Інформація про новину
  • Переглядів: 2825
  • Дата: 5-09-2019, 16:36
5-09-2019, 16:36

Формування коадаптацій у симбіотичних організмів

Категорія: Біологія





Попередня сторінка:  Морфологічні адаптації тварин. Адапта...
Наступна сторінка:   Здоровий спосіб життя та його складов...

Поміркуйте

Взаємодію паразитів та їхніх жертв інколи називають «гонкою озброєнь».

Що цим хочуть сказати?

Згадайте

• Симбіоз • Мутуалізм

• Паразитизм • Хижацтво

У процесі спільної еволюції — коеволю-ції — різні види рослин і тварин виробили пристосування один до одного — коадапта-ції. Ці коадаптації можуть бути настільки тісними, що жити окремо один від одного види вже не можуть.

Коадаптація в системі «хижак — жертва»

Пристосування, які жертви виробляють для того, щоб протидіяти хижакам, сприяють формуванню в хижаків механізмів, які дозволяють долати ці пристосування.

У хижаків виникають пристосування до пошуку, переслідування та вбивства здобичі. Їм властиві розвинені органи чуття, більш складна поведінка, інколи колективна (вовчі зграї, лев’ячі прайди тощо). Для них характерні певні фізіологічні особливості, зокрема невелика довжина травного тракту і наявність у ньому протеолітичних ферментів із дуже високою активністю.

У потенційних жертв розвиваються механізми протидії. Малорухливі тварини мають морфологічні засоби пасивного захисту (панцири черепах, мушлі молюсків). Дуже ефективними засобами захисту є фізіологічні механізми (отруйні залози, виділення рідини з неприємним запахом). Поведінкові механізми захисту спрямовані на втечу, активну оборону, відлякування або завмирання.

Між хижаками і жертвами формується система взаємодій, за якої обидві групи стабільно існують на певній території. Порушення такої системи призводить до катастрофічних екологічних наслідків. Наприклад, надмірний відстріл вовків стає причиною поширення захворювань серед їхніх жертв, наслідком чого є вимирання популяцій через перенаселення, ослаблення інфекціями тощо.

Коадаптація в системі «паразит — хазяїн»

У паразитів існує комплекс адаптацій, які забезпечують пристосування біології паразита до особливостей морфології, фізіології та екології їхніх хазяїв.

За класичною схемою «паразит — хазяїн» відбувається взаємодія вірусів або бактерій з організмами. Захворювання, що викликаються новими інфекціями, зазвичай перебігають у тяжкій формі, але в процесі еволюції хвороби переносяться легше: види-хазяї набувають імунітету, тоді як інфекційні агенти знижують агресивність.

У кишечних паразитів утворюються пристосування для прикріплення до тіла хазяїна та всисання поживних речовин, а також відбувається спрощення організації: втрачаються кінцівки й органи чуття, редукується травний канал. Організм-хазяїн підвищує свою стійкість до дії негативних факторів (зокрема, токсичності), джерелом яких є паразит.

Інколи коадаптація паразитів і хазяїв перетворюється на вигідну взаємодію. Приклад — медичні п’явки (мал. 49.1) та ссавці. Присисаючись до тіла тварини, п’явка вводить у її організм знеболювальні речовини, а також речовини, які перешкоджають зсіданню

крові та розчиняють тромби. Тобто після цього стан здоров’я жертви навіть покращується. Саме цей ефект і використовує медицина, застосовуючи п’явок із лікувальною метою.

Коадаптації під час мутуалізму

Мутуалізм — це взаємовигідна форма співіснування організмів. Мутуалістичні взаємовідносини відіграють важливу роль у сучасній біосфері. Так, украй важливими для рослин є мутуалістичні відносини з деякими грибами, які утворюють мікоризу, комахами-запилювачами і ссавцями, які поширюють їхнє насіння. Рослиноїдні тварини не можуть перетравлювати рослинну їжу без допомоги симбіотичних бактерій. Коралові рифи не можуть існувати без взаємодії коралових поліпів з одноклітинними водоростями — зоо-ксантелами.

Яскравим прикладом тривалих і взаємовигідних відносин є спільна еволюція рослин і комах-запилювачів. Рослини приваблюють комах пахучими речовинами і яскравими квітами, їхній пилок липкий і легко пристає до тіла комахи. У комах розвиваються морфологічні пристосування до запилення: укрите волосками тіло, до якого добре прилипає пилок; пристосований до морфології квітки ротовий апарат, такий як хоботок у метеликів (мал. 49.2).

Внутрішньоклітинний

ендосимбіоз

Такий тип мутуалістичних відносин, як внутрішньоклітинний ендосимбіоз (один з організмів живе всередині іншого) (мал. 49.3), спричинив виникнення еукаріотичної клітини. Деякі стародавні бактерії настільки пристосувалися до життя в цитоплазмі інших клітин, що почали діяти з ними як єдиний організм. Згодом із клітин-ендосимбіонтів утворилися мітохондрії і хлоропласти. Мі-тохондрії утворилися з аеробних бактерій, здатних ефективно використовувати кисень, пластиди — з різних груп бактерій, здатних до оксигенного фотосинтезу, або одноклітинних фотосинтезуючих еукаріотів.

У процесі тривалої коеволюції клітини-хазяї та ендосимбіонти пристосувались один до одного та синхронізували процеси метаболізму. Глибину коадаптації добре видно з того, що, наприклад, для роботи мітохон-дрії потрібно приблизно 700 різних білків, але тільки 5 % із них закодовані в геномі мітохондрій. Усі інші білки кодуються ядерними генами і транспортуються в мітохон-дрії з цитоплазми клітини.

