Adaptasi fisiologis hewan, tumbuhan dan manusia: definisi, jenis, mekanisme dan contoh. Adaptasi morfologi - adaptasi hewan terhadap faktor lingkungan Bentuk tabel adaptasi
Reaksi terhadap faktor lingkungan yang tidak menguntungkan hanya dalam kondisi tertentu yang merugikan organisme hidup, dan dalam banyak kasus mereka memiliki nilai adaptif. Oleh karena itu, respons ini disebut oleh Selye sebagai "sindrom adaptasi umum". Dalam karya-karya selanjutnya, ia menggunakan istilah "stres" dan "sindrom adaptasi umum" sebagai sinonim.
Adaptasi- ini adalah proses pembentukan sistem pelindung yang ditentukan secara genetik yang memberikan peningkatan stabilitas dan aliran ontogenesis dalam kondisi yang tidak menguntungkan untuknya.
Adaptasi adalah salah satu mekanisme terpenting yang meningkatkan stabilitas sistem biologis, termasuk organisme tumbuhan, dalam kondisi keberadaan yang berubah. Semakin baik organisme beradaptasi dengan beberapa faktor, semakin tahan terhadap fluktuasinya.
Kemampuan organisme yang ditentukan secara genotip untuk mengubah metabolisme dalam batas-batas tertentu, tergantung pada aksi lingkungan eksternal, disebut laju reaksi. Ini dikendalikan oleh genotipe dan merupakan karakteristik dari semua organisme hidup. Sebagian besar modifikasi yang terjadi dalam batas-batas norma reaksi memiliki signifikansi adaptif. Mereka sesuai dengan perubahan habitat dan memberikan kelangsungan hidup tanaman yang lebih baik di bawah kondisi lingkungan yang berfluktuasi. Dalam hal ini, modifikasi semacam itu penting secara evolusioner. Istilah "laju reaksi" diperkenalkan oleh V.L. Johansen (1909).
Semakin besar kemampuan suatu spesies atau varietas untuk memodifikasi sesuai dengan lingkungannya, semakin luas laju reaksinya dan semakin tinggi pula kemampuan beradaptasinya. Sifat ini membedakan varietas tahan tanaman pertanian. Sebagai aturan, perubahan kecil dan jangka pendek pada faktor lingkungan tidak menyebabkan pelanggaran signifikan terhadap fungsi fisiologis tanaman. Ini karena kemampuan mereka untuk menjaga keseimbangan dinamis relatif dari lingkungan internal dan stabilitas fungsi fisiologis utama dalam lingkungan eksternal yang berubah. Pada saat yang sama, dampak yang tajam dan berkepanjangan menyebabkan terganggunya banyak fungsi tanaman, dan seringkali hingga kematiannya.
Adaptasi mencakup semua proses dan adaptasi (anatomi, morfologi, fisiologis, perilaku, dll.) yang meningkatkan stabilitas dan berkontribusi pada kelangsungan hidup spesies.
1.Adaptasi anatomis dan morfologis. Di beberapa perwakilan xerophytes, panjang sistem akar mencapai beberapa puluh meter, yang memungkinkan tanaman untuk menggunakan air tanah dan tidak mengalami kekurangan kelembaban dalam kondisi tanah dan kekeringan atmosfer. Pada xerophytes lain, adanya kutikula tebal, puber daun, dan transformasi daun menjadi duri mengurangi kehilangan air, yang sangat penting dalam kondisi kekurangan air.
Rambut dan duri yang terbakar melindungi tanaman agar tidak dimakan oleh hewan.
Pohon-pohon di tundra atau di ketinggian gunung yang tinggi terlihat seperti semak berduri yang merayap, di musim dingin mereka tertutup salju, yang melindungi mereka dari salju yang parah.
Di daerah pegunungan dengan fluktuasi suhu diurnal yang besar, tanaman sering memiliki bentuk bantal pipih dengan banyak batang yang berjarak rapat. Ini memungkinkan Anda menjaga kelembapan di dalam bantal dan suhu yang relatif seragam sepanjang hari.
Di rawa dan tanaman air, parenkim pembawa udara khusus (aerenchyma) terbentuk, yang merupakan reservoir udara dan memfasilitasi pernapasan bagian tanaman yang direndam dalam air.
2. Adaptasi fisiologis dan biokimia. Pada sukulen, adaptasi untuk tumbuh di gurun dan kondisi semi-gurun adalah asimilasi CO2 selama fotosintesis di sepanjang jalur CAM. Tumbuhan ini memiliki stomata yang menutup pada siang hari. Dengan demikian, tanaman menjaga cadangan air internal dari penguapan. Di gurun, air adalah faktor utama yang membatasi pertumbuhan tanaman. Stomata terbuka pada malam hari, dan pada saat ini, CO 2 memasuki jaringan fotosintesis. Keterlibatan CO2 selanjutnya dalam siklus fotosintesis terjadi pada siang hari dengan stomata tertutup.
Adaptasi fisiologis dan biokimiawi meliputi kemampuan stomata untuk membuka dan menutup, tergantung pada kondisi eksternal. Sintesis dalam sel asam absisat, prolin, protein pelindung, fitoaleksin, phytoncides, peningkatan aktivitas enzim yang melawan pemecahan oksidatif zat organik, akumulasi gula dalam sel dan sejumlah perubahan lain dalam metabolisme berkontribusi pada peningkatan ketahanan tanaman terhadap kondisi lingkungan yang merugikan.
Reaksi biokimia yang sama dapat dilakukan oleh beberapa bentuk molekul dari enzim yang sama (isoenzim), sedangkan masing-masing isoform menunjukkan aktivitas katalitik dalam kisaran yang relatif sempit dari beberapa parameter lingkungan, seperti suhu. Kehadiran sejumlah isoenzim memungkinkan tanaman untuk melakukan reaksi dalam rentang suhu yang jauh lebih luas, dibandingkan dengan masing-masing isoenzim individu. Hal ini memungkinkan pabrik untuk berhasil melakukan fungsi vital dalam perubahan kondisi suhu.
3. Adaptasi perilaku, atau menghindari faktor yang merugikan. Contohnya adalah ephemera dan ephemeroids (poppy, starflower, crocus, tulip, snowdrops). Mereka menjalani seluruh siklus perkembangan mereka di musim semi selama 1,5-2 bulan, bahkan sebelum timbulnya panas dan kekeringan. Dengan demikian, mereka meninggalkan, atau menghindari jatuh di bawah pengaruh stresor. Dengan cara yang sama, varietas tanaman pertanian pematangan awal membentuk tanaman sebelum timbulnya peristiwa musiman yang merugikan: kabut Agustus, hujan, salju. Oleh karena itu, pemilihan banyak tanaman pertanian ditujukan untuk menciptakan varietas matang awal. Tanaman tahunan menahan musim dingin sebagai rimpang dan umbi di tanah di bawah salju, yang melindungi mereka dari pembekuan.
Adaptasi tanaman terhadap faktor-faktor yang tidak menguntungkan dilakukan secara bersamaan di banyak tingkat regulasi - dari sel tunggal hingga fitocenosis. Semakin tinggi tingkat organisasi (sel, organisme, populasi), semakin besar jumlah mekanisme yang secara simultan terlibat dalam adaptasi tanaman terhadap stres.
Pengaturan proses metabolisme dan adaptif di dalam sel dilakukan dengan bantuan sistem: metabolisme (enzimatik); genetik; selaput. Sistem ini terkait erat. Dengan demikian, sifat-sifat membran bergantung pada aktivitas gen, dan aktivitas diferensial dari gen itu sendiri berada di bawah kendali membran. Sintesis enzim dan aktivitasnya dikendalikan pada tingkat genetik, pada saat yang sama, enzim mengatur metabolisme asam nukleat di dalam sel.
pada tingkat organisme pada mekanisme adaptasi seluler, yang baru ditambahkan, yang mencerminkan interaksi organ. Dalam kondisi yang tidak menguntungkan, tanaman membuat dan mempertahankan sejumlah elemen buah yang disediakan dalam jumlah yang cukup dengan zat yang diperlukan untuk membentuk benih penuh. Misalnya, dalam perbungaan sereal yang dibudidayakan dan di mahkota pohon buah-buahan, dalam kondisi buruk, lebih dari setengah ovarium yang diletakkan dapat rontok. Perubahan tersebut didasarkan pada hubungan kompetitif antara organ untuk fisiologis aktif dan nutrisi.
Di bawah kondisi stres, proses penuaan dan gugurnya daun bagian bawah dipercepat secara tajam. Pada saat yang sama, zat yang diperlukan untuk tanaman berpindah dari mereka ke organ muda, menanggapi strategi kelangsungan hidup organisme. Berkat daur ulang nutrisi dari daun bagian bawah, daun yang lebih muda, daun bagian atas, tetap hidup.
Ada mekanisme regenerasi organ yang hilang. Misalnya, permukaan luka ditutupi dengan jaringan integumen sekunder (periderm luka), luka pada batang atau cabang disembuhkan dengan masuknya (kapalan). Dengan hilangnya pucuk apikal, tunas dorman terbangun pada tanaman dan tunas lateral berkembang secara intensif. Restorasi musim semi pada daun, bukan yang gugur di musim gugur, juga merupakan contoh regenerasi organ alami. Regenerasi sebagai alat biologis yang menyediakan reproduksi vegetatif tanaman dengan segmen akar, rimpang, thallus, stek batang dan daun, sel terisolasi, protoplas individu, sangat penting secara praktis untuk produksi tanaman, penanaman buah, kehutanan, berkebun hias, dll.
