Основные механизмы адаптации на уровне организма: 1) биохимические– проявляются во внутриклеточных процессах, как,

Биохимические адаптации

Основные механизмы адаптации на уровне организма:  1) биохимические– проявляются во внутриклеточных процессах, как,

Изучение адаптации является одной из центральных общебиологических проблем. С этой точки зрения адаптация — это способность организмов изменяться таким образом, чтобы при этом повышались их шансы на выживание и размножение в конкретных условиях среды.

Чаще всего адаптации рассматриваются как приспособление на уровне морфо-анатомических признаков и тогда их можно отнести к разряду феноменологических (т.е. описательных) явлений.

Понять особенности адаптивных проявлений, выявить определенные закономерности и исследовать механизмы формирования адаптаций можно только на основе конкретных данных о биохимических процессах, участвующих в воспроизведении адаптивных изменений. По определению П. Хочачка и Ж.

Сомеро (1988) биохимическая адаптация — это совокупность биохимических и молекулярных механизмов приспособления живых организмов к различным, часто экстремальным условиям среды.

Поразительно само это явление, в котором однотипность биохимического строения и процессов обмена веществ для всех представителей животного, растительного и даже микробного, миров обладает замечательной способностью проявляться в широком спектре видового и индивидуального многоцветья, создающего прекрасную и цельную картину из неповторимых черт, замечательных особенностей и уникальных возможностей для каждого живого существа на планете.

Известный американский генетик Добжанский писал: «Человек вмещает 7*1027 атомов, сгруппированных в молекулы. Из них состоят примерно 1013 клеток человеческого тела. Это скопление атомов имеет одну особенность: оно живет, грустит, радуется, способное различать добро и зло. Но есть еще много группировок атомов, принадлежащих 2 миллионам видов, которые существуют сейчас на планете.»

Еще более поражает то, что это большое количество комбинаций обеспечивается достаточно устойчивым, качественно ограниченным химическим составом, потому что жизнь существует благодаря широкому использованию одного элемента — углерода и его соединений с 5-6 другими элементами, а вся палитра белковой жизни состоит примерно из 20 аминокислот. Возникают вопросы:

Как это единство химического состава, очень постоянное и неизменное в течение всего эволюционного пути, обеспечивает разнообразие структуры и функций современных живых организмов? Как реализуется тот жизненный потенциал, который позволяет им существовать в очень широком диапазоне температуры, давления, содержания влаги и кислорода, различных концентраций солености среды? И самое главное: Каковы общие пути адаптивного изменение основных биохимических структур и функций, то есть как происходит процесс биохимического приспособления, который позволил организмам занять все возможные экологические ниши и породил такие непохожие друг на друга формы жизни?

Дать ответы на эти вопросы, выяснить общие принципы формирования биохимических приспособлений для различных организмов, мы постараемся в этой статье.

Виды биохимической адаптации

По происхождению определяют преадаптивные, комбинативные и постадаптивные разновидности адаптации.

Преадаптация это потенциальные адаптационные явления, которые возникают, опережая современные условия. Они существуют благодаря скрытому (мобилизационному) резерву наследственности, который создается при прохождении мутационного процесса и скрещивания. Иногда часть этого резерва может быть использована для создания новых приспособлений.

Комбинативные адаптации возникают в результате взаимодействия новых мутаций с существующим генотипом или совместного взаимодействия одной на другую, например, вследствие скрещивания. То есть взаимодействие генов регулирует эффекты проявления мутаций.

При этом происходит усиление (комплиментация) или сдерживания (эпистаз) его выражение в фенотипе. Кроме того, часто происходит так называемая полимерия, то есть градуированное проявление мутантного аллеля под влиянием многих генов.

Но в любом случае это наиболее распространенный в природе эволюционный путь, который приводит к быстрой смене одних адаптаций на другие.

Постадаптационный путь возникновения адаптаций связан с редукцией признака, который использовался ранее, а в текущий момент находится в рецессивном состоянии как скрытый резерв наследственности. По постадаптивному пути новые адаптации могут возникать также, если какая-то существовавшая раньше структура берет на себя новые функции.

По масштабу адаптации разделяют на специализированные и общие.

Первые пригодны только для использования в узко локальных условиях жизни (стенотермные или стеногалинные организмы). Вторые пригодны для широкого спектра условий и характерны для крупных таксонов. Это, например, значительные изменения в системе кровообращения, дыхательной и нервной системы у позвоночных, механизмы фотосинтеза и аэробного дыхания и др.

