التكيف البيولوجي: الخصائص والأنواع والأمثلة - مادة الاحياء - 2026

A التكيف البيولوجي هو هدية مميزة في الكائن الحي الذي يزيد من قدرتها على البقاء والتكاثر، فيما يتعلق أصحابه الذين ليس لديهم هذه الصفة. العملية الوحيدة التي تؤدي إلى التكيف هي الانتقاء الطبيعي.

إذا توقفنا عن النظر إلى السلالات المختلفة للكائنات الحية ، فسنجد أنها مليئة بسلسلة من التكيفات المعقدة. من تقليد الفراشات إلى الهيكل المعقد لأجنحتها التي تسمح بالطيران.

المصدر: بقلم بونت ، ريجينالد كروندال ، عبر ويكيميديا ​​كومنز

لا يمكن وصف جميع الخصائص أو السمات التي نلاحظها في كائنات معينة على الفور بأنها تكيفات. قد يكون بعضها عواقب كيميائية أو فيزيائية ، وقد تكون سمات ناتجة عن الانجراف الجيني أو عن طريق حدث يسمى التوصيل الجيني.

يمكن دراسة خصائص الكائنات الحية من خلال تطبيق الطريقة العلمية للتحقق مما إذا كانت تكيفات بالفعل وما هي وظيفتها المؤقتة.

للقيام بذلك ، يجب اقتراح فرضيات حول الاستخدام المحتمل واختبارها بتصميم تجريبي مناسب - إما عن طريق التلاعب بالفرد أو عن طريق الملاحظة البسيطة.

على الرغم من أن عمليات التكيف غالبًا ما تبدو مثالية وحتى "مصممة" ، إلا أنها ليست كذلك. لم تكن التكيفات نتيجة لعملية واعية لأن التطور ليس له غاية ولا هدف ، ولا يسعى إلى كمال كائنات حية.

مميزات

اعتمادًا على الجزيرة ، تطورت أنواع مختلفة من العصافير.

التكيف هو سمة تزيد من لياقة الفرد. في علم الأحياء التطوري ، يشير مصطلح اللياقة أو اللياقة البيولوجية إلى قدرة الكائن الحي على ترك النسل. إذا ترك فرد ما نسلًا أكثر من شريكه ، فيقال إن لديه لياقة أكبر.

الشخص الأكثر لياقة ليس هو الأقوى ولا الأسرع ولا الأكبر. هو الذي يبقى على قيد الحياة ، يجد رفيقًا ويتكاثر.

يضيف بعض المؤلفين غالبًا عناصر أخرى في تعريفاتهم للتكيف. إذا أخذنا في الاعتبار تاريخ النسب ، فيمكننا تعريف التكيف على أنه سمة مشتقة تطورت استجابة لعامل انتقائي معين. يقارن هذا التعريف تأثيرات الشخصية على الملاءمة لمتغير معين.

أنواع التكيف

الأنواع الثلاثة الأساسية للتكيف ، بناءً على كيفية التعبير عن التغييرات الجينية ، هي التعديلات الهيكلية والفسيولوجية والسلوكية. داخل كل نوع من هذه الأنواع ، يتم تنفيذ عمليات مختلفة. تحتوي معظم الكائنات الحية على مجموعات من الثلاثة.

المورفولوجية والهيكلية

يمكن أن تكون هذه التعديلات تشريحية ، بما في ذلك التقليد والتلوين الخفي.

من جانبها ، يشير التقليد إلى التشابه الخارجي الذي تستطيع بعض الكائنات تطويره لتقليد خصائص كائنات أخرى أكثر عدوانية وخطورة من أجل إبعادها.

على سبيل المثال ، الثعابين المرجانية سامة. يمكن التعرف عليها من خلال ألوانها الزاهية المميزة. من ناحية أخرى ، تعتبر ثعابين الجبل الملكة غير ضارة ، ولكن ألوانها تجعلها تبدو وكأنها شعاب مرجانية.

يتم نمذجة مظهر الكائن الحي من خلال التكيفات الهيكلية اعتمادًا على البيئة التي يتطور فيها. على سبيل المثال ، تمتلك ثعالب الصحراء آذانًا كبيرة للإشعاع الحراري ولثعالب القطب الشمالي آذان صغيرة للاحتفاظ بحرارة الجسم.

بفضل صبغ فرائها ، تمويه الدببة القطبية البيضاء على الجليد الطافي ونمر النمر المرقط في الظل المرقط للغابة.

