ВІКІСТОРІНКА
Навигация:
Інформатика
Історія
Автоматизація
Адміністрування
Антропологія
Архітектура
Біологія
Будівництво
Бухгалтерія
Військова наука
Виробництво
Географія
Геологія
Господарство
Демографія
Екологія
Економіка
Електроніка
Енергетика
Журналістика
Кінематографія
Комп'ютеризація
Креслення
Кулінарія
Культура
Культура
Лінгвістика
Література
Лексикологія
Логіка
Маркетинг
Математика
Медицина
Менеджмент
Металургія
Метрологія
Мистецтво
Музика
Наукознавство
Освіта
Охорона Праці
Підприємництво
Педагогіка
Поліграфія
Право
Приладобудування
Програмування
Психологія
Радіозв'язок
Релігія
Риторика
Соціологія
Спорт
Стандартизація
Статистика
Технології
Торгівля
Транспорт
Фізіологія
Фізика
Філософія
Фінанси
Фармакологія


Адаптації у рослин і тварин як доказ еволюційного розвитку

АЛОПАТРИЧНЕ ТА СИМПАТРИЧНЕ ВИДОУТВОРЕННЯ

Алопатрія — широко розповсюджений тип видоутворення, при якому види виникають з популяцій з ареалами, що не перекриваються. Будь-яка популяція (або група популяцій), ізольована географічно протягом тривалого часу, неминуче набуває специфічних особливостей, що пов'язані з генетичними змінами, головним чином з огляду на різні напрямки та інтенсивність природного добору. Так, на різних островах з групи Галапагоських виникли різні види в'юрків, пристосовані до харчування різними типами їжі: від повністю комахоїдних до зерноїдних. Тут територіальна ізоляція сприяла швидкому виникненню нових видів.

Алопатричне видоутворення викликається розділенням ареалу виду на кілька ізольованих частин. При цьому на кожну таку частину відбір може діяти по-різному, а ефекти генетичного дрейфу і мутагенезу явно відрізнятимуться. Тоді з часом в ізоліровнних частинах накопичуватимуться нові генотипи. Особини в різних частинах раніше єдиного ареалу можуть навіть змінити свою екологічну нішу. При таких історичних процесах ступінь розбіжності груп може досягти видового рівня.

Симпатрія, або симпатричність (від грецького sýn — разом та patris — батьківщина) — проживання близьких видів в межах однієї території (ареалу), інколи - як спосіб видоутворення, при якому нові види виникають на основі популяцій з ареалами, що значною мірою перекриваються, або збігаються.

Симпатрія можлива лише в тих випадках, коли дві форми, які співіснують у межах спільного ареалу або його частини, не змішуються.

Протилежний випадок видоутворення називається алопатрією. Для всіх внутрішньовидових угрупувань характерна, як правило, алопатрія (виключенням є, можливо, сезонні раси у рослин, або озимі та ярові форми у деяких риб, для котрих репродукційний ареал є спільним, хоча і використовується в різні проміжки часу).

Симпатричне видоутворення пов'язане з розбіжністю груп особин одного виду, що мешкають на одному ареалі за екологічними ознаками. При цьому особини з проміжними характеристиками виявляються менш пристосованими. Групи, що розходяться, формують нові види.

Цей тип видоутворення може протікати кількома способами. Один з них — виникнення нового виду при швидкій зміні каріотипу шляхом поліплоїдизації. Відомі групи близьких видів, зазвичай рослин, з кратним числом хромосом. Інший спосіб симпатричного видоутворення — гібридизація з подальшим подвоєнням числа хромосом. Зараз відомо багато видів, гібридогенне походження і характер генома яких вважається експериментально доведеним. Третій спосіб симпатричного видоутворення — виникнення репродуктивної ізоляції особин всередині спочатку єдиній популяції в результаті фрагментації або злиття хромосом і інших хромосомних перебудов. Цей спосіб поширений як у рослин, так і у тварин. Особливістю симпатричного шляху видоутворення є те, що він приводить до виникнення нового виду, завжди морфологічно близького до початкового. Лише у разі гібридогенного виникнення видів з'являється нова видова форма, відмінна від кожної з батьківських.

АНТРОПОГЕНЕЗ. БІОЛОГІЧНІ ТА СОЦІАЛЬНІ ФАКТОРИ АНТРОПОГЕНЕЗУ

Антропогенез - процес виділення людини зі світу тварин - пройшов, на думку більшості дослідників, три основні стадії:

1. час послідовного існування антропоїдних предків людини,

2. найдавніших людей (архантропів) і

3. сучасних людей (неоантропов).

