Informacija

Kokius sunkumus turėjo įveikti gyvūnai, norėdami daugintis sausumoje?

Kokius sunkumus turėjo įveikti gyvūnai, norėdami daugintis sausumoje?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Tai skirta AP biologijai, tačiau priskirtame vadovėlio skyriuje nėra jokios informacijos apie klausimą.

Kokius sunkumus turėjo įveikti gyvūnai, norėdami daugintis sausumoje?

Kai kurie trūkumai, kuriuos sumaniau, yra

  • kaulų formavimasis - vertikalios struktūros ir atramos nuo gravitacijos poreikis (?)
  • plaučių vystymasis

Ar yra daugiau?

Dėkoju,


Jūsų paminėti trūkumai nelabai susiję su reprodukcija, o su judėjimu ir deguonies įsisavinimu.

Daugintis sausumoje sunku dėl to, kad vandens kiaušinius gaminančios būtybės paprastai deda minkštus kiaušinius su porėtais lukštais, kad būtų skatinamas vandens ir atliekų mainai su aplinkiniu vandeniu. Vanduo yra būtinas augimui, nes tipiška būtybė sudaro apie 70 % vandens. Kiaušiniai su minkštu lukštu, dedami ant sausumos, labai greitai išdžiūsta ir yra linkę į plėšrūną.

Pagrindinis prisitaikymas daugintis sausumoje, o ne vandenyje, buvo amniono vystymas. Amnionas iš esmės yra vandens pripildyta membrana (amniono maišelis), į kurią vystymosi metu panardinamas embrionas. Taigi galite ginčytis, kad embriono vystymosi požiūriu perėjimas į žemę niekada neįvyko, nes embrionai vystosi apsaugotoje vandeninėje aplinkoje, esančioje amnione! Ankstyvieji amnionai padėjo kiaušinėlius sausumoje, kur vystosi embrionai, o vėlesni, pavyzdžiui, žmonės, nešioja savo embrionus / vaisius. Tačiau ankstyviems ir vėlyviems amnionams būdingas besivystantis embrionas, panardintas į amniono vandeningą aplinką. Kitos struktūros, kurios padėjo pereiti į žemę, buvo kiaušiniai su kietu lukštu ir alantoisas. Kietas išorinis amniono apvalkalas, kuris deda kiaušinius sausumoje, padeda apsaugoti juos nuo išsausėjimo, atšiaurios sausumos aplinkos ir plėšrūnų. Alantoisas padeda apsikeisti ir saugoti embriono gaminamas atliekas – struktūra nereikalinga, kai kiaušiniai panardinami į vandenį, o atliekos gali laisvai pasklisti per silpną ir porėtą lukštą.


Toliau pateiktas turinys pritaikytas iš Khan Academy “Structure of a Cell” ir OpenStax Biology 4.2. Visas „Khan Academy“ turinys yra nemokamas www.khanacademy.org

Ląstelės yra mažos, o prokariotinės ląstelės paprastai yra mažesnės nei eukariotinės ląstelės. Prokariotinių ląstelių skersmuo paprastai svyruoja nuo 0,1 iki 5,0 mikrometrų (μm), o eukariotinės ląstelės paprastai svyruoja nuo 10 iki 100 μm. Žemiau esančiame paveikslėlyje pavaizduoti prokariotinių, bakterinių ir eukariotinių, augalų ir gyvūnų, ląstelių, taip pat kitų molekulių ir organizmų dydžiai logaritmine skale. Kiekvienas logaritminės skalės padidėjimo vienetas reiškia 10 kartų padidintą išmatuojamą kiekį, todėl tai yra dideli dydžio skirtumai, apie kuriuos mes kalbame!

A dalis: Rodomi santykiniai dydžiai logaritmine skale nuo 0,1 nm iki 1 m. Objektai rodomi nuo mažiausio iki didžiausio. Mažiausias parodytas objektas, atomas, yra maždaug 1 nm dydžio. Kiti didžiausi parodyti objektai yra lipidai ir baltymai, kurių molekulės yra nuo 1 iki 10 nm. Bakterijų ilgis yra apie 100 nm, o mitochondrijos – apie 1 graikų mu m. Tiek augalų, tiek gyvūnų ląstelių dydis yra nuo 10 iki 100 graikų m. Žmogaus kiaušinis yra nuo 100 graikų mu m iki 1 mm. Varlės kiaušinis yra apie 1 mm, vištienos ir stručio kiaušinis yra nuo 10 iki 100 mm, tačiau vištienos kiaušinis yra didesnis. Palyginimui, žmogus yra maždaug 1 m ūgio.
Šis paveikslas rodo santykinius mikrobų dydžius logaritminėje skalėje (priminkite, kad kiekvienas logaritminės skalės padidėjimo vienetas reiškia 10 kartų padidintą matuojamą kiekį). Vaizdo kreditas: “Prokariotinės ląstelės: 2 pav.”, OpenStax College, Biology, CC BY 3.0

Mažas dydis apskritai yra būtinas visoms ląstelėms, nesvarbu, ar tai būtų prokariotinė, ar eukariotinė. Kodėl? Pagrindinis atsakymas yra tas, kad ląstelėms didėjant, joms tampa sunkiau pakeisti pakankamai maistinių medžiagų ir atliekų su aplinka. Norėdami pamatyti, kaip tai veikia, pažvelkime į langelį paviršiaus ploto ir tūrio santykis.