تعاني النباتات أيضًا من هذه التغييرات. قد تحتوي الأشجار على لحاء الفلين لحمايتها من حرائق الغابات.

تؤثر التعديلات الهيكلية على الكائنات الحية على مستويات مختلفة ، من مفصل الركبة إلى وجود عضلات طيران كبيرة ورؤية حادة للطيور المفترسة.

الفسيولوجية والوظيفية

تتضمن هذه الأنواع من التكيفات تغيير الأعضاء أو الأنسجة. إنها تغيير في أداء الكائن الحي لحل مشكلة تحدث في البيئة.

اعتمادًا على كيمياء الجسم والتمثيل الغذائي ، لا يتم عادةً عرض التكيفات الفسيولوجية بشكل مرئي.

مثال واضح على هذا النوع من التكيف هو السبات. هذه حالة نعسان أو خمول يمر بها العديد من الحيوانات ذوات الدم الحار في الشتاء. تختلف التغيرات الفسيولوجية التي تحدث خلال فترة السبات اختلافًا كبيرًا اعتمادًا على الأنواع.

سيكون التكيف الفسيولوجي والوظيفي ، على سبيل المثال ، الكلى الأكثر كفاءة لحيوانات الصحراء مثل الإبل ، والمركبات التي تمنع تخثر الدم في لعاب البعوض أو وجود السموم في أوراق النباتات لصدها. آكلة الأعشاب.

غالبًا ما تكون الدراسات المختبرية التي تقيس محتوى الدم والبول وسوائل الجسم الأخرى ، والتي تتعقب مسارات التمثيل الغذائي ، أو الدراسات المجهرية لأنسجة الكائن الحي ضرورية لتحديد التكيفات الفسيولوجية.

يصعب أحيانًا اكتشافها إذا لم يكن هناك سلف مشترك أو أنواع ذات صلة وثيقة لمقارنة النتائج بها.

سلوكية أو سلوكية

تؤثر هذه التكيفات على طريقة عمل الكائنات الحية لأسباب مختلفة مثل ضمان التكاثر أو الغذاء ، أو الدفاع عن نفسها ضد الحيوانات المفترسة أو تغيير الموائل عندما تكون الظروف البيئية غير مناسبة.

من بين التكيفات السلوكية نجد الهجرة ، والتي تشير إلى التعبئة الدورية والواسعة للحيوانات من مناطق تكاثرها الطبيعية إلى موائل أخرى.

يحدث هذا النزوح قبل موسم التكاثر وبعده. الشيء المثير للفضول في هذه العملية هو أنه بداخلها تتطور تغييرات أخرى يمكن أن تكون تشريحية وفسيولوجية ، كما يحدث مع الفراشات والأسماك والفراشات.

السلوك الآخر الذي يخضع للتغيير هو الخطوبة أو الخطوبة. يمكن أن تكون أشكاله معقدة بشكل لا يصدق. الهدف من الحيوانات هو الحصول على رفيقة وتوجيهها إلى التزاوج.

خلال فترة التزاوج ، تمتلك معظم الأنواع سلوكيات مختلفة تعتبر طقوسًا. وتشمل العرض أو صنع الأصوات أو تقديم الهدايا.

وهكذا يمكننا أن نلاحظ أن الدببة تدخل السبات للهروب من البرد ، وتهاجر الطيور والحيتان إلى الأجواء الدافئة عندما يكون الشتاء ، وتنشط الحيوانات الصحراوية ليلاً أثناء طقس الصيف الحار. هذه الأمثلة هي سلوكيات تساعد الحيوانات على البقاء.

في كثير من الأحيان ، تأخذ التكيفات السلوكية دراسة متأنية من الميدان والمختبر لتسليط الضوء عليها. وعادة ما تنطوي على آليات فسيولوجية.

تظهر هذه الأنواع من التكيفات أيضًا عند البشر. هذه تستخدم التكيفات الثقافية كمجموعة فرعية من التكيفات السلوكية. على سبيل المثال ، حيث يتعلم الأشخاص الذين يعيشون في بيئة معينة طرقًا لتعديل الطعام الذي يحتاجون إليه للتعامل مع المناخ المحدد.

