Medical Tourism

Zmienność ciągła

peas-2686_640Zmienność ciągła (fluktuacyjna). W populacjach roślin i zwierząt wiele cech wykazuje drobną, ciągłą zmienność od jednej wartości skrajnej do drugiej. Przykładami cech, dla których możemy spodziewać się znalezienia całego zakresu zmian, jest na przykład ciężar i długość ciała oraz kolor sierści. Przeważnie większość osobników przypada na zakres wartości średnich, a mniejsza liczba osiąga wartości skrajne. Można wykazać istnienie tego rodzaju zmienności we własnym otoczeniu: pomimo że kolegów trudno uznać za populację dziką, zmierzenie ich wysokości i ciężaru (u przedstawicieli jednej płci) da ciągłą skalę wartości z większą liczbą osobników w jej środku niż na krańcach. Dane te można zaznaczyć na wykresie, a otrzymana krzywa jest taka, jak w przypadku badania zmienności ciągłej dzikich populacji. Zmienność nieciągla (skokowa). W przypadku niektórych cech osobniki pewnych populacji tworzą dwie lub więcej wyraźne grupy, bez kategorii pośrednich. Jednym z przykładów takiej zmienności skokowej może być istnienie „kast” w kolonii pszczoły miodnej, a drugim — fakt, że wszyscy ludzie mają krew należącą do jednej z czterech możliwych grup krwi ABO. Zmienność taką nazywamy polimorfizmem. Jasne i ciemne formy krępaka brzozowca również są przykładem polimorfizmu, ponieważ nie istnieją formy o barwie szarej. Zaznaczając na wykresie rozmieszczenie cech polimorficznych, nie otrzymuje się pojedynczej krzywej w kształcie dzwonu, ale oddzielne maksima dla każdej cechy.

Rozwój zespołu

Lenski's_12_long-term_lines_of_E._coli_on_25_June_2008Zespół nie od razu pojawia się w postaci dojrzałej, ale rozwija się stopniowo poprzez kolejne stadia, z których każde jest zdominowane przez różne organizmy. Rozwój zespołu w czasie, polegający na zastępowaniu gatunków jednego stadium odmiennymi gatunkami stadium następnego, nosi nazwę sukcesji ekologicznej. Gatunki, które kolonizują pusty obszar, ustępują z czasem innym gatunkom, których miejsce z kolei zajmują później jeszcze inne gatunki. Sukcesję zwykle określa się na podstawie zmian w składzie gatunkowym roślinności danego obszaru, ale każde stadium sukcesji cechuje się także swoistymi gatunkami zwierząt i innych organizmów. W odróżnieniu od zmian ewolucyjnych, które trwają miliony lat, sukcesja ekologiczna zachodzi w ciągu dziesiątek, setek lub co najwyżej tysięcy lat. Rozróżnia się dwa rodzaje sukcesji – pierwotną i wtórną. Sukcesja pierwotna zachodzi w miejscach wcześniej niezasiedlonych przez organizmy żywe, np. na nagich skałach odsłoniętych przez cofający się lodowiec lub na powierzchni zastygłej lawy. Kiedy rozpoczyna się sukcesja pierwotna, nie ma tam jeszcze gleby.

Działalność człowieka, a ocean

imagesPonieważ ocean jest tak rozległy, trudno sobie uzmysłowić, że ludzka działalność może powodować w nim szkody. Są one jednak znaczne. Rozwój ośrodków turystycznych, miast, przemysłu i rolnictwa wzdłuż wybrzeża powoduje przekształcenie lub zniszczenie wielu przybrzeżnych ekosystemów, w tym lasów namorzynowych, słonych bagien, podmorskich łąk i raf koralowych. Zarówno do ekosystemów przybrzeżnych, jak i pełnomorskich trafiają zanieczyszczenia spłukane z lądu przez rzeki i przyniesione przez deszcze. Chorobotwórcze bakterie i wirusy znajdujące się w ściekach spuszczanych do morza stwarzają zagrożenie dla ludzi odżywiających się rybami i skorupiakami. Do morza trafiają miliony ton śmieci, w tym tworzyw sztucznych, starych sieci rybackich i zużytych opakowań; wiele z nich powoduje śmierć zwierząt morskich. Do mniej widocznych zanieczyszczeń oceanów należą nawozy sztuczne, pestycydy, herbicydy, metale ciężkie oraz inne syntetyczne środki rolnicze i przemysłowe. Platformy wiertnicze i statki zrzucające zanieczyszczone wody balastowe skażają strefę nerytyczną ropą i innymi substancjami. Nowoczesne, zaawansowane technicznie rybołówstwo przyczynia się do zmniejszania liczebności populacji ryb. Drągi do łowienia małżów i włoki do łapania krewetek, wleczone po dnie, niszczą całe zespoły organizmów dennych.

