Как приспосабливаются растения к среде обитания

Цитируя великого Яна Малькома (Ian Malcolm), стоит отметить, что «жизнь всегда найдёт способ». Природа полна примеров эволюции, обеспечивающей механизм выживания для флоры и фауны, населяющей Землю. Ниже представлены десять животных и растений, которые в ходе эволюции выработали специфические характеристики или способности, которые позволяют им выживать или даже процветать в своей среде обитания.

10. Газель-доркас (Dorcas Gazelle)

Из-за того, что она эндемична Ближнему Востоку и Северной Африке, газели-доркас пришлось выработать в ходе эволюции ряд черт, которые позволили бы ей выжить, почти при полном отсутствии питьевой воды. Во-первых, они могут всю свою жизнь обходиться без питьевой воды, выживая только благодаря жидкости, которую они получают, употребляя в пищу растения. Помимо этого, когда жидкость практически невозможно найти газели-доркас могут экономить воду посредством концентрирования своей мочевой кислоты, выводя её из организма в виде гранул, а не жидкости. В такие периоды они также значительно снижают количество жидкости в своём помёте.

9. Клесты (Crossbills)

Клесты включают в себя целый ряд видов воробьинообразных, которые приспособились к тому чтобы с большой эффективностью употреблять главный продукт в своём меню – сосновые шишки. Из-за того, что до семян внутри колючих шишек очень трудно добраться обычным клювом, клесты выработали клюв, концы которого пересекаются, что позволяет им быстро раскрывать чешуйки сосновых шишек и добираться до семян.

У них также очень сильные языки, которые могут просунуться между чешуйками сосновой шишки, раскрытыми клювом, и достать семечки. Они также питаются насекомыми и фруктами, но их клювы специфически развивались для того, чтобы они могли питаться сосновыми шишками, которые гораздо более доступны.

8. Бамбук

Это особенное растение, как и небольшое количество других видов растений, выработало специфическое расписание для посева своих семян. Бамбук не цветёт и не вырабатывает семена в течение долгих лет, затем огромное количество семян разом выпускается и распространяется. На материковой части Китая считается, что бамбук цветёт лишь один раз в каждые 120 лет, покрывая землю семенами как одеялом.

Ученые выдвинули ряд теорий относительно того, почему у бамбука развилась именно эта способность, и одна из самых правдоподобных гипотез состоит в том, что растения так поступают, чтобы животные, питающиеся их семенами, не смогли съесть все семена. Единственным недостатком такой системы является то, что взрослые растения зачастую погибают, если вокруг них начинает расти огромное количество молодых побегов.

7. Панамская золотая лягушка (Panamanian Golden Frog)

Доведённая почти до полного исчезновения из-за потери среды обитания панамская золотая лягушка живёт исключительно в тропических лесах Панамы, в основном рядом с быстротекущими реками и водопадами. Из-за большого шума в их естественной среде обитания они выработали способность, которая встречается очень редко в царстве животных: они используют семафор.

Рудиментарная форма языка жестов, коей является семафор, используется лягушками для передачи основных сообщений, таких как желание спариться или предупреждение о приближении естественных врагов. Самцы этих лягушек также издают свистящие звуки, несмотря на то, что эти звуки практически бесполезны из-за того, что у этого вида лягушек нет барабанных перепонок.

6. Phallostethus Cuulong

Фотография: L.X. Tran
Найденный совсем недавно, в 2009 году, если быть точными, вид рыб под названием Phallostethus cuulong является одним из очень немногих видов рыб, у которых оплодотворение яиц происходит в теле самки. Для того чтобы облегчить этот процесс, самцы выработали пенис, который расположен у них на голове. На его конце находится крючок, похожий на пилу, которым самцы прикрепляются к самкам в процессе спаривания.

Чтобы не отстать от самцов, самки развили свои репродуктивные органы во рту, в задней части горла. Крючок, которым пользуются самцы, очень полезен, так как он значительно увеличивает шансы успешного оплодотворения.