Ne visos ląstelės yra sferinės formos, tačiau dauguma jų yra panašios į sferą. Iš vidurinės mokyklos geometrijos kurso galite prisiminti, kad sferos paviršiaus ploto formulė yra 4πr 2 , o tūrio formulė yra 4πr 3 /3. Taigi, didėjant ląstelės spinduliui, jos paviršiaus plotas didėja kaip spindulio kvadratas, bet tūris didėja kaip spindulio kubas (daug greičiau). Todėl, kai ląstelė didėja, jos paviršiaus ploto ir tūrio santykis mažėja. Tas pats principas galiotų, jei ląstelė būtų kubo formos, kaip parodyta paveikslėlyje žemiau.

Atkreipkite dėmesį, kad didėjant ląstelės dydžiui jos paviršiaus ploto ir tūrio santykis mažėja. Kai nepakanka paviršiaus ploto, kad išlaikytų didėjantį ląstelės tūrį, ląstelė arba dalijasi, arba miršta. Kairėje esančios ląstelės tūris yra 1 mm3, paviršiaus plotas 6 mm2, paviršiaus ploto ir tūrio santykis yra 6:1, o dešinėje esančios ląstelės tūris yra 8 mm3, o paviršiaus plotas 24 mm2, o paviršiaus ploto ir tūrio santykis yra 3:1. Vaizdo kreditas: “Prokariotinės ląstelės: 3 pav.”, OpenStax College, Biology, CC BY 3.0

Paviršiaus ploto ir tūrio santykis yra svarbus, nes plazminė membrana yra ląstelės sąsaja su aplinka. Jei ląstelė turi paimti maistines medžiagas arba pašalinti atliekas, ji turi tai padaryti per membraną. Kiekvienas membranos lopinėlis per tam tikrą laikotarpį gali pakeisti tik tiek tam tikros medžiagos, nes jame yra ribotas kanalų skaičius. Jei ląstelė išauga per didelė, jos membrana neturės pakankamai mainų pajėgumo (paviršiaus ploto), kad palaikytų mainų greitį, reikalingą jos padidėjusiam metaboliniam aktyvumui (tūriui). Šį reiškinį galite laikyti “nuo paviršiaus iki tūrio” problema.

Paviršiaus ploto ir tūrio problema yra tik vienas iš susijusių sunkumų, kuriuos sukelia didelis ląstelių dydis. Didėjant ląstelėms, ilgiau užtrunka medžiagų transportavimas viduje jų. Šie svarstymai nustato bendrą viršutinę ląstelių dydžio ribą, nors eukariotinės ląstelės gali viršyti prokariotines ląsteles dėl savo struktūrinių ir metabolinių savybių (pvz., vidinių membranų ir citoskeleto elementų). Šią problemą galite laikyti “vidinio transporto” problema.

Šis vaizdo įrašas puikiai parodo, kodėl difuzija yra svarbi ląstelės paviršiaus ploto ir ląstelės tūrio atžvilgiu:

Yra keletas evoliucinių pritaikymų, susijusių su paviršiaus ploto ir tūrio problema bei vidinio transporto problema:

  • Kai kurios ląstelės taip pat naudoja geometrinius triukus, kad apeitų paviršiaus ploto ir tūrio problemą. Pavyzdžiui, kai kurios ląstelės yra ilgos ir plonos arba turi daug išsikišimų iš jų paviršiaus, o tai padidina paviršiaus plotą, palyginti su tūriu.
  • Kiti sprendimai yra padalijimas į dvi ląsteles arba organelių, atliekančių konkrečias užduotis, kūrimas. Šios adaptacijos lemia didesnių ir sudėtingesnių ląstelių, vadinamų eukariotinėmis ląstelėmis, vystymąsi.
  • Sudėtingesnis sprendimas yra daugialąsteliškumas, kai organizmas susideda iš kelių ląstelių, turinčių specializuotas funkcijas. Likusioje šio skaitymo dalyje apžvelgiami daugialąstiškumo reikalavimai ir pasekmės.

Mėlynojo dangaus mokslas: kaip gyvūnai išsivystė iš vandens į žemę?

Vandens ir žemės evoliucija yra sudėtingas klausimas, kuris vis dar aktyviai tyrinėjamas.

Jei grįšime į praeitį prieš dinozaurus, kai sausumoje nebuvo nieko, išskyrus pirmuosius augalų atsiradimus, vandenyje gyvena organizmai, kurie šiandien atrodo kaip žuvys.

Labiausiai mus domina skiltinės žuvys, Sarcopterygii. Šiandien yra gyvų šių žuvų giminaičių, kurių giminė tęsiasi maždaug prieš 390–385 milijonus metų. Per tą laiką įvyko skilimas, skirtumai tarp grupių, kurios tapo sparnuotinėmis žuvimis, ir tų, kurios buvo skilteles.

Tuo skilimo metu gyvūnas vis tiek atrodo labiau panašus į žuvį, o ne į į sausumą ateinantį keturkojį. Bet jei pažvelgsite į riešo ar rankų kaulus, jie vis labiau išsivysto, kad galėtų prisitaikyti prie žemės ar sausumos.

Iš pradžių galūnės nevirto rankomis, nes gyvūnai bandė patekti į žemę. Jie tiesiog gyveno aplinkoje, kurioje buvo naudinga turėti tvirtą krūtinės juostą, pritvirtintą prie slankstelių, iš esmės stipresnį pečių ir klubų tvirtinimą. Tai suteikia jiems daugiau stabilumo ir struktūros judant sekliame vandenyje. Daug šių fosilijų randame seklioje jūrinėje aplinkoje.

