Борьба с неблагоприятными условиями внешней среды (приспособление)

Неблагоприятные условия внешней среды (мороз, засуха, недостаток влаги, света, уменьшение содержания растворенного в воде кислорода и т. д.) препятствуют нормальной жизнедеятельности организмов. В сильные морозы увеличивается вероятность гибели среди животных, обитающих в почве (кроты, дождевые черви). Зимой при недостатке растворенного в воде кислорода погибают водные животные, рыбы. Семена растений заносятся ветром в неблагоприятные места и не прорастают. Неприспособленные организмы не оставляют потомства. Из курса 10 класса известно, что изменчивость — это свойство, характерное для всех организмов. Изменение организмов под влиянием условий внешней среды называется модификационной изменчивостью, а изменение генов и хромосом — мутационной изменчивостью. Модификационную изменчивость иногда называют ненаследственной изменчивостью. Развитие фенотипа организма определяется взаимодействием его наследственной основы—генотипа — с условиями внешней среды. При одном и том же генотипе, но при разных условиях развития признаки организма (его фенотип) могут существенно различаться. Посредством модификационной изменчивости у многих особей повышается приспособляемость к окружающей среде, что может иметь важное значение для сохранения и процветания вида.
Модификационная изменчивость встречается у организмов всех видов под воздействием новых жизненных условий, но она не наследуется. Причины этого заключаются в изменении признаков потомков в новых условиях среды и формировании у них приспособленности. Мутация — изменчивость отдельных организмов, связанная с изменением генотипа. Поэтому мутации наследственны и не имеют приспособленных свойств.
Естественный отбор в природе идет непрерывно в течение веков. Новые признаки появляются только у организмов, приспособленных к условиям природы. Между организмом и средой формируется взаимосвязь (единство). Ч. Дарвин определил естественный отбор как сохранение и размножение особей, наиболее приспособленных и гибель наименее приспособленных.
Рассмотрим примеры борьбы организмов с неблагоприятными условиями среды. Как известно, погода в высокогорье холодная, летом со знойными ветрами, а рельеф неровный, горно-холмистый. Непрерывный ветер иссушает почву, уменьшает влагу. Растения горных мест низкие, приземистые. Из-за постоянных ветров все виды растений (дерево, кустарник, трава) низкорослые. Густо переплетенные ветки кустарников стелются по земле. Животные прижимаются к камням. Певчие птицы поют сидя на земле. Бабочки также летают низко. Темные, неяркие крылья их хорошо поглощают тепло. Пауки не ткут паутины, а прячутся под камнями, в расщелинах почвы, живут в старых норах. Организмы приспособлены по-разному также и к открытой местности степи.
Например, несмотря на то, что корни растений хорошо развиты, их листовые пластинки тонкие. Корневая система ковыля — растения, типичного для степных зон, глубоко уходит в почву, а надземные органы образуют куст. Между стеблями этого куста зимой накапливается снег, что сохраняет влагу, а весной обеспечивает растение влагой. С наступлением жары тонкие листовые пластинки растений могут свертываться устьичной стороной внутрь, и испарение уменьшается.
Все органы растений засушливых мест покрыты мягкими, мелкими, войлочными волосками, поэтому они имеют светло-серый цвет. Защитой от испарения и солнечных лучей служат мягкое опушение листьев волосками, восковой налет. В жарких условиях растения с крупными зелеными листьями и нежной корневой системой в результате естественного отбора не выживают.
Растения сухих местообитаний для сохранения жизни способны накапливать большое количество воды в своих тканях. Например, комнатное растение кактус (родина — Южная Америка) имеет сочный стебель, так как в нем накапливается влага. В составе некоторых кактусов содержится до 96% воды. Кактусы высотой 20 м в стебле содержат до 3 тыс. л воды. Листья у них видоизменены в колючки, а устьица расположены в стебле. При этом листья выполняют защитную функцию, а стебель — ассимиляционную. При недостатке влаги тюльпаны весной очень рано цветут и за короткое время у них созревают плоды и семена. После засыхания надземных органов влага и питательные вещества накапливаются в луковицах, которые затем весной опять используются для развития проростков. Очиток, родиола, алоэ накапливают запас воды в листьях. Корневая система саксаула проникает очень глубоко, до грунтовой воды. При недостатке влаги саксаул сбрасывает молодые побеги, тем самым способствует уменьшению испарения. Во время сильной жары у эвкалипта, караганы листья поворачиваются ребром к свету. Плоды яблони, сливы, винограда, листья капусты, очитка, фикуса покрываются водонепроницаемым восковым налетом. Пробковый слой, расположенный под корой деревьев (дуб, береза и др.), защищает от увлажнения и перепада температуры. Виды борьбы за существование представлены на рис. 20.

