10 Способів того, як життя адаптувалася до навколишнього середовища
Планета, яку ми називаємо своїм будинком, також є таким і для невичерпного кількості життів, починаючи від найдрібніших мікроскопічних бактерій і закінчуючи найбільшими підносяться деревами. Кожен живий організм займає певну нішу в своєму оточенні. Проте, вижити в нашому світі, де обмежена простір і не вистачає їжі, не так-то просто.
Це як раз той випадок, коли адаптація вступає в гру. Адаптація може бути структурною (тобто організм зазнає будь-які фізичні зміни для того, щоб вижити) або поведінкової (певні зміни в поведінці підвищують шанси на виживання). Адаптації, такі як міграція птахів на південь або використання тваринами підручних інструментів для того, щоб добути собі їжу, відбуваються як на індивідуальному рівні, так і на популяційних рівнях.
Відео: Part 3 - A Message for Humanity #wingmakers
Так що ж змушує організми адаптуватися?
Екологічні фактори, в тому числі боротьба за ресурси, хижацтво, інфекційні захворювання, клімат і сезонність відіграють велику роль. Чим більше ми дізнаємося про те, як життя адаптується до навколишнього середовища, тим ясніше ми бачимо, що у деяких організмів пристосування відбувається всього за кілька поколінь, тоді як іншим потрібно набагато більше часу. Для початку подивимося на травні процеси.
Чому люди покладаються на таку їжу як фрукти і овочі, щоб вижити, тоді як деякі бактерії дуже затишно себе почувають, харчуючись вуглецем?
10. Відмінності в травленні
Для нас жменька трави символізує зовсім неїстівний варіант їжі. Але для корів і інших любителів трави, - це свято шлунка. Аналогічне ми можемо сказати і про вуглець, який є єдиним джерелом харчування для деяких бактерій.
Для кожної форми життя харчування своє, однак, що ж означає таке поняття як "адаптивна дієта"?
По-перше, погляньте на жуйних тварин, таких як велика рогата худоба і олені, які мають багатокамерними шлунками, що допомагає їм розмелюють жорстку рослинну їжу і перетворювати її в поживні речовини. Дослідники виявили, що вживання в їжу трави та іншої рослинності, багатої целюлозою, провокує бродіння в шлунку, якому допомагають спеціальні мікроби. Хоча еволюція травної системи жуйних тварин - це поступовий і складний процес, відомо, що в минулому, коли їжі було мало, ті тварини, які могли переварювати траву, ймовірно, жили довше за тих, хто цього робити не вмів.
Більш того, багато тварин навчилися виробляти спеціальну слину для обробки їжі, що не було властиво їх найближчим предкам. Наприклад, олені, деякі комахи, білки та інші гризуни, пристосувалися споживати танін (компонент, знайдений в жолудях і інших рослинах) в умовах навколишнього середовища, де його особливо багато.
Відео: 10 СПОСОБІВ ПРОДОВЖИТИ ЖИТТЯ
Форма зубів деяких тварин також пристосувалася до певних продуктів харчування. Для того, щоб припустити чим харчувалися предки людини, вчені також аналізували копалини відбитки їхніх зубів.
9. Поширення насіння у рослин
Життя використовує унікальну репродуктивну тактику для того, щоб збільшити шанси передачі свого генетичного матеріалу наступному поколінню.
Рослини розробили цікаві пристосування для поширення свого насіння. Деякі насіння мають крихітні гачки, які чіпляються за хутро або пір`я проходять або пролітають повз тварин. Інші можуть виглядати дуже апетитно для деяких тварин, які споживаючи їх, також поширять цю рослину за допомогою посліду в інших місцях.
Одне дослідження продемонструвало, що деякі види бур`янів, що ростуть на невеликих ділянках в новій для них міське середовище, збільшили кількість "поширює" насіння, тобто тих, які залишаються поблизу материнської рослини. У таких насіння, можливо, шансів вижити більше, ніж у диспергирующих, які не можуть пустити коріння на певних поверхнях далеко від материнської рослини. У цьому випадку життя швидко адаптується до навколишнього середовища, особливо з урахуванням того, що рослини одного виду, які не ростуть в міських умовах, не виробляють велику кількість "поширює" насіння.
8. Тілесна захист
Ви ніколи не замислювалися над тим, чому деякі види крабів знаходять собі різного розміру черепашки для того, щоб в них жити? Деякі раки-відлюдники використовують порожні черепашки, щоб уникнути «висихання» або перегріву на сонці між океанськими приливами. Краби, які шукають собі їжу в таких місцях, можуть застрягти в піску під час відливу, що робить їх уразливими перед сонцем або перед голодними хижаками на пляжі.
Таким чином, використання порожній черепашки як дах над головою - це поведінкова адаптація, яка дозволяє раків-пустельників з меншими втратами для себе пережити відлив, в результаті якого вони виявляються «висадженими» на берег.
