Підручник з Біології і екології (рівень стандарту). 11 клас. Остапченко - Нова програма

ШАНОВНІ ОДИНАДЦЯТИКЛАСНИЦІ ТА ОДИНАДЦЯТИКЛАСНИКИ!

Минулого року ви ознайомилися з біорізноманіттям нашої планети, принципами метаболізму різних організмів; зрозуміли, як важливо оберігати спадковий матеріал від мутагенних факторів, дізналися про завдання медичної генетики щодо діагностики, профілактики та лікування спадкових захворювань й уроджених вад, про сучасні досягнення біології та медицини в галузі трансплантологи тканин та органів, перспективи репродукційної медицини.

Цього року ви детальніше опануєте важливу властивість живої матерії - здатність адаптуватись, тобто пристосовуватися до різноманітних умов середовища мешкання; розширите свої знання про імунну систему, профілактику неінфекційних, інфекційних, інвазійних захворювань; дізнаєтеся про сучасні екологічні проблеми у світі та в Україні, шляхи подолання їх, а також основні напрями реалізації біологічної безпеки. Ви переконаєтеся, що за допомогою досліджень у галузі селекції та біотехнології можна розв’язати проблему забезпечення населення планети, що безупинно зростає, харчовими продуктами та ефективними ліками, усвідомите значення для подальшого прогресу суспільства сучасних досягнень перспективних галузей біології - біотехнології, генної та клітинної інженерії.

НАВЧАЛЬНІ ПРОЕКТИ слугуватимуть формуванню навичок самостійної роботи, умінь пошуку потрібної інформації в додаткових літературних джерелах.

Важливою складовою успішного засвоєння курсу біології та екології є ПРАКТИЧНІ РОБОТИ. Вони допоможуть вам самостійно сформувати спеціальні та практичні вміння.

Вироблення навичок сприймати наукову інформацію, аналізувати її на логічній основі, виокремлювати головне, застосовувати свої знання у практичній діяльності сприятиме розвитку ключових компетентностей. Їх ви формували протягом попередніх років навчання під час вивчення різних дисциплін. Головні серед них:

уміння вчитися та оперувати знаннями;

співробітництво, уміння працювати в команді; вироблення особистісних і лідерських якостей;

прагнення до самоосвіти, використання інформаційних технологій;

відповідальне ставлення до свого здоров’я;

громадянська відповідальність.

Набувши їх, ви зможете легше розв’язати питання майбутнього професійного вибору, станете успішними в будь-якій сфері своєї діяльності. Можливо, вивчення біології та екології вплине на подальший вибір вашого життєвого шляху, і ви продовжите опановувати біологію, екологію та медицину вже у стінах відповідних вищих закладів освіти.

Отже, авторський колектив бажає вам успіхів у пізнанні складного та цікавого світу живої природи!

Тема 5. Адаптації

• здатність формувати адаптації як загальну властивість біологічних систем;
• принцип єдності організмів і середовища їхнього мешкання;
• загальні закономірності формування адаптацій на різних рівнях організації живої матерії та їхні властивості;
• життєві форми тварин і рослин як наслідок адаптацій до середовища мешкання;
• спряжену еволюцію (коеволюцію) та коадаптацію організмів;
• основні середовища мешкання та адаптації до них організмів;
• адаптивні біологічні ритми та їхнє значення.

§ 1. АДАПТАЦІЇ ЯК УНІВЕРСАЛЬНА ВЛАСТИВІСТЬ БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ

Пригадайте, що таке біологічна система. Що таке еволюція, ароморфоз, ідіоадаптація, загальна дегенерація, геном, гомеостаз? Що таке фізіологічні системи органів?

За будь-яких змін умов існування вижити та залишити плодючих нащадків можуть лише ті організми, які до цих змін адаптувалися.

Адаптація — це процес пристосування будови, хімічного складу та функцій, поведінки організмів, а також пристосування популяцій, угруповань видів до умов середовища мешкання.

Здатність адаптовуватись — універсальна властивість біологічних систем різного рівня організації: від найнижчого молекулярного до найвищого - біосферного. На клітинному, тканинному або органному рівні адаптації можуть проявлятись у вигляді їхніх функціональних або морфологічних змін. На рівні організму вони проявляються змінами у будові та функціях як окремих органів або систем органів, так і цілісного організму як інтегрованої біологічної системи. Прикладами таких адаптацій може бути формування функціональних систем організму (мал. 1.1).