Toliau eidami į priekį besivystančios būtybės linija, matome daugiau priekinių galūnių ir šonkaulių pakitimų.

Šonkauliai tampa didesni ir stipresni, todėl gali išlaikyti didesnį svorį. Vandenyje šie padarai plūduriuoja – jiems nereikia tiek daug struktūrinio stabilumo, nes vanduo juos laiko. Tačiau kai jie pradeda patekti į žemę, jiems reikia standesnių konstrukcijų, kurios padėtų išlaikyti jų kūno svorio spaudimą.

Mes iš tikrųjų nežinome, kodėl jie iš pradžių ketina nusileisti. Galbūt tai buvo pabėgimas nuo plėšrūnų arba bent jau dėti kiaušinius į saugesnę vietą. Galbūt buvo naujų maisto šaltinių, kuriuos jie tikrai bandė pasiekti. Tuo metu žemė buvo visa neištirta ekosistema, todėl buvo daug galimybių.


Krokodilo akys

MacIveris turėjo intriguojančią hipotezę, bet jam reikėjo įrodymų. Jis bendradarbiavo su Schmitzu, kuris turėjo patirties interpretuoti keturkojų „tetrapodo“ fosilijų akiduobes (iš kurių Tiktaalik buvo vienas), ir du mokslininkai svarstė, kaip geriausiai išbandyti „MacIver“ idėją.

„MacIver“ ir „Schmitz“ pirmiausia atidžiai peržiūrėjo iškastinį įrašą, kad galėtų stebėti akių lizdų dydžio pokyčius, kurie rodytų atitinkamus akių pokyčius, nes jie yra proporcingi lizdų dydžiui. Pora surinko 59 ankstyvąsias tetrapodo kaukoles, apimančias pereinamąjį laikotarpį nuo vandens iki žemės, kurios buvo pakankamai nepažeistos, kad galėtų išmatuoti ir akies orbitą, ir kaukolės ilgį. Tada jie įvedė tuos duomenis į kompiuterinį modelį, kad imituotų, kaip akiduobės dydis keitėsi per daugelį kartų, kad suprastų to bruožo evoliucinį genetinį poslinkį.

Jie nustatė, kad pereinamuoju laikotarpiu akių dydis iš tiesų labai padidėjo – iš tikrųjų patrigubėjo. Vidutinis akiduobės dydis prieš perėjimą buvo 13 milimetrų, o po jo – 36 milimetrai. Be to, tose būtybėse, kurios nuėjo iš vandens į žemę ir atgal į vandenį, pavyzdžiui, Meksikos urvų žuvyse Astyanax mexicanus - vidutinis orbitos dydis sumažėjo iki 14 milimetrų, beveik tiek pat, kiek buvo anksčiau.

Dėl šių rezultatų kilo tik viena problema. Iš pradžių „MacIver“ manė, kad padidėjimas įvyko po to, kai gyvūnai tapo visiškai antžeminiai, nes evoliuciniai pranašumai, kuriuos suteikia galimybė matyti toliau sausumoje, būtų padidinę akiduobių dydį. Tačiau poslinkis įvyko dar nepasibaigus perėjimui nuo vandens į žemę, net prieš tai, kai būtybės išsiugdė pradinius skaitmenis ant žuvies pavidalo priedų. Taigi, kaip buvimas sausumoje galėjo paskatinti laipsnišką akiduobės dydžio didėjimą.

Ankstyvieji tetrapodai tikriausiai medžiojo kaip krokodilai, laukdami iš vandens.

Tokiu atveju „atrodo, kad medžioklė kaip krokodilas buvo narkotikų vartai į žemiškumą“, – sakė MacIveris. „Kaip duomenys gaunami prieš veiksmą, atėjus į žemę, tikėtina, kad didžiulis vizualinis našumas padidės, kai iškišusi akis virš vandens, kad galūnėms laipsniškai parenkamas neišnaudotas grobio šaltinis.

Ši įžvalga atitinka Kembridžo universiteto paleontologės Jennifer Clack darbą apie fosiliją, žinomą kaip Pederpes finneyae, kuris turėjo seniausią žinomą pėdą vaikščioti žeme, tačiau nebuvo tikrai žemiškas padaras. Nors ankstyvieji tetrapodai daugiausia buvo vandens, o vėliau tetrapodai buvo aiškiai sausumos, paleontologai mano, kad šis padaras greičiausiai leido laiką vandenyje ir sausumoje.

Nustačius, kiek padidėjo akių dydis, MacIver nusprendė apskaičiuoti, kiek toliau gyvūnai gali matyti didesnėmis akimis. Jis pritaikė esamą ekologinį modelį, kuriame atsižvelgiama ne tik į akies anatomiją, bet ir į kitus veiksnius, pavyzdžiui, supančią aplinką. Vandenyje didesnė akis tik padidina regėjimo diapazoną nuo kiek daugiau nei šešių metrų iki beveik septynių metrų. Tačiau padidinkite akių dydį ore, o nuotolis pagerėtų nuo 200 metrų iki 600 metrų.

MacIver ir Schmitz atliko tą patį modeliavimą įvairiomis sąlygomis: dienos šviesa, naktis be mėnulio, žvaigždžių šviesa, skaidrus vanduo ir drumstas vanduo. – Nesvarbu, – pasakė MacIveris. „Visais atvejais prieaugis [oru] yra didžiulis. Net jei jie medžiotų šviesiu paros metu vandenyje ir išeidavo tik naktimis be mėnulio, tai jiems vis tiek naudinga regėjimo požiūriu.