Аналогічним чином равлики і двостулкові молюски вирощують свої власні оболонки для забезпечення захисту від негоди і хижаків. Наприклад, вчені виявили, що форма оболонки равлики, яка мешкає в прісній воді, залежить від проживають в тих же умовах хижаків. Далі вчені пояснюють, як форма черепашки равлики відповідає стратегії поведінки головних любителів равликів - раків і риб. Таким чином, відмінності в оболонках є адаптивними.
7. Придбана стійкість
Як показав нам природний відбір, багато факторів навколишнього середовища розділили генетичні форми конкретних популяцій. У цих випадках організми, які вижили, - це саме ті, які зуміли пристосуватися.
Наприклад, можна проаналізувати використання пестицидів на комах. Спочатку вважалося, що використання пестицидів допоможе позбутися від них. Однак, все виявилося набагато складніше. Оскільки не кожне комаха є генетично ідентичним, є шанс, що у деяких з них розвинеться імунітет або стійкість до впливу на них хімічних речовин, тим самим вони виживуть і зможуть відтворювати потомство з аналогічними властивостями.
Після застосування пестицидів, виявилося, що кожне нове покоління комах ставало все більш терпимим до хімікатів. Перед тим, як це дізнавався людина, ціла популяція комах ставала повністю стійкою до пестицидів. Деякі фахівці називають цей процес штучним відбором.
Хоча людський організм не є "навколишнім середовищем", безумовно, він є домом для багатьох мікроорганізмів. Адаптація може відбуватися і в межах нашого тіла. Прагнучи запобігти розвитку стійким до антибіотиків штамів бактерій, лікарі призначають антибіотики пацієнтам з бактеріальними інфекціями вкрай рідко.
6. Уникнення сонячного світла
У середовищах, де спостерігається сильна спека, присутній трохи води, організми, включаючи слонів, пустельних рослин, рептилій і навіть людей, адаптуються, щоб вижити. Залишатися в неперегретом стані життєво необхідно. Для досягнення цієї мети слони ляскають своїми тонкошкірі вухами для того, щоб розсіювати тепло і поширювати прохолодну кров по організму.
Для того, щоб уникнути зневоднення в пустелі організми часто зберігають воду в своєму тілі. Наприклад, пустельна ящірка, знайдена на південному заході США, зберігає розбавлену воду в своєму сечовому міхурі через кілька хвилин після того, як поп`є. Також можна відзначити стан кактусів і верблюдів, які використовують своє тіло для зберігання води.
У нашій шкіри своя власна адаптація - це засмага. Люди пристосувалися до ультрафіолетових променів сонця шляхом вироблення меланіну, особливого пігменту, який надає шкірі колір. Меланін є щитом для глибших шарів шкіри, запобігає руйнівний вплив сонячних променів на фолієву кислоту, яка відіграє найважливішу роль при "лагодження" кров`яних тілець.
При короткостроковій адаптації більшість людей загоряють під впливом сонця. У довгостроковій перспективі колір людської шкіри залежить від того, як еволюціонували його предки, чи були вони темношкірі, як близько проживали до екватора, і скільки сонця було в їхньому місці проживання.
5. Використання інструментів
Незважаючи на те, що тварини не користуються комп`ютерами для виконання завдань, як це роблять люди, вони, тим не менш, створюють інноваційні рішення, використовуючи різного роду інструменти. Як правило, тварини починають використовувати інструменти або видозмінені природні об`єкти для того, щоб адаптуватися до екологічним обмеженням, які можуть стати у них на шляху отримання їжі.
Деякі види голодних птахів саме так і роблять. Єгипетський гриф, наприклад, використовує камінь для того, щоб розкривати страусині яйця. Інший вид птиці з сімейства дятлових часто використовує кактусовий шип для того, щоб витягти смачну личинку з дупла дерева. Крім того, чаплі часто помічаються в роді діяльності, схожою на риболовлю: вони кидають на поверхню води дрібні приманки і чекають поки до об`єкта підпливе риба, щоб з`їсти її.
Ці пристосування не поширені географічно широко. Крім іншого, вони можуть використовуватися для самооборони. В одному дослідженні вчені повідомили про групу восьминогів біля берегів Австралії, які присмоктувалися до кокосової шкаралупі на випадок, якщо в майбутньому їм доведеться ховатися від хижака.
4. Виживання в умовах з обмеженою кількістю кисню
Також як і люди, більшість організмів потребують кисню для того, щоб вижити. Проте, життя може адаптуватися до умов з низьким вмістом кисню.
Наприклад, морські ссавці, такі як моржі, мають більшу кількість збагаченої киснем крові, що циркулює через їх органи, що дозволяє їм перебувати досить тривалий період часу під водою без кисню. Також тварини в стані сповільнювати швидкість серцевих скорочень і швидкість циркуляції крові для збереження кисню.