Рис. 20. Борьба за существование и ее формы: 1 — цапли (внутривидовая борьба); 2 — наездник, откладывающий яйцо в гусеницу (межвидовая борьба); 3 — юкка древовидная, растет в жарких пустынях Мексики, где выпадает не более 125 мм осадков в год (борьба с неблагоприятными условиями жизни)
Прочитайте вопросы и ответьте, к какому виду отбора они относятся; ответы занесите заглавной буквой: "Е" — естественный отбор, "И" — искусственный отбор.

Среди животных также выживают наиболее приспособленные к условиям среды. Суслики, черепахи летом впадают в спячку. Летняя спячка наблюдается у них при слишком высоких температурах и снижении влажности воздуха. Так, некоторые виды черепах запасают в мочевом пузыре воду, которая при необходимости переходит в кровь. Запас жира животные откладывают в горбу (верблюд), хвосте (виды тушканчиков), при окислении которого образуется метаболическая вода. Недостаток влаги относится к физическому фактору. Отбор регулирует приспособленность организмов, обеспечивает сохранение более выносливых особей и исчезновение слабых.
В переувлажненных местах отбор идет в ином направлении. В бассейне реки Амазонки в тропических лесах периодически бывают наводнения. Во время наводнения живущие там млекопитающие забираются на верхушку дерева, сохраняя тем самым себе жизнь. Приспособление к окружающей среде у них появляется не сразу. В результате естественного отбора постепенно из поколения в поколение передаются личные признаки организма.

Модификационная (ненаследственная) изменчивость. Мутационная (наследственная) изменчивость.

1. Назовите неблагоприятные условия природы.
2. Приведите примеры растений и животных, приспособленных к условиям высокогорья.

1. Как приспособлены растения к равнинной местности?
2. Объясните способы защиты пустынных растений от неблагоприятных условий среды.
3. Назовите животных, впадающих в летнюю спячку, объясните причины.
4. Сравните естественный и искусственный отбор.

1. В процессе отбора выносливость организма усиливается.
2. Новые признаки вредны для организма.
3. Берет начало с развития растениеводства и животноводства.
4. В результате образуется новый вид.
5. В результате получают породы и сорта.
6. Процесс медленный, незаметный.
7. Изменение нужных признаков планируется.
8. Процесс непрерывно идет с возникновения жизни на Земле.
9. Новые, появившиеся признаки полезны для организма.

Лабораторная работа № 2
Знакомство с видами борьбы за существование
Материалы и оборудование: солодка (солодка гладкая, брунец), рогоз, коробочка мака, гербарии (можно только плоды), проростки пшеницы, ячменя и др., пророщенные в посуде за 15—20 дней (по 10 семян), комнатные растения — кактус, алоэ, гербарий растений сухих местообитаний, шингиль, жузгун, ковыль, саксаул и др. (не обязательно брать все растения, достаточно какого-нибудь одного), распространенные сорные растения (марь, пырей, вьюнок); растение-паразит "повилика" (встречается повсюду).
Задания

1. Для знакомства с примерами интенсивного размножения организмов: подсчитать количество семян в бобе солодки, коробочке мака, головке рогоза, убедиться в множестве семян и сделать соответствующий вывод.
2. Для знакомства с примерами внутривидовой борьбы: определить число выросших проростков, среди них — сколько слабых и сильных проростков ячменя и пшеницы. Измерение высоты проростков. Определение причин борьбы за существование внутри одного вида.
3. Примеры межвидовой борьбы; влияние сорняков и паразитов на культурные растения; знакомство со строением на гербарных материалах. Выяснение причин борьбы за существование.
4. Виды борьбы с неблагоприятными условиями внешней среды на примере комнатных растений — кактуса, алоэ; умение выявлять органы, подверженные изменениям, как и почему это происходит. Обратите внимание на внешние признаки песчаных, пустынных, степных растений и сделайте соответствующий вывод.

Ответьте на следующие вопросы для закрепления результатов лабораторной работы:

1. Какова польза интенсивности размножения для организма?
2. Чем больше погибает видов, тем больше они размножаются. Как вы объясните * это?
3. Объясните и приведите примеры конкуренции межвидовой борьбы.
4. С какими видами межвидовой борьбы (конкуренция, хищничество, паразитизм) вы познакомились на лабораторном занятии?
5. К какому виду межвидовой борьбы относится борьба между культурным растением и сорняком?
6. Существует ли паразитизм среди животных в межвидовой борьбе? Докажите на примере.
7. Приведите другие примеры межвидовой борьбы, которых не было в лабораторной работе.
8. Какое изменение внутривидовой борьбы вы заметили среди проростков пшеницы, гороха, выращенных в одной посуде и в одинаковых условиях?

Почему всходы неодинаковые, не все проросли?

1. Как приспособлен кактус к неблагоприятным условиям внешней среды?

В чем причина?

1. Каковы особенности алоэ, чем он отличается от кактуса?
2. По каким признакам и изменениям растений сухих местообитаний (жузгун, саксаул, шингил) можно определить их вид борьбы с неблагоприятными
   условиями среды?