Las adaptaciones morfológicas son generales y especiales. Tipos de adaptación: adaptaciones morfológicas, fisiológicas y conductuales. Coloración de advertencia o amenaza

Los organismos vivos están adaptados a las condiciones ambientales en las que vivieron sus antepasados ​​durante mucho tiempo. Las adaptaciones a las condiciones ambientales también se denominan adaptaciones. Surgen en el proceso de evolución de la población, formando una nueva subespecie, especie, género, etc. En la población se acumulan diferentes genotipos, manifestados en diferentes fenotipos. Los fenotipos que son más adecuados para las condiciones ambientales tienen más probabilidades de sobrevivir y dejar descendencia. Así, toda la población está “saturada” con adaptaciones que son útiles para un hábitat dado.

Según sus formas (tipos) de adaptación son diferentes. Pueden afectar la estructura del cuerpo, el comportamiento, la apariencia, la bioquímica celular, etc. Existen las siguientes formas de adaptaciones.

Adaptaciones de la estructura corporal (adaptaciones morfológicas). Los hay significativos (a nivel de órdenes, clases, etc.) y pequeños (a nivel de especie). Ejemplos de los primeros son la apariencia de la lana en los mamíferos, la capacidad de volar en las aves y los pulmones en los anfibios. Un ejemplo de adaptaciones menores es la estructura diferente del pico en especies de aves estrechamente relacionadas que se alimentan de diferentes maneras.

Adaptaciones fisiológicas. Esta es una reestructuración metabólica. Para cada especie, adaptada a las condiciones de su hábitat, son características sus propias características metabólicas. Entonces, algunas especies comen mucho (por ejemplo, las aves), porque su metabolismo es bastante rápido (las aves necesitan mucha energía para volar). Algunas especies pueden no beber durante mucho tiempo (camellos). Los animales marinos pueden beber agua de mar, mientras que los animales terrestres y de agua dulce no pueden.

adaptaciones bioquímicas. Este estructura especial proteínas, grasas, dando a los organismos la capacidad de vivir en ciertas condiciones. Por ejemplo, a bajas temperaturas. O la capacidad de los organismos para producir venenos, toxinas, sustancias olorosas para la protección.

Coloración protectora. Muchos animales en proceso de evolución adquieren un color corporal que los hace menos notorios contra el fondo de pasto, árboles, tierra, es decir, donde viven. Esto permite que algunos se protejan de los depredadores, otros pasar desapercibidos y atacar. A menudo coloración condescendiente tener mamíferos jóvenes y polluelos. Mientras que los adultos ya no pueden tener una coloración protectora.

Coloración de advertencia (amenazante). Esta coloración es brillante y bien recordada. Característica de escozor y insectos venenosos. Por ejemplo, las aves no comen avispas. Habiendo probado una vez, recuerdan el color característico de la avispa por el resto de sus vidas.

Mimetismo- parecido externo a especies venenosas o punzantes, animales peligrosos. Le permite evitar ser devorado por depredadores que "parecen" que están frente a una especie peligrosa. Así que las moscas flotantes parecen abejas, algunas serpientes no venenosas en las mariposas venenosas, las alas pueden tener patrones similares a los ojos de los depredadores.

Ocultar- la similitud de la forma del cuerpo de un organismo con un objeto de naturaleza inanimada. Aquí, no solo surge una coloración protectora, sino que el organismo mismo en su forma se asemeja a un objeto de naturaleza inanimada. Por ejemplo, una rama, una hoja. El camuflaje es principalmente característico de los insectos.

adaptaciones de comportamiento. Cada especie de animal desarrolla un tipo especial de comportamiento que les permite adaptarse mejor a las condiciones de vida específicas. Esto incluye el almacenamiento de alimentos, el cuidado de las crías, el comportamiento de apareamiento, la hibernación, la ocultación antes de un ataque, la migración, etc.

A menudo, diferentes adaptaciones están interconectadas. Por ejemplo, la coloración protectora se puede combinar con la congelación del animal (con adaptación conductual) en el momento del peligro. Además, muchas adaptaciones morfológicas se deben a las fisiológicas.

Las reacciones a factores ambientales desfavorables solo bajo ciertas condiciones son perjudiciales para los organismos vivos y, en la mayoría de los casos, tienen un valor adaptativo. Por ello, estas respuestas fueron denominadas por Selye “síndrome general de adaptación”. En trabajos posteriores, utilizó los términos "estrés" y "síndrome de adaptación general" como sinónimos.

