Практическая работа по биологии на тему «Приспособление организмов к среде обитания» (11 класс, I курс СПО)

Практическая работа по биологии на тему

«Приспособление организмов к среде обитания» (11 класс, I курс СПО)

.

Теоретическое введение

В результате действия естественного отбора сохраняются особи с полезными для их процветания признаками. Таким образом, у растений и животных возникают приспособления, соответствующие той среде, в которой они обитают. Приспособленность к условиям среды может быть весьма совершенной, что повышает шансы организмов на выживание и оставление большого числа потомков. Например, совершенны приспособления стрижа к полету, а дятла — к жизни в лесу. Характер приспособлений к жизни в своеобразной среде различен. Стриж на лету ловит мелких насекомых: у него широкий рот и короткий клюв, дятел добывает из-под коры личинок насекомых: у него крепкий длинный клюв и длинный язык.

Под адаптацией (от лат. adaptatio— приспособление, прилаживание) понимается совокупность морфофизиологических, поведенческих, популяционных и других особенностей биологического вида, которая обеспечивает возможность его существования в определенных условиях внешней среды. Адаптацией также называют сам процесс выработки приспособлений организмов к условиям существования. Приспособленный организм характеризуется жизнеспособностью, конкурентоспособностью.

Адаптации, или приспособления, формируются на протяжении всех стадий онтогенеза (индивидуального развития) особи вида.

Морфологические адаптации связаны с особенностями строения тела. С точки зрения эволюционной значимости морфологические приспособления, наряду с другими типами, подразделяются на общие и частные. Общие адаптации — приспособления к жизни в обширной зоне (диапозоне) условиям среды. К адаптациям общего плана относят, например, приспособленность конечностей позвоночных к наземной среде (большинство рептилий, млекопитающих), плаванию (рыбы, китообразные и пр.), полету (птицы, рукокрылые млекопитающие). Частные адаптации — специализация к определенному образу жизни. К таким адаптациям относят, например, приспособленность конечностей к бегу (антилопы, лошади, страусы и др.), роющему образу жизни (кроты, могеры, цокоры и др.), лазанию по деревьям (обезьяны, ленивцы, дятлы, пищухи и пр.).

Много примеров частных адаптация связано с наличием у животных покровительственной окраски. Такая окраска делает организмы менее заметными на фоне окружающей местности. Условно разделяют несколько типов покровительственной окраски: маскировку, мимикрию, демонстрацию.

Маскировка – приспособление, при котором форма тела и окраска животных сливаются с окружающими предметами. Например, гусеница бабочки-пяденицы похожа на сучок, насекомое палочник – на сухую ветку. Маскировка бывает криптическая (обеспечивает сходство с окружающим фоном); расчленяющая (тигр, жираф, окрас яиц у птиц); скрадывающая (основана на принципе «противотени»). Камбалы, хамелеоны, например, приспособились менять окрас под изменение окружающей среды.

Мимикрия — сходство беззащитного и съедобного вида животного с одним или несколькими представителями неродственных видов, хорошо защищенных от нападения и поедания хищником (миметизм) или с растениями или предметами окружающей среды (мимезия). Миметизм характерен для целого ряда видов насекомых (мухи, имитирующие ос. Шмелей), змей (неядовитые змеи имитируют окраску ядовитых). Примеры мимезии: некоторые морские коньки напоминают водоросли, яйца некоторых куликов сходны по окраске и форме с галькой, гусеница бабочки-пяденицы напоминает сухой сучок др. Мимикрия у растений служит для отпугивания или привлечения животных. Например, лишенные нектара цветки белозора сходны с медоносными цветками, что привлекает опылителей.

Демонстрация (угрожающая) окраска характерна для животных, обладающих ядовитыми зубами( ядовитые змеи), жалящими приспособлениями (пчелы, осы), ядовитыми кожными железами(огненная саламандра, жерлянки и др.) Ряд ядовитых змей оповещает о своем присутствии звуками.