Kiekybinių priemonių naudojimas, padedantis paaiškinti iškastinio kuro dėsningumus, yra kažkoks naujas požiūris į problemą, tačiau vis daugiau paleontologų ir evoliucinių biologų, kaip Schmitzas, naudoja šiuos metodus.

„Daug paleontologijos tyrinėja iškasenas, o paskui kuria pasakojimus apie tai, kaip fosilijos galėjo tilpti į tam tikrą aplinką“, – sakė Australijos Flinderso universiteto paleobiologas Johnas Longas, tyrinėjantis, kaip žuvys virto tetrapodu. „Šiame dokumente yra labai gerų kietų eksperimentinių duomenų, tikrinančių viziją įvairiose aplinkose. Ir tie duomenys atitinka modelius, kuriuos matome šiose žuvyse.

Schmitzas per pastarąjį dešimtmetį nustatė du pagrindinius kiekybinio požiūrio pokyčius. Pirma, daugiau mokslininkų pritaikė metodus nuo šiuolaikinės lyginamosios biologijos prie iškastinių įrašų analizės, tirdami, kaip gyvūnai yra susiję vienas su kitu. Antra, yra daug susidomėjimo modeliuoti senovės būtybių biomechaniką tokiu būdu, kuris iš tikrųjų yra išbandomas – pavyzdžiui, siekiant nustatyti, kaip greitai galėtų bėgti dinozaurai. Toks modeliu pagrįstas fosilijų interpretavimo metodas gali būti taikomas ne tik biomechanikai, bet ir jutimo funkcijai – šiuo atveju jis paaiškino, kaip išėjimas iš vandens paveikė ankstyvųjų tetrapodų regėjimą.

Modelis iš Tiktaalik roseae, 375 milijonų metų senumo pereinamoji fosilija, turėjusi kaklą – negirdėtą žuviai – ir plaučius, ir žiaunas.

„Abu metodai atneša kažką unikalaus, todėl jie turėtų eiti kartu“, - sakė Schmitzas. „Jei būčiau atlikęs [akies lizdo dydžio] analizę tik pats, man trūktų to, ką ji iš tikrųjų galėtų reikšti. Akys tampa didesnės, bet kodėl? Sensorinis modeliavimas gali atsakyti į tokį klausimą kiekybiniu, o ne kokybiniu būdu.

Schmitzas planuoja ištirti kitus vandens ir žemės perėjimus iškastiniuose šaltiniuose - ne tik ankstyvųjų tetrapodų -, kad sužinotų, ar jis gali rasti atitinkamą akių dydžio padidėjimą. „Jei pažvelgsite į kitus perėjimus tarp vandens ir žemės bei žemės atgal į vandenį, pamatysite panašius modelius, kurie galbūt patvirtintų šią hipotezę“, - sakė jis. Pavyzdžiui, jūrinių roplių, kurie labai priklauso nuo regėjimo, iškastiniai duomenys taip pat turėtų parodyti, kad jiems judant iš vandens į sausumą padidėja akiduobių dydis.


Tropinių atogrąžų miškų gyvūnų prisitaikymai

1. Kamufliažas

Žaliaakis medžio varlė (Šaltinis: Wikimedia)

Pirmasis ir labiausiai paplitęs gyvūnų prisitaikymas tropiniuose atogrąžų miškuose yra kamufliažas. Kad gyvūnas sėkmingai demonstruotų šį prisitaikymą, jis turi turėti ne tik spalvą, kuri padėtų jam įsilieti į aplinką, bet ir formą, kurios plėšrūnas neatpažintų.

  • Vienas geras kamufliažas praktikuojančio gyvūno pavyzdys yra žaliaakė medžio varlė (Litoria genimaculata). Šiai varlei aplink kūną atsirado tekstūruotos odos atvartai, kad jie būtų panašūs į medžių žieves.
  • Kitas panašus pavyzdys yra lapuodegis gekonas (Phyllurus cornutus), kuri kamufliažas turi panašią į medžio žievę padengtą odą samanomis.
  • Kitas geras pavyzdys yra jaunasis pietinis kazuaras (Casuarius casuarius), kurių bendra plunksnų spalva yra šviesiai ruda su juodomis juostelėmis. Toks prisitaikymas padeda kazuarui įsilieti į augmeniją, kurioje jis gyvena. Suaugus kazuaras tampa visiškai juodas.

Nepaisant to, kad slėpimasis per kamufliažas yra naudingas siekiant išvengti plėšrūnų, jis neturi jokios reikšmės nuo labai jautraus plėšrūno kvapo ir įspūdingas regėjimas kuris gali aptikti net mažiausius savo grobio judesius. Patikrinkite viską apie leopardo gekonai čia.

2. Mimika

Dėl labai tankios augmenijos ir mažai saulės šviesos, kuri gali prasiskverbti pro medžių lajas, gyvūnai gali lengvai pasislėpti atogrąžų miškuose. Tačiau užuot pasislėpę, kai kurie gyvūnai naudojasi prisitaikymu, vadinamu mimika, kai jie linkę atrodyti kaip kažkas, ką norima pamatyti (o ne paslėpti kaip kamufliažas).

