הסתגלויות - איך יצורים חיים מתאימים עצמם לסביבה?
למה לגמלים דבשת? למה לקטוסים קוצים? איך דובי קוטב שורדים בקוטב?
מה זו הסתגלות?
טעות נפוצה!
שגוי: "הג'ירפה מתחה את צווארה כדי להגיע לעלים גבוהים, ולכן הצוואר התארך."
נכון: "ג'ירפות עם צווארים ארוכים יותר הגיעו למזון טוב יותר, שרדו יותר, והתרבו יותר. לאורך דורות רבים, הצוואר הממוצע התארך."
זיכרו: הסתגלות היא תהליך שקורה לאורך דורות, לא במהלך חיי פרט בודד!
3 סוגי הסתגלויות
הסתגלויות מסווגות ל-3 קטגוריות עיקריות:
הסתגלויות מבניות
Structural
תכונות פיזיות של הגוף
מה שאפשר לראות, למדוד, לגעת
דוגמאות:
• צורת הגוף
• גודל איברים
• צבע
• קוצים, פרווה, סנפירים
הסתגלויות התנהגותיות
Behavioral
דרכי התנהגות
מה שהיצור עושה כדי לשרוד
דוגמאות:
• הגירה
• תרדמת חורף
• ציד קבוצתי
• ריקוד חיזור
הסתגלויות פיזיולוגיות
Physiological
תהליכים כימיים ופיזיקליים בגוף
מה שקורה בתוך הגוף
דוגמאות:
• עמידות לרעל
• יצור חלבונים נגד קור
• קצב חילוף חומרים
הסתגלויות למדבר - סביבה חמה ויבשה
המדבר הוא אחת הסביבות הקשות ביותר: חום קיצוני ביום, קור בלילה, מעט מאוד מים. איך יצורים שורדים שם?
הסתגלויות של בעלי חיים במדבר
גמל ערבי
מבניות:
• דבשת - אוגרת שומן (לא מים!), מקור אנרגיה
• ריסים ארוכים - מגנים על העיניים מחול
• כפות רגליים רחבות - לא שוקעות בחול
פיזיולוגיות:
• שותה 100 ליטר בבת אחת - מאחסן מים ברקמות
• לא מזיע עד טמפרטורת גוף של 41°C
• כליות יעילות - משתן מרוכז מאוד
התנהגותיות:
• פעיל בבוקר ובערב, נח בצהריים
שועל המדבר (פנק)
מבניות:
• אוזניים ענקיות - מפזרות חום, גם שומעות טוב
• פרווה בהירה - מחזירה קרינת שמש
• כפות רגליים מרופדות בפרווה - לא נכוות בחול
פיזיולוגיות:
• כליות יעילות - צריך מעט מים
• נושם מהר - מתקרר דרך הלשון
התנהגותיות:
• ציד בלילה - נמנע מחום היום
• חופר מאורה - קריר מתחת לקרקע
נחש צפע מדברי
מבניות:
• צבע חול - הסוואה מושלמת
• קשקשים - מונעים אובדן מים
פיזיולוגיות:
• דם קר - לא צריך לבזבז אנרגיה על חימום
• לא משתן - מפריש חומצת שתן מוצקה (חוסך מים)
התנהגותיות:
• תנועת "סיידווינדינג" - זחילה צדדית (נוגע בחול רק בנקודות מעטות)
• טמון מתחת לחול ביום, פעיל בלילה
יעל נובי
מבניות:
• צבע חום בהיר - הסוואה בסלעים
• כפות רגליים גמישות - מטפסת על צוקים תלולים
• קרניים - הגנה, תחרות על נקבות
פיזיולוגיות:
• כליות יעילות מאוד - שותה מעט מים
• מקבלת מים ממזון - אוכלת צמחים עסיסיים
התנהגותיות:
• מטפסת למקומות גבוהים - רוח קרירה
• פעילה בבוקר ובערב
הסתגלויות של צמחים במדבר
קקטוס
מבניות:
• קוצים במקום עלים - מעט שטח פנים = פחות אידוי
• גזע עבה ובשרני - אוגר מים
• שורשים רדודים ורחבים - קולטים מים מגשם מהר
פיזיולוגיות:
• פוטוסינתזה CAM - פותח נקבוביות בלילה בלבד (חוסך מים)
• שעווה על הגזע - מונעת אידוי
רתם המדבר
מבניות:
• עלים קטנים מאוד - מעט אידוי
• שורשים עמוקים (עד 30 מטר!) - מגיעים למי תהום
• גזע ירוק - עושה פוטוסינתזה גם בגזע
פיזיולוגיות:
• נושר עלים בקיץ - חוסך מים
• קשר עם חיידקי קרקע - קושר חנקן
הסתגלויות לקור - סביבה קרה וקפואה
הסתגלויות לקוטב הצפוני
דוב קוטב
מבניות:
• פרווה לבנה - הסוואה בשלג, כל שערה חלולה (בידוד)
• שכבת שומן עבה - 10 ס"מ! בידוד תרמי
• כפות רגליים רחבות - לא שוקעות בשלג, גם כפות פרווה
• אוזניים קטנות - מעט שטח פנים = פחות אובדן חום
פיזיולוגיות:
• עור שחור מתחת לפרווה - סופג חום
• חילוף חומרים מהיר - מייצר הרבה חום
התנהגותיות:
• צייד מעולה - אוכל כלבי ים (מזון עתיר שומן)
שועל ארקטי
מבניות:
• פרווה משתנה - לבנה בחורף, חומה בקיץ
• פרווה עבה מאוד - 2 שכבות
• אוזניים קטנות - פחות אובדן חום
• זנב עבה - עוטף את הגוף כשישן
פיזיולוגיות:
• עמיד לקור עד -70°C!
