Karakteristikat e përshtatjes biokimike. Karakteristikat biokimike të marrëdhënieve midis organizmit dhe mjedisit. Instituti i Matematikës, Shkencave të Natyrës dhe Teknologjive të Informacionit

Në procesin e evolucionit, si rezultat i seleksionimit natyror dhe luftës për ekzistencë, lindin përshtatjet e organizmave ndaj kushteve të caktuara të jetesës. Vetë evolucioni është në thelb një proces i vazhdueshëm i formimit të përshtatjeve, që ndodh sipas skemës së mëposhtme: intensiteti i riprodhimit -> lufta për ekzistencë -> vdekja selektive -> përzgjedhja natyrore -> fitnesi.

Përshtatjet ndikojnë në aspekte të ndryshme të proceseve jetësore të organizmave dhe për këtë arsye mund të jenë të disa llojeve.

Përshtatjet morfologjike

Ato shoqërohen me ndryshime në strukturën e trupit. Për shembull, shfaqja e membranave midis gishtërinjve të shpendëve ujorë (amfibët, zogjtë, etj.), gëzofi i trashë në gjitarët veriorë, këmbët e gjata dhe qafa e gjatë te zogjtë e këmbës, një trup fleksibël në grabitqarët që gërmojnë (për shembull, nuselalat), etj. Në kafshët me gjak të ngrohtë, kur lëvizin në veri, vërehet një rritje në madhësinë mesatare të trupit (rregulli i Bergmann-it), i cili redukton sipërfaqen relative dhe transferimin e nxehtësisë. Peshqit bentik zhvillojnë një trup të rrafshët (rrezet, ngecja, etj.). Bimët në gjerësinë veriore dhe rajonet e larta malore shpesh kanë forma rrëshqitëse dhe në formë jastëku, të cilat dëmtohen më pak nga erërat e forta dhe ngrohen më mirë nga dielli në shtresën e tokës.

Ngjyrosje mbrojtëse

Ngjyrosja mbrojtëse është shumë e rëndësishme për speciet shtazore që nuk kanë mjete efektive të mbrojtjes kundër grabitqarëve. Falë tij, kafshët bëhen më pak të dukshme në zonë. Për shembull, zogjtë femra që çelin vezë janë pothuajse të padallueshme nga sfondi i zonës. Vezët e shpendëve janë gjithashtu të ngjyrosura që të përputhen me ngjyrën e zonës. Peshqit që banojnë në fund, shumica e insekteve dhe shumë llojeve të tjera të kafshëve kanë një ngjyrim mbrojtës. Në veri, ngjyrosja e bardhë ose e lehtë është më e zakonshme, duke ndihmuar në kamuflimin në dëborë (arinj polarë, kukuvajka polare, dhelpra arktike, kërpudha të vogla - ketrat, etj.). Një numër kafshësh kanë marrë një ngjyrim të formuar nga alternimi i vijave ose njollave të lehta dhe të errëta, duke i bërë ato më pak të dukshme në shkurre dhe gëmusha të dendura (tigrat, derrat e rinj të egër, zebrat, dreri sika, etj.). Disa kafshë janë të afta të ndryshojnë ngjyrën shumë shpejt në varësi të kushteve (kameleonët, oktapodët, ngecja, etj.).

maskim

Thelbi i kamuflazhit është se forma e trupit dhe ngjyra e tij i bëjnë kafshët të duken si gjethe, degëza, degë, lëvore ose gjemba bimësh. Shpesh gjendet tek insektet që jetojnë në bimë.

Ngjyrosje paralajmëruese ose kërcënuese

Disa lloje insektesh që kanë gjëndra helmuese ose me erë kanë ngjyra të ndezura paralajmëruese. Prandaj, grabitqarët që sapo i takojnë e mbajnë mend këtë ngjyrosje për një kohë të gjatë dhe nuk sulmojnë më insekte të tilla (për shembull, grerëzat, grerëzat, mollëkuqet, brumbujt e patates së Kolorados dhe një sërë të tjerë).

Mimika

Mimika është ngjyrosja dhe forma e trupit të kafshëve të padëmshme që imitojnë homologët e tyre helmues. Për shembull, disa gjarpërinj jo helmues u ngjajnë atyre helmues. Cicadas dhe crickets i ngjajnë milingonave të mëdha. Disa flutura kanë njolla të mëdha në krahët e tyre që ngjajnë me sytë e grabitqarëve.

Përshtatjet fiziologjike

Ky lloj përshtatjeje shoqërohet me një ristrukturim të metabolizmit në organizma. Për shembull, shfaqja e gjaknxehtësisë dhe termorregullimit te zogjtë dhe gjitarët. Në raste më të thjeshta, ky është një përshtatje me forma të caktuara të ushqimit, përbërjen e kripës së mjedisit, temperaturat e larta ose të ulëta, lagështinë ose thatësinë e tokës dhe ajrit, etj.

Përshtatjet biokimike

Përshtatjet e sjelljes

Ky lloj përshtatjeje shoqërohet me ndryshime në sjellje në kushte të caktuara. Për shembull, kujdesi për pasardhësit çon në mbijetesë më të mirë të kafshëve të reja dhe rrit stabilitetin e popullatave të tyre. Gjatë stinëve të çiftëzimit, shumë kafshë formojnë familje të veçanta dhe në dimër ato bashkohen në tufa, gjë që e bën më të lehtë ushqimin ose mbrojtjen e tyre (ujqërit, shumë lloje zogjsh).

Përshtatjet ndaj faktorëve periodikë të mjedisit

Këto janë përshtatje ndaj faktorëve mjedisorë që kanë një periodicitet të caktuar në shfaqjen e tyre. Ky lloj përfshin alternimet ditore të periudhave të aktivitetit dhe pushimit, gjendjet e anabiozës së pjesshme ose të plotë (derdhja e gjetheve, diapauzat dimërore ose verore të kafshëve etj.), migrimet e kafshëve të shkaktuara nga ndryshimet sezonale etj.

Përshtatjet ndaj kushteve ekstreme të jetesës

Bimët dhe kafshët që jetojnë në shkretëtira dhe rajone polare gjithashtu fitojnë një sërë përshtatjesh specifike. Tek kaktusët, gjethet janë shndërruar në gjemba (duke reduktuar avullimin dhe duke i mbrojtur nga ngrënia nga kafshët), dhe kërcelli është kthyer në një organ dhe rezervuar fotosintetik. Bimët e shkretëtirës kanë sistem rrënjor të gjatë që u lejon atyre të marrin ujë nga thellësi të mëdha. Hardhucat e shkretëtirës mund të mbijetojnë pa ujë duke ngrënë insekte dhe duke marrë ujë duke hidrolizuar yndyrat e tyre. Përveç gëzofit të trashë, kafshët veriore kanë gjithashtu një furnizim të madh të yndyrës nënlëkurore, e cila redukton ftohjen e trupit.

Natyra relative e përshtatjeve

Të gjitha pajisjet janë të përshtatshme vetëm për kushte të caktuara në të cilat janë zhvilluar. Nëse këto kushte ndryshojnë, përshtatjet mund të humbasin vlerën e tyre ose edhe të shkaktojnë dëm për organizmat që i kanë. Ngjyra e bardhë e lepurave, e cila i mbron mirë në dëborë, bëhet e rrezikshme gjatë dimrave me pak borë ose shkrirje të forta.

Natyra relative e përshtatjeve vërtetohet mirë nga të dhënat paleontologjike, të cilat tregojnë zhdukjen e grupeve të mëdha të kafshëve dhe bimëve që nuk i mbijetuan ndryshimit të kushteve të jetesës.

Evolucioni i përshtatjes është rezultati kryesor i veprimit të seleksionimit natyror. Klasifikimi i përshtatjes: morfologjik, fiziologjik-biokimik, etologjik, përshtatjet e specieve: kongruenca dhe bashkëpunimi. Relativiteti i përshtatshmërisë organike.

Përgjigje: Përshtatja është çdo tipar i një individi, popullate, specie ose komuniteti organizmash që kontribuon në suksesin në konkurrencë dhe siguron rezistencë ndaj faktorëve abiotikë. Kjo lejon që organizmat të ekzistojnë në kushte të caktuara mjedisore dhe të lënë pasardhës. Kriteret e përshtatjes janë: vitaliteti, konkurrueshmëria dhe fertiliteti.

Llojet e përshtatjes

Të gjitha përshtatjet ndahen në përshtatje akomoduese dhe evolucionare. Akomodimi është një proces i kthyeshëm. Ato ndodhin kur kushtet mjedisore ndryshojnë papritur. Për shembull, kur zhvendosen kafshët e gjejnë veten në një mjedis të ri, por gradualisht mësohen me të. Për shembull, një person që u zhvendos nga zona e mesme në tropikët ose në Veriun e Largët përjeton siklet për ca kohë, por me kalimin e kohës mësohet me kushtet e reja. Përshtatja evolucionare është e pakthyeshme dhe ndryshimet që rezultojnë janë të fiksuara gjenetikisht. Këtu përfshihen të gjitha përshtatjet që ndikohen nga seleksionimi natyror. Për shembull, ngjyrosja mbrojtëse ose vrapimi i shpejtë.

Përshtatjet morfologjike manifestohen në avantazhe strukturore, ngjyrim mbrojtës, ngjyrim paralajmërues, mimikë, kamuflim, sjellje adaptive.