Биохимические адаптации. Многие организмы способны образовывать различные вещества, которые служат им для защиты от врагов и для нападения на другие организмы. Например, пахучие вещества клопов, яды пауков, токсины растений, а также появление особой структуры белков и липидов у организмов, обитающих при очень высоких или низких температурах.

Физиологические адаптации связаны с перестройкой обмена веществ. Человек не может долго обходиться без пресной воды из-за особенностей своего солевого обмена, но птицы и рептилии, проводящие большую часть жизни в морских просторах и пьющие морскую воду приобрели специальные железы, которые позволяют им быстро избавляться от избытка солей.

Поведенческие адаптации – особый тип поведения в тех или иных условиях имеет очень большое значение для выживания в борьбе за существование, например затаивание или отпугивающее поведение при приближении врага, спячка животных и сезонные миграции, запасание корма на неблагоприятный период года.

Следует отметить, что многие виды адаптаций формируются параллельно, например, животные, имеющие покровительственную окраску, в минуту опасности замирают и пр.

ОТНОСИТЕЛЬНЫЙ ХАРАКТЕР ПРИСПОСОБЛЕНИЙ.

Решающую роль в возникновении совершенных адаптаций играет непрерывно действующий естественный отбор. Из большого разнообразия фенотипов, а значит и генотипов, в популяциях сохраняются наиболее соответствующие данным условиям особи. Однако, приспособленность организмов не абсолютна, а относительна. Относительность приспособлений связана с тем, что условия внешней среды нередко меняются значительно быстрее, чем формируются те или иные приспособления. А уже имеющиеся приспособления теряют свое значение для организма в трансформированной среде.

Доказательства относительности приспособлений:

Полезный орган в одних условиях становится бесполезным или даже вредным в других — длинные крылья морской птицы фрегеата не дают ей подняться с гладкой поверхности моря; странствующий альбатрос не в состоянии взлететь с палубы корабля.

Защитные приспособления от врагов также относительны: ядовитые змеи поедаются ежами, свиньями, которые мало восприимчивы к их яду;

Проявление инстинктов может также оказаться нецелесообразным: защитная реакция скунса (выпускание струи дурно пахнущей жидкости) не спасает от надвигающегося автомобиля

Явление гиперморфоза – чрезмерные размеры органов, которые становятся помехой для организма: огромные (до 3 м и более) рога вымершего большерогого оленя, излишне длинные бивни древних хоботных – мастодонтов.

Инструктивная карточка

Практическая работа «Приспособление организмов к среде обитания»

Цель работы: выявить черты приспособленности организмов к среде обитания и установить их относительный характер.

Оборудование: изображения представителей царств эукариот различных мест обитания, схема «Жизненные формы животных».

Ход работы.

1. Определите среду обитания организмов, предложенных вам для исследования.

2. Выявите черты их приспособленности к среде обитания.

3.Полученные данные оформите в виде таблицы «Приспособленность организмов к среде обитания».

4. Можно ли считать, что выявленные вами приспособления носят относительный характер? Докажите свою позицию по этому вопросу.

5. На основании знаний о движущих силах эволюции объясните механизм возникновения приспособлений.

Приспособленность организмов к среде обитания

Божья коровка

Тело божьей коровки полушарообразное или яйцевидное, более или менее выпуклое. Как взрослые божьи коровки, так и их личинки питаются тлями; некоторые божьи коровки, равно как их личинки, питаются растениями. В случае опасности жуки поджимают сяжки под голову, а ноги под туловище, притворяются мёртвыми и выпускают желтоватый сок, прежде употреблявшийся против зубной боли. Виды, имеющие более длинные ноги, в таких случаях стараются спастись бегством. Жуки зимуют под корой деревьев, под корнями и т. п. Весной самки откладывают желтоватые яички на листьях; из яичек вылупляются удлиненные, сзади заострённые личинки. Личинки божьих коровок часто имеют яркую окраску, бывают усажены бородавками и шипами; сяжки их 3-членистые, на каждой стороне головы находится по 3-4 простых глазка; ноги их довольно длинны. Куколки прикрепляются к листьям задним концом тела. Большая часть божьих коровок весьма полезна тем, что потребляет множество тлей, вредящих растениям.

