Викладач Кувичинська С.П. Предмет Біологія і екологія (Медична біологія) Дата 15.04.22 р. Група 2 – А с/с Тема Адаптація організмів до умов наземно-повітряного середовища

 

Викладач	Кувичинська С.П.
Предмет, Група	Біологія і екологія (Медична біологія) 2 – А с/с
Тема	Адаптація організмів до умов наземно-повітряного середовища
Дата	15.04.22р.

 

Опорний конспект

Провідна роль серед абіотичних факторів наземно‑повітряного середовища належить освітленості, температурі та вологості. За вимогами до умов освітленості рослини поділяють на світлолюбні, тіньовитривалі й тіньолюбні. Світлолюбні види (береза, сосна, ковила та ін.) мають пагони з укороченими міжвузлями й сильно розгалужені, листки зазвичай дрібні або із розсіченими листковими пластинками, укриті товстою кутикулою. На нижньому боці листка може бути густе опушення з волосків тощо. У тіньолюбних рослин (зелені мохи, плаун булавоподібний, квасениця звичайна, смерека тощо) листки темно‑зеленого кольору з високою концентрацією хлорофілу, число продихів на одиницю поверхні листка менше, ніж у світлолюбних. Листки в тіньолюбних рослин здебільшого розташовані горизонтально чи утворюють листкову мозаїку. Тіньовитривалим рослинам (дуб звичайний, липа серцелиста, бузок звичайний та ін.) властиві адаптації, притаманні як світлолюбним, так і тіньолюбним видам. Так, на одній рослині можуть бути листки різних типів, залежно від того, за якого режиму освітленості вони сформувалися: листки, розташовані по периферії крони, мають структуру, притаманну листкам світлолюбних рослин, а в її глибині – подібні до листків тіньолюбних. Якщо рослини зростають у місцевості, де періодично змінюється світловий режим, то в різні сезони у них можуть відповідно з’являтися листки, притаманні або світлолюбним, або тіньолюбним рослинам. У тварин щодо світла виділяють нічну (активні вночі) та  (активні в світлу частину доби) ãðóïè . У представників «денної» групи зазвичай добре розвинений зір, вони здатні розрізняти кольори, часто мають яскраве забарвлення. Натомість у представників «нічної» групи, а також видів, Áо походять від предків, які вели нічний спосіб життя (представники родин Вовчі, Котячі тощо), кольоровий зір розвинений погано, очі можуть мати великі розміри (наприклад, у сов, лемурів), Що дає можливість уловлювати незначну кількість світла. У тварин, що мешкають за відсутності світла (мешканці глибоких шарів ãрунту, печер тощо), органи зору сильно редуковані (кріт, сліпак) або можуть узагалі втрачатись (як‑от, у хвостатої амфібії – протея). Адаптації ор¬анізµів Щодо теµператури навколишнього середовища. Види, для існування яких оптимальною є низька температура, називають кріофілами, àáî холодолюбними. До них належать деякі бактерії, лишайники, мохи, членистоногі тощо. Рослини – мешканці тундри, висо‑ когір’я тоÁо, мають низьке стебло, яке часто стелиться по землі. В їхньому клітинному соку накопичуються цукри, що знижує точку замерзання цитоплазми. У комах ця точка замерзання знижується завдяки присутності в гемолімфі гліцерину (скорпіонові мухи‑льодовичники можуть рухатися по снігу навіть при –20 qС‑ . Термофіли, або теплолюбні види, мешкають за високих температур (до 50 qС, іноді вищі) навколишнього середовища (наприклад, археї тропічних лісів, пустельні жуки чорнотілки, мал. 15.3, 2). óхні адаптації пов’язані з особливостями будови білків та інших макромолекул, стійких до дії цього чинника. Температура – один з наймінливіших факторів наземно‑повітряного середовиÁа мешкання. Тому організми зазвичай адаптуються до її коливань у певних межах. Температурні адаптації тварин можуть бути пов’язані з хімічною або фізичною терморегуляцією чи особливостями поведінки. ›ри«адаäмо, терморегуляція здатністі підтриµувати ста´е співвідношення µіж вироб´еннŵ теп´а (теплопродукцією) в ор¬анізµі або ²о¬о по¬´инаннŵ з довкі´´Å та витратаµи теп´овоî енер¬іî (тепловіддачею).  