התנהגותיות:
• אוכל הכל - אומניוור (שרידי דובים, מכרסמים, פירות)
הסתגלויות ייחודיות של חיות ים
הסתגלויות לחיים במים
דולפין
מבניות:
• גוף הידרודינמי - מחוטב, מהיר במים
• זנב אופקי - דוחף למעלה ולמטה (לא כמו דגים!)
• סנפירים - היו פעם רגליים!
• נחירים בראש - נושם מעל פני המים
פיזיולוגיות:
• מחזיק נשימה 15 דקות
• אקולוקציה - "רואה" בעזרת קולות
• שכבת שומן - בידוד תרמי
התנהגותיות:
• ציד קבוצתי - עובדים יחד
כריש
מבניות:
• שלד סחוסי (לא עצמות) - קל יותר
• שיניים מתחלפות - כל שן שנופלת מוחלפת
• כבד גדול עם שמן - עוזר לצוף
פיזיולוגיות:
• חוש ריח מפותח - מריח דם מקילומטרים
• חושים אלקטרומגנטיים - מזהה שדות חשמל (לב פועם של טרף!)
התנהגותיות:
• חייב לשחות ללא הפסקה - כדי לנשום (מים עוברים דרך הזימים)
(רוב סוגי הכרישים)
הסתגלויות בישראל
הסתגלויות של בעלי חיים ישראליים
נקר סורי (יער)
מבניות:
• מקור חזק וחד - קודח עצים
• לשון ארוכה עם קוצים - מושך חרקים מתוך העץ
התנהגותיות:
• דופק בעץ - מוצא חרקים לפי צליל
אנפה (שדות)
מבניות:
• רגליים ארוכות - הולכת במים רדודים
• מקור ארוך - מחטט בבוץ לחיפוש מזון
התנהגותיות:
• נודדת - חורף בישראל, קיץ באירופה
דייג לבן (חוף הים)
מבניות:
• כנפיים ארוכות - מרחף מעל המים
• צבע לבן - הסוואה מול השמים
התנהגותיות:
• צולל לדגים - מזהה מתחת למים
חזיר בר (יערות ושדות)
מבניות:
• חוטם חזק - חופר באדמה
• פרווה עבה - חם בחורף
התנהגותיות:
• פעיל בלילה - נמנע מחום ומבני אדם
שחף לבן (חופים ואגמים)
מבניות:
• רגליים עם קרומים - שוחה במים
• מקור חזק - פותח צדפות
התנהגותיות:
• זורק צדפות על סלעים - שובר אותן
עטלף פירות (מערות וחורשות)
מבניות:
• כנפיים - קרום עור בין אצבעות
• אוזניים גדולות - אקולוקציה
פיזיולוגיות:
• אקולוקציה - "רואה" בחושך
התנהגותיות:
• פעיל בלילה - ציד חרקים
שאלה לחשיבה
למה לבעלי חיים שחיים במדבר אוזניים גדולות (כמו שועל המדבר), ולבעלי חיים בקוטב אוזניים קטנות (כמו דוב קוטב)?