  • Nors iš pirmo žvilgsnio atrodo, panašus, vienas esminių skirtumų tarp maskavimo ir mimikos yra tas, kad pastaroji yra susijusi ne tik su panašumu į fizinę išvaizdą, bet ir su kitų didesnių ir labiau baimingų organizmų elgesiu.
  • Gyvūno, pasižyminčio mimika, pavyzdys yra katydid (Aganacris pseudosphex), kurios ne tik atrodo kaip įgėlusi vapsva, bet ir taip elgiasi. Skirtingai nuo vapsvų, turinčių nuodingą įgėlimą, katydidas yra beveik nekenksmingas amūrų giminaitis ir iš esmės nieko nežino apie vapsvų nuodingą įgėlimą.

Keisčiausia mimika yra žinoma kaip Browerian mimika, kai gyvūnas kopijuoja kitus tos pačios rūšies gyvūnus. Nors šis pritaikymas vis dar glumina mokslininkus, manoma, kad tai sumažina galimybę plėšrūnams suėsti savo potencialų grobį.


Kritinio mąstymo klausimai

Kodėl sausumos augalai prarado dalį pagalbinių pigmentų, esančių ruduosiuose ir raudonuosiuose dumbliuose?

Kuo skiriasi išlikęs ir išnykęs?

Apibūdinkite bent du iššūkius, kuriuos kaktusai turėjo įveikti, o kačiukai neįveikė.

Apibūdinkite bent du būdus, kaip augalai pakeitė žemės aplinką, kad padėtų sausumos gyvūnų atsiradimui.

Koks dumblių pranašumas yra sausrai atsparių konstrukcijų kūrimo pranašumas?

Vietose, kur dažnai lyja, ant stogų auga samanos. Kaip samanos išgyvena ant stogų be dirvožemio?

Kokios yra trys briofitų klasės?

Apibūdinkite dvi adaptacijas, kurios yra samanose, bet ne raguolėse ar kepenyse, kurios atspindi evoliucijos žingsnius link sausumos augalų.

Bryofitai sudaro monofilinę grupę, kuri pereina tarp žaliųjų dumblių ir kraujagyslių augalų. Apibūdinkite bent vieną panašumą ir skirtumą tarp briofitų dauginimosi ir žaliųjų dumblių dauginimosi.

Kaip kraujagyslių sistemos vystymasis prisidėjo prie augalų dydžio padidėjimo?

Kuris augalas laikomas pažangiausiu besėkliu kraujagyslių augalu ir kodėl?

Paparčiai tuo pat metu skatina uolienų atmosferą, tuo pačiu užkertant kelią dirvožemio erozijai. Paaiškinkite, kaip vienas augalas gali atlikti abi šias funkcijas ir kaip šios funkcijos yra naudingos jo ekosistemai.

Kaip „Amazon“ partneris, uždirbame iš atitinkamų pirkinių.

Norite cituoti, bendrinti ar pakeisti šią knygą? Ši knyga yra Creative Commons Attribution License 4.0 ir jūs turite priskirti OpenStax.

    Jei perplatinate visą arba dalį šios knygos spausdintu formatu, kiekviename fiziniame puslapyje turite įtraukti toliau nurodytą priskyrimą:

  • Norėdami sukurti citatą, naudokite toliau pateiktą informaciją. Rekomenduojame naudoti citavimo įrankį, tokį kaip šis.
    • Autoriai: Mary Ann Clark, Matthew Douglas, Jung Choi
    • Leidėjas / svetainė: OpenStax
    • Knygos pavadinimas: Biologija 2e
    • Paskelbimo data: 2018 m. kovo 28 d
    • Vieta: Hiustonas, Teksasas
    • Knygos URL: https://openstax.org/books/biology-2e/pages/1-introduction
    • Skyriaus URL: https://openstax.org/books/biology-2e/pages/25-critical-thinking-questions

    © „OpenStax“, 2021 m. sausio 7 d. OpenStax sukurtas vadovėlio turinys yra licencijuotas pagal Creative Commons Attribution License 4.0 licenciją. „OpenStax“ pavadinimui, „OpenStax“ logotipui, „OpenStax“ knygų viršeliams, „OpenStax CNX“ pavadinimui ir „OpenStax CNX“ logotipui Creative Commons licencija netaikoma ir jų negalima atgaminti be išankstinio ir aiškaus rašytinio Rice universiteto sutikimo.


    8 pagrindinės kenksmingos grybų veiklos ir paaiškinta!

    Juos skatina įvairūs veiksniai – bakterijos, virusai, ląstelių kirmėlės ir grybai, iš kurių jie sukelia didžiausius nuostolius. Jie naikina lauko kultūras, pašarinius augalus, vaisių ir riešutų pasėlius, daržovių kultūras, vaistinius augalus ir dekoratyvinius augalus.

    Ligą sukeliantys grybai aptinkami Phycomycetes, Ascomycetes, Basidiomycetes ir Fungi Imperfecti klasėse. Nežinoma, kad nė viena Myxomycetes rūšis, išskyrus grybus, sukelia augalų ligas. Kai kurios svarbios ligos yra išvardytos lentelėje.

    Grybai užkrečia daugelį ekonomiškai svarbių augalų ir gerokai sumažina maistinių grūdų derlių. 1945 m. vėlyvasis bulvių maras (sukeltas Phytophthora infestans) sunaikino milijonus hektarų bulvių derliaus ir sukėlė badą Airijoje, dėl to mirė apie milijonas žmonių ir beveik tiek pat žmonių migravo į kitus žemynus. Panašiai 1942 m. Bengalijos badas, dėl kurio žuvo du milijonai žmonių, kilo dėl Helminthosporium oryzae sukeltos rudųjų lapų dėmėtligės sunaikinimo ryžių pasėlių.