На перших етапах антропогенезу руки наших предків могли виконати лише найпростіші дії — схопити палицю, кинути камінь тощо. Це можуть робити і нинішні мавпи, але при цьому вони однаковою мірою використовують як передні, так і задні кінцівки. У предків людини, які переважно використовували передні кінцівки, виникали і поступово поглиблювались зміни в їхній будові. Це виявилось насамперед у тому, що великий палець почав протистояти іншим. Зміни в будові руки сприяли появі можливостей виготовлення простих знарядь праці. Ф. Енгельс підкреслював, що шлях від використання необробленого каменя до виготовлення найнезграбнішого знаряддя із каменю був дуже довгим. За сучасними даними тривалість цього періоду становить сотні тисяч років. Поступово виготовлене знаряддя праці вдосконалювалось все з більшою швидкістю. Одночасно і рука людини, яка створювала знаряддя, набувала дедалі більшої спритності і гнучкості. Ф. Енгельс писав, що рука — це не лише орган для виготовлення знарядь, а й сама є продуктом праці. Одночасно з розвитком руки розвивався й ускладнювався головний мозок предків людини, оскільки перш ніж створити найпростішу кам'яну сокиру, необхідно було її собі уявити, створити її образ.

Рушійні сили антропогенезу: соціальні і біологічні фактори. Поява сучасної людини як біологічного виду якісно відрізняється від процесів виникнення нових видів у тварин. Найважливіша відмінність полягає в тому, що еволюція людини відбувалася під впливом не тільки біологічних, а й соціальних факторів. На ранніх етапах антропогенезу в еволюції давніх людей провідну роль відігравали біологічні фактори — мінливість і природний добір. Проте вже на цих етапах добір відбувався не тільки за фізичними показниками (сила, витривалість), а й за рівнем розумового розвитку (вміння виготовляти знаряддя праці, використовувати їх, здатність до спілкування з іншими членами племені, навички до колективних дій тощо). Отже, вже в цю епоху добір сприяв виживанню особин з вираженими соціальними рисами.

У міру зменшення ролі в еволюції людини біологічних факторів різко зросло значення соціальних.

Здатність до трудової діяльності, абстрактного мислення і членороздільної мови з'явились і вдосконалювались як специфічна якість людини розумної в результаті впливу колективного способу життя на багато поколінь наших предків (тобто сформувались у філогенезі). Проте ці якості не закріпились у генотипі і в кожної сучасної людини вони формуються в прогресі її індивідуального розвитку (онтогенезу) тільки під впливом виховання і навчання. У соціальній еволюції людини велику роль відіграла поява альтруїстичних тенденцій — турбота про стариків, жінок і дітей, зменшення агресивності при зустрічах з представниками інших племен. Це сприяло розширенню інтелекту людини.

Провідна роль законів суспільного життя в соціальному прогресі людства. Вже на ранніх етапах антропогенезу спільна праця членів племені у разі добування їжі, виготовлення знарядь, захисту від хижаків сприяли формуванню людського суспільства. Велику роль відіграли використання вогню та одомашнення тварин.

З виникненням суспільства в процесі еволюції людини настав момент, коли вона з біологічної істоти перетворилася на істоту соціальну. При цьому, не втративши своєї біологічної природи, людина почала підкорятися законам нової форми руху матерії — соціальної.

Біогенез і ноогенез

У нашій сучасній суєті ми занадто зайняті своїми повсякденними справами, але варто вирватися куди-небудь у ліс, у гори, до ріки, оглянутися і відразу в голові виникає безліч питань: як це все з'явилося .

Теорії, що стосуються виникнення Землі і життів на ній, та і всьому Всесвіті, різноманітні і далеко не достовірні. Згідно з теорією стаціонарного стану, Всесвіт існував вічно. Згідно з іншими гіпотезами, Всесвіт міг виникнути із згустку нейтронів внаслідок „Великого вибуху”, народився в одній з чорних дір або ж був створений Творцем. Всупереч існуючим уявленням, наука не може спростувати тезу про божественне створення Всесвіту, так само як теологічні погляди не обов'язково відкидають можливість того, що життя в процесі свого розвитку придбало межі, з'ясовні на основі законів природи.

Серед безлічі теорій виникнення життя на Землі розглянемо основні:

1) життя було створене надприродною істотою в певний час (креационізм);

2) життя виникало неодноразово з неживої речовини (мимовільне зародження);

3) життя існувало завжди (теорія стаціонарного стану);

4) життя занесене на нашу планету ззовні (панспермія);

5) життя виникло внаслідок процесів, що підкоряються хімічним і фізичним законам (біохімічна еволюція).

Теорія біогенезу

Внаслідок ряду експериментів, в основі яких лежали методи Спаланцані, Пастер довів справедливість теорії біогенезу і остаточно спростував теорію самозародження.