Përparësitë e strukturës janë përmasat optimale të trupit, vendndodhja dhe dendësia e flokëve ose puplave, etj. Shfaqja e një gjitari ujor, delfini, është e njohur.

Mimika është rezultat i mutacioneve homologe (identike) në tipe te ndryshme, të cilat ndihmojnë kafshët e pambrojtura të mbijetojnë.

Kamuflazh - pajisje në të cilat forma dhe ngjyra e trupit të kafshëve bashkohen me objektet përreth

Përshtatjet fiziologjike- përvetësimi i veçorive specifike metabolike në kushte të ndryshme mjedisore. Ato ofrojnë përfitime funksionale për trupin. Ato ndahen në mënyrë konvencionale në statike (parametra konstante fiziologjike - temperatura, ekuilibri ujë-kripë, përqendrimi i sheqerit, etj.) dhe dinamike (përshtatja ndaj luhatjeve të veprimit të një faktori - ndryshime në temperaturë, lagështi, dritë, fushë magnetike, etj. ). Pa një përshtatje të tillë, është e pamundur të ruhet një metabolizëm i qëndrueshëm në trup në kushte mjedisore vazhdimisht të luhatshme. Le të japim disa shembuj. Në amfibët tokësorë, sasi të mëdha uji humbasin përmes lëkurës. Megjithatë, shumë nga speciet e tyre depërtojnë edhe në shkretëtira dhe gjysmë-shkretëtira. Përshtatjet që zhvillohen tek kafshët zhytëse janë shumë interesante. Shumë prej tyre mund të mbijetojnë për një kohë relativisht të gjatë pa akses në oksigjen. Për shembull, fokat zhyten në një thellësi 100-200 dhe madje 600 metra dhe qëndrojnë nën ujë për 40-60 minuta. Organet e shqisave kimike të insekteve janë jashtëzakonisht të ndjeshme.

Përshtatjet biokimike siguron ecurinë optimale të reaksioneve biokimike në qelizë, për shembull, renditjen e katalizës enzimatike, lidhjen specifike të gazeve nga pigmentet respiratore, sintezën e substancave të nevojshme në kushte të caktuara, etj.

Përshtatjet etologjike përfaqësojnë të gjitha përgjigjet e sjelljes që synojnë mbijetesën e individëve dhe, për rrjedhojë, të specieve në tërësi. Reagime të tilla janë:

Sjellja kur kërkoni ushqim dhe partner seksual,

Çiftimi,

Të ushqyerit e pasardhësve

Shmangia e rrezikut dhe mbrojtja e jetës në rast kërcënimi,

Agresioni dhe qëndrimet kërcënuese,

Mirësia dhe shumë të tjera.

Disa reagime të sjelljes janë të trashëguara (instinktet), të tjerat fitohen gjatë gjithë jetës (reflekset e kushtëzuara).

Përshtatjet e specieve zbulohen kur analizohen një grup individësh të së njëjtës specie; ata janë shumë të ndryshëm në shfaqjen e tyre. Ato kryesore janë kongruencat e ndryshme, niveli i ndryshueshmërisë, polimorfizmi intraspecifik, niveli i bollëkut dhe dendësia optimale e popullsisë.

Kongruencat përfaqësojnë të gjitha tiparet morfofiziologjike dhe të sjelljes që kontribuojnë në ekzistencën e specieve si një sistem integral. Kongruencat riprodhuese sigurojnë riprodhimin. Disa prej tyre janë të lidhura drejtpërdrejt me riprodhimin (korrespondencën e organeve gjenitale, përshtatjet me të ushqyerit, etj.), ndërsa të tjerat janë vetëm indirekte (shenja të ndryshme sinjalizuese: vizuale - veshje çiftëzimi, sjellje rituale; tingulli - kënga e shpendëve, gjëmimi i një dreri mashkull gjatë Kimikatet - tërheqëse të ndryshme, për shembull, feromonet e insekteve, sekrecionet nga artiodaktilet, macet, qentë, etj.).

Kongruencat përfshijnë të gjitha format e intraspecifikëve bashkëpunimi- kushtetuese, trofike dhe riprodhuese. Bashkëpunimi kushtetues shprehet në veprimet e koordinuara të organizmave në kushte të pafavorshme, të cilat rrisin shanset për mbijetesë. Në dimër, bletët mblidhen në një top dhe nxehtësia që gjenerojnë shpenzohet për ngrohjen e përbashkët. Në këtë rast, temperatura më e lartë do të jetë në qendër të topit dhe individët nga periferia (ku është më ftohtë) do të përpiqen vazhdimisht atje. Në këtë mënyrë, insektet lëvizin vazhdimisht dhe me përpjekje të përbashkëta e mbijetojnë dimrin të sigurt. Pinguinët gjithashtu grumbullohen në një grup të ngushtë gjatë inkubacionit, delet gjatë motit të ftohtë, etj.

Bashkëpunimi trofik konsiston në bashkimin e organizmave me qëllim të marrjes së ushqimit. Aktiviteti i përbashkët në këtë drejtim e bën procesin më produktiv. Për shembull, një tufë ujqërsh gjuan shumë më me efikasitet se një individ. Në të njëjtën kohë, në shumë lloje ka një ndarje të përgjegjësive - disa individë e ndajnë viktimën e zgjedhur nga tufa kryesore dhe e futin në pritë, ku fshihen të afërmit e tyre, etj. Në bimë, një bashkëpunim i tillë shprehet në hije të përbashkët të toka, e cila ndihmon në mbajtjen e lagështisë në të.

Bashkëpunimi riprodhues rrit suksesin e riprodhimit dhe nxit mbijetesën e pasardhësve. Në shumë zogj, individët mblidhen në baza lekking, dhe në kushte të tilla është më e lehtë të gjesh një partner të mundshëm. E njëjta gjë ndodh në vendet e vezëve, kërpudhat e këmbëve, etj. Mundësia e pjalmimit te bimët rritet kur ato rriten në grup dhe distanca midis individëve individualë është e vogël.

Ligji i qëllimit organik, ose ligji i Aristotelit

1. Sa më e thellë dhe më e gjithanshme shkenca të studiojë format e gjalla, aq më plotësisht ato zbulohen përshtatshmëria, domethënë natyra e qëllimshme, harmonike, në dukje e arsyeshme e organizimit të tyre, zhvillimi individual dhe marrëdhënia me mjedisin. Përshtatshmëria organike zbulohet në procesin e të kuptuarit të rolit biologjik të veçorive specifike të formave të gjalla.

2. Përshtatshmëria është e natyrshme në të gjitha llojet. Ai shprehet në korrespondencën delikate të ndërsjellë të strukturave dhe qëllimit të objekteve biologjike, në përshtatshmërinë e formave të jetesës me kushtet e jetesës, në fokus natyror veçoritë e zhvillimit individual, në natyrën adaptive të formave të ekzistencës dhe sjelljes së specieve biologjike.

3. Përshtatshmëria organike, e cila u bë objekt i analizës së shkencës antike dhe shërbeu si bazë për interpretimet teleologjike dhe fetare të natyrës së gjallë, mori një shpjegim materialist në mësimet e Darvinit rreth rol krijues seleksionimi natyror, i manifestuar në natyrën adaptive të evolucionit biologjik.

Ky është formulimi modern i atyre përgjithësimeve, origjina e të cilave shkon te Aristoteli, i cili parashtroi ide rreth shkaqeve përfundimtare.

Studimi i manifestimeve specifike të përshtatshmërisë organike është një nga detyrat më të rëndësishme të biologjisë. Pasi zbuluam se për çfarë shërben kjo apo ajo veçori e objektit biologjik në studim, cila është domethënia biologjike e kësaj veçorie, falë teorisë evolucionare të Darvinit, ne po i afrohemi përgjigjes së pyetjes pse dhe si lindi. Le të shqyrtojmë manifestimet e përshtatshmërisë organike duke përdorur shembuj që lidhen me fusha të ndryshme të biologjisë.

Në fushën e citologjisë, një shembull i mrekullueshëm dhe i qartë i përshtatshmërisë organike është ndarja e qelizave në bimë dhe kafshë. Mekanizmat e ndarjes ekuacionale (mitozë) dhe reduktuese (mejozë) përcaktojnë qëndrueshmërinë e numrit të kromozomeve në qelizat e një specieje të caktuar bimore ose shtazore. Dyfishimi i grupit diploid në mitozë siguron që numri i kromozomeve në qelizat somatike që ndahen të mbetet konstant. Haploidizimi i grupit të kromozomeve gjatë formimit të qelizave germinale dhe restaurimi i tij gjatë formimit të një zigoti si rezultat i shkrirjes së qelizave germinale siguron ruajtjen e numrit të kromozomeve gjatë riprodhimit seksual. Devijimet nga norma, që çojnë në poliploidizimin e qelizave, d.m.th., në një shumëzim të numrit të kromozomeve ndaj atij normal, ndërpriten nga efekti stabilizues i seleksionimit natyror ose shërbejnë si kusht për izolimin gjenetik, izolimin e formës poliploide. me transformimin e tij të mundshëm në një specie të re. Në këtë rast, mekanizmat citogjenetikë hyjnë sërish në lojë, duke shkaktuar ruajtjen e grupit të kromozomeve, por në një nivel të ri, poliploid.