Sistem hormonal juga terlibat dalam proses perlindungan dan adaptasi di tingkat tanaman. Misalnya, di bawah pengaruh kondisi yang tidak menguntungkan di tanaman, kandungan penghambat pertumbuhan meningkat tajam: etilen dan asam absisat. Mereka mengurangi metabolisme, menghambat proses pertumbuhan, mempercepat penuaan, kejatuhan organ, dan transisi tanaman ke keadaan tidak aktif. Penghambatan aktivitas fungsional di bawah tekanan di bawah pengaruh penghambat pertumbuhan adalah reaksi karakteristik untuk tanaman. Pada saat yang sama, kandungan stimulan pertumbuhan dalam jaringan menurun: sitokinin, auksin dan giberelin.
pada tingkat populasi seleksi ditambahkan, yang mengarah pada munculnya organisme yang lebih beradaptasi. Kemungkinan seleksi ditentukan oleh adanya variabilitas intrapopulasi pada ketahanan tanaman terhadap berbagai faktor lingkungan. Contoh variabilitas resistensi intrapopulasi dapat berupa penampilan bibit yang tidak ramah pada tanah salin dan peningkatan variasi waktu perkecambahan dengan peningkatan aksi stresor.
Spesies dalam pandangan modern terdiri dari sejumlah besar biotipe - unit ekologi yang lebih kecil, identik secara genetik, tetapi menunjukkan ketahanan yang berbeda terhadap faktor lingkungan. Di bawah kondisi yang berbeda, tidak semua biotipe sama vitalnya, dan sebagai akibat dari persaingan, hanya biotipe yang paling memenuhi kondisi yang diberikan. Artinya, resistensi suatu populasi (varietas) terhadap faktor tertentu ditentukan oleh resistensi organisme yang membentuk populasi tersebut. Varietas tahan memiliki komposisi satu set biotipe yang memberikan produktivitas yang baik bahkan dalam kondisi buruk.
Pada saat yang sama, dalam proses budidaya jangka panjang, komposisi dan rasio biotipe dalam populasi varietas berubah, yang mempengaruhi produktivitas dan kualitas varietas, seringkali tidak menjadi lebih baik.
Jadi, adaptasi mencakup semua proses dan adaptasi yang meningkatkan ketahanan tanaman terhadap kondisi lingkungan yang merugikan (anatomi, morfologi, fisiologis, biokimia, perilaku, populasi, dll.)
Tetapi untuk memilih cara adaptasi yang paling efektif, yang utama adalah waktu di mana tubuh harus beradaptasi dengan kondisi baru.
Dengan tindakan tiba-tiba dari faktor ekstrem, respons tidak dapat ditunda, harus segera diikuti untuk mengecualikan kerusakan permanen pada tanaman. Dengan dampak jangka panjang dari kekuatan kecil, penataan ulang adaptif terjadi secara bertahap, sementara pilihan strategi yang mungkin meningkat.
Dalam hal ini, ada tiga strategi adaptasi utama: evolusioner, ontogenetik dan mendesak. Tugas strategi adalah penggunaan sumber daya yang tersedia secara efisien untuk mencapai tujuan utama - kelangsungan hidup organisme di bawah tekanan. Strategi adaptasi ditujukan untuk mempertahankan integritas struktural makromolekul vital dan aktivitas fungsional struktur seluler, mempertahankan sistem regulasi aktivitas vital, dan menyediakan energi bagi tanaman.
Adaptasi evolusioner atau filogenetik(filogenesis - perkembangan spesies biologis dalam waktu) - ini adalah adaptasi yang muncul selama proses evolusi berdasarkan mutasi genetik, seleksi dan diwariskan. Mereka adalah yang paling dapat diandalkan untuk kelangsungan hidup tanaman.
Setiap spesies tumbuhan dalam proses evolusi telah mengembangkan kebutuhan tertentu untuk kondisi keberadaan dan kemampuan beradaptasi dengan relung ekologi yang ditempatinya, adaptasi organisme yang stabil terhadap lingkungan. Toleransi kelembaban dan naungan, tahan panas, tahan dingin dan fitur ekologi lainnya dari spesies tanaman tertentu terbentuk sebagai hasil dari tindakan jangka panjang dari kondisi yang relevan. Dengan demikian, tanaman yang menyukai panas dan hari pendek adalah karakteristik dari garis lintang selatan, tanaman yang kurang membutuhkan panas dan hari yang panjang adalah karakteristik dari garis lintang utara. Banyak adaptasi evolusioner tanaman xerofit terhadap kekeringan telah diketahui dengan baik: penggunaan air secara ekonomis, sistem perakaran dalam, kerontokan daun dan transisi ke keadaan dorman, dan adaptasi lainnya.
Dalam hal ini, varietas tanaman pertanian menunjukkan ketahanan yang tepat terhadap faktor-faktor lingkungan di mana pemuliaan dan pemilihan bentuk produktif dilakukan. Jika seleksi terjadi dalam beberapa generasi berturut-turut dengan latar belakang pengaruh konstan dari beberapa faktor yang tidak menguntungkan, maka ketahanan varietas terhadapnya dapat ditingkatkan secara signifikan. Wajar jika varietas yang dibiakkan oleh Institut Penelitian Pertanian Tenggara (Saratov) lebih tahan terhadap kekeringan daripada varietas yang dibuat di pusat pemuliaan wilayah Moskow. Dengan cara yang sama, di zona ekologis dengan kondisi tanah dan iklim yang tidak menguntungkan, varietas tanaman lokal yang tahan terbentuk, dan spesies tanaman endemik tahan terhadap stresor yang diekspresikan di habitatnya.
Karakterisasi ketahanan varietas gandum musim semi dari koleksi Institut Industri Tanaman Seluruh Rusia (Semenov et al., 2005)
| Variasi | Asal | Keberlanjutan |
| Enita | Wilayah Moskow | Tahan kekeringan sedang |
| Saratovskaya 29 | Wilayah Saratov | tahan kekeringan |
| Komet | wilayah Sverdlovsk. | tahan kekeringan |
| Karazino | Brazil | tahan asam |
| Pendahuluan | Brazil | tahan asam |
| Kolonias | Brazil | tahan asam |
| Thrintani | Brazil | tahan asam |
| PPG-56 | Kazakstan | toleran garam |
| Osho | Kirgistan | toleran garam |
| Surkhak 5688 | Tajikistan | toleran garam |
| pesan | Norway | toleran garam |
Dalam lingkungan alami, kondisi lingkungan biasanya berubah sangat cepat, dan waktu selama faktor stres mencapai tingkat yang merusak tidak cukup untuk pembentukan adaptasi evolusioner. Dalam kasus ini, tanaman tidak menggunakan mekanisme pertahanan permanen, tetapi diinduksi stresor, yang pembentukannya telah ditentukan sebelumnya (ditentukan).
Adaptasi ontogenetik (fenotip) tidak terkait dengan mutasi genetik dan tidak diwariskan. Pembentukan adaptasi semacam itu membutuhkan waktu yang relatif lama, sehingga disebut adaptasi jangka panjang. Salah satu mekanisme tersebut adalah kemampuan sejumlah tanaman untuk membentuk jalur fotosintesis tipe CAM yang hemat air dalam kondisi defisit air yang disebabkan oleh kekeringan, salinitas, suhu rendah, dan stresor lainnya.
Adaptasi ini dikaitkan dengan induksi ekspresi gen fosfoenolpiruvat karboksilase, yang tidak aktif dalam kondisi normal, dan gen enzim lain dari jalur CAM penyerapan CO2, dengan biosintesis osmolit (prolin), dengan aktivasi antioksidan sistem, dan dengan perubahan ritme harian gerakan stomata. Semua ini mengarah pada konsumsi air yang sangat ekonomis.
Pada tanaman ladang, misalnya, pada jagung, aerenkim tidak ada dalam kondisi pertumbuhan normal. Tetapi dalam kondisi banjir dan kekurangan oksigen dalam jaringan di akar, beberapa sel korteks primer akar dan batang mati (apoptosis, atau kematian sel terprogram). Sebagai gantinya, rongga terbentuk, di mana oksigen diangkut dari bagian udara tanaman ke sistem akar. Sinyal kematian sel adalah sintesis etilen.
Adaptasi mendesak terjadi dengan perubahan yang cepat dan intens dalam kondisi kehidupan. Ini didasarkan pada pembentukan dan fungsi sistem pelindung kejut. Sistem pertahanan kejut termasuk, misalnya, sistem protein kejut panas, yang terbentuk sebagai respons terhadap peningkatan suhu yang cepat. Mekanisme ini memberikan kondisi kelangsungan hidup jangka pendek di bawah aksi faktor yang merusak dan dengan demikian menciptakan prasyarat untuk pembentukan mekanisme adaptasi khusus jangka panjang yang lebih andal. Contoh mekanisme adaptasi khusus adalah pembentukan baru protein antibeku pada suhu rendah atau sintesis gula selama musim dingin tanaman musim dingin. Pada saat yang sama, jika efek merusak dari faktor tersebut melebihi kemampuan protektif dan reparatif tubuh, maka kematian pasti terjadi. Dalam hal ini, organisme mati pada tahap mendesak atau pada tahap adaptasi khusus, tergantung pada intensitas dan durasi faktor ekstrem.