5. Бородач (Lammergeier)

Название этого вида переводится с немецкого языка как «ястреб, охотящийся на ягнят», что вполне уместно принимая во внимание мифы и легенды о свирепости, с которой они охотятся на мелких животных, и даже на детей (хотя это, скорее всего, вымысел). Одна счастливая, или наоборот, несчастная птица, в зависимости от того нравятся ли вам древнегреческие пьесы, поспособствовала смерти Эсхила (Aeschylus). Одним из главных источников их питания является костный мозг – пища, которую невероятно трудно добыть.

Для того чтобы достать драгоценную пищу из костей трупов бородачи кидают кости с высоты приблизительно 80 метров, в надежде, что они ударятся о камни и разобьются.

4. Marcgravia Evenia

«Marcgravia evenia» – это цветущее вьющееся растение, которое в основном встречается в кубинских тропических лесах, и опыляют его, по большей части, летучие мыши. Из-за того, что летучие мыши плохо видят на больших расстояниях, это растение выработало специфическую особенность, которая помогает ей выделяться для своих опылителей. Листья в форме блюдца, которые растут над цветущей частью растения, служат в качестве своего рода рефлекторов радиолокационных антенн для эхолокации летучих мышей, что позволяет летучим мышам найти их гораздо быстрее.

Читайте также:  Как солить огурцы на зиму без уксуса

Из-за редкости этого растения, а также из-за того, что отдельные растения разбросаны по большой территории, любое сокращение времени, необходимого летучим мышам на поиск растения, очень благоприятно для него. Ученые использовали листья с лозы этого растения, чтобы проверить летучих мышей и их возможности нахождения спрятанной пищи и обнаружили, что листья сокращали время поиска на 50 процентов. Для сравнения, обычный лист уменьшал это время лишь на 6 процентов.

3. Саламандра пятнистая (Spotted Salamander)

Относительно широко распространённое и непритязательное животное, пятнистая саламандра обладает одной из самых уникальных характеристик в мире животных: это первое известное науке позвоночное, которое может использовать фотосинтез. На протяжении многих лет учёные полагали, что водоросли, которые состоят в симбиотических отношениях с зародышами пятнистой саламандры, были ответственными за хлорофилл, который был обнаружен в телах ящериц.

Тем не менее, канадские исследователи недавно обнаружили, что пигменты, необходимые для фотосинтеза, на самом деле были внутри клеток пятнистой саламандры. Более того, они обнаружили, что у эмбрионов, которые взаимодействовали с водорослями, было гораздо больше шансов выжить, и росли они гораздо быстрее.

2. Слива Казуара (Cassowary Plum)

Эндемичная Новой Гвинее и австралийским тропикам северного Квинсленда (North Queensland) слива казуара является небольшим деревцем, на котором растёт очень токсичный фрукт, который опасен почти для всех животных, включая людей. Есть лишь одно существо, способное употреблять в пищу сливы казуара, и вы уже, наверное, догадались по названию растения, что этим существом является казуар, большая нелетающая птица. Как и в случае большинства фруктов, семена фрукта заключены в мясистую мякоть и они проходят через пищеварительную систему казуаров без проблем благодаря тому, что пищеварительная система этих птиц очень короткая и быстро переваривает пищу.

Кроме того, ферменты, содержащиеся в кишечнике этой птицы, нейтрализуют токсичность семян. Есть ещё один маленький грызун, который может употреблять фрукты сливы казуара, но он также съедает и семена, что не помогает распространению растения. К сожалению, на данный момент сам казуар и слива казуара находятся на грани исчезновения. Их может в скором времени не стать, если не будут приняты соответствующие меры по охране их среды обитания.

1. Комар лондонского метрополитена (London Underground Mosquito)

Система метрополитена под Лондоном является рассадником совершенно нового типа комаров, который ответвился от своих наземных родственников в процессе, занявшем лишь сто лет (намного меньше, чем тысячи лет, которые обычно занимает процесс эволюции). Во время строительства метро комары, теперь известные как «Culex Pipiens molestus», попали в тоннели и начали постепенно превращаться в отдельный вид.