Në procesin e zhvillimit individual të një organizmi shumëqelizor, ndodh formimi i qelizave, indeve dhe organeve për qëllime të ndryshme funksionale. Përputhja e këtyre strukturave me qëllimin e tyre, ndërveprimi i tyre në procesin e zhvillimit dhe funksionimit të trupit janë manifestime karakteristike të përshtatshmërisë organike.

Një gamë e gjerë shembujsh të fizibilitetit organik përfaqësohen nga pajisjet për riprodhimin dhe shpërndarjen e formave të gjalla. Le të përmendim disa prej tyre. Për shembull, sporet bakteriale janë shumë rezistente ndaj kushteve të pafavorshme mjedisore. Bimët e lulëzuara janë përshtatur për pllenim të kryqëzuar, veçanërisht me ndihmën e insekteve. Frutat dhe farat e një numri bimësh janë përshtatur për shpërndarje nga kafshët. Instinktet seksuale dhe instinktet e kujdesit për pasardhësit janë karakteristikë e kafshëve në nivele të ndryshme organizimi. Struktura e havjarit dhe vezëve siguron zhvillimin e kafshëve në mjedisin e duhur. Gjëndrat e qumështit ofrojnë ushqim të mjaftueshëm për pasardhësit e gjitarëve.

Konceptet moderne të specieve. Realiteti i ekzistencës dhe rëndësia biologjike e specieve.

Përgjigje: Një specie është një nga format kryesore të organizimit të jetës në Tokë dhe njësia bazë e klasifikimit të diversitetit biologjik. Shumëllojshmëria e specieve moderne është e madhe. Sipas vlerësimeve të ndryshme, rreth 2-2,5 milion lloje (deri në 1,5-2 milion specie shtazore dhe deri në 500 mijë specie bimore) aktualisht jetojnë në Tokë. Procesi i përshkrimit të specieve të reja vazhdon vazhdimisht. Çdo vit përshkruhen qindra e mijëra lloje të reja të insekteve dhe kafshëve të tjera jovertebrore dhe mikroorganizmave. Shpërndarja e specieve midis klasave, familjeve dhe gjinive është shumë e pabarabartë. Ka grupe me një numër të madh speciesh dhe grupesh - madje edhe me rang të lartë taksonomik - të përfaqësuara nga disa lloje në faunën dhe florën moderne. Për shembull, një nënklasë e tërë zvarranikësh përfaqësohet nga vetëm një specie - hatteria.

Në të njëjtën kohë, diversiteti i specieve moderne është dukshëm më i vogël se numri i specieve të zhdukura. Për shkak të aktivitetit ekonomik njerëzor, një numër i madh speciesh zhduken çdo vit. Duke qenë se ruajtja e biodiversitetit është një kusht i domosdoshëm për ekzistencën e njerëzimit, ky problem sot po bëhet global. C. Linnaeus hodhi themelet e taksonomisë moderne të organizmave të gjallë (Sistemi i Natyrës, 1735). K. Linnaeus vërtetoi se brenda një specie, shumë karakteristika thelbësore ndryshojnë gradualisht, në mënyrë që ato të mund të renditen në një seri të vazhdueshme. K. Linnaeus i konsideronte speciet si grupe objektivisht ekzistuese të organizmave të gjallë, mjaft lehtësisht të dallueshëm nga njëri-tjetri.

Koncepti biologjik i specieve. Koncepti biologjik u formua në vitet 30-60 të shekullit XX. bazuar në teorinë sintetike të evolucionit dhe të dhëna për strukturën e specieve. Më së shumti është zhvilluar në librin e Mayr-it “Speciet zoologjike dhe Evolucioni” (1968) Mayr e formuloi konceptin biologjik në formën e tre pikave: speciet përcaktohen jo nga dallimet, por nga izolimi; speciet nuk përbëhen nga individë të pavarur, por nga popullata; Speciet përcaktohen bazuar në marrëdhëniet e tyre me popullatat e specieve të tjera. Kriteri vendimtar nuk është fertiliteti gjatë kalimit, por izolimi riprodhues. Kështu, sipas konceptit biologjik Një specie është një grup popullatash të kryqëzuara realisht ose potencialisht që janë të izoluara në mënyrë riprodhuese nga popullata të tjera të ngjashme. Ky koncept quhet gjithashtu politipike. Ana pozitive e konceptit biologjik është baza e tij e qartë teorike, e zhvilluar mirë në veprat e Mayr-it dhe ithtarëve të tjerë të këtij koncepti. Megjithatë, ky koncept nuk është i zbatueshëm për speciet që riprodhohen seksualisht dhe në paleontologji. Koncepti morfologjik i species është formuar mbi bazën e një tipologjik, më saktë mbi bazën e një specie politipike shumëdimensionale. Në të njëjtën kohë, ai përfaqëson një hap përpara në krahasim me këto koncepte. Sipas saj, specia është një grup individësh që kanë ngjashmëri trashëgimore në karakteristikat morfologjike, fiziologjike dhe biokimike, kryqëzohen lirisht dhe prodhojnë pasardhës pjellor, të përshtatur me kushte të caktuara jetese dhe që zënë një zonë të caktuar në natyrë - habitat. Kështu, në letërsinë moderne diskutohen dhe zbatohen kryesisht dy koncepte të formës: biologjike dhe morfologjike (taksonomike).

Realiteti i ekzistencës dhe rëndësia biologjike e specieve.

Që objektet e shkencës biologjike të ekzistojnë do të thotë të kesh karakteristikat subjekt-ontologjike të realitetit biologjik. Nisur nga kjo, problemi i ekzistencës së një gjeni, specie etj. “zgjidhet në gjuhën e këtij niveli duke ndërtuar teknika, hipoteza, koncepte të përshtatshme eksperimentale dhe “vëzhguese”, që supozojnë këto entitete si elementë të realitetit të tyre objektiv”. Realiteti biologjik u formua duke marrë parasysh ekzistencën e niveleve të ndryshme të "të jetuarit", që përfaqëson një hierarki komplekse të zhvillimit të objekteve biologjike dhe lidhjeve të tyre.

Diversiteti biologjikështë burimi kryesor i kënaqësisë për shumë njerëz nevojat njerëzore dhe shërben si bazë për përshtatjen e tij ndaj kushteve në ndryshim mjedisi. Vlera praktike e biodiversitetit është se ai është një burim thelbësisht i pashtershëm i burimeve biologjike. Këto janë kryesisht produkte ushqimore, ilaçe, burime të lëndëve të para për veshje, prodhimi i materialeve të ndërtimit, etj. Biodiversiteti ka një rëndësi të madhe për rekreacionin njerëzor.

Biodiversiteti siguron burime gjenetike për bujqësinë, përbën bazën biologjike për sigurinë globale të ushqimit dhe është një kusht i domosdoshëm për ekzistencën e njerëzimit. Një sërë bimësh të egra që lidhen me të korrat kanë një rëndësi të madhe ekonomike në nivel kombëtar dhe global. Për shembull, varietetet etiopiane të elbit kalifornian ofrojnë mbrojtje kundër viruseve patogjene, në terma monetarë që arrijnë në 160 milionë dollarë. SHBA në vit. Rezistenca gjenetike ndaj sëmundjeve e arritur duke përdorur varietetet e grurit të egër vlerësohet në 50 milionë dollarë në Turqi

Shumë kafshë dhe bimë janë të afta të prodhojnë substanca të ndryshme që u shërbejnë atyre për t'u mbrojtur nga armiqtë dhe për të sulmuar organizmat e tjerë. Substancat me erë të keqe të çimkave, helmet e gjarpërinjve, merimangave, akrepave dhe toksinave bimore klasifikohen si pajisje të tilla.
Përshtatjet biokimike përfshijnë gjithashtu shfaqjen e një strukture të veçantë të proteinave dhe lipideve në organizmat që jetojnë në temperatura shumë të larta ose të ulëta. Karakteristika të tilla lejojnë që këta organizma të ekzistojnë në burime të nxehta ose, anasjelltas, në kushte të përhershme të ngrirjes.

Oriz. 28. Hoverflies mbi lule


Oriz. 29. Chipmunk në letargji

Përshtatjet fiziologjike. Këto përshtatje shoqërohen me ristrukturimin metabolik. Pa to, është e pamundur të ruhet homeostaza në kushtet mjedisore që ndryshojnë vazhdimisht.
Një person nuk mund të bëjë pa ujë të freskët për një kohë të gjatë për shkak të veçorive të metabolizmit të tij të kripës, por zogjtë dhe zvarranikët, duke kaluar pjesën më të madhe të jetës në det dhe duke pirë ujë të detit, kanë fituar gjëndra të veçanta që u lejojnë atyre të heqin qafe shpejt kripëra të tepërta.
Shumë kafshë të shkretëtirës grumbullojnë shumë yndyrë para fillimit të sezonit të thatë: kur oksidohet, formohet një sasi e madhe uji.
Përshtatjet e sjelljes. Lloji i veçantë sjellja në kushte të caktuara është shumë e rëndësishme për mbijetesë në luftën për ekzistencë. Fshehja ose sjellja e frikshme kur afrohet një armik, ruajtja e ushqimit për një periudhë të pafavorshme të vitit, letargji i kafshëve dhe migrimet sezonale që i lejojnë ata të mbijetojnë një periudhë të ftohtë ose të thatë - kjo nuk është një listë e plotë e llojeve të ndryshme të sjelljeve që lindin gjatë evolucioni si përshtatje ndaj kushteve specifike të jetesës (Fig. 29).