Membedakan spesifik dan tidak spesifik (umum) respon tanaman terhadap stresor.
Reaksi nonspesifik tidak tergantung pada sifat dari faktor akting. Mereka sama di bawah aksi suhu tinggi dan rendah, kekurangan atau kelebihan kelembaban, konsentrasi tinggi garam di tanah atau gas berbahaya di udara. Dalam semua kasus, permeabilitas membran dalam sel tumbuhan meningkat, respirasi terganggu, dekomposisi hidrolitik zat meningkat, sintesis etilen dan asam absisat meningkat, dan pembelahan dan pemanjangan sel terhambat.
Tabel menunjukkan kompleks perubahan nonspesifik yang terjadi pada tanaman di bawah pengaruh berbagai faktor lingkungan.
Perubahan parameter fisiologis pada tanaman di bawah pengaruh kondisi stres (menurut G.V., Udovenko, 1995)
| Pilihan | Sifat perubahan parameter dalam kondisi | |||
| kekeringan | salinitas | suhu tinggi | suhu rendah | |
| Konsentrasi ion dalam jaringan | pertumbuhan | pertumbuhan | pertumbuhan | pertumbuhan |
| Aktivitas air di dalam sel | Jatuh | Jatuh | Jatuh | Jatuh |
| Potensial osmotik sel | pertumbuhan | pertumbuhan | pertumbuhan | pertumbuhan |
| Kapasitas menahan air | pertumbuhan | pertumbuhan | pertumbuhan | — |
| Kelangkaan air | pertumbuhan | pertumbuhan | pertumbuhan | — |
| Permeabilitas protoplasma | pertumbuhan | pertumbuhan | pertumbuhan | — |
| Tingkat transpirasi | Jatuh | Jatuh | pertumbuhan | Jatuh |
| Efisiensi transpirasi | Jatuh | Jatuh | Jatuh | Jatuh |
| Efisiensi energi pernapasan | Jatuh | Jatuh | Jatuh | — |
| Intensitas pernapasan | pertumbuhan | pertumbuhan | pertumbuhan | — |
| Fotofosforilasi | berkurang | berkurang | — | berkurang |
| Stabilisasi DNA nuklir | pertumbuhan | pertumbuhan | pertumbuhan | pertumbuhan |
| Aktivitas fungsional DNA | berkurang | berkurang | berkurang | berkurang |
| Konsentrasi prolin | pertumbuhan | pertumbuhan | pertumbuhan | — |
| Kandungan protein yang larut dalam air | pertumbuhan | pertumbuhan | pertumbuhan | pertumbuhan |
| Reaksi sintetis | Tertindas | Tertindas | Tertindas | Tertindas |
| Penyerapan ion oleh akar | Tertindas | Tertindas | Tertindas | Tertindas |
| Transportasi zat | Murung | Murung | Murung | Murung |
| Konsentrasi pigmen | Jatuh | Jatuh | Jatuh | Jatuh |
| pembelahan sel | melambat | melambat | — | — |
| Peregangan sel | Tertindas | Tertindas | — | — |
| Jumlah elemen buah | dikurangi | dikurangi | dikurangi | dikurangi |
| penuaan organ | Dipercepat | Dipercepat | Dipercepat | — |
| panen biologis | Diturunkan | Diturunkan | Diturunkan | Diturunkan |
Berdasarkan data pada tabel terlihat bahwa ketahanan tanaman terhadap beberapa faktor disertai dengan perubahan fisiologis searah. Ini memberikan alasan untuk percaya bahwa peningkatan ketahanan tanaman terhadap satu faktor dapat disertai dengan peningkatan ketahanan terhadap faktor lainnya. Ini telah dikonfirmasi oleh eksperimen.
Eksperimen di Institut Fisiologi Tanaman dari Akademi Ilmu Pengetahuan Rusia (Vl. V. Kuznetsov dan lainnya) telah menunjukkan bahwa perlakuan panas jangka pendek dari tanaman kapas disertai dengan peningkatan ketahanannya terhadap salinisasi berikutnya. Dan adaptasi tanaman terhadap salinitas menyebabkan peningkatan ketahanannya terhadap suhu tinggi. Kejutan panas meningkatkan kemampuan tanaman untuk beradaptasi dengan kekeringan berikutnya dan, sebaliknya, dalam proses kekeringan, daya tahan tubuh terhadap suhu tinggi meningkat. Paparan jangka pendek terhadap suhu tinggi meningkatkan ketahanan terhadap logam berat dan radiasi UV-B. Kekeringan sebelumnya mendukung kelangsungan hidup tanaman dalam kondisi salinitas atau dingin.
Proses peningkatan daya tahan tubuh terhadap faktor lingkungan tertentu sebagai hasil adaptasi terhadap faktor yang sifatnya berbeda disebut adaptasi silang.
Untuk mempelajari mekanisme umum (nonspesifik) resistensi, yang menarik adalah respon tanaman terhadap faktor-faktor yang menyebabkan kekurangan air pada tanaman: salinitas, kekeringan, suhu rendah dan tinggi, dan beberapa lainnya. Pada tingkat seluruh organisme, semua tanaman bereaksi terhadap kekurangan air dengan cara yang sama. Ditandai dengan terhambatnya pertumbuhan tunas, peningkatan pertumbuhan sistem akar, sintesis asam absisat, dan penurunan konduktansi stomata. Setelah beberapa waktu, daun bagian bawah menua dengan cepat, dan kematian mereka diamati. Semua reaksi ini ditujukan untuk mengurangi konsumsi air dengan mengurangi permukaan penguapan, serta dengan meningkatkan aktivitas penyerapan akar.
Reaksi spesifik adalah reaksi terhadap aksi salah satu faktor stres. Dengan demikian, fitoaleksin (zat dengan sifat antibiotik) disintesis dalam tanaman sebagai respons terhadap kontak dengan patogen (patogen).
Spesifisitas atau non-spesifisitas tanggapan menyiratkan, di satu sisi, sikap tanaman terhadap berbagai stresor dan, di sisi lain, reaksi karakteristik tanaman dari spesies dan varietas yang berbeda terhadap stresor yang sama.
Manifestasi respons spesifik dan nonspesifik tanaman tergantung pada kekuatan stres dan laju perkembangannya. Respon spesifik lebih sering terjadi jika stres berkembang perlahan, dan tubuh memiliki waktu untuk membangun kembali dan beradaptasi dengannya. Reaksi nonspesifik biasanya terjadi dengan efek stresor yang lebih pendek dan lebih kuat. Fungsi mekanisme resistensi nonspesifik (umum) memungkinkan tanaman untuk menghindari pengeluaran energi yang besar untuk pembentukan mekanisme adaptasi khusus (spesifik) dalam menanggapi setiap penyimpangan dari norma dalam kondisi kehidupan mereka.
Ketahanan tanaman terhadap cekaman tergantung pada fase ontogeni. Tumbuhan dan organ tumbuhan yang paling stabil dalam keadaan dorman: berupa biji, umbi; tanaman keras berkayu - dalam keadaan dormansi yang dalam setelah daun rontok. Tanaman paling sensitif pada usia muda, karena proses pertumbuhan rusak di tempat pertama dalam kondisi stres. Periode kritis kedua adalah periode pembentukan dan pembuahan gamet. Pengaruh stres selama periode ini menyebabkan penurunan fungsi reproduksi tanaman dan penurunan hasil.
Jika kondisi stres berulang dan memiliki intensitas rendah, maka mereka berkontribusi pada pengerasan tanaman. Ini adalah dasar metode untuk meningkatkan ketahanan terhadap suhu rendah, panas, salinitas, dan peningkatan kandungan gas berbahaya di udara.
Keandalan organisme tumbuhan ditentukan oleh kemampuannya untuk mencegah atau menghilangkan kegagalan pada berbagai tingkat organisasi biologis: molekuler, subseluler, seluler, jaringan, organ, organisme, dan populasi.
Untuk mencegah gangguan dalam kehidupan tanaman di bawah pengaruh faktor-faktor yang merugikan, prinsip-prinsip redundansi, heterogenitas komponen yang setara secara fungsional, sistem untuk perbaikan struktur yang hilang.
Redundansi struktur dan fungsionalitas adalah salah satu cara utama untuk memastikan keandalan sistem. Redundansi dan redundansi memiliki banyak manifestasi. Pada tingkat subseluler, reservasi dan duplikasi materi genetik berkontribusi pada peningkatan keandalan organisme tanaman. Ini disediakan, misalnya, oleh heliks ganda DNA, dengan meningkatkan ploidi. Keandalan fungsi organisme tumbuhan dalam kondisi yang berubah juga didukung oleh adanya berbagai molekul RNA pembawa pesan dan pembentukan polipeptida heterogen. Ini termasuk isoenzim yang mengkatalisis reaksi yang sama, tetapi berbeda dalam sifat fisikokimia dan stabilitas struktur molekul dalam kondisi lingkungan yang berubah.
Pada tingkat seluler, contoh redundansi adalah kelebihan organel seluler. Dengan demikian, telah ditetapkan bahwa bagian dari kloroplas yang tersedia cukup untuk menyediakan produk fotosintesis bagi tanaman. Kloroplas yang tersisa, seolah-olah, tetap sebagai cadangan. Hal yang sama berlaku untuk kandungan klorofil total. Redundansi juga memanifestasikan dirinya dalam akumulasi besar prekursor untuk biosintesis banyak senyawa.