    Kai kurie grybai yra atsakingi už formikozes ir tropines žmonių ir gyvūnų ligas. Kai kurios svarbios grybelių sukeltos ligos pateiktos atitinkamoje lentelėje.

    (3) Medienos ir medienos gaminių naikinimas:

    Keletas grybų, tokių kaip Polyporus, Chloros-plenium, Penicilium divaricatum, Fusarium negundi. Pori microspora, Lentinus lepidens yra atsakingi už stovinčių medžių irimą, nukirstos medienos irimą, sakų dėmes ir įvairios paskirties medienos irimą.

    (4) Tropinis pablogėjimas:

    Šis terminas taikomas naikinant tokius gaminius kaip tekstilė, vilna, palapinių amžius, žiūronai, taikikliai, fotoaparatai, odos gaminiai, plastikiniai dirbiniai, fotojuostos, popieriaus ir popieriaus gaminiai, radijo imtuvai, elektroninės prekės ir kt., kuriuos sunaikina grybeliai ir tapo netinkamu naudojimui.

    (5) Maisto gedimas:

    Be mikroorganizmų, Mucorales nariai (pvz., Rhizopus, Mucor), mielės, Moniliales, Aspergillus oryzae. Penicillium digitatum yra pagrindinė maisto gedimo priežastis. Tai saprofitiniai grybai, augantys ant maisto produktų, tokių kaip duona, uogienė, marinuoti agurkai, mėsa ir kt.

    Pavyzdžiui, maisto produktus sugadina mielės, Aspergillus otyzae, Penicillium digitatum ir kt.

    Pieno produktus gadina Aspergillus repens, Mucor, Penicillium, Cladosporium, Oiduni lactis ir kt.

    Vaisius ir vaisių preparatus gadina Penicillium digitatum, Debr, omyces, Zygosacchwomyces ir kt.

    Daržoves gadina Rhizopus nigricans ir R. tritici.

    (6) Laikomų grūdų gedimas:

    Kai kurie grybai, ypač kai kurie Ascomycetes ir Fungi imperfecti, labai naikina maistinius grūdus, tokius kaip kviečiai ir kukurūzai, todėl jie netinkami žmonėms ir galvijams. Daugelyje užkrėstų grūdų yra grybelinių hifų, kurie sukelia pasėlių ligas, kurias sukelia sėklos. Sėklos arba rugiai, užkrėsti Claviceps purpurea (skalsėmis), nėščioms moterims sukelia abortą.

    (7) Apsinuodijimas grybais:

    Mirtinai nuodingos rupūžės, tokios kaip Amantia sp ir kitos, visada buvo painiojamos su valgomaisiais grybais ir nusinešė daug gyvybių. Apsinuodijimas grybais žinomas kaip mycetimus.

    (8) Grybelių toksinai:

    Kai kurie grybai gamina nuodingus alkaloidus ir kitus toksiškus junginius.

    Claviceps purpurea, parazitinis grybelis (sukeliantis rugių skalses) turi galingų nuodų. Valgytas sukelia gangrenas ir traukulius. LSD (lizerginės rūgšties diethylamidas), haliucinogeninis ir migdomasis junginys, taip pat gaunamas iš raktikaulio. Be to, kai kurie grybai išskiria grupę toksiškų junginių, vadinamų aflatoksinais. Aspergillus flavus, svarbus toksinus gaminantis grybelis, dažnai užkrečia žemės riešutus. Gyvūnai, valgantys tokius riešutus, suserga.


    Zoologijos apibrėžimas

    Biologinė gyvybė Žemės planetoje neabejotinai yra didžiulė, o ją tiriantis dalykas – biologija – yra tokia plati studijų sritis, kad nė vienas šios srities absolventas negalėtų tikėtis viso to suprasti. Vis dažniau biologijos mokslų absolventai ieško būdų, kaip anksti rasti savo nišą ir susitelkti į vieną konkrečią sritį. Viena iš tų gyvybiškai svarbių biologijos sričių vadinama zoologija. Tai yra gyvūnų gyvenimo tyrimas (1). Ji tokia didelė, kad suskirstyta į daugybę kitų posričių. Nepriklausomai nuo nišos, zoologai tiria daugybę gyvūnų gyvenimo sričių, apimančias tokias įvairias sritis kaip gyvūnų anatomija, ekologija, vaisiaus vystymasis, jų evoliucija (ir bendri protėviai su panašiais tos pačios šeimos ar būrio gyvūnais ir giminingi gyvūnai), paplitimas ir įpročiai, mityba. , ir vieta maisto grandinėje. Tačiau zoologija neapsiriboja tik gyvais gyvūnais, kai kuriose srityse tiriamos išnykusios rūšys. Kiti domisi, kaip gyvūnai bendrauja su žmonėmis.

    Kaip ir daugelyje mokslinių disciplinų, terminas „zoologija“ kilęs iš senovės graikų kalbos per lotynų kalbą (2). "Zōion" - sutrumpinta į "zoologijos sodas" tiesiog reiškia "gyvūnas". Antroji žodžio „ologija“ dalis kilusi iš „logos“, reiškiančio studijas, mokymąsi arba žinias. Senesnis lotyniškas frazės terminas buvo „Zoologia“. Zoologai gali domėtis tam tikra tvarka, šeima ar gentimi arba domėtis viena konkrečia rūšimi ar vienu tos rūšies gyvenimo aspektu.