Oriz. 30. Turne çiftëzimi i antilopës mashkullore

Duhet të theksohet se shumë lloje përshtatjesh formohen paralelisht. Për shembull, efekti mbrojtës i ngjyrosjes mbrojtëse ose paralajmëruese rritet shumë kur kombinohet me sjelljen e duhur. Kafshët me ngjyrosje mbrojtëse ngrijnë në një moment rreziku. Ngjyrosja paralajmëruese, përkundrazi, kombinohet me sjellje demonstruese që i tremb grabitqarët.
Me rëndësi të veçantë janë përshtatjet e sjelljes që lidhen me riprodhimin. Sjellja martesore, zgjedhja e një partneri, formimi i familjes, kujdesi për pasardhësit - këto lloje sjelljesh janë të lindura dhe specifike për speciet, d.m.th., secila specie ka programin e vet të sjelljes seksuale dhe fëmijë-prindër (Fig. 30-32).

Përshtatja është një grup procesesh në trup që formojnë rezistencën e tij ndaj kushteve të ndryshuara të ekzistencës. Në varësi të nivelit të reaksioneve adaptive, mund të dallohet përshtatja fiziologjike (sistematike) dhe biokimike (qelizore).

Përshtatja fiziologjike shoqërohet me ristrukturimin e aktivitetit të funksioneve sistemike të trupit (për shembull, qarkullimin e gjakut, frymëmarrjen, sistemin nervor, etj.), gjë që lejon ruajtjen e qëndrueshmërisë së mjedisit të brendshëm të trupit dhe lehtësimin e aktivitetit të organeve. dhe indet, duke përmirësuar furnizimin e tyre me lëndë ushqyese dhe oksigjen, duke përshpejtuar largimin e produkteve të mbeturinave.

Qelizat, duke qenë pjesë e trupit, kanë mekanizmat e tyre për ristrukturimin e metabolizmit, bazuar në ndryshimet në rrjedhën e reaksioneve biokimike brenda qelizave.

Të dy llojet e përshtatjes janë të ndërlidhura ngushtë dhe i mundësojnë trupit të përshtatet me kushtet e pafavorshme.

Përshtatja shoqërohet me rregullim, pasi metabolizmi mund të drejtohet në drejtimin e duhur vetëm me ndihmën e një sistemi rregullatorësh jashtëqelizor. Përshtatja dhe rregullimi biokimik mund të jetë i menjëhershëm dhe afatgjatë.

Përshtatja urgjente shoqërohet me një ristrukturim të shpejtë të metabolizmit që ndodh në fillim të një situate kritike. Për më tepër, të gjitha ndryshimet në metabolizëm shkaktohen nga përfshirja e mekanizmave urgjente për rregullimin e metabolizmit qelizor, përkatësisht efekti i stimujve neuro-hormonalë në përshkueshmërinë e membranave qelizore dhe aktivitetin e enzimës.

Nëse përshtatja e menjëhershme synon mbijetesën e qelizës, atëherë përshtatja afatgjatë synon ruajtjen e qëndrueshmërisë së saj në kushte të pafavorshme. Gjatë përshtatjes afatgjatë, ristrukturimi i metabolizmit është për shkak të përfshirjes së mekanizmave rregullues afatgjatë, d.m.th. ndikimi i stimujve neurohormonalë në sintezën e enzimave dhe proteinave të tjera funksionale që ofrojnë një lloj tjetër të metabolizmit që korrespondon me kushtet e ndryshuara.

Nëse për ndonjë arsye prishet rregullimi neurohormonal, atëherë trupi nuk mund të përshtatet me kushtet mjedisore mbizotëruese për një kohë të gjatë, gjë që manifestohet në formën e sëmundjeve të përshtatjes dhe aklimatizimit.