Крот обыкновенный

Насекомоядное мелких и средних размеров животное: длина тела от 5 до 21см; вес от 9 до 170 г. Кроты приспособлены к подземному, роющему образу жизни. Туловище у них вытянутое, округлое, покрытое густым, ровным, бархатистым мехом. Кротовая шубка имеет уникальное свойство — её ворс растёт прямо, а не ориентирован в определённую сторону. Это позволяет кроту легко двигаться под землёй в любом направлении — ворс свободно ложится и вперед, и назад. Окрас у крота однотонный, чёрный, чёрно-бурый или тёмно-серый. Конечности укороченные, лапы лопатообразно расширены; когти крупные, уплощённые сверху. Задние конечности обычно слабее передних. Хвост короткий. Голова небольшая, удлинённая. Нос вытянут в подвижный хоботок. Шея снаружи почти не заметна. Ушные раковины отсутствуют или очень малы. Зрение у кротов слабое; у некоторых видов глаза закрыты кожей. Хорошо развиты обоняние и осязание. Кроты обитают в почвенной среде в различных ландшафтах, предпочитая, однако, местности с влажными почвами, лёгкими для рытья. В отличие от грызунов они не могут грызть землю резцами, поэтому живут только в местах с мягкой рыхлой почвой — в лесах, на лугах. Некоторые виды в поисках корма выходят на поверхность или ведут наземный образ жизни. Живут семьями.

Тюлени (ластоногие)

Различные виды тюленей водятся в морях и океанах обоих полушарий, а также в некоторых внутренних водоемах (например, в озерах Байкал, Ладожском, Каспийском). Тюлени хорошо приспособлены к водному образу жизни и перенесению низких температур. Их веретенообразное тело имеет обтекаемые контуры без выступов, так как лишенная ушных раковин голова совершенно гладкая, а короткая шея между ней и туловищем не имеет резкого перехвата. Конечности тюленей с перепонками между пальцами превратились в ласты и служат для плавания. Большую часть времени эти животные проводят в воде, быстро в ней передвигаются и ловко ныряют. Во время ныряния ушные отверстия и ноздри плотно замыкаются, не давая воде проникнуть внутрь органов слуха и обоняния, которые у тюленей развиты очень хорошо. В воде тюлени способны издавать неслышные звуки (ультразвуки), при помощи которых они обнаруживают добычу. Эти звуки как эхо отражаются от поверхности тела рыб и улавливаются тюленями. Зрение у них хотя и слабое, но глаза приспособлены к различению добычи под водой при малой яркости света. Этому способствует крупная величина глазного яблока с сильно расширяющимся зрачком. Расположенные на верхней губе пучки длинных волос (вибриссы) служат органами осязания. Шерсть тюленя, состоящая из коротких, жестких и редких волос, не имеет подшерстка и не может предохранять тело от охлаждения. Эту функцию выполняет толстый слой подкожного жира, который к тому же снижает удельный вес тела и облегчает плавание. Вне воды тюлени становятся неуклюжими: по поверхности суши или льда они могут только ползать при помощи передних ластов, а задние при этом волочатся, не принимая участия в передвижении.