Сначала общие адаптации возникают как специализированные, но давая предпочтение определенным видам, они выводят их на путь арогенеза (особенно, если они затрагивают не одну, а много систем) — это развитие группы с существенным расширением адаптивной зоны (это комплекс экологических условий, возможно средой обитания для данной группы организмов) и выходом в другие природные зоны под влиянием новых, отсутствовавших ранее приспособлений.

По временной продолжительности можно выделить несколько типов адаптации.

Генетическая адаптация. В тех случаях, когда адаптивный процесс продолжается на протяжении многих поколений, популяция может использовать любые стратегии приспособлений.

Мутации регуляторных генов приведут к изменению первоначальных концентраций ферментов и других молекул, то есть к количественной макромолекулярной адаптации.

Изменения в аминокислотных последовательностях приведут к появлению новых изозимов (или аллозимов), а в особых случаях — и к ферментам нового типа.

Это может также облегчить выработку новых способов регуляции ферментативной активности (например, за счет даже незначительного ускорения активности можно достичь более адекватной реакции на сигналы). Могут возникать и другие, совершенно новые, молекулы, которые окажутся полезными во время освоения новых местообитаний (появление гликопротеиновых и полипептидных «антифризов» у морских костистых рыб, живущих среди льда).

Акклимации и акклиматизация. Адаптивные изменения этих типов происходят на уровне индивидуальных организмов (т.е. в онтогенезе), но все же требуют достаточного времени для индукции новых белков или структурной перестройка фосфолипидов в мембранах.

По Проссеру (Prosser, 1973) акклиматизация — это такой адаптивный процесс, во время которого организм приспосабливается к изменениям сразу нескольких параметров природной среды, тогда как акклимации — это приспособление только к одному какому-либо фактору. Это явление происходит в искусственных условиях проведения лабораторных экспериментов, когда все параметры среды, кроме одного, поддерживаются на постоянном неизменном уровне.

Главное отличие этих адаптивных реакций от генетических заключается в том, что они происходят исключительно на уровне фенотипа, то есть для приспособлений в этом случае может использоваться только та информация, которая была закодирована в геноме уже с первых дней жизни.

Немедленная адаптация. Такого типа адаптация происходит настолько быстро, что она никак не может быть связана с изменением экспрессии генов или со значительной перестройкой клеточных структур во время биосинтетических процессов.

Немедленная адаптация часто происходит путем модуляции активности уже существующих ферментов, такое быстрое «приспосабливание» (подгонка) активности ферментов часто является лишь первой линией защиты организма от неблагоприятных внешних воздействий.

Со временем оно меняется реакциями на уровне экспрессии генов или — в звене поколений — изменениями на генетическом уровне.

Таким образом, организм способен приспосабливаться, используя адаптации разного уровня сложности, к внешним изменениям независимо от скорости их возникновения и действия.

По результатам адаптации любого типа на любом уровне разделяют на компенсаторные и наступательные адаптации.

Биохимическая адаптация может завершиться восстановлением биохимической функции, которая была нарушена влиянием снаружи — это компенсаторная адаптация. Она может поддерживать как гомеостаз, так и энантиостаз.

Компенсаторная адаптация всегда является тем средством, которое обеспечивает стационарное состояние структур или функций. Это консервативная адаптация.

Более радикальные благоприятные биохимические изменения придают организмам новые полезные качества.

Такая наступательная адаптация может быть в случае при заселении новых местообитаний или источников питания, то есть наделять организм новыми дополнительными возможностями, которые позволяют извлекать пользу из природного окружения (молекулы-антифризы у полярных рыб, симбиотические отношения между сульфид-окисляющими бактериями и животными, существующих в зоне глубоководных термальных источников).

Именно такие адаптивные процессы делают главный вклад в эволюцию и наглядно показывают, как биохимические изменения могут приводить к захвату новых мест обитания или использования новых ресурсов в обычном местопребывании.

Заключение

Анализ адаптивных процессов позволит прояснить фундаментальные принципы конструкции живых организмов, понять, что играет главную роль в конструкции биохимических систем.

Общая эволюционная теория утверждает, что приспособление не возникает внезапно в готовом виде, а создается в процессе многоступенчатого постепенного преобразования (отбора «удачных вариантов») признаков в соответствии с условиями среды на протяжении многих поколений.

Для возникновения адаптации необходимо наличие элементарного эволюционного материала — наследственной изменчивости и элементарных эволюционных факторов — прежде всего, отбора. Надо понимать, что возникновение в популяции удачного элементарного адаптационного явления (т.е. нового ценного генотипа) еще не является адаптацией.

Об адаптации можно судить, когда в популяции возникает специализированный признак адаптации к элементам среды. Это возможно, когда элементарное адаптационное явление «подхватывается» отбором и проявляется в устойчивом изменении генотипа популяции.