Висота також визначає типи життя, які можуть вижити в цьому середовищі. Людина може адаптуватися до поступового зниження кисню, при цьому люди часто акліматизуються або, в кінцевому рахунку, адаптуються до висотних кліматичних умов. Для того, щоб добитися цього, тіло виробляє більше червоних кров`яних клітин і капілярів, щоб допомогти організму великою кількістю кисню. Однак, до цього дня ми платимо ціну за подібну адаптацію - це втома, яка призводить до неможливості виконувати повсякденну діяльність однаково якісно.
З плином часу людині вдалося розробити більш вдосконалену адаптацію до життя на великих висотах з низьким вмістом кисню. Наприклад, деякі жителі висотних регіонів Болівії і Перу здатні виробляти більшу кількість гемоглобіну, ніж звичайні люди, це, в свою чергу, несе додатковий кисень в кров і дозволяє людям за допомогою своїх легких споживати більше кисню.
3. Камуфляж
Життя, особливо в тваринному світі, відома своїми майстернями здібностями маскування. Тварини використовують маскування, щоб гармоніювати з навколишнім середовищем або імітувати інших тварин в своєму середовищі.
Камуфляж - це корисна адаптація, оскільки ті, хто її використовують, як правило, не стають здобиччю хижака, так як залишаються непоміченими. Хамелеон - це яскравий приклад використання маскування, оскільки тварина може змінювати забарвлення шкіри в залежності від навколишнього оточення.
Однак, інші способи камуфляжу можуть бути притаманні від народження і не вибираються добровільно. Наприклад, паличної жук знаменитий тим, що за зовнішніми ознаками він дуже схожий на звичайну палицю, а листові комахи майстерно зливаються з кольоровим листям.
Зміни в зовнішньому вигляді організму також можуть провокуватися іншими тваринами з їхнього оточення. Наприклад, птахи не їдять метеликів - монархів через те, що вони отруйні. Так як птиці ідентифікують цих метеликів за зовнішнім виглядом, інший вид метеликів навчився імітувати зовнішність метеликів - монархів для того, щоб також не стати здобиччю хижака.
2. Виживання при дуже низьких температурах
Зі зміною пори року, змінюються і життєві адаптації. Подібно до того, як деякі тварини пристосовуються до спеки, інші змушені пристосовуватися до холоду, незалежно від того, сезонно чи це або постійно. Організми, що живуть в холодному кліматі, природно, мають більш великими тілами, більш товстою шкірою та хутром. Але багато організми пристосувалися і до сезонного холоду.
Тварини, які впадають в сплячку під час холодів, використовують такий "режим поведінки" щоб вижити в періоди низьких температур, коли їжа доступна в дуже обмежених кількостях. До сплячки такі тварини запасаються жиром, щоб протягом всієї зими спалювати його. У деяких випадках тварини, такі, як, наприклад, американський чорний ведмідь, можуть проспати близько 100 днів, не прокидаючись для того, щоб попити, поїсти або сходити в туалет.
Багато авторитетні джерела стверджують, що зміна клімату негативно впливає на цикли тварин, які взимку впадають в сплячку, оскільки ці зміни змушують їх виходити зі сплячки раніше звичайного. Ці ранні пробудження демонструють нам, як легко життя може адаптуватися до мінливих умов навколишнього середовища.
Також є такі тварини, які в зимовий період часу пристосувалися "заморожувати" і "відтавати" навесні. Наприклад, деревна жаба зимує під опалим листям, де вона може заморозитися і повернутися до життя в весняний період.
1. Сенсорна спеціалізація
Люди та інші примати багато в чому залежать від свого зору, щоб інтерпретувати навколишній світ. Інші форми життя також роблять це, але часто покладаються на які не пов`язані із зором органи чуття, деякі з яких людині навіть невідомі. Кажани, наприклад, використовують ехолокацію (випромінювання і прийом високочастотних звуків) для того, щоб переміщатися в темряві. Цей спосіб дозволяє кажанам заповнити екологічну нішу нічних жителів. Аналогічне можна сказати і про хижих птахів, які володіють дуже гострим зором і здатні бачити на великих відстанях, або про здібності акул збирати електромагнітні струми.
Ідея втрати непотрібних органів також може бути застосована до деяких сенсорним пристосуванням тварин. У приклад можна привести кротів, які, живучи під землею, втратили зір, або один з видів глибоководних печерних риб, які втратили очі. У лабораторних умовах учені схрестили кілька безоких риб і виявили, що деякі з їхніх нащадків народжувалися з функціонуючими очима, оскільки в ДНК риби ще замкнений ген, відповідальний за роботу очей, однак він не був яскраво виражений через те, що риба жила в темних глибоководних печерах.