1. Berezov T.T., Korovkin B.F. Kimi biologjike. - M.: Mjekësi, 1999.

2. Hoffman E. Biokimi dinamike. - M.: Mjekësi, 1971.

3. Goodman M., Morehouse F. Molekulat organike në veprim. M.: Mir, 1977

4. LeningerA. Biokimia. - M.: Mir, 1986.

5. Murray R., Grenner D., Mace P., Roduel V. Biokimia e njeriut. M.: Mir, 1993.

6. Nikolaev A.Ya. Kimi biologjike. - M.: Shkolla e lartë 1989.

7. Nikolaev L.A. Kimia e jetës. - M.: Arsimi, 1973.

8. Strayer L. Biokimi. Në 3 vëllime. - M.: Mir, 1984.

9. Stroev E.A. Kimi biologjike. - M.: Shkolla e Lartë, 1986.

10. White A., Hendler F., Smith E. et al Bazat e biokimisë. - M. Mir, 1981.

11. Filippovich Yu.B. Bazat e biokimisë. - M.: Agar, 1999.

Parathënie
Prezantimi
Lënda dhe detyrat e biokimisë
Metodat e kërkimit
Shenjat themelore të materies së gjallë
Kapitulli 1. PËRBËRJA KIMIKE E ORGANIZMAVE
Kapitulli 2. STRUKTURA DHE VETITË E PROTEINAVE
2.1. Roli i proteinave në ndërtimin e lëndës së gjallë. Përcaktimi i proteinave
2.2. Përbërja elementare e proteinave. Përmbajtja e proteinave në organe dhe inde
2.3. Përbërja aminoacide e proteinave
2.4. Vetitë acido-bazike të aminoacideve
2.5. Stereokimia e aminoacideve
2.6. Struktura e proteinave
2.7. Nivelet organizimi strukturor proteinat
Struktura primare e proteinave
Struktura dytësore e proteinave
Struktura terciare e proteinave
Struktura kuaternare e proteinave
2.8. Denatyrim dhe rinatyrim
2.9. Përcaktimi i peshës molekulare të proteinave
2.10. Vetitë fiziko-kimike të proteinave
Vetitë acido-bazike dhe buferike të proteinave
Hidratimi i proteinave dhe faktorët që ndikojnë në tretshmërinë e tyre
2.11. Funksionet e proteinave në trup
2.12. Metodat për izolimin dhe pastrimin e proteinave
Metodat e përzgjedhjes
Pastrimi i proteinave, vlerësimi i homogjenitetit të proteinave
2.13. Klasifikimi i proteinave
Kapitulli 3. KARBOHIDRATET
3.1. Koncepti i karbohidrateve dhe klasifikimi i tyre
3.2. Monosakaridet
Vetitë optike të monosakarideve
Struktura e monosakarideve
3. 3 Reaksionet bazë të monosakarideve
Reaksionet që përfshijnë një grup karbonil
Reaksionet që përfshijnë grupe hidroksil
3.4. Karbohidratet komplekse
Oligosakaridet
Polisakaridet
3.5. Funksionet biologjike të karbohidrateve
Kapitulli 4. ACIDET NUKLEIKE
4.1. karakteristikat e përgjithshme acidet nukleike
4.2. Përbërje kimike dhe struktura e acideve nukleike
4.3. Nivelet e organizimit strukturor acidet nukleike
Struktura primare e acideve nukleike
Struktura dytësore e ADN-së
Struktura dytësore e ARN
Struktura terciare e ARN dhe ADN
Kapitulli 5. LIPIDET
5 1. Karakteristikat e përgjithshme dhe klasifikimi i lipideve
5.2. Monomere lipidike
5.3. Lipide shumëkomponente
5. 4. Funksionet biologjike të lipideve
Kapitulli 6. ENZIMET
6.1. Metodat për izolimin dhe pastrimin e enzimave
6.2. Natyra kimike dhe strukturën e enzimës
6.Z. Kofaktorët enzimë
Jonet e metaleve si kofaktorë enzimë
Koenzimat
6.4. Mekanizmi i veprimit të enzimave
6.5. Vetitë e enzimave
6. 6. Specifikimi i veprimit të enzimës
7.7. Faktorët që ndikojnë në shpejtësinë e katalizës enzimatike
Efekti i temperaturës në aktivitetin e enzimës
Efekti i pH në aktivitetin e enzimës
Efekti i përqendrimeve të substratit dhe enzimës në shpejtësinë e reaksionit enzimatik
Varësia e shpejtësisë së reagimit nga koha
6.8. Rregullimi i aktivitetit të enzimës
Aktivizimi i enzimës
Frenimi i enzimës
Rregullimi alosterik i veprimit të enzimës
6.9. Përcaktimi i aktivitetit të enzimës
6.10. Nomenklatura dhe klasifikimi i enzimave
6.11. Lokalizimi i enzimave në trup dhe qelizë
6.12. Aplikimi i enzimave
Kapitulli 7. VITAMINAT
7.1. Koncepti i vitaminave
7.2. Klasifikimi i vitaminave
7.3. Vitaminat e tretshme në yndyrë
Vitamina A (retinol)
Vitamina D (kalciferol)
Vitamina E (tokoferolet)
Vitamina K (naftokinone)
7.4. Vitaminat e tretshme në ujë
Vitamina B 1 (tiaminë)
Vitamina B 2 (riboflavin)
Vitamina B 3 (acidi pantotenik)
Vitamina B 5 (PP, niacin, nikotinamid, acid nikotinik)
Vitamina B 6 (piridoksinë)
Vitamina B 9 (B c, acid folik)
Vitamina B 12 (kobalaminë)
Vitamina C (acidi askorbik)
Vitamina H (biotinë)
Vitamina P (rutinë, vitaminë e përshkueshmërisë)
7.5. Substanca të ngjashme me vitaminat
Kapitulli 8. RREGULLAT E PËRGJITHSHME TË METABOLIZMIT DHE TË ENERGJISË NË TRUP
8.1. Metabolizmi
8.2. Shkëmbimi i energjisë
Kapitulli 9. OXIDIMI BIOLOGJIK
9.1. Thelbi i oksidimit biologjik
9.2. Zinxhiri respirator
9.3. Fosforilimi oksidativ
Kapitulli 10. METABOLIZMI I KARBOHIDRATEVE
10.1. Tretja e karbohidrateve
10.2. Metabolizmi i glukozës
10.3. Biosinteza e glikogjenit
10.4. Zbërthimi i glikogjenit
10.5. Glikoliza anaerobe
10.6. Zbërthimi aerobik i glukozës
10.7. Cikli i pentozës fosfat
10.8. Biosinteza e glukozës (glukoneogjeneza)
10.10. Rregullimi i metabolizmit të karbohidrateve
Kapitulli 11. METABOLIZMI I LIPIDËVE
11.1. Tretja e lipideve
11.2. Metabolizmi i glicerinës
11.3. Metabolizmi i acideve yndyrore
11.4. Biosinteza e yndyrave
11.5. Rregullimi i metabolizmit të lipideve
Kapitulli 12. METABOLIZMI I ACIDEVE NUKLEIK
12.1. Rrugët e kalbjes së ARN-së dhe ADN-së
12.2. Zbërthimi i bazave purine dhe pirimidine
12.3. Biosinteza e nukleotideve
12.4. Biosinteza e acideve nukleike
12.5. Rruga e informacionit nga gjenotipi në fenotip
Kapitulli 13. METABOLIZMI I PROTEINAVE
13.1. Koncepti i metabolizmit të proteinave
13.2. Tretja e proteinave ushqimore dhe zbërthimi i proteinave të indeve
13.3. Metabolizmi i aminoacideve
13.4. Heqja e amoniakut nga trupi. Cikli i ornitinës
13.5. Sinteza e aminoacideve
13.6. Biosinteza e proteinave (përkthim)
Kapitulli 14. METABOLIZMI I UJIT-KRIPËS DHE MINERALIT
14.1. Metabolizmi ujë-kripë
Roli dhe funksionet e ujit në procesin e jetës
14.2. Rregullimi i metabolizmit ujë-kripë
Rregullimi i presionit osmotik dhe vëllimit të lëngut jashtëqelizor
rregullimi i pH
14.3. Metabolizmi i mineraleve
Mineralet
Funksionet e mineraleve
Metabolizmi i mineraleve dhe acidit nukleik
Metabolizmi i mineraleve dhe proteinave
Mineralet dhe metabolizmi i karbohidrateve dhe lipideve
14.4. Rregullimi i metabolizmit të mineraleve
Kapitulli 15. LIDHJA E METABOLIZMIT TE PROTEINAVE, YNDYRAVE, KARBOHIDRATEVE DHE ACIDEVE NUKLEIK
Kapitulli 16. HORMONET. RREGULLIMI NERVO-HORMONAL I METABOLIZMIT
16.1. Koncepti i hormoneve. Parimet themelore të rregullimit të metabolizmit
16. 2. Klasifikimi i hormoneve
16.3. Kuptimi i përgjithshëm i veprimit të hormoneve
16. 4. Hormonet e gjëndrës tiroide dhe paratiroide
Hormonet e tiroides
Hormonet paratiroide
16.5. Hormonet e pankreasit
16.6. Hormonet mbiveshkore
16.7. Hormonet gonadale
16.8. Hormonet e sistemit hipotalamo-hipofizë
16.9. Hormonet e timusit dhe gjëndrës pineale
16.10. Prostaglandinat
16.11. Përshtatja biokimike

Reagimet ndaj faktorëve të pafavorshëm mjedisor janë të dëmshme për organizmat e gjallë vetëm në kushte të caktuara, por në shumicën e rasteve ato kanë rëndësi adaptive. Prandaj, këto përgjigje u quajtën "sindroma e përgjithshme e adaptimit" nga Selye. Në veprat e mëvonshme, ai përdori termat "stres" dhe "sindroma e përgjithshme e adaptimit" si sinonime.

Adaptimështë një proces i përcaktuar gjenetikisht i formimit të sistemeve mbrojtëse që sigurojnë qëndrueshmëri të shtuar dhe rrjedhën e ontogjenezës në kushte të pafavorshme për të.

Përshtatja është një nga mekanizmat më të rëndësishëm që rrit stabilitetin e një sistemi biologjik, përfshirë një organizëm bimor, në kushte të ndryshuara të ekzistencës. Sa më mirë të përshtatet një organizëm ndaj një faktori të caktuar, aq më rezistent është ndaj luhatjeve të tij.

Aftësia gjenotipike e përcaktuar e një organizmi për të ndryshuar metabolizmin brenda kufijve të caktuar në varësi të veprimit të mjedisit të jashtëm quhet norma e reagimit. Ai kontrollohet nga gjenotipi dhe është karakteristik për të gjithë organizmat e gjallë. Shumica e modifikimeve që ndodhin brenda intervalit normal të reagimit kanë rëndësi adaptive. Ato korrespondojnë me ndryshimet në mjedis dhe sigurojnë mbijetesë më të mirë të bimëve në kushte të luhatshme mjedisore. Në këtë drejtim, modifikime të tilla kanë rëndësi evolucionare. Termi "normë e reagimit" u prezantua nga V.L. Johannsen (1909).

Sa më e madhe të jetë aftësia e një specie ose varieteti për t'u modifikuar në përputhje me mjedisin, aq më e madhe është shpejtësia e reagimit të saj dhe aq më e lartë është aftësia e saj për t'u përshtatur. Kjo veti dallon varietetet rezistente të kulturave. Si rregull, ndryshimet e lehta dhe afatshkurtra në faktorët mjedisorë nuk çojnë në shqetësime të rëndësishme në funksionet fiziologjike të bimëve. Kjo është për shkak të aftësisë së tyre për të ruajtur ekuilibrin relativ dinamik të mjedisit të brendshëm dhe stabilitetin e funksioneve bazë fiziologjike në një mjedis të jashtëm në ndryshim. Në të njëjtën kohë, ndikimet e papritura dhe të zgjatura çojnë në ndërprerje të shumë funksioneve të bimës, dhe shpesh në vdekjen e saj.

Përshtatja përfshin të gjitha proceset dhe përshtatjet (anatomike, morfologjike, fiziologjike, të sjelljes, etj.) që kontribuojnë në rritjen e stabilitetit dhe kontribuojnë në mbijetesën e specieve.

1.Pajisjet anatomike dhe morfologjike. Në disa përfaqësues të xerofiteve, gjatësia e sistemit rrënjor arrin disa dhjetëra metra, gjë që i lejon bimës të përdorë ujërat nëntokësore dhe të mos përjetojë mungesë lagështie në kushtet e tokës dhe thatësirës atmosferike. Në kserofite të tjera, prania e një kutikule të trashë, gjetheve pubeshente dhe shndërrimi i gjetheve në gjemba zvogëlojnë humbjen e ujit, gjë që është shumë e rëndësishme në kushtet e mungesës së lagështirës.

Flokët dhe kurrizet thumbuese mbrojnë bimët që të mos hahen nga kafshët.

Pemët në tundra ose në lartësi të larta malore duken si shkurre rrëshqanore të grumbulluara; në dimër ato janë të mbuluara me borë, e cila i mbron ata nga ngricat e rënda.

Në rajonet malore me luhatje të mëdha të temperaturës ditore, bimët shpesh kanë formën e jastëkëve të shtrirë me kërcell të shumtë të ndarë dendur. Kjo ju lejon të ruani lagështinë brenda jastëkëve dhe një temperaturë relativisht të njëtrajtshme gjatë gjithë ditës.

Në bimët kënetore dhe ujore, formohet një parenkimë e veçantë ajrore (aerenchyma), e cila është një rezervuar ajri dhe lehtëson frymëmarrjen e pjesëve të bimës të zhytura në ujë.

2. Përshtatjet fiziologjiko-biokimike. Në sukulentët, një përshtatje për t'u rritur në kushte shkretëtirë dhe gjysmë shkretëtirë është asimilimi i CO 2 gjatë fotosintezës nëpërmjet rrugës CAM. Këto bimë kanë stomata që mbyllen gjatë ditës. Kështu, bima ruan rezervat e brendshme të ujit nga avullimi. Në shkretëtira, uji është faktori kryesor që kufizon rritjen e bimëve. Stomata hapet natën dhe në këtë kohë CO 2 hyn në indet fotosintetike. Përfshirja e mëvonshme e CO 2 në ciklin fotosintetik ndodh gjatë ditës kur stomatat janë të mbyllura.