То есть, в эволюционном смысле понятие «адаптация» должно относиться не столько к отдельному индивиду, а, прежде всего, к популяции и виду.

Изменения на уровне фенотипа как приспособление на изменения во внешней среде, касаются лишь отдельных индивидов и происходят в пределах унаследованной каждой особью нормы реакции.

Начиная изучать изменчивость объекта, нужно определиться с «нулевого пункта», то есть того состояния организации, который уже является сложившимся в процессе предшествующей эволюции. Этим «нулевым пунктом» служит так называемая норма реакции — то есть адаптивные возможности организма, которые уже сложились в ходе эволюции.

Источник: https://www.polnaja-jenciklopedija.ru/biologiya/biohimicheskie-adaptatsii.html

Адаптация организмов к факторам

Основные механизмы адаптации на уровне организма:  1) биохимические– проявляются во внутриклеточных процессах, как,

ЗАДАНИЕ N 31
На организменном уровне основными механизмами адаптаций являются …

биохимические, физиологические, морфологические
популяционные, экосистемные, биосферные
абиотические, биотические, антропогенные
фитогенные, зоогенные, микробогенные

Обоснование: Способность к адаптациям – одно из основных свойств жизни вообще, так как обеспечивает и саму возможность ее существования, возможность организмов выживать и размножаться.

Адаптации проявляются на разных уровнях: от биохимии клеток и поведения отдельных организмов до строения и функционирования сообществ и экологических систем. Адаптации возникают и развиваются в ходе эволюции видов.

К основным механизмам адаптации на уровне организма относятся: 1) биохимические – проявляются во внутриклеточных процессах, как, например, смена работы ферментов или изменение их количества; 2) физиологические – например, усиление потоотделения при повышении температуры у ряда видов; 3) морфо-анатомические – особенности строения и формы тела, связанные с образом жизни; 4) поведенческие – например, поиск животными благоприятных мест обитания, создание нор, гнезд;

5) онтогенетические – ускорение или замедление индивидуального развития, способствующие выживанию при изменении условий.

ЗАДАНИЕ N 9 Механизмы приспособления к недостатку воды вида, показанного на рисунке, являются примером _______________ адаптации.

физиологической
поведенческой
морфологической
генетической

Обоснование:
Способы регуляции водного баланса у животных разнообразнее, чем у растений, их можно подразделить на поведенческие, морфологические и физиологические.

Для восполнения запасов воды у животных, кроме питья и поглощения влажной пищи определенное значение имеет метаболическая вода, образующаяся в организме при окислении запасов жира.

Это – физиологическое приспособление к регуляции водного обмена.

ЗАДАНИЕ N 30
Физиологические адаптации у животных обеспечивают …

терморегуляцию тела
миграцию особей
конкуренцию видов
изоляцию популяций

Обоснование:
Физиологические адаптации связаны с химическими процессами в организме. Примером могут служить особенности ферментативного набора в пищеварительном тракте животных, которые определяются составом пищи.

Обитатели пустынь с помощью физиологических адаптаций способны обеспечивать свою потребность во влаге путем биохимического окисления жиров.

Многие животные, используя физиологические процессы, могут в определенных пределах менять температуру своего тела, то есть осуществлять терморегуляцию.

ЗАДАНИЕ N 23 Состояние временной пониженной физиологической активности (например, куколка капустной белянки, показанная на рисунке) называется …

диапаузой
антагонизмом
мутуализмом
синузией

ЗАДАНИЕ N 8 На рисунке представлены гетеротермные виды животных, впадающие зимой в оцепенение или спячку – это ____________ путь адаптации к неблагоприятным условиям среды.

пассивный
активный
первичный
вторичный

Обоснование:
При всем многообразии форм и механизмов адаптаций живых организмов к воздействию неблагоприятных факторов среды их можно сгруппировать в три основных пути: активный, пассивный и избегание неблагоприятных воздействий. Пассивный путь – подчинение жизненных функций организма внешним условиям.

Заключается в экономном использовании энергетических ресурсов при ухудшении условий жизни, повышении устойчивости клеток и тканей. Проявляется в снижении интенсивности обменных процессов, замедлении скорости роста и развития, летнем сбрасывании листьев.

Наиболее выражен у растений и пойкилотермных животных, у млекопитающих и птиц – только у гетеротермных видов, обладающих способностью впадать в спячку.