    Kolektyvinė žala, kylanti dėl klaidinančių eksperimentų su gyvūnais

    Medicininiais tyrimais ištyrus biologinių sistemų sudėtingumą ir subtilius niuansus, iškilo problemų, nes skirtumus tarp rūšių šie subtilesni biologiniai matmenys gerokai viršija panašumų, kaip liudija vis daugiau įrodymų. Šie labai svarbūs ir dažnai nepastebimi skirtumai tikriausiai yra viena iš pagrindinių priežasčių, dėl kurių nepavyksta atlikti klinikinių tyrimų su žmonėmis. 63

    “Įvertinti skirtumus” ir ‚tsargiai” dėl gyvūnų rezultatų ekstrapoliavimo žmonėms dabar rekomenduojama beveik visiems. Tačiau kaip praktiškai atsižvelgti į vaistų metabolizmo, genetikos, ligų raiškos, anatomijos, laboratorinės aplinkos įtakos ir rūšiai bei padermei būdingų fiziologinių mechanizmų skirtumus ir, atsižvelgiant į šiuos skirtumus, suprasti, kas yra tinka žmonėms, o kas ne? Jei negalime nustatyti, kurie fiziologiniai mechanizmai, kurių rūšių ir rūšių štamai yra taikomi žmonėms (net ir atmetus sudėtingus skirtingų narvelių sistemų ir grindų dangos tipų veiksnius), reikia suabejoti eksperimentų naudingumu.

    Buvo teigiama, kad kai kuri informacija, gauta iš eksperimentų su gyvūnais, yra geriau nei jokios informacijos. 64 Šioje disertacijoje neatsižvelgiama į tai, kaip klaidinanti informacija gali būti blogesnė už jokios informacijos iš bandymų su gyvūnais nebuvimą. Neprognozuojamų eksperimentų su gyvūnais naudojimas gali sukelti žmonių kančias bent dviem būdais: (1) pateikiant klaidinančius saugos ir veiksmingumo duomenis ir (2) dėl galimo naudingo medicininio gydymo atsisakymo ir netinkamo išteklių nukreipimo nuo veiksmingesnių bandymų metodų.

    Žmonėms daroma žala dėl klaidinančių bandymų su gyvūnais rezultatų. Netikslūs eksperimentų su gyvūnais rezultatai gali baigtis klinikiniais biologiškai klaidingų ar net kenksmingų medžiagų tyrimais, todėl pacientams gali kilti nereikalinga rizika ir eikvojami riboti tyrimų ištekliai. 65 Toksiškumo su gyvūnais tyrimai prastai prognozuoja toksinį vaistų poveikį žmonėms. 66 Kaip matyti iš kai kurių ankstesnių pavyzdžių (ypač insulto, PHT ir TGN1412), žmonėms buvo padaryta didelė žala, nes tyrėjus suklaidino naujo vaisto saugumo ir veiksmingumo profilis, pagrįstas eksperimentais su gyvūnais. 67 Klinikinių tyrimų savanoriams suteikiamos viltys ir klaidingas saugumo jausmas dėl klaidingo pasitikėjimo veiksmingumo ir saugumo bandymais su gyvūnais.

    Lygiavertis, nors ir netiesioginis, žmonių kančių šaltinis yra alternatyvioji kaina atsisakius daug žadančių vaistų dėl klaidinančių bandymų su gyvūnais. 68 Kadangi kandidatai į vaistus paprastai vystosi ir atliekami bandymai su žmonėmis, daugiausia pagrįsti sėkmingais rezultatais su gyvūnais 69 (ty teigiamu veiksmingumu ir neigiamu neigiamu poveikiu), vaistai kartais nėra toliau kuriami dėl nesėkmingų rezultatų su gyvūnais (ty neigiamo veiksmingumo). ir (arba) teigiamą neigiamą poveikį). Kadangi daugelis farmacijos įmonių ikiklinikinių duomenų yra nuosavybės teise ir todėl viešai neprieinami, sunku žinoti, kiek galimybių buvo praleista dėl klaidinančių eksperimentų su gyvūnais. Tačiau iš kiekvienų 5 000� 000 potencialių vaistų ištirtų tik apie 5 patenka į 1 fazės klinikinius tyrimus. 70 Galimų terapinių priemonių galima atsisakyti dėl bandymų su gyvūnais rezultatų, kurie netaikomi žmonėms. 71 Gydymas, kuris neveikia arba rodo tam tikrą neigiamą poveikį gyvūnams dėl specifinio poveikio rūšiai, gali būti atsisakyta atliekant ikiklinikinius tyrimus, net jei jie galėjo būti veiksmingi ir saugūs žmonėms, jei jiems buvo leista tęsti vaistų kūrimo vamzdyną.