Каланы (морские выдры)

Калан – самый крупный представитель семейства куньих, приспособленные к водному образу жизни. Самцы весят до 45 кг и достигают в длину 1,5 м, самки намного мельче. Анатомия и физиология каланов великолепно приспособлена к жизни в море. Задние лапы превратились у них в настоящие ласты, похожие на ласты тюленей, поэтому на суше они передвигаются весьма комично. Их медленная и неуклюжая походка в редких случаях, обычно при бегстве от опасности, превращается в своеобразный галоп, но долго бежать они не в состоянии. Зато в море калан – само изящество; он может быстро плавать как на брюхе, так и на спине. Правда, чаще всего их можно видеть на поверхности воды лежащими на спине в характерной позе. Передними лапками зверек орудует, как настоящими руками: подносит еду ко рту, удерживает съестное на груди. Благодаря особому строению глаз каланы одинаково хорошо видят как в воде, так и на суше. Небольшие ушные раковины и ноздри смыкаются при погружении в воду. Каланы могут пить морскую воду без ущерба для себя, у них большие и мощные почки. Мех калана – особая статья. Жизнь водных млекопитающих зависит от того, насколько хорошо они защищены от переохлаждения. Каланы настолько гибкие, что могут достать лапками и зубами до самых 6 отдаленных уголков тела, к тому же шкуры на них так много, что кажется, будто зверек одет в «шубу» на несколько размеров больше. Уход за шкуркой – процесс длительный; каланы тратят на него примерно 15% времени бодрствования.

Заяц-беляк

Крупный заяц: длина тела взрослых животных от 44 до 65 см, изредка достигая 74 см; масса тела 1,6—4,5 кг. Средние размеры уменьшаются с северо-запада на юго-восток. Уши длинные (7,5—10 см), но заметно короче, чем у русака. Хвост обычно сплошь белый; относительно короткий и округлый, длиной 5—10,8 см. Лапы сравнительно широкие; ступни, включая подушечки пальцев, покрыты густой щёткой волос, что позволяет ему легко передвигаться даже по рыхлому снегу. В окраске наблюдается чётко выраженный сезонный диморфизм: зимой беляк чисто-белый, за исключением чёрных кончиков ушей; окраска летнего меха в различных частях ареала — от рыжевато-серой до аспидно-серой с бурой струйчатостью. Голова обычно окрашена несколько темнее спины; бока светлее. Брюхо белое. Только в областях, где нет устойчивого снегового покрова, зайцы на зиму не белеют. Самки беляков в среднем крупнее самцов, по окраске не отличаются. Линяет беляк 2 раза в год — весной и осенью. Линька жёстко связана с внешними условиями: её начало запускает изменение продолжительности светового дня, а температура воздуха определяет скорость протекания. Каждый участок тела вылинивает при определённой среднесуточной температуре. Осенняя линька идёт в обратном направлении — от задней части тела к голове.

Кактусовые, кактусы

Семейство более или менее суккулентных растений. «Суккулентами» называют растения с мясистыми вегетативными тканями, приспособленными к запасанию воды. Уникальный признак кактусов – так называемые ареолы (видоизмененные пазушные почки), обычно несущие модифицированные листья – колючки или волоски. В крайне засушливых местах у них появились необычные, часто очень массивные клубневидные корни, в которых запасаются вода и питательные вещества. Все суккулентные растения способны накапливать воду в своих стеблях. У крупных видов стебель покрыт продольными гребнями, на которых развиваются цветки и колючки. Высота этих гребней – до нескольких сантиметров. Когда вода в дефиците, они хорошо различимы, а в период дождей, когда стебель вздувается, их почти не видно. Некоторые кактусовые, поверхность которых не образует подобную «гармошку», при избыточном увлажнении просто покрываются продольными трещинами. Еще одно свойственное большинству суккулентов приспособление – малые число и размеры устьиц (похожих на поры отверстий) в эпидермисе стеблей и листьев (если последние присутствуют). При этом устьица часто погружены в особые углубления (крипты) и бывают дополнительно прикрыты волосками и колючками. У многих видов испарению влаги стеблем препятствует покрывающий его слой воска. Считается, что густо расположенные волоски и колючки способствуют формированию вокруг кактусов своего рода мертвого пространства с неподвижным воздухом: это замедляет испарение и, 7 возможно, не дает растительноядным животным добраться до съедобных тканей растения. Однако известно множество неколючих видов кактусовых, прекрасно себя чувствующих без такой защиты