ЗАДАНИЕ N 20
«У животных с постоянной температурой тела в холодных климатических зонах наблюдается тенденция к уменьшению площади выступающих частей тела», – гласит правило …

Аллена
Бергмана
Хопкинса
Глогера

Обоснование:
Правило Аллена (правило пропорции): у видов, живущих в более холодном климате, различные выступающие части тела (конечности, хвост, уши) меньше, чем у родственных видов из более теплых мест.

Правило Аллена наглядно проявляется при сравнении длины ушей у трех видов лисиц, обитающих в разных географических областях: песец – обитатель тундры, лисица обыкновенная – обитатель умеренных широт, лисица фенек – обитатель пустынь Африки (см. рис.).

ЗАДАНИЕ N 29
Физиологическая адаптация животных, представляющая собой приспособление к перенесению жары или холода, называется температурной …

акклиматизацией
агрегацией
периодизацией
изоляцией

Обоснование:
Физиологическая адаптация – это совокупность физиологических реакций, лежащих в основе приспособления организма к изменению окружающих условий и направленных на сохранение относительного постоянства его внутренней среды (гомеостаза).

В результате физиологической адаптации повышается устойчивость организма к холоду, теплу, недостатку кислорода, изменениям барометрического давления и другим факторам.

В жизни животных большое значение имеют физиологические адаптации, простейшей из которых является акклиматизация – физиологическое приспособление к перенесению жары или холода.

ЗАДАНИЕ N 1
Морфологическая адаптация организма, при которой он имеет внешнюю форму, отражающую способ взаимодействия со средой обитания, называется …

жизненной формой
экологической нишей
поведенческой структурой
оптимальной зоной

Обоснование:
В связи с морфологической адаптацией организмов сформировалось понятие жизненной формы как группы видов (как систематически близких, так и далеких) со сходными приспособительными структурами для обитания в одинаковых условиях среды. Жизненные формы у растений и животных весьма разнообразны.

Они выделяются по совокупности признаков строения и образа жизни. Так, наиболее широко распространенными жизненными формами растений являются деревья, кустарники, травы; травы делятся на водные и наземные; среди наземных трав, в свою очередь, тоже выделяются разнообразные формы.

Как яркие примеры адаптации к суровым условиям среды можно указать следующие жизненные формы растений: суккуленты (в засушливом климате), лианы (при недостатке света), стланики и растения-подушки (в тундрах, высокогорьях с низкой температурой и сухостью при сильных ветрах).

Внешне жизненная форма характеризуется общими чертами приспособления к среде, схожестью основных морфологических черт и поведенческих признаков (например, жизненные формы животных-прыгунов могут быть представлены кенгуру и тушканчиками).

ЗАДАНИЕ N 32
Показанные на рисунке приспособления к парению в воде у планктонных организмов, выработанные в процессе эволюции, являются примером _______________ адаптаций.

морфологических
поведенческих
физиологических
биохимических

Обоснование:
Морфологические адаптации – это наличие таких особенностей внешнего строения, которые способствуют выживанию и успешной жизнедеятельности организмов в обычных для них условиях.

Примером подобных адаптаций является выработанное в процессе длительной эволюции строение организмов, обитающих в воде – в частности, приспособления к скоростному плаванию у китообразных, к парению в воде у планктонных организмов.

Морфологический тип приспособления животного или растения, при котором они имеют внешнюю форму, отражающую способ взаимодействия со средой обитания, называют жизненной формой вида.

ЗАДАНИЕ N 8
Ярким примером морфологической адаптации является …

мимикрия
миграция
мобилизация
социализация

Обоснование:
Адаптация – процесс приспособления живых организмов к определенным условиям внешней среды. У организмов возникают и развиваются конкретные морфологические свойства, позволяющие им выжить и размножаться, и значение которых зависит от тех или иных условий окружающей среды.

Так, приспособительная окраска является одним из важных средств пассивной защиты организмов. Многие животные средних и высоких широт зимой имеют белую окраску (песец, заяц, горностай).

Скрывающая (расчленяющая) окраска, связанная с чередованием на теле животных (зебра, тигр) темных и светлых полос, приводит к тому, что они плохо видны на открытой местности (на расстоянии 50–70 м). Наиболее ярким примером адаптации является мимикрия – подражание животных и растений определенным предметам неживой и живой природы.

Так, многие виды безвредных змей сходны по внешнему виду с ядовитыми; безвредные мухи часто подражают пчелам и осам и др. Имитаторы широко встречаются среди насекомых, амфибий, рептилий и птиц, такое подражание способствует лучшему выживанию организмов.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Источник: https://studopedia.ru/8_188670_zadanie-N-.html

2.1 Биохимические адаптации

Основные механизмы адаптации на уровне организма:  1) биохимические– проявляются во внутриклеточных процессах, как,

Проблема устойчивости организма, его адаптации к изменяющимся факторам среды остается оной из центральных проблем биологии. Этой темой в сое время занимались такие ученые как А.Н. Северцов, И.И. Шмальгаузен, К.М. Завадский, С.С. Шварц, Е.М. Крепс и др.[13]

Проблема адаптации охватывает широкий круг вопросов приспособления организма к условиям среды обитания. Эта проблема стоит в центре многих общебиологических дисциплин, поскольку она затрагивает ряд фундаментальных свойств живых организмов.