Spadek różnorodności

health-621353_640Gatunki wymierają z różnych przyczyn, m.in. z powodu zanieczyszczenia, zniszczenia lub przekształcenia ich siedlisk. Człowiek narusza delikatną równowagę między organizmami, wprowadzając obce gatunki oraz tępiąc rodzime szkodniki i drapieżniki; przyczyniają się do tego także kłusownictwo i nadmierny zbiór dzikich roślin. Dane te wskazują na szczególne znaczenie utraty i degradacji siedlisk, ukazują także różnice między różnymi grupami organizmów. Na przykład zanieczyszczenia są poważnym zagrożeniem dla ryb, gadów i bezkręgowców, ale stosunkowo niewielkim dla roślin. Większość gatunków stojących dziś w obliczu wymarcia jest zagrożonych z powodu zniszczenia ich naturalnych siedlisk. Budowa dróg, parkingów i budynków, wycinanie lasów pod uprawy i w celu pozyskania drewna przyczyniają się do niszczenia siedlisk. Melioracja bagien zmienia tereny podmokłe w suche, natomiast budowa tam i kanałów powoduje zalewanie środowisk lądowych. Destrukcja siedlisk zagraża przetrwaniu gatunków, ponieważ większość organizmów wymaga konkretnego typu środowiska, a jego zniszczenie zmniejsza ich zasięg. Ludzie zostawiają zwykle niewielkie, odosobnione skrawki naturalnego krajobrazu, całkowicie otoczone przez drogi, pola i zabudowania. Takie odizolowane siedlisko można nazwać wyspą.

Mimikra

Flag_of_industrial_healthPrawdopodobnie nie ma bardziej wyraźnego dowodu istnienia ewolucji, niż rozprzestrzenianie się melanizmu przemysłowego. U około 10% z ponad 700 gatunków większych ciem, występujących na wysoce uprzemysłowionych obszarach Wysp Brytyjskich, widać wyraźne zaciemnienie barwy. Zmiana ta nazywa się melanizmem przemysłowym. Prawdopodobnie najlepiej zbadanym przykładem jest ćma krępak brzozowiec (włochacz brzoziak, Biston betu-laria), którego skrzydła i ciało są jasnego koloru z rozproszonymi ciemnymi plamami. W 1848 roku odkryto w Anglii, blisko Manchesteru, całkiem czarnego mutanta krępaka, a od tamtego czasu forma ta (Biston betularia var. carbonarid) stopniowo coraz bardziej rozpowszechniała się. Obecnie na obszarze tym 90% motyli jest czarnych. Z pewnością mamy tu do czynienia z przypadkiem zachodzącej w przyrodzie zmiany gatunku, dostatecznie szybkiej, aby dała się zaobserwować przez spostrzegawczych przyrodników. Jakie jest wytłumaczenie tych zmian ewolucyjnych? Krępak brzozowiec lata w nocy, a w ciągu dnia spoczywa na pniach drzew. Na obszarach, gdzie nie ma rozwiniętego przemysłu, pnie drzew w lesie są pokryte porostami i jak widać , jasna barwa motyla jest na takim tle praktycznie niewidoczna. Na obszarach o dużym zanieczyszczeniu powietrza połączenie toksycznych gazów i sadzy zniszczyło porosty i spowodowało zciemnienie gałęzi i pni. Na takim tle wyraźnie widać jasno zabarwione motyle. Głównym wrogiem krępaków są ptaki, które wyłapują je za dnia z miejsc, gdzie ćmy te się chronią. W lasach, w których środowisko jest bardzo zanieczyszczone, można łatwo zobaczyć, że ciemna forma będzie miała o wiele większe szansę przeżycia. Istotnie, gdy angielski genetyk Kettlewell wypuścił do tych lasów znaczone ćmy obydwu rodzajów, wyłapał później dwa razy więcej form ciemnych niż jasnych, a dokładne obserwacje wykazały, że ptaki istotnie zjadały dużo więcej uwolnionych ciem jasnych niż ciemnych. Nic więc dziwnego, że na obszarach tych dominuje obecnie forma ciemna. Na obszarach nie zanieczyszczonych (tj. w Szkocji i w południowo-zachodniej Anglii) w lasach ciągle jeszcze występują porosty, a dominuje jasna forma krępaka.