Во-первых, изначальная версия этого комара питалась исключительно кровью птиц, но этот новый вид кормится также не брезгует грызунами и людьми. Кроме того, они изменили свой процесс размножения, чтобы лучше приспособиться к новой среде обитания. Обычным комарам нужно сначала напиться крови, чтобы отложить яйца, а комары лондонского метрополитена сначала откладывают яйца, так как там сложно найти еду. И наконец, что хуже всего для людей, они активны круглый год, в отличие от большинства видов комаров, которые впадают в спячку в зимний период. К счастью, они не могут скрещиваться со своими предками с поверхности, поэтому они в основном остаются в системе метрополитена.

На нашей планете жизнь есть повсюду: в арктических льдах и в горячих источниках-гейзерах, в вулканической лаве, в соленой и пресной воде. Жизнь покорила сушу и океан, и в атмосфере мы также находим организмы. Поскольку условия обитания организмов различны, различаются и способы приспособления к ним, выработанные организмами за миллионы лет существования. Рассмотрим, как приспосабливаются растения и животные к разнице в продолжительности светового дня, температуре и влажности окружающей среды.

Приспособления растений. Как ведут себя растения нашей местности в зависимости от количества солнечного света, получаемого на протяжении года? Вот одуванчик лекарственный (рис. 30.1). Орган растения, в котором под действием солнечного излучения образуются вещества, необходимые для жизни, — это лист. Растет одуванчик весной и летом. Осенью день укорачивается, солнечного света становится недостаточно, чтобы растение могло вырабатывать органические вещества. Листья одуванчика изменяют цвет и отмирают. Но погибло ли растение? Весной на том же месте появляются молодые листья. Следовательно, одуванчик не погиб, а лишь «притаился» на время — под землей остался живой корень, который весной даст новые листочки и цветы.

Другой пример — дерево. Как и травянистым растениям, осенью и зимой лиственным деревьям недостаточно солнечного излучения для получения необходимых веществ. Листва, главный производитель органических веществ, становится ненужной. Поэтому деревья осенью ее сбрасывают (рис. 30.2) и используют органические вещества, накопленные летом.

Зимой деревьям грозит серьезная опасность. При снижении температуры до 0 °С вода замерзает и, как известно, расширяется. Следовательно, возникает угроза и для ствола, и для веток дерева, внутри которых находятся органы, содержащие воду. Кору дерева может просто разорвать.

Читайте также:  Ручной скарификатор для газона

Но у природы есть свои «хитрости», которые помогают дереву пережить суровую зиму. Мы знаем, что разные вещества замерзают при разных температурах. Среди них есть те, у которых температура затвердевания ниже, чем у воды. С сокращением светового дня деревья начинают вырабатывать такие вещества. В органах растений они образуют растворы с водой, которые замерзают при температурах более низких, чем вода. Именно это и спасает дерево от гибели.

Растения в жарких пустынях, где дожди выпадают нечасто, приспособились накапливать воду и уменьшать ее испарение (рис. 30.3). Кактус уменьшает испарение жидкости иначе, чем агава (рис. 30.4). Когда идет дождь, он собирает воду в мясистых стеблях. Главные испарители влаги — листья — у него превратились в колючки, и поэтому потери воды уменьшились.

Приспособляемость животных. Как приспосабливаются к низким температурам животные? По-разному. Чтобы не замерзнуть зимой, осенью животные накапливают толстый слой жира, их мех становится более густым. Дело в том, что жир и мех плохо проводят тепло, которое вырабатывает организм, и таким образом препятствуют охлаждению внутренних органов. Обратите внимание, к примеру, на свою кошку. Летом шерсть у нее редкая, потому что жарко, а на зиму становится роскошной. Или посмотрите на белку (рис. 30.5) — ее можно увидеть не только в лесу, но и в парках. С приходом зимы она заметно округляется, надевает красивую шубку. Теперь белке ни снег, ни морозы не страшны!

Есть еще одно приспособление, с помощью которого животные справляются с тяготами зимней жизни, — спячка. Во время спячки все химические превращения в организме замедляются и потребность в пище уменьшается. Это позволяет животным пережить зиму. В спячку впадают многие животные, например, медведь, черепаха, сурок.