هل كل الميزات تكيفات؟

عند مراقبة أي كائن حي ، سنلاحظ أنه مليء بالخصائص التي تحتاج إلى تفسير. فكر في طائر: تلوين الريش ، الأغنية ، شكل الأرجل والمنقار ، رقصات التودد المعقدة ، هل يمكننا جميعًا اعتبارها خصائص تكيفية؟

لا. في حين أنه من الصحيح أن العالم الطبيعي مليء بالتكيفات ، يجب ألا نستنتج على الفور أن السمة التي نلاحظها هي واحدة منها. قد تكون السمة موجودة بشكل أساسي للأسباب التالية:

يمكن أن تكون نتيجة كيميائية أو فيزيائية

العديد من السمات هي ببساطة نتائج لحدث كيميائي أو فيزيائي. لون الدم أحمر في الثدييات ولا أحد يعتقد أن اللون الأحمر في حد ذاته هو تكيف.

الدم أحمر بسبب تركيبته: خلايا الدم الحمراء تخزن بروتينًا مسؤولاً عن نقل الأكسجين يسمى الهيموجلوبين - والذي يسبب التلوين المميز للسائل المذكور.

قد يكون نتيجة لانحراف الجينات

الانجراف عملية عشوائية تنتج تغيرات في ترددات الأليل ، وتؤدي إلى تثبيت أو إزالة أليلات معينة بطريقة عشوائية. هذه الخصائص لا تمنح أي ميزة ولا تزيد من لياقة الفرد.

لنفترض أن لدينا مجموعة من الدببة البيضاء والسوداء من نفس النوع. في مرحلة ما ، يعاني مجتمع الدراسة من انخفاض في عدد الكائنات الحية بسبب كارثة بيئية ويموت معظم الأفراد البيض عن طريق الصدفة.

مع مرور الوقت ، هناك احتمال كبير بأن يتم إصلاح الأليل الذي يرمز للفراء الأسود وأن جميع السكان سيتكونون من الأفراد السود.

ومع ذلك ، فهو ليس تكيفًا لأنه لا يمنح أي ميزة للفرد الذي يمتلكه. لاحظ أن عمليات الانجراف الجيني لا تؤدي إلى تكوين تكيفات ، فهذا يحدث فقط من خلال آلية الانتقاء الطبيعي.

قد يكون مرتبطًا بخاصية أخرى

توجد جيناتنا جنبًا إلى جنب ويمكن أن تتحد بطرق مختلفة في عملية تسمى إعادة التركيب. في بعض الحالات ، ترتبط الجينات ببعضها البعض ويتم توريثها معًا.

لتوضيح هذا الموقف ، سنستخدم حالة افتراضية: الجينات التي ترمز للعيون الزرقاء مرتبطة بتلك الخاصة بالشعر الأشقر. منطقيا هو تبسيط ، ربما هناك عوامل أخرى تشارك في تلوين الهياكل ، لكننا نستخدمها كمثال تعليمي.

افترض أن الشعر الأشقر لكائننا الافتراضي يمنحه بعض المزايا: التمويه ، والحماية من الإشعاع ، والبرد ، وما إلى ذلك. سيكون لدى الأشخاص ذوي الشعر الأشقر أطفال أكثر من أقرانهم الذين لا يتمتعون بهذه الخاصية.

النسل ، بالإضافة إلى الشعر الأشقر ، سيكون له عيون زرقاء لأن الجينات مرتبطة. على مر الأجيال ، يمكننا أن نلاحظ أن العيون الزرقاء تزداد في التردد على الرغم من أنها لا تمنح أي ميزة تكيفية. تُعرف هذه الظاهرة في الأدبيات باسم "التوصيل الجيني".

قد يكون نتيجة لتاريخ النشوء والتطور

قد تكون بعض الشخصيات نتيجة لتاريخ النشوء والتطور. تساهم خيوط الجمجمة في الثدييات في وتسهيل عملية الولادة ، ويمكن تفسيرها على أنها تكيف لها. ومع ذلك ، فإن السمة ممثلة في سلالات أخرى وهي سمة موروثة.

التكيفات المسبقة والاستثناءات

على مر السنين ، قام علماء الأحياء التطورية بإثراء المصطلحات المتعلقة بخصائص الكائن الحي ، بما في ذلك المفاهيم الجديدة مثل "التكيف المسبق" و "الاستبعاد".

وفقًا لـ Futuyma (2005) ، فإن التكيف المسبق هو "سمة تخدم بالصدفة وظيفة جديدة".