Pada tingkat organisme, prinsip redundansi diekspresikan dalam pembentukan dan bertelur pada waktu yang berbeda lebih banyak pucuk, bunga, bulir daripada yang diperlukan untuk perubahan generasi, dalam jumlah besar serbuk sari, bakal biji, biji.
Pada tingkat populasi, prinsip redundansi dimanifestasikan dalam sejumlah besar individu yang berbeda dalam resistensi terhadap faktor stres tertentu.
Sistem perbaikan juga bekerja pada tingkat yang berbeda - molekuler, seluler, organisme, populasi dan biocenotic. Proses reparatif berjalan dengan pengeluaran energi dan zat plastik, oleh karena itu, reparasi hanya mungkin jika tingkat metabolisme yang memadai dipertahankan. Jika metabolisme berhenti, maka perbaikan juga berhenti. Dalam kondisi lingkungan eksternal yang ekstrim, pelestarian respirasi sangat penting, karena respirasilah yang menyediakan energi untuk proses perbaikan.
Kemampuan reduktif sel organisme yang beradaptasi ditentukan oleh ketahanan proteinnya terhadap denaturasi, yaitu stabilitas ikatan yang menentukan struktur sekunder, tersier, dan kuartener protein. Misalnya, ketahanan benih dewasa terhadap suhu tinggi biasanya dikaitkan dengan fakta bahwa, setelah dehidrasi, proteinnya menjadi tahan terhadap denaturasi.
Sumber utama bahan energi sebagai substrat untuk respirasi adalah fotosintesis, oleh karena itu, pasokan energi sel dan proses reparasi terkait bergantung pada stabilitas dan kemampuan aparatus fotosintesis untuk pulih dari kerusakan. Untuk mempertahankan fotosintesis dalam kondisi ekstrim pada tanaman, sintesis komponen membran tilakoid diaktifkan, oksidasi lipid dihambat, dan ultrastruktur plastid dipulihkan.
Pada tingkat organisme, contoh regenerasi adalah perkembangan tunas pengganti, kebangkitan tunas dorman ketika titik pertumbuhan rusak.
Jika Anda menemukan kesalahan, sorot sepotong teks dan klik Ctrl+Enter.
Pengamatan seperti itu menarik. Pada hewan dari populasi utara, semua bagian tubuh yang memanjang - anggota badan, ekor, telinga - ditutupi dengan lapisan wol yang padat dan terlihat relatif lebih pendek daripada perwakilan dari spesies yang sama, tetapi hidup di iklim yang panas.
Pola ini, yang dikenal sebagai aturan Alain, berlaku untuk hewan liar dan domestik.
Ada perbedaan mencolok dalam struktur tubuh rubah utara dan rubah fennec di selatan, babi hutan utara dan babi hutan di Kaukasus. Anjing domestik yang dikawinkan di Wilayah Krasnodar, sapi pilihan lokal dibedakan oleh bobot hidup yang lebih rendah dibandingkan dengan perwakilan spesies ini, katakanlah, Arkhangelsk.
Seringkali hewan dari populasi selatan berkaki panjang dan bertelinga panjang. Telinga besar, tidak dapat diterima pada suhu rendah, muncul sebagai adaptasi terhadap kehidupan di zona panas.
Dan hewan-hewan tropis hanya memiliki telinga yang besar (gajah, kelinci, ungulata). Telinga gajah Afrika adalah indikasi, area yang merupakan 1/6 dari permukaan seluruh tubuh hewan. Mereka memiliki persarafan dan vaskularisasi yang melimpah. Dalam cuaca panas, sekitar 1/3 dari seluruh darah yang bersirkulasi melewati sistem peredaran darah cangkang telinga gajah. Sebagai hasil dari peningkatan aliran darah, panas yang berlebihan dilepaskan ke lingkungan eksternal.
Kelinci gurun Lapus alleni bahkan lebih mengesankan dengan kemampuan adaptifnya terhadap suhu tinggi. Pada hewan pengerat ini, 25% dari seluruh permukaan tubuh jatuh pada daun telinga yang telanjang. Tidak jelas apa tugas biologis utama dari telinga tersebut: untuk mendeteksi pendekatan bahaya pada waktunya atau untuk berpartisipasi dalam termoregulasi. Baik tugas pertama dan kedua diselesaikan oleh hewan dengan sangat efektif. Hewan pengerat memiliki telinga yang tajam. Sistem peredaran darah daun telinga yang dikembangkan dengan kemampuan vasomotor yang unik hanya melayani termoregulasi. Dengan meningkatkan dan membatasi aliran darah melalui daun telinga, hewan mengubah perpindahan panas sebesar 200-300%. Organ pendengarannya melakukan fungsi mempertahankan homeostasis termal dan menghemat air.
Karena kejenuhan daun telinga dengan ujung saraf termosensitif dan reaksi vasomotor yang cepat, sejumlah besar energi panas berlebih ditransfer dari permukaan daun telinga ke lingkungan eksternal baik pada gajah maupun terutama lepus.
Struktur tubuh kerabat gajah modern, mamut, sangat cocok dengan konteks masalah yang sedang dibahas. Analog utara gajah ini, dilihat dari sisa-sisa yang diawetkan yang ditemukan di tundra, jauh lebih besar daripada kerabat selatannya. Tetapi telinga mamut memiliki area relatif yang lebih kecil dan, terlebih lagi, ditutupi dengan rambut tebal. Mammoth memiliki anggota badan yang relatif pendek dan batang yang pendek.
Tungkai panjang tidak menguntungkan pada suhu rendah, karena terlalu banyak energi panas yang hilang dari permukaannya. Tetapi di iklim panas, anggota badan yang panjang adalah adaptasi yang berguna. Dalam kondisi gurun, unta, kambing, kuda pilihan lokal, serta domba, kucing, biasanya, memiliki kaki yang panjang.
Menurut H. Hensen, sebagai hasil adaptasi terhadap suhu rendah pada hewan, sifat lemak subkutan dan sumsum tulang berubah. Pada hewan Arktik, lemak tulang dari phalanx jari memiliki titik leleh yang rendah dan tidak membeku bahkan dalam cuaca beku yang parah. Namun, lemak tulang dari tulang yang tidak bersentuhan dengan permukaan yang dingin, seperti femur, memiliki sifat fisikokimia konvensional. Lemak cair di tulang ekstremitas bawah memberikan isolasi termal dan mobilitas sendi.
Akumulasi lemak dicatat tidak hanya pada hewan utara, yang berfungsi sebagai isolasi termal dan sumber energi selama periode ketika makanan tidak tersedia karena cuaca buruk yang parah. Lemak menumpuk dan hewan hidup di iklim panas. Namun kualitas, kuantitas dan distribusi lemak tubuh pada hewan utara dan selatan berbeda. Pada hewan liar Arktik, lemak didistribusikan secara merata ke seluruh tubuh dalam jaringan subkutan. Dalam hal ini, hewan membentuk semacam kapsul penyekat panas.
Pada hewan di zona beriklim sedang, lemak sebagai insulator panas hanya terakumulasi pada spesies dengan mantel yang kurang berkembang. Dalam kebanyakan kasus, lemak yang disimpan berfungsi sebagai sumber energi selama periode musim dingin (atau musim panas) yang lapar.
Di iklim panas, timbunan lemak subkutan membawa beban fisiologis yang berbeda. Distribusi lemak tubuh ke seluruh tubuh hewan ditandai dengan ketidakrataan yang besar. Lemak terlokalisasi di bagian atas dan belakang tubuh. Misalnya, di sabana berkuku Afrika, lapisan lemak subkutan terlokalisasi di sepanjang tulang belakang. Ini melindungi hewan dari terik matahari. Perut benar-benar bebas dari lemak. Ini juga sangat masuk akal. Tanah, rumput atau air, yang lebih dingin dari udara, memastikan pembuangan panas yang efisien melalui dinding perut tanpa adanya lemak. Deposit lemak kecil dan pada hewan di iklim panas merupakan sumber energi untuk periode kekeringan dan keberadaan herbivora lapar terkait.
Lemak internal hewan di iklim panas dan gersang melakukan fungsi lain yang sangat berguna. Dalam kondisi kekurangan atau tidak adanya air sama sekali, lemak internal berfungsi sebagai sumber air. Studi khusus menunjukkan bahwa oksidasi 1000 g lemak disertai dengan pembentukan 1100 g air.
Contoh sikap bersahaja dalam kondisi gurun yang gersang adalah unta, domba berekor gemuk dan berekor gemuk, serta sapi mirip zebu. Massa lemak yang terakumulasi dalam punuk unta dan ekor domba yang gemuk adalah 20% dari berat hidup mereka. Perhitungan menunjukkan bahwa domba berekor gemuk seberat 50 kilogram memiliki persediaan air sekitar 10 liter, dan unta bahkan lebih - sekitar 100 liter. Contoh terakhir menggambarkan adaptasi morfofisiologis dan biokimiawi hewan terhadap suhu ekstrem. Adaptasi morfologi meluas ke banyak organ. Pada hewan utara, ada volume besar saluran pencernaan dan panjang usus yang relatif besar, mereka menyimpan lebih banyak lemak internal di omentum dan kapsul perirenal.