Но несмотря на большое разнообразие типов, уровней и механизмов адаптаций, их можно рассматривать как переходный процесс, вызванный сменой среды или отдельных ее факторов: переход живой системы любого уровня организации из одного устойчивого состояния в другое.

Каждый организм живет в многокомпонентной среде обитания, которая постоянно изменяется и организм вынужден постоянно к ней приспосабливаться. Здесь важно знать, что одни виды обладают узкой, другие — широкой приспособляемостью.

Важнейшей особенностью адаптаций является их относительный характер, в соответствии с которым организм или популяция лучше или хуже приспособлены к конкретному типу природной среды в настоящий момент.

Существенными признаками приспособительных процессов являются: системный характер, фазность и цена адаптации, включающая размер затрат ресурсов организма или популяции на приспособление к новым условиям.

Адаптации к условиям окружающей среды, как универсальное биологическое явление формируются и проявляются на самых различных уровнях биологической организации, — от молекулярного до биоценотического.

На поведенческом уровне организмы действуют обычно таким путем, который по всей видимости, увеличивает их шансы на выживание в данной среде и использование этой среды. На анатомическом уровне структуры организма часто обнаруживают очевидное соответствие его образу жизни.

На физическом уровне способы осуществления жизненных функций нередко отражают те внешние условия, с которыми сталкивается данный вид.

Биохимические изменения адаптивны большей частью на уровне основных метаболических функций и поэтому микроскопически не проявляются. Успешная адаптация ферментных систем, мембран, дыхательных пигментов и т. п.

к тем или иным условиям среды еще не говорит об идентичности этих систем у различных организмов, даже если внешние адаптивные признаки у них сходны. Для того чтобы выявить эти особенности в адаптации биохимических систем, Немова Н.Н. и Высоцкая Р.У.

[13] рассмотрели вначале те биохимические структуры и функции, которые абсолютно необходимы для всех живых систем и проявляют чувствительность к изменениям факторов среды. Это относится, прежде всего, к биохимическим адаптациям, направленным на:

— сохранение целостности и функциональной активности макромолекул (нуклеиновых кислот, ферментов, структурных и контрактильных белков) и надмолекулярных комплексов (хроматина, хромосом, рибосом, мембран);

— обеспечение организма источниками энергии и питательными веществами, используемыми для биосинтеза белков, нуклеиновых кислот, углеводов и липидов, составляющих ткани организма и являющихся запасами питательного материала;

— поддержание регуляторных механизмов обмена веществ и его изменений в зависимости от непостоянных условий среды обитания.

Перечисленные функции необходимы всем живым системам, в каких бы условиях они не находились.

Поскольку метаболическая активность организмов находится в строгой зависимости от таких макромолекул, как ферменты и нуклеиновые кислоты, процессы адаптации должны сводиться к тому, чтобы функции макромолекул были такого типа и осуществлялись с такими скоростями, при которых жизненные процессы организма протекали бы удовлетворительно, несмотря на помехи со стороны окружающей среды. В процессе адаптации организм достигает векторного гомеостаза метаболических функций. Выражение векторный гомеостаз подчеркивает то, что в процессе адаптации к внешней среде, как скорости, так и направления метаболических реакций «настраиваются» таким образом, чтобы организм непрерывно получал необходимые ему продукты.

В работе Н.Н. Наумовой и Р.У. Высоцкой [13] отмечено, что в действительности биохимическая адаптация часто является, крайним средством, к которому организм прибегает тогда, когда у него нет поведенческих или физиологических способов избежать неблагоприятного воздействия среды.

Как правило, биохимическая адаптация — это не самый легкий путь, часто оказывается проще найти подходящую среду путем миграции, чем перестроить химизм клетки.

Регуляция метаболизма осуществляется с помощью целой иерархии механизмов, заложенных в генах и реализующихся синтезом соответствующих белков.

Так же при рассмотрении биохимических адаптаций на уровне микросреды велика роль липидного окружения, в котором функционируют многие ферменты, в особенности, связанные с мембранами.

Липиды, не будучи микромолекулами тоже могут подобно водной среде, создавать микроокружение, благоприятное для функционирования белков.