    Redakcinė medžiaga „Nature Reviews“ narkotikų atradimas aprašomi atvejai, susiję su dviem vaistais, kai bandymų su gyvūnais rezultatai dėl specifinio poveikio rūšiai galėjo sutrikdyti jų vystymąsi. Konkrečiai, jame aprašoma, kaip tamoksifenas, vienas veiksmingiausių vaistų nuo tam tikrų krūties vėžio tipų, tikrai būtų buvęs pašalintas iš tiekimo, jei jo polinkis sukelti kepenų auglį žiurkėms būtų buvęs nustatytas atliekant ikiklinikinius tyrimus. nei po to, kai vaistas buvo rinkoje daugelį metų. 72 Gleevec pateikia dar vieną veiksmingų vaistų, kurių buvo galima atsisakyti dėl klaidinančių bandymų su gyvūnais, pavyzdį: šis vaistas, vartojamas lėtinei mieloleukemijai (LML) gydyti, parodė rimtą neigiamą poveikį mažiausiai penkioms tirtoms rūšims, įskaitant sunkų kepenų pažeidimą. šunys. Tačiau atliekant žmogaus ląstelių tyrimus toksinis poveikis kepenims nebuvo aptiktas, todėl buvo atlikti klinikiniai tyrimai, kurie patvirtino, kad žmonėms nėra reikšmingo toksinio poveikio kepenims. 73 Laimei, pacientams, sergantiems LML, „Gleevec“ yra nuspėjamojo žmogaus tyrimų sėkmės istorija. Daugelio naudingų vaistų, kuriuos žmonės saugiai vartojo dešimtmečius, pvz., aspirino ir penicilino, šiandien gali nebūti, jei jų kūrimo metu buvo taikomi dabartiniai bandymų su gyvūnais reguliavimo reikalavimai. 74

    Kitas beveik praleistų galimybių pavyzdys yra eksperimentai su gyvūnais, kurie atitolino ciklosporino – vaisto, plačiai ir sėkmingai naudojamo autoimuniniams sutrikimams gydyti ir persodinto organo atmetimo prevencijai, priėmimą. 75 Jo imunosupresinis poveikis įvairiose rūšyse taip smarkiai skyrėsi, kad mokslininkai nusprendė, kad gyvūnų rezultatai ribojo bet kokias tiesiogines išvadas, kurias galima padaryti apie žmones. Pateikdama daugiau pavyzdžių, „PharmaInformatic“ išleido ataskaitą, kurioje aprašoma, kaip kelių populiarių vaistų, įskaitant aripiprazolį (Abilify) ir ezomeprazolą (Nexium), biologinis prieinamumas gyvūnams buvo mažas. Tikėtina, kad šiandien jų nebūtų rinkoje, jei būtų remiamasi tik bandymais su gyvūnais. Suprasdama savo išvadų poveikį vaistų kūrimui apskritai, „PharmaInformatic“ paklausė: „Kokių kitų populiarių vaistų būtų šiandien rinkoje, jei bandymai su gyvūnais nebūtų buvę naudojami junginiams ir vaistų kandidatams tolesnei plėtrai iš anksto atrinkti?” 76 Šios beveik praleistos galimybės ir bendras 96 procentų nesėkmių procentas atliekant klinikinius vaistų tyrimus aiškiai rodo, kad bandymai su gyvūnais, kaip išankstinė sąlyga klinikiniams tyrimams su žmonėmis, yra nepagrįsti, ir yra svarūs įrodymai, kad reikia naujos, žmonėmis paremtos paradigmos medicininiuose tyrimuose ir vaistų kūrimas.

    Netinkamo gyvūnų ligos modelio naudojimas gali paskatinti ne tik naudingų gydymo būdų atsisakymą, bet ir paskatinti tyrėjus ir pramonę nukreipti neteisingą mokslinių tyrimų kryptį, gaišti laiką ir daug investuoti. 77 Ne kartą tyrėjai buvo suvilioti klaidingu tyrimo metodu, nes informacija, gauta iš eksperimentų su gyvūnais, vėliau pasirodė esanti netiksli, nereikšminga arba nesuderinama su žmogaus biologija. Some claim that we do not know which benefits animal experiments, particularly in basic research, may provide down the road. Yet human lives remain in the balance, waiting for effective therapies. Funding must be strategically invested in the research areas that offer the most promise.

    The opportunity costs of continuing to fund unreliable animal tests may impede development of more accurate testing methods. Human organs grown in the lab, human organs on a chip, cognitive computing technologies, 3D printing of human living tissues, and the Human Toxome Project are examples of new human-based technologies that are garnering widespread enthusiasm. The benefit of using these testing methods in the preclinical setting over animal experiments is that they are based on žmogus biologija. Thus their use eliminates much of the guesswork required when attempting to extrapolate physiological data from other species to humans. Additionally, these tests offer whole-systems biology, in contrast to traditional in vitro techniques. Although they are gaining momentum, these human-based tests are still in their relative infancy, and funding must be prioritized for their further development. The recent advancements made in the development of more predictive, human-based systems and biological approaches in chemical toxicological testing are an example of how newer and improved tests have been developed because of a shift in prioritization. 78 Apart from toxicology, though, financial investment in the development of human-based technologies generally falls far short of investment in animal experimentation. 79


    Reproductive systems of invertebrates

    Although asexual reproduction occurs in many invertebrate species, most reproduce sexually. The basic unit of sexual reproduction is a gamete (sperm or egg), produced by specialized tissues or organs called gonads. Sexual reproduction does not necessarily imply copulation or even a union of gametes. As might be expected of such a large and diverse group as the invertebrates, many variations have evolved to ensure survival of species. In many lower invertebrates, gonads are temporary organs in higher forms, however, they are permanent. Some invertebrates have coexistent female and male gonads in others the same gonad produces both sperm and eggs. Animals in which both sperm and eggs are produced by the same individual (hermaphroditism) are termed monoecious. In dioecious species, the sexes are separate. Generally, the male gonads ripen first in hermaphroditic animals (protandry) this tends to ensure cross-fertilization. Self-fertilization is normal, however, in many species, and some species undergo sex reversal.


    Žiūrėti video įrašą: Sužalotas šunelis Rudis Nuaro globoje (Gruodis 2022).