Обыкновенный богомол

Насекомое из семейства настоящих богомолов. Крупное хищное насекомое с приспособленными для хватания пищи передними конечностями. Окраска покровительственная, очень изменчива, варьируется от зелёного или жёлтого до буро-серого или темно-коричневого. Переднеспинка умеренной длины, передние ноги хватательные, кроме добывания пищи, используются также для передвижения. Задние ноги бегательные. Крылья хорошо развиты как у самца, так и у самки. Обыкновенный богомол — типичный хищник-засадчик, мимикрирующий под окружающие растения. Подстерегая жертву, малоподвижен, при появлении её в пределах досягаемости захватывает передними хватательными ногами, удерживая её между шипастыми бедром и голенью. Поза его при ожидании жертвы напоминает на молитвенно сложившего руки человека. В отличие от самцов, которые питаются достаточно мелкими насекомыми, огромные, тяжёлые самки могут нападать на насекомых такого же, а иногда и большего размера, чем они сами. Воздействие половых гормонов приводит к возрастанию агрессивности в поведении. В это время между самками нередки случаи каннибализма. Одна из самых знаменитых особенностей обыкновенного богомола — пожирание самца самкой после или даже во время спаривания. Однако в большинстве случаев спаривание происходит нормально, а самка съедает самца только после спаривания, и то только в 50 % случаев. На самом деле самка поедает самца из-за высокой потребности в белке на ранней стадии развития яиц.

Мухомор красный

Ядовитый психоактивный гриб рода Мухомор. Кожица ярко-красная, различной густоты цвета, блестящая, усеяна белыми бородавчатыми хлопьями. Мякоть белая, под кожицей светло-оранжевая или светло-жёлтая, с лёгким запахом. Цвет кожицы может быть различных оттенков от оранжево-красного до ярко-красного, с возрастом светлеет. Пластинки иногда приобретают светло-жёлтый оттенок. Растёт на кислых почвах, обычный гриб в лесах умеренного климата Северного полушария, в горах встречается до верхней границы леса. Плодовое тело гриба содержит ряд токсичных соединений, некоторые из которых обладают психотропным эффектом. Известны токсические свойства мухомора по отношению к некоторым насекомым. Это позволяло долгое время использовать его настой как средство от насекомых.

Морская камбала

Морская рыба семейства камбаловых. Отличается сильно сплющенным телом и расположением глаз на одной стороне. Обращённая кверху сторона более ярко окрашена. Обладает способностью к мимикрии. В процессе развития от икринки до молоди плавает как все обычные рыбы. Однако при достижении определённого размера происходит метаморфоз и её глаз сдвигается на другой бок. Достигает длины 50—60 см, максимальный известный вес около 7 кг. Плодовитость до 500 тыс. икринок. Камбала служит предметом промысла ради вкусного мяса.

Большая выпь

Птица семейства цаплевых. Выпь со спины имеет чёрные с желтоватыми каёмками перья, такого же цвета голова. Брюхо охристое с бурым поперечным рисунком. Хвост жёлто-бурый с черноватым рисунком. В целом такая окраска выпи является маскировочной и помогает птице оставаться незамеченной среди стеблей тростника и камыша, где она обитает. Выпь активна в сумерках. Как и многие цапли, выпь подолгу стоит неподвижно, подкарауливая добычу и резким молниеносным движением хватая её. Днём она неподвижно стоит в зарослях, обычно на одной ноге, втянув голову и нахохлившись. Заметить её в этот момент очень сложно: она больше напоминает пучок сухих стеблей тростника. При опасности она замирает с вытянутой вертикально шеей и поднятой головой. В этом случае её заметить ещё сложнее, так как она становится похожей на тростник, клюв, вытянутый вверх, напоминает головку тростника. При прямой опасности выпь широко раскрывает клюв и отрыгивает проглоченную пищу.