Мал. 1.1. Типи функціональних систем, що забезпечують адаптації біологічних систем

Мал. 1.2 Приклади адаптацій на популяційно-видовому рівні організації живої матерії: 1 - осінній листопад; 2 - міграції перелітних птахів

На популяційно-видовому рівні адаптації насамперед спрямовані на збереження та зростання чисельності особин певного виду, переживання несприятливих умов і заселення нових територій (мал. 1.2). На екосистемному (біогеоценотичному) рівні адаптації забезпечують збереження видового різноманіття екосистем, їхньої цілісності, стійкості та здатності до саморегуляції.

Запам'ятаємо

Хоч би на якому рівні організації живої матерії формувалися адаптації, вони насамперед спрямовані на підтримання гомеостазу біологічної системи: динамічної сталості її складу та властивостей.

Еволюція як процес постійного формування адаптацій біологічних систем. Процес еволюції можна розглядати як розвиток біологічних систем у бік кращої адаптованості за допомогою виникнення ароморфозів, ідіоадаптації і навіть загальної дегенерації.

Ароморфози, пов’язані з підвищенням рівня організації, забезпечували адаптації до нових середовищ мешкання. Ідіоадаптації супроводжувались адаптаціями до конкретних умов опанованого раніше середовища і без змін рівня організації. Ви вже знаєте, що за допомогою ідіоадаптацій відбувається адаптивна радіація - пристосування споріднених організмів до різних умов існування (мал. 1.3). Вона базується на процесах дивергенції - розходження станів певних ознак у нащадків спільного предка.

Мал. 1.3. Приклад адаптивної радіації: зміни форми дзьоба в галапагоських в’юрків унаслідок адаптацій до споживання різної їжі (завдання: з допомогою вчительки або вчителя проаналізуйте, як кожна форма дзьоба цих птахів адаптована до здобування певного виду їжі)

Загальна дегенерація пов’язана зі спрощенням організації внаслідок переходу до паразитичного, сидячого чи малорухливого способу життя. Адаптації, які при цьому виникали, також забезпечували кращу пристосованість до умов середовища, а не погіршували її.

Завдання. 1. Використовуючи знання, отримані в курсі біології, та додаткові джерела інформації, схарактеризуйте адаптації, з якими пов’язані ароморфози, ідіоадаптації та загальна дегенерація. 2. За малюнком 1.4 виберіть приклади ароморфозу, ідіоадаптації та загальної дегенерації. Обґрунтуйте свій вибір.

Мал. 1.4. Визначте приклади ароморфозу, ідіоадаптації та загальної дегенерації: 1 - представник ракоподібних роду Дендрогастер, що паразитує в порожнині тіла морських зірок; 2 - чотирикамерне серце (а) та два кола кровообігу (б) ссавців; 3 - повітряні мішки птахів

Отже, саме завдяки адаптації організмів до найрізноманітніших умов існування виникло вражаюче біорізноманіття на нашій планеті.

Американський палеонтолог Джордж Гейлорд Сімпсон (1902-1984) розробив концепцію адаптивної зони. Це комплекс умов навколишнього середовища, де відбувається еволюція певного таксона і який визначає напрям його еволюції. Опанування нової адаптивної зони зумовлює новий процес адаптивної радіації. Розширення адаптивної зони пов’язане з підвищенням рівня організації - певними ароморфозами. І, навпаки, спеціалізація видів - пристосування до конкретних умов існування - супроводжується звуженням адаптивної зони. Зокрема, це може відбуватись унаслідок конкуренції з іншими видами. Знизити гостроту конкуренції може опанування нової адаптивної зони.

Значення адаптацій у житті організмів. Усі живі істоти мають постійно пристосовуватись як до дії кожного окремого екологічного фактору, так і до всього їхнього комплексу, регулюючи процеси життєдіяльності відповідно до змін цих чинників (мал. 1.5).

• Правило взаємодії екологічних факторів стверджує: межі толерантності (витривалості) щодо дії будь-якого екологічного фактору можуть змінюватися залежно від того, з якою інтенсивністю і в якому поєднанні діють інші фактори. Справедливість цієї екологічної закономірності ви неодноразово відчували на власному досвіді: наприклад, високі або низькі температури легше переносити тоді, коли повітря сухе й не дмуть сильні вітри.

Мал. 1.5. Значення адаптацій для нормального існування та функціонування біологічних систем

Ключові терміни та поняття

адаптації, адаптивна радіація, адаптивна зона, правило взаємодії екологічних факторів.

Перевірте здобуті знання

1. У чому полягає процес формування адаптацій? 2. Яке значення адаптацій для виживання організмів? 3. Чим характеризуються адаптації, які формуються на різних рівнях організації біологічних систем? 4. У чому полягає концепція адаптивної зони? 5. Про що твердить правило взаємодії екологічних факторів?

Поміркуйте

Чому еволюція живої матерії на нашій планеті була б неможливою без здатності біологічних систем до формування різноманітних адаптацій?