Hewan di zona gersang memiliki sejumlah fitur morfologis dan fungsional dari sistem buang air kecil dan ekskresi. Sejak awal abad ke-20. morfologis telah menemukan perbedaan dalam struktur ginjal hewan gurun dan beriklim sedang. Pada hewan iklim panas, medula lebih berkembang karena peningkatan bagian tubulus rektal dari nefron.
Misalnya, pada singa Afrika, ketebalan medula ginjal adalah 34 mm, sedangkan pada babi domestik hanya 6,5 mm. Kemampuan ginjal untuk memekatkan urin berkorelasi positif dengan panjang lengkung Hendle.
Selain fitur struktural pada hewan di zona kering, fitur fungsional sistem kemih ditemukan. Jadi, untuk tikus kanguru, kemampuan kandung kemih yang diucapkan untuk menyerap kembali air dari urin sekunder adalah normal. Dalam saluran naik dan turun dari loop Hendle, urea disaring - sebuah proses yang umum terjadi pada bagian nodul nefron.
Fungsi adaptif sistem kemih didasarkan pada regulasi neurohumoral dengan komponen hormonal yang diucapkan. Pada tikus kanguru, konsentrasi hormon vasopresin meningkat. Jadi, dalam urin tikus kanguru, konsentrasi hormon ini adalah 50 U / ml, di laboratorium tikus - hanya 5-7 U / ml. Dalam jaringan hipofisis tikus kanguru, kandungan vasopresin adalah 0,9 U/mg, pada tikus laboratorium tiga kali lebih sedikit (0,3 U/mg). Di bawah kekurangan air, perbedaan antara hewan tetap ada, meskipun aktivitas sekresi neurohipofisis meningkat pada satu dan hewan lainnya.
Kehilangan berat hidup selama kekurangan air pada hewan kering lebih rendah. Jika unta kehilangan 2-3% dari berat hidup selama hari kerja, hanya menerima jerami berkualitas rendah, maka kuda dan keledai dalam kondisi yang sama akan kehilangan 6-8% dari berat hidup mereka karena dehidrasi.
Suhu habitat memiliki dampak signifikan pada struktur kulit hewan. Di iklim dingin, kulit lebih tebal, bulu lebih tebal, dan ada bagian bawah. Semua ini membantu mengurangi konduktivitas termal permukaan tubuh. Pada hewan dengan iklim panas, kebalikannya benar: kulit tipis, rambut jarang, sifat insulasi panas rendah dari kulit secara keseluruhan.
Jika Anda menemukan kesalahan, sorot sepotong teks dan klik Ctrl+Enter.
Dalam proses evolusi, sebagai akibat dari seleksi alam dan perebutan eksistensi, muncul adaptasi (adaptasi) organisme terhadap kondisi kehidupan tertentu. Evolusi itu sendiri pada dasarnya adalah proses pembentukan adaptasi yang berkelanjutan, yang terjadi menurut skema berikut: intensitas reproduksi -> perjuangan untuk keberadaan -> kematian selektif -> seleksi alam -> kebugaran.
Adaptasi mempengaruhi aspek yang berbeda dari proses kehidupan organisme dan karena itu dapat dari beberapa jenis.
Adaptasi morfologi
Mereka terkait dengan perubahan struktur tubuh. Misalnya, penampilan selaput di antara jari-jari kaki pada unggas air (amfibi, burung, dll.), mantel tebal pada mamalia utara, kaki panjang dan leher panjang pada burung rawa, tubuh yang fleksibel pada pemangsa penggali (misalnya, pada musang ), dll. Pada hewan berdarah panas, ketika bergerak ke utara, peningkatan ukuran tubuh rata-rata (aturan Bergmann) dicatat, yang mengurangi permukaan relatif dan perpindahan panas. Pada ikan dasar, tubuh datar terbentuk (ikan pari, flounder, dll.). Tumbuhan di lintang utara dan daerah pegunungan tinggi sering memiliki bentuk merayap dan berbentuk bantal, tidak terlalu rusak oleh angin kencang dan lebih baik dihangatkan oleh matahari di lapisan tanah.
Pewarnaan pelindung
Pewarnaan pelindung sangat penting untuk spesies hewan yang tidak memiliki sarana perlindungan yang efektif terhadap pemangsa. Berkat dia, hewan menjadi kurang terlihat di tanah. Misalnya, burung betina yang sedang menetaskan telur hampir tidak bisa dibedakan dengan latar belakang kawasan tersebut. Telur burung juga diwarnai agar sesuai dengan warna area. Ikan dasar, sebagian besar serangga dan banyak spesies hewan lainnya memiliki warna pelindung. Di utara, warna putih atau terang lebih umum, membantu kamuflase di salju (beruang kutub, burung hantu kutub, rubah kutub, anak yang dijepit - anak anjing putih, dll.). Sejumlah hewan mengembangkan pewarnaan yang dibentuk oleh garis-garis atau bintik-bintik terang dan gelap, membuat mereka kurang terlihat di semak-semak dan semak belukar (harimau, babi hutan muda, zebra, rusa tutul, dll.). Beberapa hewan dapat berubah warna dengan sangat cepat tergantung pada kondisinya (bunglon, gurita, flounder, dll.).
Samaran
Inti dari penyamaran adalah bahwa bentuk tubuh dan warnanya membuat hewan terlihat seperti daun, simpul, cabang, kulit kayu atau duri tanaman. Sering ditemukan pada serangga yang hidup pada tumbuhan.
Warna peringatan atau mengancam
Beberapa jenis serangga yang memiliki kelenjar beracun atau berbau memiliki warna peringatan yang cerah. Oleh karena itu, predator yang pernah bertemu mereka mengingat warna ini untuk waktu yang lama dan tidak lagi menyerang serangga seperti itu (misalnya, tawon, lebah, kepik, kumbang kentang Colorado, dan sejumlah lainnya).
Peniruan
Mimikri adalah pewarnaan dan bentuk tubuh hewan tidak berbahaya yang meniru hewan berbisa. Misalnya, beberapa ular tidak berbisa terlihat seperti ular berbisa. Jangkrik dan jangkrik menyerupai semut besar. Beberapa kupu-kupu memiliki bintik-bintik besar di sayapnya yang menyerupai mata predator.
Adaptasi fisiologis
Jenis adaptasi ini dikaitkan dengan restrukturisasi metabolisme pada organisme. Misalnya, munculnya berdarah panas dan termoregulasi pada burung dan mamalia. Dalam kasus yang lebih sederhana, ini adalah adaptasi terhadap bentuk makanan tertentu, komposisi garam lingkungan, suhu tinggi atau rendah, kelembaban atau kekeringan tanah dan udara, dll.
Adaptasi biokimia
Adaptasi perilaku
Jenis adaptasi ini dikaitkan dengan perubahan perilaku dalam kondisi tertentu. Misalnya, merawat keturunan mengarah pada kelangsungan hidup hewan muda yang lebih baik dan meningkatkan ketahanan populasi mereka. Selama musim kawin, banyak hewan membentuk keluarga yang terpisah, dan di musim dingin mereka bersatu dalam kawanan, yang memfasilitasi makanan atau perlindungan mereka (serigala, banyak spesies burung).
Adaptasi terhadap faktor lingkungan periodik
Ini adalah adaptasi terhadap faktor lingkungan yang memiliki periodisitas tertentu dalam manifestasinya. Jenis ini mencakup pergantian harian dari periode aktivitas dan istirahat, keadaan anabiosis parsial atau lengkap (menurunkan daun, diapauses hewan musim dingin atau musim panas, dll.), migrasi hewan yang disebabkan oleh perubahan musim, dll.
Adaptasi terhadap kondisi kehidupan yang ekstrem
Tumbuhan dan hewan yang hidup di gurun dan daerah kutub juga memperoleh sejumlah adaptasi khusus. Dalam kaktus, daun telah berevolusi menjadi duri (untuk mengurangi penguapan dan melindungi dari dimakan oleh hewan), dan batang telah berevolusi menjadi organ fotosintesis dan reservoir. Tanaman gurun memiliki sistem akar yang panjang yang memungkinkan mereka mengekstraksi air dari kedalaman yang sangat dalam. Kadal gurun dapat bertahan hidup tanpa air dengan memakan serangga dan memperoleh air dengan menghidrolisis lemaknya. Pada hewan utara, selain bulunya yang tebal, ada juga persediaan lemak subkutan yang besar, yang mengurangi pendinginan tubuh.
Sifat relatif dari adaptasi
Semua adaptasi adalah bijaksana hanya untuk kondisi tertentu di mana mereka telah berkembang. Ketika kondisi ini berubah, adaptasi dapat kehilangan nilainya atau bahkan membahayakan organisme yang memilikinya. Warna putih kelinci, yang melindungi mereka dengan baik di salju, menjadi berbahaya selama musim dingin dengan sedikit salju atau pencairan yang kuat.
Sifat relatif dari adaptasi juga dibuktikan dengan baik oleh data paleontologi, yang membuktikan kepunahan kelompok besar hewan dan tumbuhan yang tidak dapat bertahan dari perubahan kondisi kehidupan.
Identifikasi faktor pembatas sangat penting secara praktis. Pertama-tama, untuk menanam tanaman: pemupukan yang diperlukan, pengapuran tanah, reklamasi, dll. memungkinkan untuk meningkatkan produktivitas, meningkatkan kesuburan tanah, meningkatkan keberadaan tanaman budidaya.