Adaptación- este es un proceso genéticamente determinado de formación de sistemas protectores que proporcionan un aumento en la estabilidad y el flujo de ontogénesis en condiciones desfavorables para ello.

La adaptación es uno de los mecanismos más importantes que aumenta la estabilidad de un sistema biológico, incluido un organismo vegetal, en las condiciones de existencia modificadas. Cuanto mejor se adapta el organismo a algún factor, más resistente es a sus fluctuaciones.

La capacidad determinada genotípicamente de un organismo para cambiar el metabolismo dentro de ciertos límites, dependiendo de la acción ambiente externo llamado velocidad de reacción. Está controlado por el genotipo y es característico de todos los organismos vivos. La mayoría de las modificaciones que ocurren dentro de los límites de la norma de reacción son de importancia adaptativa. Corresponden a cambios en el hábitat y proporcionan una mejor supervivencia de las plantas en condiciones ambientales fluctuantes. En este sentido, tales modificaciones son de importancia evolutiva. El término "velocidad de reacción" fue introducido por V.L. Johansen (1909).

Cuanto mayor sea la capacidad de una especie o variedad para modificarse de acuerdo con ambiente, mayor será su velocidad de reacción y mayor será su capacidad de adaptación. Esta propiedad distingue variedades resistentes de cultivos agrícolas. Como regla general, los cambios leves y de corto plazo en los factores ambientales no conducen a violaciones significativas. funciones fisiológicas plantas. Esto se debe a su capacidad para mantener el equilibrio dinámico relativo del entorno interno y la estabilidad de las funciones fisiológicas básicas en un entorno externo cambiante. Al mismo tiempo, los impactos agudos y prolongados provocan la interrupción de muchas funciones de la planta y, a menudo, la muerte.

La adaptación incluye todos los procesos y adaptaciones (anatómicas, morfológicas, fisiológicas, conductuales, etc.) que aumentan la estabilidad y contribuyen a la supervivencia de la especie.

1.Adaptaciones anatómicas y morfológicas. En algunos representantes de las xerófitas, la longitud del sistema de raíces alcanza varias decenas de metros, lo que permite que la planta use agua subterránea y no experimente falta de humedad en condiciones de suelo y sequía atmosférica. En otras xerófitas, la presencia de una cutícula gruesa, la pubescencia de las hojas y la transformación de las hojas en espinas reducen la pérdida de agua, lo cual es muy importante en condiciones de falta de humedad.

Los pelos y las espinas ardientes protegen a las plantas de ser devoradas por los animales.

Los árboles en la tundra o en las alturas de las montañas altas parecen arbustos rastreros achaparrados, en invierno están cubiertos de nieve, lo que los protege de las heladas severas.

En regiones montañosas con grandes fluctuaciones de temperatura diurna, las plantas a menudo tienen la forma de almohadas aplanadas con numerosos tallos densamente espaciados. Esto le permite mantener la humedad dentro de las almohadas y una temperatura relativamente uniforme durante todo el día.

En los pantanos y plantas acuáticas se forma un parénquima especial portador de aire (aerénquima), que es un depósito de aire y facilita la respiración de las partes de la planta sumergidas en agua.

2. Adaptaciones fisiológicas y bioquímicas. En suculentas, una adaptación para crecer en condiciones desérticas y semidesérticas es la asimilación de CO 2 durante la fotosíntesis a lo largo de la vía CAM. Estas plantas tienen los estomas cerrados durante el día. Así, la planta evita que las reservas internas de agua se evaporen. En los desiertos, el agua es el principal factor que limita el crecimiento de las plantas. Los estomas se abren por la noche y en ese momento el CO 2 ingresa a los tejidos fotosintéticos. La posterior implicación del CO2 en el ciclo fotosintético se produce durante el día ya con estomas cerrados.

Las adaptaciones fisiológicas y bioquímicas incluyen la capacidad de los estomas para abrirse y cerrarse, dependiendo de Condiciones externas. La síntesis en las células de ácido abscísico, prolina, proteínas protectoras, fitoalexinas, fitoncidas, un aumento de la actividad de las enzimas que contrarrestan la descomposición oxidativa de las sustancias orgánicas, la acumulación de azúcares en las células y una serie de otros cambios en el metabolismo contribuyen a una aumento de la resistencia de las plantas a las condiciones ambientales adversas.