Теорія біогенезу – життя як особлива форма існування матерії, існує стільки часу як і Всесвіт, виникла на противагу теорії абіогенезу („самозародження з негативного”).

Однак підтвердження теорії біогенезу породило іншу проблему. Якщо для виникнення живого організму необхідний інший живий організм, то звідки ж узявся самий перший живий організм? Чи Було це первинним самозародженням?

Ноогенезу ** [гр. noos - розум; genesis - зародження, походження] - процес розгортки в просторі та розвитку в часі (еволюції) інтелектуальних систем (інтелектуальної матерії). Ноогенезу являє собою сукупність закономірних, взаємопов'язаних, що характеризуються певною тимчасової послідовністю структурних та функціональних перетворень всієї ієрархії і сукупності взаємодіючих між собою щодо елементарних структур і процесів, починаючи від формування і відокремлення розумної системи до сучасності (філогенез нервових систем організмів; еволюція людства, як автономної інтелектуальної системи) або смерті (в ході онтогенезу мозку людини).

9 Біогеоценоз . Ланцюги живлення Правило екологічної піраміди

Біогеоцено́з — ділянка земної поверхні, що характеризується певними фізико-географічними умовами (характером мікроклімату, рельєфу, геологічної будови, ґрунту та водного режиму), разом з біоценозом (угрупованням рослинних і тваринних організмів).

Біогеоценоз є структурною частиною ландшафту. В науку термін біогеоценоз введений академіком В. М. Сукачовим. Біогеоценози можуть бути наземними і водяними. Всі компоненти біогеоценозу створюють єдиний історично сформований природний комплекс, що постійно змінюється внаслідок взаємодії компонентів біогеоценозу між собою, з атмосферою та іншими факторами середовища. Межі окремих біогеоценозів найчастіше визначаються рослинними угрупованнями — фітоценозами, які найкраще відображають зміни, що відбуваються в кожному конкретному природному комплексі. Є думка, що поняття біогеоценозу ідентичне поняттю біоценоз, а сам термін біогеоценоз зайвий, оскільки при визначенні біоценозу як певної сукупності організмів, так як і при визначенні біогеоценозу, беруться до уваги всі умови існування організмів, в тому числі ґрунтовий і геологічний субстрат. Про це свідчать праці Г. М. Висоцького, Г. Ф. Морозова, Є. В. Алексєєва, П. С. Погребняка та ін.

Суто в екологічному сенсі:

Біогеоценоз — це угрупування різних видів мікроорганізмів, рослин, тварин, які заселяють певні місця проживання, та які стійко підтримують біогенний кругообіг речовин. Підтримка кругообігу в конкретних географічних умовах є основною функцією біогеоценозу.

Ланцюги живлення — це послідовності особин одного виду, їхніх решток або продуктів життєдіяльності, які є об'єктом живлення організмів іншого виду, тобто ряд видів організмів, пов'язаних між собою трофічними зв'язками, що складають певну послідовність у передаванні речовин і енергії.

Ланцюг живлення (трофічний ланцюг)-взаємовідносини між організмами під час переносу енергії їжі від її джерела (зеленої рослини) через ряд організмів (шляхом поїдання) на більш високі трофічні рівні;

або:

- ряди взаємопов'язаних видів, в яких кожний попередній є об'єктом живлення наступного, називають ланцюгами живлення.

Розрізняють ланцюги живлення різних типів. Тип ланцюга залежить від початкової ланки. Початковою ланкою в ланцюгах живлення можуть бути рослини, мертві рослини, рештки чи послід тварин. Наприклад:

Ø рослини - попелиці - дрібні комахоїдні птахи - хижі птахи;

Ø рослини – зайці – лисиці - вовки.

В даних випадках ряди починаються з рослин. До іншого типу рядів живлення належать ряди, що розпочинаються з посліду тварин з невикористаними запасами речовин:

Ø коров'ячий послід - личинки мух - комахоїдні птахи - хижаки.

Прикладом ланцюгів живлення, які починаються з рослинних решток, може бути:

Ø рослинний перегній - дощові черв'яки - кроти.

Для прикладу: майже всі ланцюги живлення в океані починаються з фітопланктону, яким живляться тварини зоопланктону (наприклад, рачки). Рачки є їжею для багатьох видів риб і вусатих китів. Риб поїдають птахи. Великі водорості ростуть переважно в прибережній частині океанів і морів.

Екологі́чна пірамі́да (або трофічна піраміда, харчова піраміда) — графічне подання зміни кількості біомаси або біопродуктивності на кожному трофічному рівні екосистеми. Піраміда біомаси показує кількість біомаси на кожному з трофічних рівнів, в той час як піраміда біопродуктивності показує кількість надлишкової біомаси, що продукується організмами на кожному з рівнів.