- Apa arti awalan "evry" dan "steno" dalam nama spesies? Berikan contoh eurybion dan stenobion.
Batas toleransi spesies yang luas dalam kaitannya dengan faktor lingkungan abiotik, dilambangkan dengan menambahkan awalan ke nama faktor "setiap. Ketidakmampuan untuk mentolerir fluktuasi yang signifikan dalam faktor atau batas daya tahan yang rendah ditandai dengan awalan "steno", misalnya, hewan stenotermik. Perubahan suhu kecil memiliki sedikit efek pada organisme eurythermal dan dapat berakibat fatal bagi organisme stenoterm. Spesies yang beradaptasi dengan suhu rendah adalah kriofilik(dari bahasa Yunani krios - dingin), dan ke suhu tinggi - termofilik. Pola serupa juga berlaku untuk faktor lain. Tumbuhan bisa menjadi hidrofilik, yaitu menuntut air dan xerofilik(kering-keras).
Dalam kaitannya dengan konten garam di habitat, eurygales dan stenogals dibedakan (dari bahasa Yunani gals - garam), untuk penerangan - euryphotes dan stenophotos, dalam kaitannya dengan terhadap keasaman lingkungan- Spesies euryionic dan stenionic.
Karena eurybiontisme memungkinkan untuk menghuni berbagai habitat, dan stenobiontisme secara tajam mempersempit kisaran tempat yang cocok untuk spesies, 2 kelompok ini sering disebut setiap - dan stenobiont. Banyak hewan darat yang hidup di iklim kontinental mampu menahan fluktuasi suhu, kelembaban, dan radiasi matahari yang signifikan.
Stenobiont termasuk:- anggrek, trout, belibis hazel Timur Jauh, ikan laut dalam).
Hewan yang stenobionnya secara bersamaan sehubungan dengan beberapa faktor disebut stenobion dalam arti luas ( ikan yang hidup di sungai dan sungai pegunungan, tidak mentolerir suhu yang terlalu tinggi dan kandungan oksigen yang rendah, penghuni daerah tropis yang lembab, tidak beradaptasi dengan suhu rendah dan kelembaban udara yang rendah).
eurybion adalah Kumbang kentang Colorado, tikus, tikus, serigala, kecoa, alang-alang, rumput gandum.
- Adaptasi makhluk hidup terhadap faktor lingkungan. Jenis-jenis adaptasi.
adaptasi ( dari lat. adaptasi - adaptasi ) - ini adalah adaptasi evolusioner dari organisme lingkungan, yang diekspresikan dalam perubahan fitur eksternal dan internal mereka.
Individu yang karena alasan tertentu telah kehilangan kemampuan untuk beradaptasi, dalam kondisi perubahan rezim faktor lingkungan, ditakdirkan untuk eliminasi, yaitu menuju kepunahan.
Jenis adaptasi: adaptasi morfologi, fisiologis dan perilaku.
Morfologi adalah doktrin bentuk eksternal organisme dan bagian-bagiannya.
1.Adaptasi morfologi- ini adalah adaptasi yang memanifestasikan dirinya dalam adaptasi berenang cepat pada hewan air, untuk bertahan hidup dalam kondisi suhu tinggi dan kekurangan kelembaban - pada kaktus dan sukulen lainnya.
2.Adaptasi fisiologis terdiri dari fitur set enzimatik dalam saluran pencernaan hewan, ditentukan oleh komposisi makanan. Misalnya, penduduk gurun kering mampu menyediakan kebutuhan akan kelembaban karena oksidasi biokimia lemak.
3.Adaptasi perilaku (etologis) muncul dalam berbagai bentuk. Misalnya, ada bentuk perilaku adaptif hewan yang bertujuan untuk memastikan pertukaran panas yang optimal dengan lingkungan. Perilaku adaptif dapat dimanifestasikan dalam penciptaan tempat berlindung, pergerakan ke arah yang lebih menguntungkan, kondisi suhu yang disukai, pilihan tempat dengan kelembaban atau cahaya yang optimal. Banyak invertebrata dicirikan oleh sikap selektif terhadap cahaya, yang memanifestasikan dirinya dalam mendekati atau menjauh dari sumber (taksi). Migrasi diurnal dan musiman mamalia dan burung diketahui, termasuk migrasi dan penerbangan, serta pergerakan ikan antarbenua.
Perilaku adaptif dapat memanifestasikan dirinya dalam predator dalam proses berburu (melacak dan mengejar mangsa) dan dalam mangsanya (bersembunyi, membingungkan jejak). Perilaku hewan selama musim kawin dan selama membesarkan keturunan sangat spesifik.
Ada dua jenis adaptasi terhadap faktor eksternal. Cara adaptasi pasif- adaptasi ini berdasarkan jenis toleransi (toleransi, daya tahan) terdiri dari munculnya tingkat resistensi tertentu terhadap faktor ini, kemampuan untuk mempertahankan fungsi ketika kekuatan pengaruhnya berubah .. Jenis adaptasi ini dibentuk sebagai karakteristik properti spesies dan diwujudkan pada tingkat seluler dan jaringan. Jenis perlengkapan kedua aktif. Dalam hal ini, tubuh, menggunakan mekanisme adaptif spesifik, mengkompensasi perubahan yang disebabkan oleh faktor yang mempengaruhi, sehingga lingkungan internal tetap relatif konstan. Adaptasi aktif adalah adaptasi dari tipe resisten (resistensi) yang mempertahankan homeostasis lingkungan internal tubuh. Contoh jenis adaptasi yang toleran adalah hewan poikiloosmotik, contoh jenis yang resisten adalah homoyosmotik .
- Tentukan populasi. Sebutkan ciri-ciri kelompok utama dari populasi! Berikan contoh populasi Populasi yang tumbuh, stabil dan sekarat.
populasi- sekelompok individu dari spesies yang sama yang berinteraksi satu sama lain dan bersama-sama mendiami wilayah yang sama. Ciri-ciri utama penduduk adalah sebagai berikut:
1. Jumlah - jumlah total individu di area tertentu.
2. Kepadatan populasi - jumlah rata-rata individu per satuan luas atau volume.
3. Fertilitas - jumlah individu baru yang muncul per satuan waktu sebagai hasil reproduksi.
4. Mortalitas - jumlah individu yang mati dalam populasi per unit waktu.
5. Pertumbuhan penduduk—perbedaan antara fertilitas dan mortalitas.
6. Laju pertumbuhan—pertumbuhan rata-rata per satuan waktu.
Populasi dicirikan oleh organisasi tertentu, distribusi individu di atas wilayah, rasio kelompok berdasarkan jenis kelamin, usia, dan karakteristik perilaku. Ini terbentuk, di satu sisi, atas dasar sifat biologis umum spesies, dan di sisi lain, di bawah pengaruh faktor lingkungan abiotik dan populasi spesies lain.
Struktur penduduknya tidak stabil. Pertumbuhan dan perkembangan organisme, kelahiran yang baru, kematian karena berbagai penyebab, perubahan kondisi lingkungan, peningkatan atau penurunan jumlah musuh - semua ini mengarah pada perubahan berbagai rasio dalam populasi.
Bertambah atau bertambahnya populasi- ini adalah populasi di mana individu muda mendominasi, populasi seperti itu bertambah jumlahnya atau dimasukkan ke dalam ekosistem (misalnya, negara-negara di dunia "ketiga"); Lebih sering, ada kelebihan kelahiran daripada kematian dan populasi tumbuh sedemikian rupa sehingga wabah reproduksi massal dapat terjadi. Ini terutama berlaku untuk hewan kecil.
Dengan intensitas fertilitas dan mortalitas yang seimbang, a populasi yang stabil. Dalam populasi seperti itu, kematian dikompensasi oleh pertumbuhan dan jumlahnya, serta jangkauannya, dijaga pada tingkat yang sama. . Populasi stabil - ini adalah populasi di mana jumlah individu dari berbagai usia bervariasi secara merata dan memiliki karakter distribusi normal (sebagai contoh, kita dapat menamai populasi Eropa Barat).
Penurunan populasi (sekarat) adalah jumlah penduduk yang angka kematiannya lebih besar dari angka kelahirannya . Populasi yang menurun atau sekarat adalah populasi yang didominasi oleh individu yang lebih tua. Contohnya adalah Rusia pada 1990-an.
Namun, itu juga tidak dapat menyusut tanpa batas.. Pada tingkat kelimpahan tertentu, intensitas kematian mulai turun, dan fekunditas meningkat. . Pada akhirnya, populasi yang menurun, setelah mencapai jumlah minimum tertentu, berubah menjadi kebalikannya - populasi yang tumbuh. Tingkat kelahiran dalam populasi seperti itu secara bertahap meningkat dan pada saat tertentu menyamai angka kematian, yaitu populasi menjadi stabil untuk waktu yang singkat. Populasi yang menurun didominasi oleh individu tua yang tidak mampu lagi bereproduksi secara intensif. Struktur usia ini menunjukkan kondisi yang tidak menguntungkan.
- Relung ekologi organisme, konsep dan definisi. Habitat. Saling mengatur relung ekologi. Relung ekologis manusia.
