органы и структуры могут оказаться вредным в других условиях – например, крылья стрижа обеспечивают ему очень быстрый и маневренный полет, но не позволяют взлететь, если птица случайно окажется на земле (стрижи гнездятся только на высоких обрывах); яркая окраска самца павлина обеспечивает ему успех у самок, но одновременно привлекает хищников.
Затем учитель советует школьникам внести изменения в название изучаемой темы: «Механизм возникновения приспособлений и их относительный характер»
Далее каждому ученику в случайном порядке выдается карточка, содержащая идеограмму (рисунок, краткую запись) определенного организма. Ребята, получившие одинаковые карточки, объединяются в группы и получают задание.
Задание: пользуясь приобретенными на уроке знаниями, объяснить, как могли возникнуть:
– полосы на шкуре у тигра (1-я группа);
– длинные уши у зайца (2-я группа);
– покровительственная окраска у кузнечика (3-я группа);
– хобот у слона (4-я группа);
– густой мех у песца (5-я группа).
Примечание: набор заданий может быть и другим – в зависимости от имеющихся в кабинете биологии пособий (таблиц, иллюстраций, живых растений или гербариев и чучел).
На доске учитель пишет алгоритм, согласно которому необходимо провести анализ объекта.
Учащиеся работают в группах: делают записи в тетрадях; готовят, а затем представляют свой материал (делегатом от группы может быть любой ученик). После каждого выступления организуется коллективное обсуждение.
На завершающем этапе урока используется прием «Отчет по визитке»: и формулируются и записываются в тетрадь выводы, соответствующие материалам этого и предыдущего уроков, т.е. по теме в целом).
– на всех учащихся заготовлен комплект «визитных карточек» с фамилиями и именами;
– перед началом урока все визитки перетасовываются и кладутся стопкой на стол учителя;
– владелец верхней карточки должен выступить в конце занятия с резюме по теме урока.
До конца урока докладчик не известен, поэтому прием увлекает ребят своей игровой стороной и предполагаемой ответственностью. Интерес повышается и в случае, если учитель выступает в этой игре как участник и кладет свою визитку в общую стопку.
После мини-отчета осуществляется совместное формулирование выводов:
– любой вид живых организмов приспособлен к тем условиям, в которых он обитает;
– приспособления организмов к среде обитания проявляются на всех уровнях организации – биохимическом, цитологическом, гистологическом, анатомическом;
– физиологические адаптации – пример отражения структурных особенностей организации в данных условиях существования;
– забота о потомстве возникает как способ обеспечения выживания вида на фоне высокой степени развития нервной системы и является одной из форм физиологических адаптаций;
– любые приспособления относительны и целесообразны только в конкретных условиях существования.
Таким образом, приспособленность – это относительная целесообразность строения и функций организма, являющаяся результатом естественного отбора, устраняющего неприспособленных к данным условиям существования особей.
Домашнее задание
1. Проанализируете следующие термины и запишите возникающие ассоциации в тетрадь:
1-й вариант – преадаптация;
2-й вариант – дезадаптация.
2. Объясните относительность следующих приспособлений:
1-й вариант – наличие панциря у наземных черепах;
2-й вариант – постоянный рост резцов у грызунов.
Примечание: некоторые классы испытывают затруднения при коллективной работе, поэтому урок можно провести в виде самостоятельной работы с учебником, при этом полезно будет использовать таблицу «Возникновение приспособлений».
3. Объясните, как могла возникнуть полосатая окраска у тигра, длинные уши у зайца и хобот у слона с точки зрения:
1-й вариант – Линнея;
2-й вариант – Ламарка;
3-й вариант – синтетической теории эволюции.
4. Объясните относительность следующих приспособлений:
1-й вариант – отсутствие или недоразвитие органов чувств у пещерных животных;
2-й вариант – листья-иголки у кактуса;
3-й вариант – мощный слой жира у северных китов.
Методика работы с лабиринтами:
лабиринт состоит из утверждений, с которыми учащийся либо соглашается, либо нет;
в зависимости от решения, он двигается по лабиринту согласно стрелкам, выходя на правильный ответ или попадая в тупик;
дойдя до последнего утверждения, ученик должен получить некий код – цифровой или, как в данном случае, буквенный.
Примечание: при верном выполнении данного лабиринта получается слово «адаптация», написанное в обратном порядке, чтобы исключить угадывание («яицатпада»).