Përshtatjet fiziologjike dhe biokimike përfshijnë aftësinë e stomatave për t'u hapur dhe mbyllur, në varësi të kushteve të jashtme. Sinteza në qelizat e acidit abscisik, prolinës, proteinave mbrojtëse, fitoaleksinave, fitoncideve, aktiviteti i shtuar i enzimave që kundërshtojnë zbërthimin oksidativ të substancave organike, akumulimi i sheqernave në qeliza dhe një sërë ndryshimesh të tjera në metabolizëm ndihmojnë në rritjen e rezistencës së bimëve ndaj të pafavorshme. kushtet mjedisore.

I njëjti reaksion biokimik mund të kryhet nga disa forma molekulare të së njëjtës enzimë (izoenzima), ku secila izoformë shfaq aktivitet katalitik në një interval relativisht të ngushtë të disa parametrave mjedisorë, siç është temperatura. Prania e një numri izoenzimash i lejon bimës të kryejë reaksione në një gamë shumë më të gjerë të temperaturës në krahasim me çdo izoenzimë individuale. Kjo i lejon bimës të kryejë me sukses funksionet jetësore në ndryshimin e kushteve të temperaturës.

3. Përshtatjet e sjelljes, ose shmangia e një faktori të pafavorshëm. Një shembull është efemera dhe efemeroidet (lulëkuqe, zogjtë, krokuset, tulipanët, lulebore). Ata e kalojnë të gjithë ciklin e tyre të zhvillimit në pranverë në 1,5-2 muaj, madje edhe para fillimit të vapës dhe thatësirës. Kështu, ata duket se largohen, ose shmangin rënien nën ndikimin e stresorit. Në mënyrë të ngjashme, varietetet e hershme të pjekjes së kulturave bujqësore formojnë një korrje përpara fillimit të fenomeneve të pafavorshme sezonale: mjegullat e gushtit, shirat, ngricat. Prandaj, përzgjedhja e shumë kulturave bujqësore ka për qëllim krijimin e varieteteve me pjekje të hershme. Bimët shumëvjeçare dimërojnë në formën e rizomave dhe llambave në tokë nën borë, gjë që i mbron ato nga ngrirja.

Përshtatja e bimëve ndaj faktorëve të pafavorshëm kryhet njëkohësisht në shumë nivele rregullimi - nga një qelizë individuale në një fitocenozë. Sa më i lartë të jetë niveli i organizimit (qeliza, organizmi, popullsia), aq më i madh është numri i mekanizmave të përfshirë njëkohësisht në përshtatjen e bimëve ndaj stresit.

Rregullimi i proceseve metabolike dhe të adaptimit brenda qelizës kryhet duke përdorur sisteme: metabolike (enzimatike); gjenetike; cipë Këto sisteme janë të ndërlidhura ngushtë. Kështu, vetitë e membranave varen nga aktiviteti i gjeneve, dhe aktiviteti diferencial i vetë gjeneve është nën kontrollin e membranave. Sinteza dhe aktiviteti i enzimës kontrollohen nga niveli gjenetik, në të njëjtën kohë, enzimat rregullojnë metabolizmin e acidit nukleik në qelizë.

Aktiv niveli i organizmit të reja i shtohen mekanizmave qelizorë të përshtatjes, duke reflektuar ndërveprimin e organeve. Në kushte të pafavorshme, bimët krijojnë dhe mbajnë një sasi të tillë elementësh frutore që janë të pajisura mjaftueshëm me substancat e nevojshme për të formuar fara të plota. Për shembull, në lulëzimin e drithërave të kultivuara dhe në kurorat e pemëve frutore, në kushte të pafavorshme, më shumë se gjysma e vezoreve të krijuara mund të bien. Ndryshime të tilla bazohen në marrëdhëniet konkurruese midis organeve për substancat fiziologjikisht aktive dhe lëndët ushqyese.

Në kushte stresi, proceset e plakjes dhe rënies së gjetheve të poshtme përshpejtohen ndjeshëm. Në të njëjtën kohë, substancat e nevojshme për bimët lëvizin prej tyre në organet e reja, duke iu përgjigjur strategjisë së mbijetesës së organizmit. Falë riciklimit të lëndëve ushqyese nga gjethet e poshtme, ato më të rejat, gjethet e sipërme, mbeten të qëndrueshme.

Funksionojnë mekanizmat për rigjenerimin e organeve të humbura. Për shembull, sipërfaqja e një plage është e mbuluar me inde integruese dytësore (periderma e plagës), një plagë në trung ose degë shërohet me nyje (kalloza). Kur lastari apikal humbet, sythat e fjetur zgjohen te bimët dhe lastarët anësorë zhvillohen intensivisht. Rigjenerimi i gjetheve në pranverë në vend të atyre që ranë në vjeshtë është gjithashtu një shembull i rigjenerimit natyror të organeve. Rigjenerimi si një pajisje biologjike që siguron shumimin vegjetativ të bimëve nga segmentet e rrënjës, rizomës, talusit, kërcellit dhe kërcellit të gjetheve, qelizave të izoluara dhe protoplasteve individuale ka një efekt të madh. rëndësi praktike për rritjen e bimëve, frutikulturën, pylltarinë, kopshtarinë dekorative etj.

Sistemi hormonal gjithashtu merr pjesë në proceset e mbrojtjes dhe përshtatjes në nivel bimor. Për shembull, nën ndikimin e kushteve të pafavorshme në një bimë, përmbajtja e frenuesve të rritjes rritet ndjeshëm: etilen dhe acid abscisik. Ato zvogëlojnë metabolizmin, pengojnë proceset e rritjes, përshpejtojnë plakjen, humbjen e organeve dhe kalimin e bimës në një gjendje të fjetur. Frenimi i aktivitetit funksional në kushte stresi nën ndikimin e frenuesve të rritjes është një reagim karakteristik për bimët. Në të njëjtën kohë, përmbajtja e stimuluesve të rritjes në inde zvogëlohet: citokinina, auksina dhe giberelinat.

Aktiv niveli i popullsisë shtohet përzgjedhja, e cila çon në shfaqjen e organizmave më të përshtatur. Mundësia e përzgjedhjes përcaktohet nga ekzistenca e ndryshueshmërisë së intrapopulacionit në rezistencën e bimëve ndaj faktorëve të ndryshëm mjedisorë. Një shembull i ndryshueshmërisë së rezistencës brendapopullore mund të jetë shfaqja e pabarabartë e fidanëve në tokë të kripur dhe rritja e variacionit në kohën e mbirjes me faktorë stresues në rritje.

Shiko në koncept modern përbëhet nga një numër i madh i biotipeve - njësi më të vogla ekologjike që janë gjenetikisht identike, por shfaqin rezistencë të ndryshme ndaj faktorëve mjedisorë. Në kushte të ndryshme, jo të gjithë biotipet janë njëlloj të zbatueshëm dhe si rezultat i konkurrencës mbeten vetëm ato që plotësojnë më mirë kushtet e dhëna. Kjo do të thotë, rezistenca e një popullate (larmie) ndaj një ose një faktori tjetër përcaktohet nga rezistenca e organizmave që përbëjnë popullsinë. Varietetet rezistente përfshijnë një grup biotipësh që ofrojnë produktivitet të mirë edhe në kushte të pafavorshme.

Në të njëjtën kohë, gjatë kultivimit afatgjatë të varieteteve, përbërja dhe raporti i biotipeve në popullatë ndryshon, gjë që ndikon në produktivitetin dhe cilësinë e varietetit, shpesh jo për mirë.

Pra, përshtatja përfshin të gjitha proceset dhe përshtatjet që rrisin rezistencën e bimëve ndaj kushteve të pafavorshme mjedisore (anatomike, morfologjike, fiziologjike, biokimike, të sjelljes, të popullsisë, etj.)

Por për të zgjedhur rrugën më efektive të përshtatjes, gjëja kryesore është koha gjatë së cilës trupi duhet të përshtatet me kushtet e reja.

Në rast të një veprimi të papritur të një faktori ekstrem, përgjigja nuk mund të vonohet; duhet të ndodhë menjëherë për të shmangur dëmtimin e pakthyeshëm të bimës. Me ekspozimin e zgjatur ndaj një force të vogël, ndryshimet adaptive ndodhin gradualisht dhe zgjedhja e strategjive të mundshme rritet.

Në këtë drejtim, ekzistojnë tre strategji kryesore të përshtatjes: evolucionare, ontogjenetike Dhe urgjente. Qëllimi i strategjisë është përdorimi efektiv i burimeve në dispozicion për të arritur qëllimin kryesor - mbijetesën e trupit nën stres. Strategjia e përshtatjes ka për qëllim ruajtjen e integritetit strukturor të makromolekulave vitale dhe aktivitetin funksional të strukturave qelizore, ruajtjen e sistemeve të rregullimit të jetës dhe sigurimin e bimëve me energji.

Përshtatjet evolucionare ose filogjenetike(filogjenia - zhvillimi i një specieje biologjike me kalimin e kohës) janë përshtatje që lindin gjatë procesit evolucionar në bazë të mutacioneve gjenetike, përzgjedhjes dhe trashëgohen. Ato janë më të besueshmet për mbijetesën e bimëve.