імічна терморе«уляція забезпечується збільшенням вироблення тепла у відповідь на зниження температури довкілля (наприклад, за рахунок скорочення м’язів, збільшення інтенсивності екзотермічних реакцій). Фізична тер море«уляція пов’язана зі змінами рівня тепловіддачі (регуляція положення волосяного чи пір’яного покриву, діаметра капілярів шкіри, випаровування поту, транспірація у рослин, розподіл прошарків жиру в тварин тоÁо). (Наведіть Áе приклади механізмів терморегуляції у тварин.) У теплокровних1 , àáî ãîìîéîòåðìíèõ, тварин (ссавці, птахи) рівень теплопродукції високий, а механізми терморегуляції розвинені добре. Õолоднокровним, або пойкілотермним, тваринам (як‑от, усі безхребетні, риби, амфібії, рептилії) зазвичай притаманний відносно невисокий рівень обміну речовин, і, відповідно, менше виробляється тепла в організмі. Інтенсивність процесів життєдіяльності таких істот значною мірою залежить від температури довкілля. Те саме характерне й для мікроорганізмів, грибів і рослин: зі зниженням температури довкілля всі процеси життєдіяльності в них уповільнюються, а поновлюються тоді, коли організми отримують певну кількість тепла ззовні. Певні механізми терморегуляції пойкілотермних тварин пов’язані зі зміною поведінки: додаткову кількість тепла вони можуть отримати від інфрачервоного випромінювання, Áо надходить до поверхні Землі у складі сонячного спектра, виповзаючи на місця, Áо добре прогріваються . z Адаптації тварин до існування в певних температурних умовах позначаються на особливості їхньої будови. Так, згідно з прави´оµ À´´ена (його сформулював американський зоолог Дж. Аллен у 1877 р.) у «омо±о термних тварин ›івнічної ·івкулі розміри частин тіла Àо висту·аáть (вуха, хвости тоÁо), з©іль¿уáться у на·рямку ·о¿ирення з ·івночі на ·івдень. Це пов’язано з тим, Áо в умовах жаркого клімату більші вуха, хвости тоÁо, які мають добре розвинену сітку кровоносних капілярів, є спеціалізованими органами, Áо забезпечують тепловіддачу . z Згідно з прави´оµ Бер¬µана (його сформулював німецький учений К. Бергман у 1847 р.) в одно«о а©о двох ©лизьких видів «омо±отермних тварин Àо маáть однакові с·осо©и терморе«уляції©іль¿і за розмірами осо©ини ме¿каáть на ·івночі. Оскільки у тварин із більшими розмірами тіла співвідношення плоÁі поверхні тіла до його об’єму менше, ніж у дрібніших особин, вони менше віддають тепла у довкілля і відповідно менше витрачають енергії для підтримання сталої температури тіла. Деяким видам гомойотермних тварин притаманна гетеротермія: у несприятливі періоди року вони можуть впадати у сплячку або стан зимового сну, під час якої температура їхнього тіла знижується (взимку – бурі ведмеді, їжаки, бабаки та ін., улітку під час посушливого періоду – мешканці пустель і напівпустель – гризуни). Завдяки цьому вони знижують рівень обміну речовин і не витрачають значних ресурсів. Адаптації рослин до змін температури довкілля пов’язані здебільшого з біохімічними, фізіологічними та морфологічними механізмами. Рослини здатні віддавати тепло завдяки великій плоÁі випромінювання та транспірації (випаровування вологи). Наприклад, у спекотну погоду завдяки транспірації температура поверхні листків може бути нижчою за температуру навколишнього повітря на 4–6 qС. Крім того, рослини змінюють положення листків: під час сильного сонячного опромінення вони повертають їх ребром у напрямку сонячних променів, а тропічні рослини з родини Бобові за температури 35 qС і виÁе складають листочки складного листка‑ деякі тропічні бобові можуть скручувати листки у трубочку. У рослин – мешканців пустель й напівпустель – листки можуть бути сріблястими та блискучими, завдяки чому вони відбивають інтенсивне світло. Формування холодостійкості в рослин пов’язане із загартовуванням, тобто з поступовим підвиÁенням здатності витримувати низькі температури. Àдапта¾іî ор¬анізµів до во´о¬ості. У процесі пристосування до існування в наземно‑повітряному середовиÁі в організмів виробилися адаптації до добування води, економного споживання вологи й переживання посушливих періодів. Так, у рослин посушливих місцезростань