Сурок степной обитает на территории Украины (рис. 30.6). Готовится к зиме зверек тщательно: не худой и летом, осенью он накапливает под кожей дополнительный слой жира. И мех сурка с приближением зимы становится гуще. Подготавливаясь к спячке, животное роет норы глубиной 2-3 м со сложными ходами и зимовальными камерами. В одной из них сурок и спит зимой.

Животные, обитающие там, где сухо и жарко, имеют другие приспособления. Так у верблюда есть целый ряд приспособлений. Части

тела верблюда, которые соприкасаются с раскаленной до +70 °С почвой, снабжены мозолистыми образованиями, ослабляющими влияние температуры. Без воды верблюд может обходиться более 10 суток (рис. 30.7).

В Украине обитает птица с очень интересным и редким для царства животных приспособлением: она селится только вблизи человеческого жилья. Это аист белый (рис. 30.8). Вы наверняка видели его гнезда на крышах сельских домов или на столбах. Он питается змеями и лягушками, которых ловит на лугах, по берегам рек или на болотах, и никогда не претендует на остатки с нашего стола. Однако аиста можно назвать настоящим сельским жителем.

• Все организмы приспособлены к среде своего обитания. За миллионы лет природа создала множество способов, с помощью которых животные и растения приспосабливаются к изменению продолжительности дня, к суровым морозам, жаре или недостатку влаги.

Наша лаборатория

Читаем тексты самостоятельно и обсуждаем их с товарищем.

На протяжении миллионов лет животные и растения соседствуют на планете и приспосабливаются друг к другу. Растения снабжают животных пищей. Животные помогают растениям размножаться, перенося пыльцу с цветка на цветок, и разносят их семена на огромные расстояния.

Часто растения, чтобы привлечь к себе насекомых, прибегают к «хитростям». Так, у растения офрис насекомоносная (рис. 30.9) цветок формой и цветом напоминает самку мухи. Самец садится на цветок, рассчитывая найти «подругу». Распознав обман, он летит к другому цветку-притворщику, заодно перенося пыльцу растения. Орхидея встречается на полянах среди кустарников, иногда на болотах. Ее можно увидеть в Черновицкой и Ивано-Франковской областях Украины.

Удивительное сотрудничество Раффлезия Арнольди, произрастающая в Индонезии, – одно из самых необычных растений на Земле (рис. 30.10). Это паразит, который поселяется на корнях тропических растений. «Размах» лепестков цветка раффлезии Арнольди достигает одного метра, а масса — шести килограммов. Это самый большой цветок в мире.

Цветок раффлезии живет только два дня, что, возможно, и к лучшему. Ведь он привлекает мух, опыляющих его, резким гнилостным запахом и грязно-красным цветом, которые напоминают испорченное мясо. Клейкие семена раффлезии часто прилипают к ногам слонов. Что ж, размеры транспорта для семян под стать огромному цветку!

В жарких пустынных районах Австралии живет ящерица молох (рис. 30.11). Кожа молоха, как губка, пронизана микроскопическими трубочками. Как только влажность воздуха повышается, кожа ящерицы впитывает влагу. А если молох окажется под дождем, его кожа набирает воды так много, что животное становится на треть тяжелее. На солнце «наполненный» водой молох «потеет» и глотает собственные испарения.

• Придумайте 6 вопросов (по два для каждого текста), с помощью которых можно выяснить, верно ли ваш товарищ понял текст.

Читайте также:  Подготовка почвы для посадки лука

2. Как приспосабливается к смене времен года одуванчик и клен?

4. Как приспосабливаются деревья к зимнему снижению температуры?

5. К каким условиям и как приспосабливаются растения жаркого климата?

6. Почему осенью масса белки увеличивается, а ее мех становится гуще?

7. Зимой некоторые животные впадают в спячку. Это происходит потому, что они (выберите правильный ответ): а) устают за лето и осень; б) так приспосабливаются к отсутствию еды зимой.

8. К каким условиям приспосабливаются животные, которые живут в сухой и жаркой местности? Приведите примеры такого приспособления.

Попробуйте кратко пересказать то, что узнали. Нашли ли вы ответы на вопросы, поставленные в начале главы?

Проверьте, всели вы поняли, во всем ли разобрались.