على سبيل المثال ، قد يتم اختيار مناقير قوية لبعض الطيور لاستهلاك نوع معين من الطعام. ولكن في الحالات المناسبة ، يمكن أن تكون هذه البنية بمثابة تكيف لمهاجمة الأغنام. هذا التغيير المفاجئ في الوظيفة هو ما قبل التكيف.

في عام 1982 ، قدم Gould و Vrba مفهوم "exaptation" لوصف التكيف المسبق الذي تم اختياره لاستخدام جديد.

على سبيل المثال ، لم يتم تشكيل ريش الطيور السابحة عن طريق الانتقاء الطبيعي تحت الضغط الانتقائي للسباحة ، ولكن بالصدفة كانت تقوم بذلك.

كقياس لهذه العملية ، لدينا أنفنا ، على الرغم من اختيارها بالتأكيد لأنها أضافت بعض المزايا في عملية التنفس ، فنحن نستخدمها الآن لتثبيت نظاراتنا.

أشهر مثال على التبجح هو إبهام الباندا. يتغذى هذا النوع بشكل خاص على الخيزران وللتلاعب به يستخدم "الإبهام السادس" المشتق من نمو الهياكل الأخرى.

أمثلة على التكيفات

رحلة في الفقاريات

اكتسبت الطيور والخفافيش والتيروصورات المنقرضة الآن وسائل تنقلهم بشكل متقارب: الطيران. يبدو أن جوانب مختلفة من علم التشكل وعلم وظائف الأعضاء لهذه الحيوانات هي تكيفات تزيد أو تفضل القدرة على الطيران.

تحتوي العظام على تجاويف تجعلها خفيفة الوزن ولكنها مقاومة. يُعرف هذا التشكل بالعظام الهوائية. في السلالات الطائرة اليوم - الطيور والخفافيش - يتميز الجهاز الهضمي أيضًا بخصائص معينة.

الأمعاء أقصر بكثير ، مقارنة بالحيوانات التي لا تطير من نفس الحجم ، ربما لتقليل الوزن أثناء الطيران. وبالتالي ، فإن الانخفاض في سطح امتصاص المغذيات حدد زيادة في مسارات الامتصاص الخلوي.

تنخفض عمليات التكيف في الطيور إلى المستويات الجزيئية. لقد تم اقتراح أن حجم الجينوم قد تم تقليله كتكيف مع الطيران ، مما يقلل تكاليف التمثيل الغذائي المرتبطة بوجود جينوم كبير ، وبالتالي خلايا كبيرة.

تحديد الموقع بالصدى في الخفافيش

المصدر: بقلم شونغ ، من ويكيميديا ​​كومنز

يوجد في الخفافيش تكيف معين يسمح لها بتوجيه نفسها مكانيًا أثناء تحركها: تحديد الموقع بالصدى.

يتكون هذا النظام من إصدار أصوات (لا يستطيع البشر إدراكها) ترتد عن الأشياء ويكون الخفاش قادرًا على إدراكها وترجمتها. وبالمثل ، يعتبر شكل آذان بعض الأنواع تكيفًا لتكون قادرة على استقبال الموجات بشكل فعال.

العنق الطويل للزرافات

المصدر: بقلم جون ستور ، من ويكيميديا ​​كومنز

لا أحد يشك في أن للزرافات شكل غير عادي: رقبة مستطيلة تدعم رأسًا صغيرًا وأرجل طويلة تدعم وزنها. هذا التصميم يجعل الأنشطة المختلفة في حياة الحيوان صعبة ، مثل شرب الماء من البركة.

كان تفسير الأعناق الطويلة لهذه الأنواع الأفريقية مثالًا مفضلاً لعلماء الأحياء التطورية لعقود. قبل أن يتصور تشارلز داروين نظرية الانتقاء الطبيعي ، استخدم عالم الطبيعة الفرنسي جان بابتيست لامارك بالفعل مفهومًا - وإن كان خاطئًا - للتغييرات والتطور البيولوجي.

بالنسبة لامارك ، كانت رقبة الزرافات ممدودة لأن هذه الحيوانات كانت تمدها باستمرار لتتمكن من الوصول إلى براعم الأكاسيا. سيترجم هذا الإجراء إلى تغيير قابل للتوريث.

في ضوء علم الأحياء التطوري الحديث ، يعتبر استخدام الشخصيات وإهمالها ليس لهما أي تأثير على النسل. يجب أن يكون تكيف العنق الطويل قد نشأ لأن الأفراد الذين حملوا الطفرات لهذه الخصائص تركوا ذرية أكثر من أقرانهم ذوي أعناق أقصر.