Екологічні піраміди починаються продуцентами на нижньому рівні і продовжуються вгору через один або кілька рівнів консументів.

Розрізняють три типи екологічних пірамід:

− піраміда чисел − відображає чисельність окремих організмів на кожному рівні;

− піраміда біомаси − кількість органічної речовини, синтезованої на кожному з рівнів;

− піраміда енергії − величина потоку енергії.

Біологічні ритми

Біологі́чні ри́тми — циклічні коливання інтенсивності та характеру біологічних процесів, їх кількісні й якісні зміни, що відбуваються на всіх рівнях життя.

Види біологічних ритмів

Усі біологічні ритми за частотою повторення циклу поділяються на три групи:

  • ритми високої частоти з періодом, що не перевищує півгодинний інтервал (ритми скорочення м'язів, дихання, біохімічних реакцій);
  • ритми середньої частоти з періодом від півгодини до семи діб (зміна сну та бадьорості, активності і спокою, коливання артеріального тиску і температури тіла);
  • ритми низької частоти (зміна метаболізму живих організмів протягом року) пов'язані з сезонними явищами: зміною температурного, світлового та режиму вологості

Біологічні ритми підрозділяються на фізіологічні та екологічні. Фізіологічні ритми, як правило, мають періоди від часток секунди до декількох хвилин. Це, наприклад, ритми тиску, биття серця і артеріального тиску. Є дані про вплив, наприклад, магнітного поля Землі на період і амплітуду енцефалограми людини.

Біологічні ритми визнані найважливішим механізмом регуляції функцій організму, що забезпечує гомеостаз, динамічну рівновагу і процеси адаптації в біологічних системах.

Ритм - це універсальна властивість живих систем. Процеси росту і розвитку організму мають ритмічний характер. Ритмічним змінам можуть бути піддані різні показники структур біологічних об'єктів: орієнтація молекул, третинна молекулярна структура, тип кристалізації, форма росту, концентрація іонів

Встановлено, що біологічні ритми, з одного боку, мають ендогенну природу і генетичну регуляцію, з іншого, їх здійснення тісно пов'язане з модифікуючими факторами зовнішнього середовища, так званими датчиками часу. Цей зв'язок в основі єдності організму з середовищем багато в чому визначає екологічні закономірності.

Біосинтез білка

Біосинтез (або просто синтез) білків — процес, за допомогою якого клітини будують білки. Термін іноді використовується для посилання виключно на процес трансляції, але частіше означає багатокроковий процес, що включає біосинтез амінокислот, транскрипцію, процесинг (включаючи сплайсинг), трансляцію та посттрансляційну модифікацію білків. Біосинтез білків, хоча й дуже подібний, дещо відрізняється між представниками трьох доменів життя — еукаріотами, археями та бактеріями.

Під час транскрипції відбувається зчитування генетичної інформації, зашифрованої в молекулах ДНК, і запис цієї інформації в молекули мРНК. Під час ряду послідовних стадій процесингу з мРНК видаляються деякі фрагменти, непотрібні в подальших стадіях (сплайсинг), і відбувається редагування нуклеотидних послідовностей. Після транспортування зрілої молекули мРНК з ядра до рибосом відбувається власне синтез білкових молекул шляхом приєднання окремих амінокислотних залишків до поліпептидного ланцюжка, що росте. На останній стадії посттрансляційної модифікації відбуваються зміни новосинтезованого білка додаванням небілкових молекул до білка та ковалентними модифікаціями його амінокислот.

Механізм біосинтезу білків з'ясовано в 50-ті роки XX століття. В цьому процесі виділяють кілька етапів.

Як відбувається біосинтез білків? Перший етап біосинтезу білків - транскрипція (від лат. транскриптіо - переписування) - пов'язаний з синтезом молекули іРНК. При цьому особливий фермент роз'єднує подвійну спіраль ДНК і на одному з її ланцюгів за принципом комплементарності синтезується молекула іРНК. Потім молекула іРНК з ядра надходить у цитоплазму клітини до рибосом.

Спочатку утворюється молекула-попередник іРНК (про-іРНК). Після цього за допомогою спеціальних ферментів з молекули про-іРНК видаляються ділянки, які не несуть генетичної інформації, і вона перетворюється на активну форму іРНК.