Во время обсуждения процессов адаптации, протекающих с участием мембранных липидов и осмолитов, следует учитывать процессы, обеспечивающие нужную величину рН в непосредственном окружении ферментов.

Выбор этой величины и буферных систем для ее поддержания был, вероятно важнейшей проблемой, которую пришлось решить живым организмам на заре клеточной эволюции. По мнению Н.Н. Наумовой и Р.У. Высоцкой [13] это вытекает из того факта, что регуляция рН обнаруживается у всех исследованных к настоящему времени организмов.

Источник: https://eco.bobrodobro.ru/1141

Адаптация организмов

Основные механизмы адаптации на уровне организма:  1) биохимические– проявляются во внутриклеточных процессах, как,

2.2. Адаптации организмов 

Приспособления организмов к среде носят название адаптации. Под адаптациями понимаются любые изменения в структуре и функциях организмов, повышающие их шансы на выживание.

Способность к адаптациям – одно из основных свойств жизни вообще, так как обеспечивает и саму возможность ее существования, возможность организмов выживать и размножаться. Адаптации проявляются на разных уровнях: от биохимии клеток и поведения отдельных организмов до строения и функционирования сообществ и экологических систем. Адаптации возникают и развиваются в ходе эволюции видов.

Экологические факторы среды оказывают на живые организмы различные воздействия, т. е.

могут влиять как раздражители, вызывающие приспособительные изменения физиологических и биохимических функций; как ограничители, обусловливающие невозможность существования в данных условиях; как модификаторы, вызывающие морфологические и анатомические изменения организмов; как сигналы, свидетельствующие об изменениях других факторов среды.

Основные механизмы адаптации на уровне организма:

1) биохимические– проявляются во внутриклеточных процессах, как, например, смена работы ферментов или изменение их количества;

2) физиологические – например, усиление потоотделения при повышении температуры у ряда видов;

3) морфо-анатомические – особенности строения и формы тела, связанные с образом жизни;

4) поведенческие – например, поиск животными благоприятных мест обитания, создание нор, гнезд и т. п.;

5) онтогенетические – ускорение или замедление индивидуального развития, способствующие выживанию при изменении условий.

1) Используются основные типы стратегии биохимической адаптации, характерные для взаимодействий организма со средой, также и при адаптации к давлению.

 Подобно тому как в разных группах организмов мы находим различные анатомические решения одних и тех же проблем адаптации            (например, использование эндоскелетов у хордовых и экзоскелетов у членистоногих), так и стратегия биохимической адаптации к какому-либо внешнему фактору может сильно варьировать у разных организмов. Несомненно, это касается и приспособления экскреторных механизмов к дефициту воды. [“Биохимическая адаптация” П.Хочачка. Пер. с англ. — Издательство: Мир, 1988 г.стр.343]

 Хотя многим организмам удается уменьшить или устранить опасность замерзания путем миграции в области, где температура сравнительно высока и (или) нет льда, который мог бы вызвать фазовый переход в переохлажденных жидкостях тела, для многих других организмов не остается иного выхода, кроме биохимической адаптации. Наиболее остро проблемы устойчивости или толерантности к замерзанию стоят, конечно, перед наземными эктотермными животными и некоторыми беспозвоночными, обитающими в литоральной зоне, где во время отлива температура воздуха может быть ниже точки замерзания.

 Повернув предыдущее рассуждение на 180, можно сказать, что биохимическая адаптация к среде ( в той части, в какой она связана с изменениями в скоростях и направлениях метаболических процессов) может, по крайней мере теоретически, осуществляться несколькими различными способами: организм имеет в своем распоряжении ряд различных стратегических механизмов биохимической адаптации.

Хотя нас интересует главным образом адаптация на биохимическом уровне, из этого не следует, что организм также отдает предпочтение этому типу адаптации.

В действительности биохимическая адаптация часто является, крайним средством, к которому организм прибегает тогда и только тогда, когда у него нет поведенческих или физиологических способов избежать неблагоприятного воздействия среды.

Как правило, биохимическая адаптация — не легкий путь; часто оказывается, например, проще найти подходящую среду путем миграции, чем перестроить основной химизм клетки.

 В монографии рассматриваются механизмы влияния факторов внешней среды (содержание кислорода и углекислоты, влажность, температура, давление) и изменения состава внутренней среды на процессы обмена веществ, обусловливающие адаптацию живых организмов к этим воздействиям.

В основе биохимической адаптации лежит изменение типов макромолекул, входящих в состав живых систем, их количества и строения или регуляции их функций. С этих позиций обсуждаются проблемы гомеостаза и физиологической адаптации.