Varias formas moleculares de la misma enzima (isoenzimas) pueden llevar a cabo la misma reacción bioquímica, y cada isoforma exhibe actividad catalítica en un rango relativamente estrecho de algún parámetro ambiental, como la temperatura. La presencia de varias isoenzimas permite que la planta lleve a cabo la reacción en un rango de temperaturas mucho más amplio, en comparación con cada isoenzima individual. Esto permite que la planta realice con éxito funciones vitales en condiciones de temperatura cambiantes.

3. Adaptaciones conductuales o evitación de un factor adverso. Un ejemplo son las efímeras y las efemérides (amapola, estrella, azafranes, tulipanes, campanillas). Pasan por todo el ciclo de su desarrollo en la primavera durante 1,5-2 meses, incluso antes del inicio del calor y la sequía. Por lo tanto, se van o evitan caer bajo la influencia del factor estresante. De manera similar, las variedades de cultivos agrícolas de maduración temprana forman un cultivo antes del inicio de eventos estacionales adversos: nieblas de agosto, lluvias, heladas. Por lo tanto, la selección de muchos cultivos agrícolas tiene como objetivo la creación de variedades maduras tempranas. Las plantas perennes pasan el invierno como rizomas y bulbos en el suelo bajo la nieve, lo que las protege de la congelación.

La adaptación de las plantas a los factores desfavorables se lleva a cabo simultáneamente en muchos niveles de regulación, desde una sola célula hasta una fitocenosis. Cuanto mayor sea el nivel de organización (célula, organismo, población), más mecanismos implicados simultáneamente en la adaptación de las plantas al estrés.

La regulación de los procesos metabólicos y adaptativos dentro de la célula se lleva a cabo con la ayuda de sistemas: metabólico (enzimático); genético; membrana. Estos sistemas están estrechamente relacionados. Así, las propiedades de las membranas dependen de la actividad de los genes, y la actividad diferencial de los propios genes está bajo el control de las membranas. La síntesis de enzimas y su actividad se controlan a nivel genético, al mismo tiempo, las enzimas regulan el metabolismo de los ácidos nucleicos en la célula.

En nivel de organismo a los mecanismos celulares de adaptación, se agregan otros nuevos, que reflejan la interacción de los órganos. En condiciones desfavorables, las plantas crean y retienen una cantidad tal de elementos frutales que reciben en cantidades suficientes las sustancias necesarias para formar semillas completas. Por ejemplo, en inflorescencias de cereales cultivados y en coronas árboles frutales en condiciones adversas, más de la mitad de los ovarios depositados pueden caerse. Tales cambios se basan en las relaciones competitivas entre los órganos por los nutrientes y fisiológicamente activos.

En condiciones de estrés, los procesos de envejecimiento y caída de las hojas inferiores se aceleran considerablemente. Al mismo tiempo, las sustancias necesarias para las plantas pasan de ellas a los órganos jóvenes, respondiendo a la estrategia de supervivencia del organismo. gracias al reciclaje nutrientes de las hojas inferiores, las más jóvenes, las hojas superiores, permanecen viables.

Existen mecanismos de regeneración de los órganos perdidos. Por ejemplo, la superficie de la herida se cubre con un tejido tegumentario secundario (periderma de la herida), la herida en el tronco o la rama se cura con influjos (callos). Con la pérdida del brote apical, las yemas latentes despiertan en las plantas y los brotes laterales se desarrollan intensamente. La restauración primaveral de las hojas en lugar de las caídas en otoño también es un ejemplo de regeneración natural de órganos. La regeneración como dispositivo biológico que proporciona la propagación vegetativa de plantas por segmentos de raíces, rizomas, talos, esquejes de tallos y hojas, células aisladas, protoplastos individuales, es de gran importancia práctica para el cultivo de plantas, fruticultura, silvicultura, jardinería ornamental, etc.

En los procesos de protección y adaptación a nivel de planta, sistema hormonal. Por ejemplo, bajo la influencia de condiciones desfavorables en una planta, el contenido de inhibidores del crecimiento aumenta considerablemente: etileno y ácido abscísico. Reducen el metabolismo, inhiben los procesos de crecimiento, aceleran el envejecimiento, la caída de órganos y la transición de la planta a un estado latente. La inhibición de la actividad funcional bajo estrés bajo la influencia de inhibidores del crecimiento es una reacción característica de las plantas. Al mismo tiempo, disminuye el contenido de estimulantes del crecimiento en los tejidos: citoquinina, auxina y giberelinas.