Вірусна теорія онкогенезу

Механізм, завдяки якому невелика кількість вірусної нуклеїнової кислоти викликає настільки великі зміни в поведінці клітин, неясний. З'ясування цього механізму відноситься до числа найважливіших завдань сучасних досліджень онкогенних вірусів. Проблема досить складна, тому що клітини при трансформації піддаються вкрай різноманітним змінам - від модифікацій у структурі та функції клітинної поверхні до зміни числа і розподілу хромосом, а також появи здатності рости в умовах, що обмежують розмноження нормальних клітин. Взаємозв'язок цих змін, які часто носять пов'язаний характер, незрозуміла. Головне завдання дослідників, мабуть, полягає в тому, як відрізнити зміни, що викликають трансформацію, від змін, які є її наслідком. Основні надії в цьому плані покладають на вивчення великого числа вірусних та клітинних мутантів.

Невідомо, однаковий чи механізм індукції пухлин онкогенними РНК-і ДНК-вірусами. Онкогенні РНК-віруси містять ферменти, здатні синтезувати повну ДНК-копію їх генома. Цей факт дозволяє припускати, що механізми перетворення нормальної клітини в пухлинну під впливом і РНК-і ДНК-вірусів в основному подібні. Однак, навіть якщо віруси обох типів виявляться ідентичними в цьому відношенні, їх біологічні властивості абсолютно різні.

Онкогенні РНК-віруси виділені від представників трьох класів хребетних - плазунів, птахів і ссавців. Всі вони мають значну схожість в морфології вириона; їх можна розрізняти тільки за допомогою чутливих серологічних реакцій. Деякі з цих вірусів викликають неопластичні захворювання кровотворної системи своїх господарів, інші - солідні пухлини. Однак найбільш суттєва особливість цього «класу вірусів полягає в тому, що вони можуть передаватися вертикально як частина генома господаря. Оскільки було виявлено, що під час ембріогенезу відбувається вираз вірусних генів, припускають участь вірусів в онкогенезі. Індукція вірусів типу С спонтанно відбувається як у тварин, так і в клітинних культурах, причому частоту індукції можна підвищити спеціальними штучними впливами.

Онкогенні ДНК-віруси набагато більш варіабельні за своїми властивостями, ніж віруси, що містять РНК. Вони відносяться до декількох родів. Злоякісні пухлини у природних господарів викликають представники тільки одного роду - герпесвіруси. Єдиною ознакою інфекції, спричиненої деякими іншими онкогенними ДНК-вірусами, є доброякісна пухлина. Більшість же цих вірусів, мабуть, викликає у природних господарів лише приховану і нешкідливу для них інфекцію. У той же час в штучних лабораторних умовах такі віруси здатні викликати пухлини.

 

 

В даний час немає переконливих даних про онкогенних вірусах людини. Проте робляться великі зусилля, щоб встановити причинний зв'язок між герпесвірусами і пухлинами людини, а також виділити передбачувані природні віруси типу С людини.

Вірусні хвороби людини

Віруси ─ дрібні збудники численних інфекційних захворювань людини і тварин. Є внутрішньоклітинними паразитами, не здатними до життєдіяльності поза живих клітин.
Хвороби, які викликаються вірусами, легко передаються від хворих здоровим і швидко поширюються. Накопичено багато доказів того, що віруси є причиною і різних хронічних захворювань.
Це ─ віспа, поліомієліт, сказ, вірусний гепатит, грип, СНІД і т.д. Багато вірусів, до яких дошкульна людина, уражає тварин і навпаки. Крім того, деякі тварини є переносниками вірусів людини, при цьому не хворіючи.

Основні групи вірусів, що викликають захворювання у людини представлені в таблиці:

Основні сімейства, пологи, окремі віруси Можливість зустрічі з вірусом (у%) Хвороби, що викликаються вірусами
ДНК-віруси
Сімейство вірусів віспи Сімейство вірусів герпесу Вірус герпесу тип 1 Вірус герпесу тип 2 Вірус вітряної віспи Цитомегаловірус Вірус Епстайна-Барра Гепадновіруси Сімейство аденовірусів Рід папіломавірусів Рід поліомавірусів невідомо 90-100 50-70 10-70 100 90 невідомо 10-15 90 50 10-30 Віспа людини і тварин Хвороби очей, слизових оболонок, шкіри, іноді пухлини та енцефаліти Вітряна віспа Цитомегалія Пухлини гортані Гепатит В (сироватковий гепатит) ГРЗ, хвороби очей Бородавки Енцефалопатії, можливо пухлини
РНК-віруси
Сімейство рабдовірусів Сімейство коронаровірусов Сімейство параміксовірусів Вірус паротиту Вірус кору Сімейство ортоміксовірусів Сімейство буньявірусов Сімейство ретровірусів Сімейство реовірусів Рід ротавірусів Сімейство тогавирусов Рід вірусів краснухи Сімейство пикорнавирусов Ентеровіруси Віруси Коксакі А і В Риновіруси Віруси гепатиту А 10-30 50-70 100 100 100 100 невідомо невідомо 20-50 100 невідомо 85 40-70 40 40 70 40 Сказ, везикулярний стоматит ГРЗ ГРЗ Епідемічний паротит (свинка) Кір Грип А, В, С Енцефаліти, москітні лихоманки Передбачувані збудники раку, саркоми, лейкозів ГРЗ Гострі гастроентерити Енцефаліти, геморагічні лихоманки Краснуха Поліомієліт Міокардити ГРЗ Гепатит А (інфекційний)