На примере строения и функционирования гемоглобина рассматривается адаптация в онтогенезе.

 В связи с разработкой проблем экологической физиологии в рассматриваемый период были получены новые материалы в результате изучения сложных форм врожденного и приобретенного видового поведения и анализа структурных и биохимических основ импринтинга.

Значительно расширился круг исследований физиологических и биохимических адаптации к различным географическим зонам и механизмов резистентности к повреждающим факторам внешней среды. [Выдержка из книги Ланге К.А.

«Развитие и организация физиологической науки в СССР» 1988 г. стр.213]

 Сухопутные эктотермные формы могут подвергаться воздействию температур — 50 °C и ниже. У этих последних организмов мы находим едва ли не самые поразительные примеры биохимической адаптации, позволяющей сохранять жизнь при крайне низких температурах.

2) Физиологические адаптации к дефициту кислорода вызвали к жизни сходные адаптации в разных, далеко не родственных группах животных — например, однонаправленные изменения свойств гемоглобина в виде повышения его сродства к кислороду у ряда видов рыб, с одной стороны, и у высокогорных млекопитающих — с другой. Перестройка типов азотистого метаболизма при смене водной среды на воздушную характеризует многие таксоны как беспозвоночных, так и позвоночных животных.

 Физиологические адаптации проявляются, например, в особенностях ферментативного набора в пищеварительном тракте животных, определяемого составом пищи. Так, верблюд способен обеспечивать потребности во влаге путем биохимического окисления собственного жира.

Физиологическая адаптация, если она и существует на эффективных уровнях воздействия вещества — явление быстро проходящее. Соприкосновение организма с химическим загрязнением среды на еще более низких уровнях после возможных ориентировочных реакций должно заканчиваться истинным приспособлением организма. Именно здесь должна пролегать граница между адаптацией и компенсацией.

 Физиологические адаптации заключаются в особенностях ферментативного набора в пищеварительном тракте животных, определяемого составом пищи. Обитатели сухих пустынь способны обеспечивать потребность во влаге , за счет биохимического окисления жиров.

Много структурных и физиологических адаптации к зиме демонстрируют деревья умеренных широт.

Например, лиственные деревья осенью сбрасывают листву (под влиянием особого фитогормона — абсцизовой кислоты), резко снижая тем самым интенсивность транспирации на период замерзания почвенного раствора (опадение листьев помогает также избежать повреждений снегом и ветром в то время, когда фотосинтез все равно был бы резко снижен из-за слабой освещенности, низких температур, дефицита воды и питательных веществ. В течение этих периодов зоны будущего роста — почки, защищенные видоизмененными чешуйчатыми листьями — впадают в состояние покоя и их метаболическая активность подавляется абсцизовой кислотой. В северных и высокогорных лесах преобладают хвойные породы с игловидными листьями, покрытыми толстой кутикулой. Такое строение снижает интенсивность транспирации летом, а также вероятность повреждения ветром и снегом зимой, а с наступлением теплового периода позволяет сразу же начать фотосинтез, что дает этим породам преимущество перед листопадными. Разнообразные виды однолетних растений имеют короткие периоды роста и переносят холодный период, образуя холодостойкие семена и подземные органы. [Выдержка из книги Тейлор Д. «Биология Том2 Изд3» издательство: Мир. 2004 г. стр.405] 

Растения не способны укрываться от зноя, перемещаясь, как животные, в тень, поэтому избегают перегрева с помощью структурных и физиологических адаптации.

Сложность физиологической адаптации человека к большой высоте состоит в наличии многочисленных потенциальных маладаптивных реакций. Хотя каждый синдром описан отдельно, они частично совпадают. Болезни типа острой гипоксии, острой горной болезни, высотного отека легких и высотного отека мозга наиболее вероятно представляют спектр расстройств, имеющих похожую патофизиологию.

Источник: https://www.yaneuch.ru/cat_19/adaptaciya-organizmov/75125.1464862.page1.html

Адаптации организмов

Основные механизмы адаптации на уровне организма:  1) биохимические– проявляются во внутриклеточных процессах, как,

Приспособления организмов к среде носят название адаптации. Под адаптациями понимаются любые изменения в структуре и функциях организмов, повышающие их шансы на выживание.

Способность к адаптациям – одно из основных свойств жизни вообще, так как обеспечивает и саму возможность ее существования, возможность организмов выживать и размножаться. Адаптации проявляются на разных уровнях: от биохимии клеток и поведения отдельных организмов до строения и функционирования сообществ и экологических систем. Адаптации возникают и развиваются в ходе эволюции видов.