גודל האוזניים של בעלי חיים בסביבות אקלים שונות משמש לוויסות טמפרטורה. במדבר (כמו שועל המדבר), שטח פנים גדול מאפשר פיזור חום לסביבה וקירור הגוף. בקוטב (כמו דוב קוטב), אוזניים קטנות מקטינות את איבוד החום ושומרות עליו, בהתאם לעקרון האקולוגי הנקרא כלל אלן.
הסתגלות מול הסתגלות
הסתגלות (Adaptation)
תהליך ארוך שקורה לאורך דורות רבים
מאפיינים:
• תורשתי - עובר מהורים לצאצאים
• תוצאה של ברירה טבעית
• קבוע - לא משתנה במהלך חיי הפרט
• משפר הישרדות ורבייה
דוגמה: דבשת הגמל, צבע הפרווה של דוב הקוטב, קוצי הקקטוס
כל אלה התפתחו לאורך אלפי שנים!
אקלום (Acclimation)
התאמה זמנית במהלך חיי הפרט
מאפיינים:
• לא תורשתי - לא עובר לצאצאים
• הסתגלות פיזיולוגית זמנית
• הפיך - משתנה במהלך החיים
• עוזר להתמודד עם שינויים
דוגמה: בן אדם עובר לגור בהרים גבוהים:
• הגוף מייצר יותר תאי דם אדומים (כדי לקלוט חמצן טוב יותר)
• זה לא יעבור לילדים שלו
• אם יחזור לגובה רגיל, זה יחזור לקדמותו
הסתגלות = קבוע, תורשתי, אבולוציוני. אקלום = זמני, לא תורשתי, פיזיולוגי.
3 סוגי הסתגלויות
מבניות, התנהגותיות, פיזיולוגיות
הסתגלויות = ברירה טבעית
מתפתחות לאורך דורות רבים
הסתגלויות ייחודיות לכל סביבה
מדבר, קוטב, ים, יער - כל אחד שונה
יש הסתגלויות כל כך קיצוניות שקשה להאמין שהן אמיתיות!
הסתגלויות אקסטרים
דוב המים (Tardigrade)
מי הוא? יצור מיקרוסקופי בן 0.5 מ"מ
הסתגלויות פיזיולוגיות בלתי אפשריות:
• יכול לשרוד ב-272°C (כמעט אפס מוחלט!)
• יכול לשרוד ב+150°C
• יכול לשרוד בחלל החיצון (ללא אוויר!)
• יכול לשרוד 30 שנה ללא מים
• עמיד לקרינה גבוהה
איך? הוא נכנס ל"מצב השהיה" ומאט את כל התהליכים לכמעט אפס!
דגי הקרח באנטרקטיקה
בעיה: המים קפואים ב--2°C. דגים רגילים היו קופאים למוות!
הסתגלות פיזיולוגית מדהימה:
• הדם שלהם מכיל חלבוני "אנטי-פריז"
• החלבונים האלה מונעים מהדם לקפוא
• הם היחידים בעולם עם דם שלא קופא ב-מינוס מעלות!
צפרדע זכוכית (Glass Frog)
הסתגלות מבנית מטורפת:
• העור על הבטן שקוף לחלוטין!
• אפשר לראות את הלב, הכבד, הביצים דרך העור
למה?
הסוואה - כשהיא יושבת על עלה, אור עובר דרכה, והיא כמעט בלתי נראית!
ג'ירפה - צוואר שמשנה חוקי פיזיקה
בעיה: הלב צריך לשאוב דם 2 מטר למעלה אל המוח!
הסתגלויות פיזיולוגיות:
• לב ענק - שוקל 11 ק"ג! (כפול מכל יונק אחר)
• לחץ דם גבוה פי 2 מבן אדם
• שסתומים מיוחדים בוורידים - מונעים מהדם לזרום אחורה
• כשהיא מורידה ראש לשתות - שסתומים מונעים זרימת דם מוחית!
כל ההסתגלויות האלה מראות עד כמה ברירה טבעית יכולה להיות יצירתית!
שאלה לחשיבה
גמל חי במדבר חם ויבש. תנו שלוש דוגמאות להתאמות שלו וסווגו כל אחת (מבנית/התנהגותית/פיזיולוגית).
1) דבשת שמאחסנת שומן (מבנית) - מקור אנרגיה ומים לתקופות ללא מזון. 2) שתייה של עד 100 ליטר בבת אחת (פיזיולוגית) - אחסון מים יעיל בגוף. 3) רגליים רחבות (מבנית) - כמו 'סנדלי שלג' שמונעים שקיעה בחול. בנוסף: ריסים ארוכים ונחיריים שנסגרים (מבנית) - הגנה מחול.