Paleontologia

Ape_skeletonsPaleontologia jest nauką o skamieniałościach (skamielinach, fosyliach), czyli o wszelkiego rodzaju pozostałościach niegdyś żyjących organizmów. Znane są różne rodzaje skamielin. W warunkach szczególnych może się zachować cale ciało po śmierci organizmu. Owady, schwytane w lepką żywicę rosnących 30 milionów lat temu wzdłuż wybrzeży Bałtyku drzew iglastych, można badać w postaci zatopionej w bursztynie z taką łatwością, jak gdyby zginęły przed chwilą. Znane są opowiadania o zamarzniętych, pokrytych sierścią mamutach, znajdowanych na Syberii na początku tego stulecia. Mięso tych zwierząt zachowało się tak dobrze w tej naturalnej, trwającej przez tysiące lat lodówce, że można nim było karmić psy. Takie przetrwanie całych martwych organizmów jest bardzo rzadkie. Zwykle miękkie części ciała są szybko zjadane przez drapieżniki lub też ulegają rozkładowi przez bakterie, natomiast części twarde, takie jak kości czy skorupy, są trudniejsze do zniszczenia! dlatego istnieje większe prawdopodobieństwo, że skamienieją. Jeżeli są one otoczone osadami gliny lub piasku, mogą w 500 milionów lat później utworzyć łatwe do rozpoznania skamieniałości, na długo po tym, kiedy pokrywające je osady utworzyły skały, takie jak łupek czy piaskowiec (spójrz na otwierającą ten rozdział ilustrację). Te skamieniałości części twardych mogą nawet przez zadziwiająco długi czas zachować ślady materii organicznej — ze szczątków mających ponad 300 milionów lat można wyodrębnić aminokwasy i krótkie peptydy.

Zmienność dziedziczna

Evolution_Of_Tree_by_sdilOd chwili powrotu Darwina z podróży, która przekonała go o słuszności idei ewolucji, a opublikowaniem dzieła „O powstawaniu gatunków drogą doboru naturalnego” minęło dwadzieścia dwa lata. Podczas tego długiego okresu Darwin zebrał jeszcze więcej danych na poparcie swej tezy. Żyjąc w rolniczej części Anglii, miał duże możliwości obserwacji sztuki hodowli zwierząt. Była to istotnie sztuka, .ponieważ nie narodziła się jeszcze nauka genetyki, niemniej jednak tworzono ulepszone odmiany wszystkich rodzajów zwierząt. Darwin, widząc je jako przejawy zmian ewolucyjnych, szukał wywołujących je mechanizmów i stwierdził, że hodowcy zwierząt mogli wytworzyć nowe rasy jedynie z tych odchyleń od dotychczasowej normy, które pojawiły się w stadzie w sposób naturalny. Tylko wtedy, gdy jakieś zwierzęta charakteryzowały się wrodzonym większym ciężarem, wyższym wzrostem lub ciemniejszym ubarwieniem niż inne, hodowca mógł otrzymać cięższe, wyższe lub ciemniejsze okazy danej rasy. Darwin zrozumiał również, że odmiany te nie mogły po prostu powstawać wskutek działania zmiennego środowiska — osobniki cięższe, otrzymane w wyniku lepszego karmienia, nigdy nie mogły dać początku cięższym rasom. Do tego celu mogła służyć tylko zmienność dziedziczna.

Odnóża

5239075472_8dfb47ccf6_bNa każdym z odnóży trzeciej, ostatniej pary, mieszczą się następujące trzy narządy: szczoteczki (usytuowane na przyśrodkowej powierzchni pierwszego segmentu stopy, szczypce pyłkowe (w stawie utworzonym przez goleń i pierwszy segment stopy) oraz koszyczek (po zewnętrznej stronie goleni). Pierwszym z wymienionych organów pszczoła posługuje się przy ściąganiu pyłku ze szczoteczek pozostałych, przeciwległych par odnóży. Za pomocą sztywnego grzebienia szczypiec pyłkowych jednego z odnóży zaczesywany jest natomiast pyłek ze szczoteczek trzeciej pary przeciwległego odnóża. Przez wyprosi odnóża następuje wypchnięcie uszka piętki ku górze, a więc ku pyłkowi uczepionemu u grzebienia. Jednocześnie pyłek zostaje wyciśnięty ze stawu do koszyczka znajdującego się na zewnątrz goleni. Wszystkie te czynności pszczoły wykonują w krótkim czasie, potrzebnym na przelot z kwiatu na kwiat. Kiedy pyłek występuje obficie, wówczas ilości tego „pożytku”, przenoszonego przez pszczoły w koszyczkach są naprawdę imponujące. Także narządy pyszczkowe pszczoły miodnej wykazują wysoką specjalizację i umożliwiają pszczołom posługiwanie się materiałami podstawowymi dla życia kolonii. ! tak np. żuwaczki wygniatają wosk, z którego formowany jest plaster miodu, a szczęki, wargi i języczek tworzą wspólnie długą trąbkę, za pomocą której pszczoła wysysa nektar z nektarników kwiatów, na których żeruje.