En nivel de población se añade la selección, que conduce a la aparición de organismos más adaptados. La posibilidad de selección está determinada por la existencia de variabilidad intrapoblacional en la resistencia de las plantas a diversos factores ambientales. Un ejemplo de variabilidad intrapoblacional en la resistencia puede ser la apariencia hostil de las plántulas en suelo salino y un aumento en la variación del tiempo de germinación con el aumento de la acción de un estresor.

Desde el punto de vista moderno, una especie consta de una gran cantidad de biotipos: unidades ecológicas más pequeñas, genéticamente idénticas, pero que muestran diferente resistencia a los factores ambientales. Bajo diferentes condiciones, no todos los biotipos son igualmente vitales, y como resultado de la competencia, solo quedan aquellos que mejor cumplen con las condiciones dadas. Es decir, la resistencia de una población (variedad) a un factor particular está determinada por la resistencia de los organismos que componen la población. Las variedades resistentes tienen en su composición un conjunto de biotipos que brindan buena productividad aún en condiciones adversas.

Al mismo tiempo, en el proceso de cultivo a largo plazo, la composición y la proporción de biotipos en la población cambia en las variedades, lo que afecta la productividad y la calidad de la variedad, a menudo no para mejor.

Así, la adaptación incluye todos los procesos y adaptaciones que aumentan la resistencia de las plantas a condiciones ambientales adversas (anatómicas, morfológicas, fisiológicas, bioquímicas, de comportamiento, demográficas, etc.)

Pero para elegir la forma más efectiva de adaptación, lo principal es el tiempo durante el cual el cuerpo debe adaptarse a las nuevas condiciones.

Con la acción repentina de un factor extremo, la respuesta no puede retrasarse, debe seguir de inmediato para excluir daños irreversibles a la planta. Con impactos a largo plazo de una fuerza pequeña, los reordenamientos adaptativos ocurren gradualmente, mientras aumenta la elección de posibles estrategias.

En este sentido, existen tres estrategias principales de adaptación: evolutivo, ontogenético Y urgente. La tarea de la estrategia es el uso eficiente de los recursos disponibles para lograr el objetivo principal: la supervivencia del organismo bajo estrés. La estrategia de adaptación tiene como objetivo mantener la integridad estructural de las macromoléculas vitales y la actividad funcional de las estructuras celulares, mantener los sistemas de regulación de la actividad vital y proporcionar energía a las plantas.

Adaptaciones evolutivas o filogenéticas(filogenia - el desarrollo de una especie biológica en el tiempo) - estas son adaptaciones que surgen durante el proceso evolutivo sobre la base de mutaciones genéticas, selección y se heredan. Son los más fiables para la supervivencia de las plantas.

Cada especie de plantas en proceso de evolución ha desarrollado ciertas necesidades por las condiciones de existencia y adaptabilidad al nicho ecológico que ocupa, una adaptación estable del organismo al medio ambiente. La tolerancia a la humedad ya la sombra, la resistencia al calor, la resistencia al frío y otras características ecológicas de especies de plantas específicas se formaron como resultado de la acción a largo plazo de las condiciones relevantes. Por lo tanto, las plantas que aman el calor y los días cortos son características de las latitudes del sur, las plantas que requieren menos calor y los días largos son características de las latitudes del norte. Son bien conocidas numerosas adaptaciones evolutivas de las plantas xerófitas a la sequía: uso económico del agua, sistema de raíces profundas, desprendimiento de hojas y transición a un estado latente, y otras adaptaciones.

En este sentido, las variedades de plantas agrícolas muestran resistencia precisamente a aquellos factores ambientales contra los cuales se realiza el mejoramiento y selección de formas productivas. Si la selección se lleva a cabo en varias generaciones sucesivas en el contexto de la influencia constante de algún factor desfavorable, entonces la resistencia de la variedad puede aumentar significativamente. Es natural que las variedades de los institutos de investigación de mejoramiento Agricultura Sureste (Saratov), ​​son más resistentes a la sequía que las variedades creadas en los centros de cultivo de la región de Moscú. De la misma manera, en zonas ecológicas con condiciones edafoclimáticas desfavorables, se formaron variedades vegetales locales resistentes, y las especies vegetales endémicas son resistentes al estresor que se expresa en su hábitat.