Setiap jenis hewan, tumbuhan, mikroba hanya dapat hidup, makan, berkembang biak secara normal di tempat yang telah "didaftarkan" oleh evolusi selama ribuan tahun, mulai dari nenek moyangnya. Untuk merujuk pada fenomena ini, para ahli biologi telah meminjam istilah dari arsitektur - kata "niche" dan mereka mulai mengatakan bahwa setiap jenis organisme hidup menempati ceruk ekologisnya sendiri yang unik di alam.
Relung ekologi suatu organisme- ini adalah totalitas dari semua persyaratannya untuk kondisi lingkungan (komposisi dan rezim faktor lingkungan) dan tempat di mana persyaratan ini dipenuhi, atau totalitas serangkaian karakteristik biologis dan parameter fisik lingkungan yang menentukan kondisi untuk keberadaan spesies tertentu, transformasi energi, pertukaran informasi dengan lingkungan dan lain-lain seperti mereka.
Konsep ceruk ekologis biasanya digunakan ketika menggunakan hubungan spesies yang dekat secara ekologis yang termasuk dalam tingkat trofik yang sama. Istilah "ceruk ekologis" diusulkan oleh J. Grinnell pada tahun 1917 untuk mengkarakterisasi distribusi spasial spesies, yaitu, relung ekologi didefinisikan sebagai konsep yang dekat dengan habitat. C. Elton mendefinisikan ceruk ekologis sebagai posisi spesies dalam suatu komunitas, yang menekankan pentingnya hubungan trofik. Relung dapat dianggap sebagai bagian dari ruang multidimensi imajiner (hipervolume), dimensi individu yang sesuai dengan faktor-faktor yang diperlukan untuk spesies. Semakin banyak parameter yang bervariasi, mis. kemampuan beradaptasi suatu spesies terhadap faktor lingkungan tertentu, semakin luas ceruknya. Ceruk juga dapat meningkat dalam kasus persaingan yang melemah.
habitat spesies- ini adalah ruang fisik yang ditempati oleh spesies, organisme, komunitas, itu ditentukan oleh totalitas kondisi lingkungan abiotik dan biotik, menyediakan seluruh siklus perkembangan individu dari spesies yang sama.
Habitat spesies dapat ditunjuk sebagai "ceruk spasial".
Kedudukan fungsional dalam masyarakat, dalam cara pengolahan materi dan energi dalam proses gizi, disebut ceruk trofik.
Secara kiasan, jika habitat, seolah-olah, alamat organisme dari spesies tertentu, maka relung trofik adalah profesi, peran organisme di habitatnya.
Kombinasi parameter ini dan parameter lainnya biasanya disebut ceruk ekologis.
ceruk ekologis(dari ceruk Prancis - ceruk di dinding) - ini adalah tempat yang ditempati oleh spesies biologis di biosfer, tidak hanya mencakup posisinya di ruang angkasa, tetapi juga tempatnya dalam trofik dan interaksi lain dalam komunitas, seolah-olah , "profesi" spesies.
Dasar ekologi niche(potensial) adalah relung ekologi di mana suatu spesies dapat eksis tanpa adanya persaingan dari spesies lain.
Ceruk ekologis terwujud (nyata) – relung ekologi, bagian dari relung (potensial) fundamental yang dapat dipertahankan suatu spesies dalam persaingan dengan spesies lain.
Menurut posisi relatif dari kedua jenis relung, mereka dibagi menjadi tiga jenis: relung ekologi yang tidak bersebelahan; relung yang berdekatan tetapi tidak tumpang tindih; relung yang berdekatan dan tumpang tindih.
Manusia adalah salah satu perwakilan dari kerajaan hewan, spesies biologis dari kelas mamalia. Terlepas dari kenyataan bahwa ia memiliki banyak sifat khusus (pikiran, ucapan yang diartikulasikan, aktivitas kerja, biososialitas, dll.), ia tidak kehilangan esensi biologisnya dan semua hukum ekologi berlaku untuknya pada tingkat yang sama seperti untuk organisme hidup lainnya. . . Manusia memiliki miliknya, hanya miliknya, ceruk ekologis. Ruang di mana ceruk manusia terlokalisasi sangat terbatas. Sebagai spesies biologis, seseorang hanya dapat hidup di tanah sabuk khatulistiwa (tropis, subtropis), tempat keluarga hominid muncul.
- Merumuskan hukum dasar Gause. Apa itu "bentuk kehidupan"? Bentuk ekologi (atau kehidupan) apa yang dibedakan di antara penghuni lingkungan perairan?
Baik di tumbuhan maupun di dunia hewan, persaingan interspesifik dan intraspesifik sangat luas. Ada perbedaan mendasar di antara mereka.
Rule (atau bahkan hukum) Gause: dua spesies tidak dapat menempati ceruk ekologis yang sama pada waktu yang sama dan oleh karena itu harus saling berjauhan.
Dalam salah satu percobaan, Gause membiakkan dua jenis ciliate - Paramecium caudatum dan Paramecium aurelia. Sebagai makanan, mereka secara teratur menerima salah satu jenis bakteri yang tidak berkembang biak dengan adanya paramecium. Jika setiap jenis ciliate dibudidayakan secara terpisah, maka populasinya tumbuh sesuai dengan kurva sigmoid yang khas (a). Pada saat yang sama, jumlah paramecia ditentukan oleh jumlah makanan. Tetapi ketika hidup berdampingan, paramecia mulai bersaing, dan P. aurelia sepenuhnya menggantikan pesaingnya (b).
Beras. Persaingan antara dua spesies ciliata yang terkait erat menempati ceruk ekologis yang sama. a - Paramecium caudatum; b - P. aurelia. 1. - dalam satu budaya; 2. - dalam budaya campuran
Dengan penanaman bersama ciliate, setelah beberapa saat hanya satu spesies yang tersisa. Pada saat yang sama, ciliate tidak menyerang individu dari jenis lain dan tidak memancarkan zat berbahaya. Penjelasannya terletak pada kenyataan bahwa spesies yang dipelajari berbeda dalam tingkat pertumbuhan yang tidak sama. Dalam kompetisi untuk makanan, spesies yang paling cepat berkembang biak menang.
Saat berkembang biak P. caudatum dan P. bursaria tidak ada perpindahan seperti itu, kedua spesies berada dalam keseimbangan, yang terakhir terkonsentrasi di bagian bawah dan dinding kapal, dan yang pertama di ruang bebas, yaitu, di ceruk ekologis yang berbeda. Eksperimen dengan jenis ciliate lain telah menunjukkan keteraturan hubungan antara mangsa dan pemangsa.
Prinsip kain kasa disebut prinsip kompetisi eliminasi. Prinsip ini mengarah pada pemisahan ekologis dari spesies yang berkerabat dekat, atau pada penurunan kepadatannya di mana mereka dapat hidup berdampingan. Akibat persaingan, salah satu spesies tersingkir. Prinsip Gause memainkan peran besar dalam pengembangan konsep ceruk, dan juga memaksa ahli ekologi untuk mencari jawaban atas sejumlah pertanyaan: Bagaimana spesies serupa hidup berdampingan? Seberapa besar perbedaan antar spesies agar mereka dapat hidup berdampingan? hidup bersama? Bagaimana Anda menghindari pengecualian kompetitif?
Bentuk kehidupan spesies itu adalah kompleks yang dikembangkan secara historis dari sifat biologis, fisiologis dan morfologisnya, yang menentukan reaksi tertentu terhadap pengaruh lingkungan.
Di antara penghuni lingkungan akuatik (hidrobion), klasifikasi membedakan bentuk kehidupan berikut.
1.Neuston(dari neuston Yunani - bisa berenang) – kumpulan organisme laut dan air tawar yang hidup di dekat permukaan air , misalnya, jentik nyamuk, banyak protozoa, serangga pengganggu air, dan dari tumbuhan, duckweed yang terkenal.
2. Lebih dekat ke permukaan air mendiami plankton.
Plankton(dari planktos Yunani - melonjak) - organisme mengambang yang mampu melakukan gerakan vertikal dan horizontal terutama sesuai dengan pergerakan massa air. alokasikan fitoplankton alga yang berenang bebas fotosintesis dan zooplankton- krustasea kecil, larva moluska dan ikan, ubur-ubur, ikan kecil.
3.Nekton(dari bahasa Yunani nektos - mengambang) - organisme mengambang bebas yang mampu melakukan gerakan vertikal dan horizontal yang independen. Nekton hidup di kolom air - ini adalah ikan, di laut dan samudera, amfibi, serangga air besar, krustasea, juga reptil (ular laut dan kura-kura) dan mamalia: cetacea (lumba-lumba dan paus) dan pinniped (segel).
4. Perifiton(dari bahasa Yunani peri - sekitar, sekitar, phyton - tumbuhan) - hewan dan tumbuhan yang menempel pada batang tumbuhan tingkat tinggi dan naik di atas dasar (moluska, rotifera, bryozoa, hydra, dll.).
5. Bentos ( dari bahasa Yunani benthos - kedalaman, dasar) - organisme bentik yang menjalani gaya hidup terikat atau bebas, termasuk: hidup di ketebalan sedimen dasar. Ini terutama moluska, beberapa tumbuhan tingkat rendah, larva serangga merayap, dan cacing. Lapisan bawah dihuni oleh organisme yang makan terutama pada sisa-sisa yang membusuk.