Różnicowanie się cech

7006556668_fa3fb7a574_bPopulacje dwóch podobnych gatunków mogą występować obok siebie na tym samym obszarze; każdy z nich może też zasiedlać odrębny obszar. Gdy zasięg występowania takich gatunków częściowo się pokrywa, wykazują one silniejszą tendencję do różnicowania się pod względem cech fizycznych, ekologicznych i behawioralnych niż wtedy, gdy zajmują odrębne tereny. Rozbieżność cech występującą u dwóch podobnych gatunków zasiedlających ten sam obszar geograficzny określa się jako różnicowanie się cech. Zdaniem biologów różnicowanie się cech prowadzi do ograniczenia konkurencji między dwoma podobnymi gatunkami, ponieważ te różnice umożliwiają im zajęcie nieco odmiennych nisz ekologicznych w tym samym środowisku. Jest wiele dobrze udokumentowanych przykładów, które ilustrują zjawisko różnicowania się cech u gatunków blisko ze sobą spokrewnionych. Kwiaty dwóch gatunków roślin z rodzaju Solanum występujące na odrębnych terenach są do siebie bardzo podobne. Tam, gdzie ich zasięg się pokrywa, ich kwiaty wyraźnie się od siebie różnią wielkością i są zapylane przez inne gatunki pszczół. Inaczej mówiąc, w wyniku zróżnicowania wspomnianej cechy dochodzi do ograniczenia konkurencji międzygatunkowej, a konkretnie ograniczenia rywalizacji o to, który gatunek skuteczniej zwabi owady zapylające.

Krainy

3371357712_61e33f3685_oW 1876 roku angielski przyrodnik Alfred Wallace (niezależny od Darwina twórca idei ewolucji i doboru naturalnego) zaproponował, by lądowe obszary świata podzielić na sześć głównych krain na podstawie występujących w nich populacji zwierząt. Największą różnorodność istot żywych stwierdzono w dwóch wielkich krainach tropikalnych — etiopskiej (Afryka tropikalna) i orientalnej (Azja tropikalna i pobliskie wyspy). Dane kopalne sugerują, iż na obszarach tych rozwinęła się większość naszych dominujących roślin i kręgowców. Europa i północna Azja tworzą krainę palearktyczną, podczas gdy Ameryka Północna — nearktyczną. Rozprzestrzenianie się roślin i zwierząt na tych obszarach często było poważnie ograniczone ostrością klimatu. Dwoma pozostałymi obszarami lądowymi jest kraina neotro-tropikalna (Ameryka Południowa) i australijska (Australia, Nowa Zelandia i Nowa Gwinea). Niezwykły świat zwierząt (fauna) i roślin (flora) tych obszarów można wytłumaczyć okresową izolacją od pozostałej masy lądów, która w przypadku Australii utrzymuje się oczywiście do dzisiaj, podczas gdy między krainą neotropikalną a nearktyczną od kilku milionów lat istnieje pomost lądowy. Szczególnie przekonywającym dowodem na poparcie teorii ewolucji jest występowanie roślin i zwierząt na wyspach oceanicznych (np. na Hawajach), które chociaż nigdy nie należały do żadnej z kontynentalnych krain wyodrębnionych przez Wallace’a niemniej jednak mają liczną i różnorodną florę i faunę. Jako młody, 26-letni człowiek, Darwin poznał archipelag Galapagos, odległy o 1000 km od wybrzeży Ekwadoru. Podczas gdy gatunki ptaków morskich były tam takie same, jak gdzie indziej na Pacyfiku, Darwin stwierdził występowanie w różnych miejscach wysp trzynastu gatunków ptaków lądowych, nie znanych poza tym nigdzie indziej na świecie.