Në procesin e evolucionit, secila specie bimore ka zhvilluar nevoja të caktuara për kushte jetese dhe përshtatje me hapësirën ekologjike që zë, një përshtatje të qëndrueshme të organizmit me habitatin e tij. Toleranca ndaj lagështirës dhe hijes, rezistenca ndaj nxehtësisë, rezistenca ndaj të ftohtit dhe karakteristika të tjera ekologjike të specieve specifike bimore u formuan si rezultat i ekspozimit afatgjatë ndaj kushteve të përshtatshme. Kështu, bimët që duan nxehtësinë dhe ato me ditë të shkurtra janë karakteristike për gjerësitë gjeografike jugore, ndërsa bimët më pak kërkuese që duan nxehtësi dhe ato me ditë të gjata janë karakteristike për gjerësinë veriore. Përshtatjet e shumta evolucionare të bimëve xerofite ndaj thatësirës janë të njohura: përdorimi ekonomik i ujit, sistemi rrënjor i thellë, lënia e gjetheve dhe kalimi në një gjendje të fjetur dhe përshtatje të tjera.

Në këtë drejtim, varietetet e bimëve bujqësore shfaqin rezistencë pikërisht ndaj atyre faktorëve mjedisorë në sfondin e të cilëve kryhet mbarështimi dhe përzgjedhja e formave prodhuese. Nëse përzgjedhja bëhet në një numër gjeneratash të njëpasnjëshme në sfondin e ndikimit të vazhdueshëm të ndonjë faktori të pafavorshëm, atëherë rezistenca e varietetit ndaj tij mund të rritet ndjeshëm. Është e natyrshme që varietetet e përzgjedhura nga instituti kërkimor Bujqësia Juglindja (Saratov), ​​janë më rezistente ndaj thatësirës sesa varietetet e krijuara në qendrat e mbarështimit të rajonit të Moskës. Në të njëjtën mënyrë, në zonat ekologjike me kushte të pafavorshme toka-klimatike, u formuan varietete bimore vendase rezistente dhe speciet endemike bimore janë rezistente pikërisht ndaj stresorit që shprehet në habitatin e tyre.

Karakteristikat e rezistencës së varieteteve të grurit pranveror nga koleksioni i Institutit Gjith-Rus të Rritjes së Bimëve (Semyonov et al., 2005)

Shumëllojshmëri	Origjina	Qëndrueshmëria
Enita	Rajoni i Moskës	Mesatarisht rezistent ndaj thatësirës
Saratovskaya 29	Rajoni i Saratovit	Rezistent ndaj thatësirës
Kometa	Rajoni i Sverdlovsk.	Rezistent ndaj thatësirës
Karasino	Brazili	Acid rezistent
Prelud	Brazili	Acid rezistent
kolonitë	Brazili	Acid rezistent
Trintani	Brazili	Acid rezistent
PPG-56	Kazakistani	Rezistent ndaj kripës
Osh	Kirgistani	Rezistent ndaj kripës
Surkhak 5688	Taxhikistani	Rezistent ndaj kripës
Messel	Norvegjia	Tolerant ndaj kripës

Në një mjedis natyror, kushtet mjedisore zakonisht ndryshojnë shumë shpejt, dhe koha gjatë së cilës faktori i stresit arrin një nivel të dëmshëm nuk është e mjaftueshme për formimin e përshtatjeve evolucionare. Në këto raste, bimët përdorin mekanizma mbrojtës jo të përhershëm, por të shkaktuar nga stresi, formimi i të cilave është i paracaktuar (i përcaktuar) gjenetikisht.

Përshtatjet ontogjenetike (fenotipike). nuk janë të lidhura me mutacione gjenetike dhe nuk janë të trashëguara. Formimi i këtij lloj përshtatjeje kërkon një kohë relativisht të gjatë, prandaj quhen përshtatje afatgjata. Një nga këto mekanizma është aftësia e një numri bimësh për të formuar një rrugë fotosintetike të tipit CAM që kursen ujin në kushtet e mungesës së ujit të shkaktuar nga thatësira, kripësia, temperaturat e ulëta dhe faktorë të tjerë stresues.

Ky përshtatje shoqërohet me nxitjen e shprehjes së gjenit karboksilazë fosfoenolpiruvat, i cili është "joaktiv" në kushte normale, dhe gjeneve të enzimave të tjera të rrugës CAM të asimilimit të CO 2, me biosintezën e osmoliteve (prolinës), me aktivizimi i sistemeve antioksidante dhe ndryshimet në ritmet e përditshme të lëvizjeve stomatale. E gjithë kjo çon në përdorimin shumë ekonomik të ujit.

Në kulturat e fushës, për shembull, misri, aerenkima mungon në kushte normale të rritjes. Por në kushtet e përmbytjeve dhe mungesës së oksigjenit në indet e rrënjëve, disa nga qelizat e korteksit primar të rrënjës dhe kërcellit vdesin (apoptoza ose vdekja e programuar e qelizave). Në vend të tyre formohen zgavra përmes të cilave transportohet oksigjeni nga pjesa mbitokësore e bimës në sistemin rrënjor. Sinjali për vdekjen e qelizave është sinteza e etilenit.

Përshtatje urgjente ndodh me ndryshime të shpejta dhe intensive të kushteve të jetesës. Ai bazohet në formimin dhe funksionimin e sistemeve të mbrojtjes nga goditja. Sistemet e mbrojtjes nga goditjet përfshijnë, për shembull, sistemin e proteinave të goditjes nga nxehtësia, i cili formohet në përgjigje të një rritjeje të shpejtë të temperaturës. Këta mekanizma ofrojnë kushte afatshkurtra për mbijetesë nën ndikimin e një faktori dëmtues dhe në këtë mënyrë krijojnë parakushtet për formimin e mekanizmave më të besueshëm të adaptimit të specializuar afatgjatë. Një shembull i mekanizmave të specializuar të përshtatjes është formimi i ri i proteinave antifriz në temperatura të ulëta ose sinteza e sheqernave gjatë dimërimit të kulturave dimërore. Në të njëjtën kohë, nëse efekti dëmtues i një faktori tejkalon aftësitë mbrojtëse dhe riparuese të trupit, atëherë vdekja ndodh në mënyrë të pashmangshme. Në këtë rast, organizmi vdes në fazën e urgjencës ose në fazën e përshtatjes së specializuar, në varësi të intensitetit dhe kohëzgjatjes së faktorit ekstrem.

Të dallojë specifike Dhe jospecifike (e përgjithshme) Përgjigjet e bimëve ndaj faktorëve stresues.

Reaksione jo specifike nuk varen nga natyra e faktorit veprues. Janë të njëjta nën ndikimin e temperaturave të larta dhe të ulëta, mungesës ose tepricës së lagështirës, ​​përqendrimit të lartë të kripërave në tokë ose gazeve të dëmshme në ajër. Në të gjitha rastet, përshkueshmëria e membranave në qelizat bimore rritet, frymëmarrja është e dëmtuar, zbërthimi hidrolitik i substancave rritet, sinteza e etilenit dhe acidit abscisik rritet dhe ndarja dhe zgjatja e qelizave pengohen.

Tabela paraqet një kompleks ndryshimesh jo specifike që ndodhin në bimë nën ndikimin e faktorëve të ndryshëm mjedisorë.

Ndryshimet në parametrat fiziologjikë në bimë nën ndikimin e kushteve të stresit (sipas G.V. Udovenko, 1995)

Opsione	Natyra e ndryshimeve në parametra në kushte
	thatësira	kripësia	temperaturë të lartë	temperaturë të ulët
Përqendrimi i joneve në inde	Në rritje	Në rritje	Në rritje	Në rritje
Aktiviteti i ujit në qelizë	Bie	Bie	Bie	Bie
Potenciali osmotik i qelizës	Në rritje	Në rritje	Në rritje	Në rritje
Kapaciteti mbajtës i ujit	Në rritje	Në rritje	Në rritje	—
Mungesa e ujit	Në rritje	Në rritje	Në rritje	—
Përshkueshmëria e protoplazmës	Në rritje	Në rritje	Në rritje	—
Shkalla e transpirimit	Bie	Bie	Në rritje	Bie
Efikasiteti i transpirimit	Bie	Bie	Bie	Bie
Efikasiteti energjetik i frymëmarrjes	Bie	Bie	Bie	—
Intensiteti i frymëmarrjes	Në rritje	Në rritje	Në rritje	—
Fotofosforilimi	Në rënie	Në rënie	—	Në rënie
Stabilizimi i ADN-së bërthamore	Në rritje	Në rritje	Në rritje	Në rritje
Aktiviteti funksional i ADN-së	Në rënie	Në rënie	Në rënie	Në rënie
Përqendrimi i prolinës	Në rritje	Në rritje	Në rritje	—
Përmbajtja e proteinave të tretshme në ujë	Në rritje	Në rritje	Në rritje	Në rritje
Reaksionet sintetike	Në depresion	Në depresion	Në depresion	Në depresion
Thithja e joneve nga rrënjët	E ndrydhur	E ndrydhur	E ndrydhur	E ndrydhur
Transporti i substancave	Në depresion	Në depresion	Në depresion	Në depresion
Përqendrimi i pigmentit	Bie	Bie	Bie	Bie
Ndarja e qelizave	Frenimi	Frenimi	—	—
Shtrirja e qelizave	E ndrydhur	E ndrydhur	—	—
Numri i elementeve të frutave	E reduktuar	E reduktuar	E reduktuar	E reduktuar
Plakja e organeve	I përshpejtuar	I përshpejtuar	I përshpejtuar	—
Vjelja biologjike	Degraduar	Degraduar	Degraduar	Degraduar

Bazuar në të dhënat në tabelë, shihet se rezistenca e bimëve ndaj disa faktorëve shoqërohet me ndryshime fiziologjike të njëanshme. Kjo jep arsye për të besuar se një rritje e rezistencës së bimëve ndaj një faktori mund të shoqërohet me një rritje të rezistencës ndaj një tjetri. Kjo është konfirmuar nga eksperimentet.