- Apa itu biocenosis, biogeocenosis, agrocenosis? Struktur biogeocenosis. Siapa pendiri doktrin biocenosis? Contoh biogeocenosis.
Biocenosis(dari bahasa Yunani koinos - common bios - life) adalah komunitas organisme hidup yang berinteraksi, terdiri dari tumbuhan (phytocenosis), hewan (zoocenosis), mikroorganisme (microbocenosis) yang beradaptasi untuk hidup berdampingan di wilayah tertentu.
Konsep "biocenosis" - bersyarat, karena organisme tidak dapat hidup di luar lingkungan keberadaan, tetapi lebih mudah untuk menggunakannya dalam proses mempelajari hubungan ekologis antar organisme Tergantung pada area, sikap terhadap aktivitas manusia, tingkat kejenuhan, kegunaan, dll. ada biocenosis tanah, air, alam dan antropogenik, jenuh dan tidak jenuh, beranggota penuh dan tidak beranggota penuh.
Biocenosis, seperti populasi - ini adalah tingkat organisasi kehidupan supra-organisme, tetapi tingkatnya lebih tinggi.
Ukuran kelompok biocenotic berbeda- ini juga merupakan komunitas besar bantal lumut di batang pohon atau tunggul yang membusuk, tetapi ini juga merupakan populasi stepa, hutan, gurun, dll.
Komunitas organisme disebut biocenosis, dan ilmu yang mempelajari komunitas organisme - biocenologi.
V.N. Sukachev istilah tersebut telah diusulkan (dan diterima secara umum) untuk merujuk pada komunitas biogeocenosis(dari bahasa Yunani bios - kehidupan, geo - Bumi, cenosis - komunitas) - itu adalah seperangkat organisme dan fenomena alam yang khas dari wilayah geografis tertentu.
Struktur biogeocenosis mencakup dua komponen: biotik - komunitas organisme hidup tumbuhan dan hewan (biocenosis) - dan abiotik - seperangkat faktor lingkungan yang tidak hidup (ekotop, atau biotope).
Ruang angkasa dengan kondisi yang kurang lebih homogen, yang menempati biocenosis, disebut biotope (topis - tempat) atau ekotope.
Ecotop mencakup dua komponen utama: puncak iklim- iklim dalam semua manifestasinya yang beragam dan edaphotop(dari bahasa Yunani edafos - tanah) - tanah, relief, air.
Biogeocenosis\u003d biocenosis (phytocenosis + zoocenosis + microbocenosis) + biotope (climatotop + edaphotop).
Biogeocenosis - ini adalah formasi alami (mengandung elemen "geo" - Bumi ) .
Contoh biogeocenosis mungkin ada kolam, padang rumput, hutan campuran atau spesies tunggal. Pada tingkat biogeocenosis, semua proses transformasi energi dan materi di biosfer berlangsung.
Agrocenosis(dari bahasa Latin agraris dan Yunani koikos - umum) - komunitas organisme yang diciptakan oleh manusia dan secara artifisial didukung olehnya dengan peningkatan produktivitas (produktivitas) dari satu atau lebih spesies tanaman atau hewan yang dipilih.
Agrocenosis berbeda dari biogeocenosis komponen utama. Itu tidak dapat ada tanpa dukungan manusia, karena merupakan komunitas biotik yang dibuat secara artifisial.
- Konsep "ekosistem". Tiga prinsip fungsi ekosistem.
sistem ekologi- salah satu konsep ekologi yang paling penting, disingkat ekosistem.
ekosistem(dari bahasa Yunani oikos - tempat tinggal dan sistem) - ini adalah komunitas makhluk hidup apa pun, bersama dengan habitatnya, yang terhubung di dalamnya oleh sistem hubungan yang kompleks.
Ekosistem - ini adalah asosiasi supra-organisme, termasuk organisme dan lingkungan mati (inert), yang berinteraksi, yang tanpanya mustahil untuk mempertahankan kehidupan di planet kita. Ini adalah komunitas organisme tumbuhan dan hewan dan lingkungan anorganik.
Berdasarkan interaksi organisme hidup yang membentuk ekosistem, satu sama lain dan dengan habitatnya, dalam ekosistem apa pun, agregat yang saling bergantung dibedakan. biotik(organisme hidup) dan abiotik(alam inert atau mati), serta faktor lingkungan (seperti radiasi matahari, kelembaban dan suhu, tekanan atmosfer), faktor antropogenik dan lain-lain.
Untuk komponen abiotik ekosistem termasuk zat anorganik - karbon, nitrogen, air, karbon dioksida atmosfer, mineral, zat organik yang ditemukan terutama di tanah: protein, karbohidrat, lemak, zat humat, dll., yang telah memasuki tanah setelah kematian organisme.
Untuk komponen biotik ekosistem termasuk produsen, autotrof (tumbuhan, kemosintetik), konsumen (hewan) dan detritofag, pengurai (hewan, bakteri, jamur).
Manfaat Bangunan
Ini adalah proporsi tubuh yang optimal, lokasi dan kepadatan bulu atau penutup bulu, dll. Penampilan mamalia air - lumba-lumba - sudah terkenal. Gerakannya ringan dan tepat. Kecepatan independen dalam air mencapai 40 kilometer per jam. Massa jenis air adalah 800 kali massa jenis udara. Bentuk tubuhnya yang berbentuk torpedo menghindari terbentuknya pusaran aliran air di sekitar lumba-lumba.
Bentuk tubuh yang ramping berkontribusi pada pergerakan cepat hewan di udara. Bulu terbang dan kontur yang menutupi tubuh burung benar-benar menghaluskan bentuknya. Burung tidak memiliki daun telinga yang menonjol, dalam penerbangan mereka biasanya menarik kembali kaki mereka. Akibatnya, burung jauh lebih unggul dari semua hewan lain dalam hal kecepatan gerakan. Misalnya, elang peregrine menyelam ke mangsanya dengan kecepatan hingga 290 kilometer per jam.
Pada hewan yang menjalani gaya hidup yang tertutup dan bersembunyi, adaptasi berguna yang memberi mereka kemiripan dengan objek lingkungan. Bentuk tubuh aneh ikan yang hidup di semak-semak ganggang (kuda laut pemetik kain, ikan badut, jarum laut, dll.) membantu mereka berhasil bersembunyi dari musuh. Kemiripan dengan objek lingkungan tersebar luas pada serangga. Kumbang dikenal, penampilannya menyerupai lumut, jangkrik, mirip dengan duri semak-semak tempat mereka tinggal. Serangga tongkat terlihat seperti kecil
ranting coklat atau hijau, dan serangga orthopterous meniru daun. Tubuh datar memiliki ikan yang menjalani gaya hidup bentik (misalnya, flounder).
Pewarnaan pelindung
Memungkinkan Anda untuk tidak terlihat di antara latar belakang sekitarnya. Berkat pewarnaan pelindung, organisme menjadi sulit untuk dibedakan dan, karenanya, dilindungi dari pemangsa. Telur burung yang diletakkan di atas pasir atau di tanah berwarna abu-abu dan coklat dengan bintik-bintik, mirip dengan warna tanah di sekitarnya. Dalam kasus di mana telur tidak tersedia untuk pemangsa, mereka biasanya tidak memiliki warna. Ulat kupu-kupu sering berwarna hijau, warna daun, atau gelap, warna kulit kayu atau tanah. Ikan dasar biasanya dicat agar sesuai dengan warna dasar berpasir (ikan pari dan flounder). Pada saat yang sama, flounder juga memiliki kemampuan untuk mengubah warna tergantung pada warna latar belakang di sekitarnya. Kemampuan untuk mengubah warna dengan mendistribusikan kembali pigmen di integumen tubuh juga dikenal pada hewan darat (bunglon). Hewan gurun, biasanya, memiliki warna kuning-coklat atau kuning-pasir. Warna pelindung monokromatik adalah karakteristik dari serangga (belalang) dan kadal kecil, serta ungulata besar (antelop) dan predator (singa).
Warna peringatan
Memperingatkan musuh potensial tentang adanya mekanisme perlindungan (keberadaan zat beracun atau organ perlindungan khusus). Pewarnaan peringatan membedakan dari lingkungan dengan bintik-bintik cerah atau garis-garis hewan dan serangga beracun yang menyengat (ular, tawon, lebah).
Peniruan
Kemiripan tiruan dari beberapa hewan, terutama serangga, dengan spesies lain, memberikan perlindungan dari musuh. Sulit untuk menarik garis yang jelas antara itu dan warna atau bentuk yang merendahkan. Dalam arti sempit, mimikri adalah peniruan oleh suatu spesies, yang tidak berdaya melawan beberapa pemangsa, penampilan spesies yang dihindari oleh musuh potensial ini karena tidak dapat dimakan atau adanya sarana perlindungan khusus.Mimikri adalah hasil dari mutasi homolog (sama) pada spesies berbeda yang membantu hewan yang tidak dilindungi bertahan hidup. Untuk spesies peniru, penting agar jumlahnya sedikit dibandingkan dengan model yang mereka tiru, jika tidak, musuh tidak akan mengembangkan refleks negatif yang stabil terhadap warna peringatan. Rendahnya jumlah spesies peniru didukung oleh tingginya konsentrasi gen mematikan dalam kumpulan gen. Dalam keadaan homozigot, gen-gen ini menyebabkan mutasi mematikan, akibatnya sebagian besar individu tidak bertahan hidup hingga dewasa.