 

20 Вчення про мікро і макро еволюцію

Мікроеволюція - це поширення в популяції малих змін в частотах алелей протягом кількох поколінь; еволюційні зміни на внутривидовом рівні. [1] Такі зміни відбуваються через наступних процесів: мутації, природний добір, штучний відбір, перенесення генів і дрейф генів. Ці зміни призводять до дивергенції популяцій всередині виду, і, в кінцевому підсумку, до видоутворення. [2]
Популяційна генетика - це гілка біології, яка забезпечує математичний апарат для вивчення мікроеволюційних процесів. Екологічна генетика спостерігає мікроеволюції в реальності. Як правило, спостерігаються процеси еволюції є прикладами мікроеволюції, наприклад, освіта штамів бактерій, що володіють стійкістю до антибіотиків.
Мікроеволюції часто протиставляють макроеволюції, яка представляє собою значні зміни в частотах генів на популяційному рівні в значній геологічному проміжку часу. Кожен підхід вносить свій вклад в еволюційні процеси.

Макроеволюція у біології — процес еволюції на рівні утворення нових біологічних видів та вищих таксонів (одиниць): родів, родин і аж до царств, на відміну від мікроеволюції, яка відбувається у межах виду чи популяції.

В еволюційній теорії макроеволюція стає результатом поступового накопичення мікроеволюційних змін, однак у багатьох напрямках креаціонізму визнається тільки мікроеволюція, а можливість макроеволюції заперечується.

В природі реально існують лише види. Надвидові категорії ввела людина на підставі ступеня споріднених видів. Тому: окремих механізмів макроеволюції не існує. Різноманітність видів виникає внаслідок пристосувань їхніх предків до різних умов довкілля. Це явище називається адаптивною радіацією, що відбувається у формі дивергенції — явище розходження ознак у нащадків як наслідок пристосувань особин предкового виду до різних умов довкілля.

 

 

адаптації у рослин і тварин як доказ еволюційного розвитку

Докази еволюції — наукові дані і концепції, які підтверджують походження всіх живих істот на Землі від спільного предка[~ 2]. Завдяки цим доказам основи еволюційної теорії отримали визнання наукової спільноти, а провідною системою уявлень про процеси видоутворення стала синтетична теорія еволюції[1][~ 3].

Еволюційні процеси спостерігаються як в природних, так і в лабораторних умовах. Відомі випадки утворення нових видів[2]. Описані також випадки розвитку нових властивостей завдяки випадковим мутаціям[3]. Факт еволюції на внутрішньовидовому рівні доведений експериментально, а процеси видоутворення спостерігались безпосередньо в природі.

З метою отримання відомостей про еволюційну історію життя, палеонтологи аналізують викопні рештки організмів. Ступінь спорідненості між сучасними видами можливо визначити порівнюючи їх будову[4], геноми, розвиток ембріонів (ембріогенез)[5]. Додаткове джерело інформації про еволюцію — закономірності географічного поширення тварин і рослин, які вивчає біогеографія[

У ході еволюції кожний новий організм не проектується з нуля, а утворюється зі старого за рахунок послідовності невеликих змін. В утворених таким чином структур є ряд характерних особливостей, які вказують на їх еволюційне походження. Порівняльно-анатомічні дослідження дозволяють виявити такі особливості.

Зокрема, еволюційне походження виключає можливість цілеспрямованого запозичення вдалих конструкцій в інших організмів. Тому у різних, не споріднених видів для вирішення схожих завдань використовуються різні органи. Наприклад, крило метелика і крило птаха розвиваються з різних зародкових листків, крила птахів є видозміненими передніми кінцівками, а крила метелика — складки хітинового покриву. Подібність між цими органами поверхневе і є наслідком їх конвергентного походження. Такі органи називають аналогічними[83][84].