Eksperimentet në Institutin e Fiziologjisë së Bimëve të Akademisë së Shkencave Ruse (Vl. V. Kuznetsov dhe të tjerë) kanë treguar se trajtimi termik afatshkurtër i bimëve të pambukut shoqërohet me një rritje të rezistencës së tyre ndaj kripës së mëvonshme. Dhe përshtatja e bimëve me kripësinë çon në një rritje të rezistencës së tyre ndaj temperaturave të larta. Goditja nga nxehtësia rrit aftësinë e bimëve për t'u përshtatur me thatësirën e mëvonshme dhe anasjelltas gjatë thatësirës rritet rezistenca e trupit ndaj temperaturave të larta. Ekspozimi afatshkurtër ndaj temperaturave të larta rrit rezistencën ndaj metaleve të rënda dhe rrezatimit UV-B. Thatësira e mëparshme promovon mbijetesën e bimëve në kushte kripësie ose të ftohtë.

Procesi i rritjes së rezistencës së trupit ndaj një faktori të caktuar mjedisor si rezultat i përshtatjes ndaj një faktori të një natyre të ndryshme quhet përshtatje të kryqëzuar.

Për të studiuar mekanizmat e përgjithshëm (jospecifik) të rezistencës interes i madh paraqet reagimin e bimëve ndaj faktorëve që shkaktojnë mungesë uji te bimët: kripësia, thatësira, temperaturat e ulëta dhe të larta dhe disa të tjera. Në nivelin e të gjithë organizmit, të gjitha bimët i përgjigjen mungesës së ujit në të njëjtën mënyrë. Karakterizohet nga frenimi i rritjes së lastarëve, rritja e rritur e sistemit rrënjor, sinteza e acidit abscisik dhe ulja e përçueshmërisë stomatale. Pas ca kohësh, gjethet e poshtme plaken shpejt dhe vërehet vdekja e tyre. Të gjitha këto reagime synojnë uljen e konsumit të ujit duke reduktuar sipërfaqen e avullimit, si dhe duke rritur aktivitetin absorbues të rrënjës.

Reagime specifike- Këto janë reagime ndaj veprimit të çdo faktori stresi. Kështu, fitoaleksinat (substanca me veti antibiotike) sintetizohen në bimë në përgjigje të kontaktit me patogjenët.

Specifikimi ose jospecifiteti i reaksioneve të përgjigjes nënkupton, nga njëra anë, qëndrimin e bimës ndaj stresorëve të ndryshëm dhe, nga ana tjetër, specifikën e reaksioneve të bimëve. lloje të ndryshme dhe varieteteve ndaj të njëjtit stresor.

Shfaqja e përgjigjeve specifike dhe jo specifike të bimëve varet nga forca e stresit dhe shpejtësia e zhvillimit të tij. Përgjigjet specifike ndodhin më shpesh nëse stresi zhvillohet ngadalë dhe trupi ka kohë për t'u rindërtuar dhe përshtatur me të. Reagimet jo specifike zakonisht ndodhin me një stresor më të shkurtër dhe më të fortë. Funksionimi i mekanizmave të rezistencës jospecifike (të përgjithshme) i lejon impiantit të shmangë shpenzimet e mëdha të energjisë për formimin e mekanizmave të përshtatjes së specializuar (specifike) në përgjigje të çdo devijim nga norma në kushtet e tyre të jetesës.

Rezistenca e bimëve ndaj stresit varet nga faza e ontogjenezës. Bimët dhe organet bimore më të qëndrueshme janë në gjendje të fjetur: në formë farash, llambash; bimë shumëvjeçare drunore - në një gjendje gjumi të thellë pas rënies së gjetheve. Bimët janë më të ndjeshme në moshë të re, pasi në kushte stresi dëmtohen fillimisht proceset e rritjes. Periudha e dytë kritike është periudha e formimit dhe fekondimit të gameteve. Stresi gjatë kësaj periudhe çon në një ulje të funksionit riprodhues të bimëve dhe një ulje të rendimentit.

Nëse kushtet stresuese përsëriten dhe kanë intensitet të ulët, atëherë ato kontribuojnë në forcimin e bimëve. Kjo është baza për metodat e rritjes së rezistencës ndaj temperaturave të ulëta, nxehtësisë, kripësisë dhe rritjes së niveleve të gazrave të dëmshëm në ajër.

Besueshmëria i një organizmi bimor përcaktohet nga aftësia e tij për të parandaluar ose eliminuar dështimet në nivele të ndryshme organizimi biologjik: molekular, nënqelizor, qelizor, ind, organ, organizëm dhe popullatë.

Për të parandaluar ndërprerjet në jetën e bimëve nën ndikim faktorë të pafavorshëm përdoren parimet tepricë, heterogjeniteti i komponentëve funksionalisht ekuivalent, sisteme për riparimin e strukturave të humbura.

Teprica e strukturave dhe funksionalitetit është një nga mënyrat kryesore për të siguruar besueshmërinë e sistemit. Teprica dhe teprica kanë manifestime të ndryshme. Në nivelin nënqelizor, teprica dhe dyfishimi i materialit gjenetik kontribuojnë në rritjen e besueshmërisë së organizmit bimor. Kjo sigurohet, për shembull, nga heliksi i dyfishtë i ADN-së dhe një rritje e ploidisë. Besueshmëria e funksionimit të një organizmi bimor në kushte të ndryshimit mbështetet gjithashtu nga prania e molekulave të ndryshme të ARN-së të dërguar dhe formimi i polipeptideve heterogjene. Këto përfshijnë izoenzima që katalizojnë të njëjtin reaksion, por ndryshojnë në vetitë e tyre fiziko-kimike dhe qëndrueshmërinë e strukturës molekulare në kushtet e ndryshimit të mjedisit.

Në nivelin qelizor, një shembull i tepricës është një tepricë e organeleve qelizore. Kështu, është vërtetuar se një pjesë e kloroplasteve në dispozicion është e mjaftueshme për të siguruar bimën me produkte fotosintetike. Kloroplastet e mbetura duket se mbeten në rezervë. E njëjta gjë vlen edhe për përmbajtjen totale të klorofilit. Teprica manifestohet edhe në grumbullimin e madh të prekursorëve për biosintezën e shumë komponimeve.

Në nivel organizmi, parimi i tepricës shprehet në formimin dhe vendosjen në kohë të ndryshme të më shumë se sa kërkohet për ndërrimin e brezave, numrin e lastarëve, luleve, thumbave, në një sasi të madhe poleni, vezore. , dhe fara.

Në nivel popullsie, parimi i tepricës manifestohet në numer i madh individë që ndryshojnë në rezistencën e tyre ndaj një ose një faktori tjetër stresi.

Sistemet e riparimit funksionojnë gjithashtu në nivele të ndryshme - molekulare, qelizore, organizmale, popullative dhe biocenotike. Proceset e riparimit kërkojnë energji dhe substanca plastike, kështu që riparimi është i mundur vetëm nëse ruhet norma e mjaftueshme metabolike. Nëse metabolizmi ndalon, ndalon edhe riparimi. NË kushte ekstreme Në mjedisin e jashtëm, ruajtja e frymëmarrjes është veçanërisht e rëndësishme, pasi është frymëmarrja që siguron energji për proceset e riparimit.

Aftësia restauruese e qelizave të organizmave të adaptuar përcaktohet nga rezistenca e proteinave të tyre ndaj denatyrimit, përkatësisht qëndrueshmëria e lidhjeve që përcaktojnë strukturën dytësore, terciare dhe kuaternare të proteinës. Për shembull, rezistenca e farave të pjekura ndaj temperaturave të larta është zakonisht për shkak të faktit se, pas dehidrimit, proteinat e tyre bëhen rezistente ndaj denatyrimit.

Burimi kryesor i materialit energjetik si një substrat për frymëmarrjen është fotosinteza, prandaj, furnizimi me energji i qelizës dhe proceset e riparimit të lidhura me to varen nga qëndrueshmëria dhe aftësia e aparatit fotosintetik për t'u rikuperuar pas dëmtimit. Për të ruajtur fotosintezën në kushte ekstreme në bimë, aktivizohet sinteza e përbërësve të membranës tilakoide, pengohet oksidimi i lipideve dhe rikthehet ultrastruktura e plastideve.

Në nivel organizmi, një shembull i rigjenerimit mund të jetë zhvillimi i filizave zëvendësues, zgjimi i sythave të fjetur kur dëmtohen pikat e rritjes.

Nëse gjeni një gabim, ju lutemi theksoni një pjesë të tekstit dhe klikoni Ctrl+Enter.