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
גורמים ביוטיים וא-ביוטיים
שנו את תנאי הסביבה וצפו במערכת האקולוגית החיה
אור70%
טמפרטורה25°C
מים50%
בריאות הצמחים
פעילות בע״חגורמים א-ביוטיים (לא חיים)
גורמים ביוטיים (חיים)
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
קטוס (צבר)
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)?
התשובה קשורה לוויסות טמפרטורה!
במדבר (חם):
• הבעיה: צריך להיפטר מחום
• הפתרון: אוזניים גדולות
• הסבר: שטח פנים גדול = יותר דם זורם קרוב לעור = יותר חום מתפזר לאוויר
• דוגמה: אוזני הפיל הם כמו "רדיאטור" ענק!
בקוטב (קר):
• הבעיה: צריך לשמור על חום
• הפתרון: אוזניים קטנות
• הסבר: שטח פנים קטן = פחות חום הולך לאיבוד
העיקרון:
שטח פנים גדול = מתקרר (טוב לחום)
שטח פנים קטן = שומר חום (טוב לקור)
זה נקרא "כלל אלן" באקולוגיה!
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 {b}אלפי שנים{/b}!
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 {b}לא יעבור לילדים שלו{/b} • אם יחזור לגובה רגיל, זה {b}יחזור לקדמותו{/b}
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 מעצים שקפה (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!