Протилежна ситуація спостерігається у близькоспоріднених видів: для абсолютно різних завдань використовуються схожі за будовою органи. Наприклад, передні кінцівки хребетних виконують найрізноманітніші функції, але при цьому мають загальний план будови, займають подібне положення і розвиваються з одних і тих же зачатків, тобто є гомологічними[4]. Подібність будови крила кажана і лапи крота неможливо пояснити з точки зору корисності. У той же час, теорія еволюції дає пояснення: єдину структуру кінцівки чотириногі хребетні успадкували від спільного предка[85].

Кожний вид успадковує від предкового виду більшість його властивостей — в тому числі іноді й ті, які для нового виду марні. Зміни зазвичай відбуваються за рахунок поступового послідовного перетворення ознак предкового виду. Подібність гомологічних органів, не пов'язана з умовами їх функціонування — свідчення їх розвитку в ході еволюції із спільного прототипу, наявного у предкового виду. Інші приклади еволюційних змін морфології — рудименти, атавізми, а також численні випадки специфічної недосконалості будови організмів.

Нижчі водні рослини поглинають воду всією поверхнею тіла. Нижчі наземні рослини з вологого субстрату поглинають воду зануреними в неї частинами слані, а дощову воду, росу та туман – усією поверхнею.
Серед вищих наземних рослин мохоподібні поглинають воду з грунту ризоїдами, а інші наземні коренями. В клітинах кореня утворюється всмоктувальна сила в кілька атмосфер. Лісові дерева помірної зони розвивають всмоктувальну силу коренів близько 30 атм., лісові трави, такі як суниця, медунка – до 20 атм., а рослини сухих областей – до 60 атм.
Коли у безпосередній близькості до коренів запаси води у грунті вичерпуються, вони збільшують активну поверхню шляхом росту, отже коренева система рослин постійно перебуває у русі. У степових та пустельних рослин часто можна бачити ефемерні корені, які швидко виростають в періоди зволоження грунту, а з настанням посушливого періоду засихають. За типом галуження розрізняють кореневі системи екстенсивні та інтенсивні. Екстенсивна коренева система охоплює велику площу грунту, але порівняно слабко розгалужується, отже, грунт пронизаний корінням негусто. Це в основному у степових та пустельних рослин (саксаул, верблюжа колючка), у дерев помірної зони (сосна, береза), а із трав у волошки, люцерни. Інтенсивна коренева система охоплює невеликий обсяг грунту, але густо пронизує його численними, сильно розгалуженими коренями, як наприклад, у степових деревовидних злаків (ковили, типчака) та у жита і пшениці.
Кореневі системи дуже пластичні. Вони різко реагують на зміну умов зволоженості. В разі нестачі вологи коренева система стає екстенсивнішою. При вирощуванні жита в різних умовах загальна довжина коренів (без кореневих волосків) у 1000 кв.м грунту варіює від 90 м до 13 км, а поверхня кореневих волосків може збільшуватися в 400 разів.

Порівняно з рослинами, тварини наділені різноманітними можливостями регулювати, постійно або тимчасово, температуру власного тіла. Основні шляхи температурних адаптацій у тварин такі:
- хімічна терморегуляція – активна зміна величини теплопродукції у відповідь на зміну температури

середовища;
- фізична терморегуляція – зміна рівня тепловіддачі, здатність утримувати тепло або навпаки розсіювати його надлишок. Вона здійснюється завдяки особливим анатомічним і морфологічним рисам будови тварин: волосяному і пір’яному покривам, деталям будови кровоносної системи, розподілу жирових запасів, можливостям випаровувальної тепловіддачі;
- поведінка організмів – при переміщеннях тварин у просторі, вони можуть уникати крайніх температур. Для багатьох тварин поведінка – майже єдиний і дуже ефективний спосіб підтримання теплового балансу.
Пойкілотермні тварини відзначаються більш низьким рівнем обміну речовин порівняно з гомойотермними, навіть при однаковій температурі тіла. У зв’язку з пониженим рівнем обміну власного тепла у холоднокровних тварин виробляється мало, отже можливості хімічної терморегуляції у них мізерні. З пониженням температури середовища всі процеси життєдіяльності дуже уповільнюються і тварини впадають у заціпеніння. В такому неактивному стані вони характеризуються високою холодостійкістю, яка забезпечується біохімічними адаптаціями. Щоб перейти до активності, тварини спочатку мають дістати певну кількість тепла ззовні.
Основні способи регуляції температури тіла у холоднокровних поведінкові – зміна пози, активний пошук сприятливих мікрокліматичних умов, зміна місць поселення, та ряд інших спеціалізованих форм поведінки.
Зміною пози тварина може посилити чи послабити нагрівання тіла за рахунок сонячної радіації. Наприклад, деякі комахи вранці підставляють сонячному промінню широкі бокові поверхні, а опівдні – вузьку спину. В спеку тварини, як і люди ховаються в тінь або тікають у нори. У пустелях ящірки та змії заповзають на рослини, щоб уникнути дотику до розпеченої поверхні піску.
Суспільні комахи: бджоли, мурахи, терміти будують свої житла так, щоб температура добре регулювалася, а в зимовий період лишалася сталою.
Деякі пойкілотермні (холоднокровні) тварини можуть підтримувати оптимальну температуру тіла за рахунок роботи м’язів, однак із припиненням рухової активності вироблення тепла припиняється, і в зв’язку з недосконалими механізмами фізичної терморегуляції, воно з організму швидко розсіюється. Наприклад, джмелі розігрівають тіло спеціальними м’язовими скороченнями – тремтінням – до +35⁰С, що дає їм змогу злітати і годуватися в прохолодну погоду.
Теплокровні тварини відзначаються настільки ефективною регуляцією надходження й віддачі тепла, що це дає їм змогу підтримувати сталу оптимальну температуру тіла в усі пори року. Теплокровність виникла із холоднокровності внаслідок удосконалення способів регуляції теплообміну. Здатність до такої регуляції у малят ссавців та пташенят виражена слабо і повністю проявляється лише у дорослому віці.