коренева система здатна проникати на значну глибину (сосна звичайна, верблюжа колючка), Áо допомагає добувати ãрунтові води, або добре розгалужена в поверхневих шарах ãрунту (кактуси), Áо забезпечує ефективне засвоєння вологи зі значної плоÁі під час короткочасних доÁів. У таких рослин також зменшується плоÁа листкових пластинок, потовÁується їхня кутикула, зменшується кількість продихів, листки часто видозмінюються на голки, лусочки тоÁо, а функцію фотосинтезу перебирає на себе зелене стебло (кактуси, верблюжа колючка‑ мал. 15.6). Деякі багаторічні рослини здатні накопичувати вологу в листках (алое, молодило) або стеблах (кактуси) і потім її економно витрачати. Такі рослини називають сукулентами. Багаторічні трав’янисті рослини здатні переживати посушливий період у вигляді видозмінених підземних пагонів (кореневиÁ, цибулин, бульбоцибулин тоÁо), тоді як їхня надземна частина відмирає. Дерева й куÁі зменшують випаровування в посушливий період, скидаючи листки. Однією з умов нормального існування рослин у наземно‑повітряному середовиÁі є адаптації до підтримання водно¬о ба´ансу, тобто певного співвідношення між кількістю води, яка поглинається рослинами, та тією її кількістю, яку вони витрачають. ¨кÁо вологолюбні рослини (росичка, зозулин льон, бальзамін) можуть зростати лише за умов високої зволоженості або заболоченості ãрунтів, то посухостійкі рослини (ковила, типчак, кактуси) мають пристосування, Áо дають змогу добувати воду за її нестачі, обмежувати її випаровування або запасати у своїх органах. На відміну від сукулентів, у склеро»ітів – сухих рослин – жорсткі пагони з добре розвиненими механічними тканинами, листки дрібні, часто згорнуті у трубку (саксаул, ковила тоÁо) (мал. 15.6, 3). Серед тварин, як і серед рослин, виділяють вологолюбні (мокриці, амфібії тоÁо), посухолюбні (пустельні комахи, павукоподібні, рептилії) та посухостійкі (більшість наземних тварин) âèäè. Усі адаптації до регуляції водного балансу в тварин поділяють на морфологічні, фізіологічні та етологічні. Прикладами мор»оло«ічних ада·таці± є добре розвинений шар епікутикули (зовнішній її ліпідний шар) у багатьох членистоногих (мал. 15.7, 1), зроговілі лусочки та Áитки плазунів, мушлі черевоногих молюсків. Ôізіоло«ічні ада·тації пов’язані з особливостями життєвих функцій тварин. Так, багато мешканців посушливих місцеіснувань здатні до утворення метаболічної води завдяки окисненню запасів жиру (верблюди, гризуни, комахи та ін.). У комах особливі залози стінок задньої кишки всмоктують воду з неперетравлених решток їжі та продуктів обміну речовин, завдяки чому вона залишається в організмі. Іншими прикладами фізіологічних адаптацій до економії води в організмі тварин є регуляція інтенсивності виділення поту та випаровування через слизові оболонки, підвиÁення витривалості до зневоднення організму, а також особливості терморегуляції тварин. Так, у пойкілотермних тварин (наприклад, рептилій) нагрівання тіла до температури довкілля зменшує випаровування води, Áо потрібно для охолодження тіла. ‘толо«ічні с·осо©и ре«уляції водно«о ©алансу пов’язані зі зміною поведінки тварин. Великі хребетні тварини здатні здійснювати значні міграції до джерел води (слони, антилопи) або споруджувати підземні нори, у яких вологість повітря під час посухи значно виÁа тоÁо (мал. 15.7, 2). Тварини посушливих місцеіснувань часто активні вночі, коли повітря вологіше та прохолодніше. На період тривалої посухи тварини можуть впадати у діапаузу – стан тиµчасово¬о ¼ізіо´о¬ічно¬о спокоâ Åки² характеризуêтÄсÅ призупиненнŵ росту розвитку та зниженнŵ за¬а´Äно¬о рівнÅ обµіну речовин.

1.      Які абіотичні фактори відіграють провідну роль у наземно-повітряному середовищі?

2.      Які адапатації спостерігають у рослин до різних умов освітлення?

3.      Як рослини можуть регулювати температуру свого тіла?

4.      Які адаптації до різних температурних режимів притаманні тваринам?

Порівняйте адаптації тварин і рослин до існування в посушливих умовах?