1. Почему днем ветер дует с моря на сушу, а ночью наоборот — с суши на море?

2. В каких агрегатных состояниях существует вода на нашей планете?

3. Укажите, где именно можно найти воду в виде пара.

4. Сравните запасы соленой и пресной воды на планете Земля.

5. Что такое выветривание?

6. Что является первым шагом к разрушении: горы: изменение температуры, деятельность воды или ветер?

7. С помощью каких приборов человек наблюдает за погодой?

8. Назовите газ, содержание которого в атмосфере самое высокое.

9. Как изменяется атмосферное давление с высотой?

10. Назовите основные формы поверхности суши.

11. Найдите ошибку: «Алмаз состоит из минерала Карбона, а кварц —

из минералов Оксигена и Силиция».

Это материал из учебника Природоведение 5 клас Т.И. Базанова

Растения распространены на Земле почти повсеместно. Исключение составляют большая часть Антарктиды, Гренландии, острова Северного Ледовитого океана и верхние части горных массивов. Необыкновенная приспособленность растений к различным местам обитания поистине удивительна. Бывает даже трудно представить, как то или иное растение может существовать в трудных, порой экстремальных условиях природной среды. А они живут, растут, развиваются и дают потомство!

Живя в условиях Крайнего Севера или жаркого юга, растения приспосабливают строение своей древесины, листьев, побегов к конкретным условиям. Это дает им возможность жить при очень низких или, наоборот, при очень высоких температурах почвы и воздуха, при избытке или недостатке освещения и влаги.

Чем жестче и тяжелее условия обитания, тем гениальнее и разнообразнее приспособляемость растений к превратностям окружающей среды. Нередко приспособление заходит столь далеко, что внешняя среда начинает полностью определять форму растения. И тогда растения, относящиеся к различным семействам, но обитающие в одних и тех же суровых условиях, часто становятся внешне столь похожими друг на друга, что это может ввести в заблуждение в отношении истинности их родственных связей.

Например, в пустынных областях для многих видов, и, прежде всего, для кактусов, наиболее рациональной оказалась форма шара. Однако не все то, что имеет шарообразную форму и утыкано шипами-колючками, – кактусы. Столь целесообразная конструкция, позволяющая выжить в тяжелейших условиях пустынь и полупустынь, возникла и в других систематических группах растений, не принадлежащих к семейству кактусовых. И наоборот, кактусы не всегда приобретают форму шара или колонны, усеянной колючками.


Кактусы

Кактусы, которые приспособились жить в кронах лесных великанов и стебли которых, подобно лианам, свисают до самой земли, широко распространены в тропических лесах Центральной и Южной Америки. Некоторые из них обитают даже на Мадагаскаре и Цейлоне.

Лазящие кактусы – это ли не поразительный пример способности растений приспосабливаться к новым условиям жизни? Но он не единственный из многих сотен других.


Лазящие кактусы

Обычными обитателями тропических джунглей являются вьющиеся и лазящие растения, а также растения-эпифиты, поселяющиеся в кронах древесных растений. Все они стремятся как можно скорее выбраться из вечных сумерек густого подлеска девственных тропических лесов. Они находят путь наверх, к свету, не создавая при этом мощных стволов и опорных систем, требующих огромных затрат строительного материала. Они спокойно карабкаются вверх, пользуясь «услугами» других растений, выступающих в роли опор. Для того чтобы успешно справиться с этой новой задачей, растения изобрели разнообразные и довольно совершенные в техническом отношении органы: цепляющиеся корни и черешки листьев с выростами на них, шипы на ветвях, цепляющиеся оси соцветия и т.д. В распоряжении растений имеются петли-арканы; специальные диски, с помощью которых одно растение своей нижней частью прикрепляется к другому; подвижные усиковидные крючочки, вначале впивающиеся в ствол растения-хозяина, а затем разбухающие в нем; разного рода сдавливающие приспособления и, наконец, весьма изощренный аппарат захватывания.

Таким образом, все растения и животные постоянно адаптируются к окружающей среде. Чтобы понять, как это происходит, необходимо рассматривать не только животное или растение в целом, но и генетическую основу адаптации.