Ключова ідея

У процесі коеволюції в різних видів рослин і тварин виробилися взаємні пристосування один до одного — коадаптації. Вони можуть бути настільки тісними, що окреме існування таких видів стає неможливим.

Запитання та завдання

1. Поясніть, як коадаптовані між собою вовки і зайці. 2. Чому в ендопаразитів спрощується організація? 3. Які механізми задіяні у взаємоадаптації анаеробних кишкових бактерій і ссавців? 4. Поясніть, як рослини використовують тварин для власного розмноження. 5. Які властивості, на вашу думку, повинні були мати стародавні бактерії — предки мітохондрій? пластид?

Основні положення теми «Адаптації»

Середовища існування живих організмів

• Водне • Наземно-повітряне

• Підземне • Тіла живих організмів

Терморегуляція

Терморегуляція — це сукупність процесів, які дозволяють підтримувати температуру тіла організму на певному рівні. Терморегуляція є одним із найважливіших механізмів адаптації організмів до середовища існування.

Способи терморегуляції

• Фізичні • Хімічні • Поведінкові

Пойкілотермні організми

Пойкілотермні організми не можуть підтримувати температуру тіла вищою від температури навколишнього середовища більше, ніж на 1-2 °С. Відповідно, температура їхнього тіла змінюється разом із температурою середовища.

Представники пойкілотермних організмів: щука, ропуха, гадюка, коник, рак.

Гомойотермні організми

Гомойотермні організми можуть підтримувати сталу температуру найважливіших частин тіла незалежно від умов навколишнього середовища.

Поділяються на тварин зі справжньою (ластівка, дельфін, кабан) та інерційною (шкіряста черепаха) гомойотермією.

 

Рухи організмів

Основні типи таксисів

Тип таксису

Джерело подразнення

Приклади

Фототаксис

Світло

Переміщення джгутикових водоростей (наприклад, евглен) у місця з найкращим освітленням

Термотаксис

Температура

Переміщення бактерій у середовищі, яке має температурний градієнт, до зони з найбільш комфортною для неї температурою

Хемотаксис

Наявність певних речовин

Переміщення бактерій до місць скупчення поживних речовин або лейкоцитів до місця скупчення бактерій. Переміщення бактерій від кришталика солі в розчині до місця з меншою концентрацією солі

Гідротаксис

Волога

Переміщення мікроорганізмів у ґрунті в напрямі до найбільш оптимального для них рівня вологості

Аеротаксис

Кисень

Рух аеробних мікроорганізмів у напрямку підвищення концентрації кисню, а анаеробних — у напрямку зниження його концентрації

Магнітотаксис

Магнітне поле Землі

Орієнтація та координація руху деяких грамнегативних бактерій, які живуть у водному середовищі (прісні, солоні або сильносолоні водойми)

Геотаксис (гра-вітаксис)

Сила тяжіння

Рух мікроорганізмів орієнтований на дію сили тяжіння. Трапляється в мікроорганізмів різних водойм

Тігмотаксис

Фізичний

контакт

Втеча бактерій від еукаріотів (амеб, лейкоцитів багатоклітинних), які на них полюють

Основні типи тропізмів

Тип тропізму

Джерело

подразнення

Приклади

Фототропізм

Світло

Повертання листків і пагонів рослини, яка росте у приміщенні, у напрямі до вікон

Геотропізм

Сила тяжіння

Ріст кореня вниз (за винятком дихальних коренів, які ростуть угору), ріст прямостоячих пагонів угору

Хемотропізм

Наявність певних речовин

Ріст кореневих систем у напрямку до горизонту ґрунту, багатого на потрібні для рослини речовини

Тігмотропізм

Фізичний

контакт

Обвивання навколо опори пагонів рослин із витким стеблом

Термотропізм

Температура

Ріст гілок дерев від джерела надмірного тепла (наприклад, димової труби, яка розташована поряд із деревом)

Гідротропізм

Волога

Ріст коренів кактуса в напрямку до джерела води в ґрунті

Основні типи настій

Тип настії

Джерело

подразнення

Приклади

Фотонастія

Світло

Закриття та відкриття кошиків кульбаб за зміни рівня освітлення (відкриття за високого рівня освітлення, а закриття за низького)

Хемонастія

Наявність

певних

речовин

Закриття листків росичок у разі потрапляння на них комах як реакція на певні білки на їхніх ногах

Тігмонастія

Струс

Рухи, зумовлені струсом, наприклад закриття листків у мімози сором’язливої після струсу, викликаного дотиком

Термонастія

Температура

Закриття квіток тюльпанів у разі зниження температури середовища і їх розкриття за підвищення температури

Гідронастія

Волога

Стулення та розкриття листків деяких видів папороті у випадку, відповідно, зниження та збільшення вологості повітря

Подразливість

Види рецепторів

Вид рецепторів

Які подразнення сприймає

Приклади

Фоторецептори

Світло

Рецептори сітківки

Хеморецептори

Молекули певних речовин

Нюхові та смакові рецептори

Механорецептори

Механічні стимули (тиск, коливання, дотик тощо)

Рецептори дотику, барорецептори

Терморецептори

Температуру

Холодові та теплові рецептори шкіри

Осморецептори

Осмотичний тиск

Рецептори внутрішніх органів, які контролюють стан внутрішнього середовища організму

Електрорецептори

Електричне поле

Рецептори електричних органів риб

Магніторецептори

Магнітне поле

Рецептори перелітних птахів, які дозволяють їм орієнтуватися за допомогою магнітного поля

Больові рецептори

Комплекс факторів

Рецептори болю у ссавців

 

 

 

Це матеріал з підручника Біологія і екологія 11 клас Задорожний (профільний рівень)

 



Попередня сторінка:  Морфологічні адаптації тварин. Адапта...
Наступна сторінка:   Здоровий спосіб життя та його складов...



^