2 анаеробний та аеробний енергетичний обмін. поняття про цикл Кребса

Безкисневий етап енергетичного обміну відбувається в клітинах. Його ще називають анаеробним (від грец. ан - частинка, що означає заперечення, та аер - повітря), оскільки мономери, які утворилися на попередньому етапі, зазнають подальшого багатоступеневого розщеплення без участі кисню.

Анаеробне розщеплення, або анаеробне дихання, - це найпростіша форма утворення та запасання енергії у високоенергетичних зв'язках молекул АТФ. Деякі мікроорганізми і безхребетні тварини (здебільшого паразити) не можуть використовувати кисень у процесах енергетичного обміну. Тому необхідну енергію вони можуть одержати лише у результаті анаеробного розщеплення органічних сполук (анаеробного дихання). Більшість організмів у процесах енергетичного обміну здатна використовувати кисень. Але в них кисневому (аеробному) етапу енергетичного обміну завжди передує безкисневий (анаеробний).

Найважливішим на безкисневому етапі енергетичного обміну в клітинах є розщеплення молекул глюкози за допомогою гліколізу (від грец. глікіс -солодкий та лізіс - розчинення). Під час гліколізу молекула глюкози (С6Н1206) розщеплюється на дві молекули піровиноградної (С3Н403) або (наприклад, у клітинах м'язів) молочної (С3Н603) кислот.

Завершальним етапом енергетичного обміну є кисневий, або аеробне дихання.
Що відбувається на кисневому етапі енергетичного обміну? Кисневий етап енергетичного обміну можливий лише за наявності кисню. Тому його ще називають аеробним (від грец. аер — повітря). Під час цього етапу органічні сполуки, які утворилися на попередньому, безкисневому, окиснюються до кінцевих продуктів - С02 і Н20. Ці процеси відбуваються також у клітинах. Сукупність реакцій окиснення, які відбуваються в живих клітинах, називають біологічним окисненням. Завдяки йому організм дістає значну кількість енергії, необхідної для забезпечення процесів життєдіяльності. Частина цієї енергії запасається в високоенергетичних зв'язках молекул АТФ.

Пригадаймо, що під час окиснювально-відновних реакцій електрони переносяться від відновника (сполука, яка їх постачає) до окисника (сполука, що їх приймає). Процес біологічного окиснення органічних сполук пов'язаний з відщепленням від них гідрогену і приєднанням його до молекулярного кисню за допомогою особливих біологічно активних речовин-переносників. Унаслідок цього утворюється вода. Як і будь-які біохімічні процеси, реакції біологічного окиснення каталізують певні ферменти.

Аеробне дихання відбувається в мітохондріях. Важливе місце в аеробному енергетичному обміні належить так званому циклу Кребса.
Яке біологічне значення циклу Кребса? Цикл Кребса - це послідовне перетворення певних органічних кислот, що відбувається в матриксі мітохондрій. Цей процес названо на честь англійського біохіміка Ханса Адольфа Кребса, який відкрив його у 1937 році.

На початку циклу піровиноградна кислота (яка є продуктом гліколізу) реагує з щавлевооцтовою,утворюючи лимонну кислоту. Остання через низку послідовних реакцій перетворюється на інші кислоти. Внаслідок таких перетворень відтворюється щавлевооцтова кислота, яка знову реагує з піровиноградною, і цикл повторюється.

У ч

© 2013 wikipage.com.ua - Дякуємо за посилання на wikipage.com.ua | Контакти