Основные механизмы адаптации на уровне организма: 1) биохимические– проявляются во внутриклеточных процессах, как, например, смена работы ферментов или изменение их количества; 2) физиологические – например, усиление потоотделения при повышении температуры у ряда видов; 3) морфо-анатомические – особенности строения и формы тела, связанные с образом жизни; 4) поведенческие – например, поиск животными благоприятных мест обитания, создание нор, гнезд и т. п.; 5) онтогенетические – ускорение или замедление индивидуального развития, способствующие выживанию при изменении условий.

Экологические факторы среды оказывают на живые организмы различные воздействия, т. е.

могут влиять как раздражители, вызывающие приспособительные изменения физиологических и биохимических функций; как ограничители, обусловливающие невозможность существования в данных условиях; как модификаторы, вызывающие морфологические и анатомические изменения организмов; как сигналы, свидетельствующие об изменениях других факторов среды.

Общие законы действия факторов среды на организмы

Несмотря на большое разнообразие экологических факторов, в характере их воздействия на организмы и в ответных реакциях живых существ можно выявить ряд общих закономерностей.

Закон оптимума.

Каждый фактор имеет определенные пределы положительного влияния на организмы (рис. 1). Результат действия переменного фактора зависит прежде всего от силы его проявления. Как недостаточное, так и избыточное действие фактора отрицательно сказывается на жизнедеятельности особей.

Благоприятная сила воздействия называется зоной оптимума экологического фактора или просто оптимумом для организмов данного вида. Чем сильнее отклонения от оптимума, тем больше выражено угнетающее действие данного фактора на организмы (зона пессимума).

Максимально и минимально переносимые значения фактора – это критические точки, за пределами которых существование уже невозможно, наступает смерть.

Пределы выносливости между критическими точками называют экологической валентностью живых существ по отношению к конкретному фактору среды.

Рис. 1. Схема действия факторов среды на живые организмы

Представители разных видов сильно отличаются друг от друга как по положению оптимума, так и по экологической валентности.

Так, например, песцы в тундре могут переносить колебания температуры воздуха в диапазоне более 80 °C (от +30 до -55 °C), тогда как тепловодные рачки Copilia mirabilis выдерживают изменения температуры воды в интервале не более 6 °C (от +23 до +29 °C).

Одна и та же сила проявления фактора может быть оптимальной для одного вида, пессимальной – для другого и выходить за пределы выносливости для третьего (рис. 2).

Широкую экологическую валентность вида по отношению к абиотическим факторам среды обозначают добавлением к названию фактора приставки «эври». Эвритермные виды – выносящие значительные колебания температуры, эврибатные– широкий диапазон давления, эвригалинные – разную степень засоления среды.

Рис. 2. Положение кривых оптимума на температурной шкале для разных видов:

1, 2 — стенотермные виды, криофилы;

3–7– эвритермные виды;

8, 9 — стенотермные виды, термофилы

Неспособность переносить значительные колебания фактора, или узкая экологическая валентность, характеризуется приставкой «стено» – стенотермные, стенобатные, стеногалинные виды и т. д.

В более широком смысле слова виды, для существования которых необходимы строго определенные экологические условия, называют стенобионтными, а те, которые способны приспосабливаться к разной экологической обстановке, – эврибионтными.

Условия, приближающиеся по одному или сразу нескольким факторам к критическим точкам, называют экстремальными.

Положение оптимума и критических точек на градиенте фактора может быть в определенных пределах сдвинуто действием условий среды. Это регулярно происходит у многих видов при смене сезонов года. Зимой, например, воробьи выдерживают сильные морозы, а летом гибнут от охлаждения при температуре чуть ниже нуля.

Явление сдвига оптимума по отношению к какому-либо фактору носит название акклимации. В отношении температуры это хорошо известный процесс тепловой закалки организма. Для температурной акклимации необходим значительный период времени.

Механизмом является смена в клетках ферментов, катализирующих одни и те же реакции, но при разных температурах (так называемые изоферменты).

Каждый фермент кодируется своим геном, следовательно, необходимо выключение одних генов и активация других, транскрипция, трансляция, сборка достаточного количества нового белка и т. п. Общий процесс занимает в среднем около двух недель и стимулируется переменами в окружающей среде.

Акклимация, или закалка, – важная адаптация организмов, происходит при постепенно надвигающихся неблагоприятных условиях или при попадании на территории с иным климатом. Она является в этих случаях составной частью общего процесса акклиматизации.

Дата добавления: 2017-03-29; просмотров: 929; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

ПОСМОТРЕТЬ ЁЩЕ:

Источник: https://helpiks.org/9-9077.html

Scicenter1
Добавить комментарий