بديهيًا يمكننا أن نفترض أن العنق الطويل يساعد الزرافات في الحصول على الطعام. ومع ذلك ، فإن هذه الحيوانات عادة ما تتغذى على الطعام في الأدغال المنخفضة.

إذن ما هي رقاب الزرافة؟

في عام 1996 ، درس الباحثون Simmons and Scheepers العلاقات الاجتماعية لهذه المجموعة ودحضوا تفسير كيفية حصول الزرافات على أعناقهم.

بالنسبة لهؤلاء علماء الأحياء ، تطورت الرقبة كـ "سلاح" يستخدمه الذكور في القتال للوصول إلى الإناث ، وليس للحصول على الطعام في المناطق المرتفعة. هناك حقائق مختلفة تدعم هذه الفرضية: أعناق الذكور أطول وأثقل بكثير من أعناق الإناث.

يمكننا أن نستنتج أنه حتى لو كان للتكيف معنى واضحًا ظاهريًا ، يجب أن نشكك في التفسيرات ونختبر جميع الفرضيات الممكنة باستخدام المنهج العلمي.

الاختلافات مع التطور

كلا المفهومين والتطور والتكيف ليسا متناقضين. يمكن أن يحدث التطور من خلال آلية الانتقاء الطبيعي وهذا يولد التكيفات. من الضروري التأكيد على أن الآلية الوحيدة التي تنتج التكيفات هي الانتقاء الطبيعي.

هناك عملية أخرى ، تسمى الانجراف الجيني (مذكورة في القسم السابق) ، والتي يمكن أن تؤدي إلى تطور السكان ولكنها لا تنتج التكيفات.

ارتباك حول التكيفات

على الرغم من أن التكييفات تبدو وكأنها ميزات مصممة تمامًا لاستخدامها ، إلا أن تطورها ، وبالتالي مفهوم التكيفات ، ليس لها هدف أو غرض واع. كما أنها ليست مرادفة للتقدم.

مثلما لا تهدف عملية التعرية إلى إنشاء جبال جميلة ، فإن التطور لا يهدف إلى خلق كائنات حية تتكيف تمامًا مع بيئتها.

لا تسعى الكائنات الحية إلى التطور ، لذا فإن الانتقاء الطبيعي لا يعطي الفرد ما يحتاج إليه. على سبيل المثال ، دعنا نتخيل سلسلة من الأرانب التي ، بسبب التغيرات البيئية ، عليها أن تتحمل صقيعًا شديدًا. إن حاجة الحيوانات إلى وفرة الفراء لن تجعلها تظهر وتنتشر بين السكان.

في المقابل ، قد تؤدي بعض الطفرات العشوائية في المادة الوراثية للأرنب إلى تكوين طبقة أكثر وفرة ، مما يجعل حاملها ينجب المزيد من الأطفال. ربما يرث هؤلاء الأطفال فراء أبيهم. وبالتالي ، يمكن أن يزيد الفراء الوفير من تواتره في مجتمع الأرانب ولم يكن الأرنب على دراية بذلك في أي وقت.

كما أن الاختيار لا ينتج هياكل مثالية. هم فقط بحاجة إلى أن يكونوا "جيدين" بما يكفي ليكونوا قادرين على نقلهم إلى الجيل التالي.

المراجع

1. Caviedes-Vidal، E.، McWhorter، TJ، Lavin، SR، Chediack، JG، Tracy، CR، & Karasov، WH (2007). التكيف الهضمي للفقاريات الطائرة: الامتصاص المعوي الباراسيلوي العالي يعوض الشجاعة الأصغر. وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم ، 104 (48) ، 19132-19137.
2. فريمان ، س. ، وهيرون ، جي سي (2002). التحليل التطوري. برنتيس هول.
3. فوتويما ، دي جي (2005). تطور. سيناور.
4. غولد ، إس جيه ، وفربا ، إس (1982). Exaptation - مصطلح مفقود في علم الشكل. علم الأحياء القديمة ، 8 (1) ، 4-15.
5. Organ، CL، Shedlock، AM، Meade، A.، Pagel، M.، & Edwards، SV (2007). أصل حجم وتركيب جينوم الطيور في الديناصورات غير الطيور. الطبيعة، 446 (7132) ، 180.