Caracterización de la resistencia de variedades de trigo de primavera de la colección del Instituto de Industria Vegetal de toda Rusia (Semenov et al., 2005)

En un entorno natural, las condiciones ambientales suelen cambiar muy rápidamente, y el tiempo durante el cual el factor de estrés alcanza un nivel dañino no es suficiente para la formación de adaptaciones evolutivas. En estos casos, las plantas no utilizan mecanismos de defensa permanentes, sino inducidos por estresores, cuya formación está predeterminada (determinada) genéticamente.

Adaptaciones ontogenéticas (fenotípicas) no están asociados con mutaciones genéticas y no se heredan. La formación de tales adaptaciones requiere un tiempo relativamente largo, por lo que se denominan adaptaciones a largo plazo. Uno de estos mecanismos es la capacidad de varias plantas para formar una vía de fotosíntesis de tipo CAM que ahorra agua en condiciones de déficit de agua causado por sequía, salinidad, bajas temperaturas y otros factores estresantes.

Esta adaptación está asociada a la inducción de la expresión del gen de la fosfoenolpiruvato carboxilasa, inactivo en condiciones normales, y de los genes de otras enzimas de la vía CAM de captación de CO2, con la biosíntesis de osmolitos (prolina), con la activación de antioxidantes y con cambios en los ritmos diarios de los movimientos estomáticos. Todo esto conduce a un consumo de agua muy económico.

En cultivos de campo, como el maíz, el aerénquima en condiciones normales el crecimiento está ausente. Pero en condiciones de inundación y falta de oxígeno en los tejidos de las raíces, algunas de las células de la corteza primaria de la raíz y el tallo mueren (apoptosis o muerte celular programada). En su lugar, se forman cavidades a través de las cuales se transporta oxígeno desde la parte aérea de la planta hasta el sistema radicular. La señal de muerte celular es la síntesis de etileno.

Adaptación urgente Ocurre con cambios rápidos e intensos en las condiciones de vida. Se basa en la formación y funcionamiento de los sistemas de protección contra choques. Los sistemas de defensa contra choques incluyen, por ejemplo, el sistema de proteína de choque térmico, que se forma en respuesta a un rápido aumento de la temperatura. Estos mecanismos brindan condiciones a corto plazo para la supervivencia bajo la acción de un factor dañino y, por lo tanto, crean los requisitos previos para la formación de mecanismos de adaptación especializados a largo plazo más confiables. Un ejemplo de mecanismos de adaptación especializados es la nueva formación de proteínas anticongelantes a bajas temperaturas o la síntesis de azúcares durante la hibernación de cultivos de invierno. Al mismo tiempo, si el efecto dañino del factor excede las capacidades protectoras y reparadoras del cuerpo, inevitablemente se produce la muerte. En este caso, el organismo muere en la etapa de urgencia o en la etapa de adaptación especializada, dependiendo de la intensidad y duración del factor extremo.

Distinguir específico Y no específico (general) respuestas de las plantas a los estresores.

Reacciones inespecíficas independiente de la naturaleza factor de operación. Son los mismos bajo la acción de altas y bajas temperaturas, falta o exceso de humedad, altas concentraciones de sales en el suelo o gases nocivos en el aire. En todos los casos, aumenta la permeabilidad de las membranas en las células vegetales, se altera la respiración, aumenta la descomposición hidrolítica de sustancias, aumenta la síntesis de etileno y ácido abscísico, y se inhiben la división y elongación celular.

La tabla muestra un complejo de cambios no específicos que ocurren en las plantas bajo la influencia de varios factores ambiente externo.

Cambios en los parámetros fisiológicos de las plantas bajo la influencia de condiciones estresantes (según G.V., Udovenko, 1995)

Con base en los datos de la tabla, se puede ver que la resistencia de las plantas a varios factores va acompañada de cambios fisiológicos unidireccionales. Esto da motivos para creer que un aumento de la resistencia de la planta a un factor puede ir acompañado de un aumento de la resistencia a otro. Esto ha sido confirmado por experimentos.

Los experimentos en el Instituto de Fisiología Vegetal de la Academia Rusa de Ciencias (Vl. V. Kuznetsov et al.) han demostrado que a corto plazo tratamiento térmico las plantas de algodón se acompaña de un aumento de su resistencia a la salinización posterior. Y la adaptación de las plantas a la salinidad conlleva un aumento de su resistencia a las altas temperaturas. El choque térmico aumenta la capacidad de las plantas para adaptarse a la sequía posterior y, por el contrario, en el proceso de sequía, aumenta la resistencia del cuerpo a las altas temperaturas. La exposición breve a altas temperaturas aumenta la resistencia a los metales pesados ​​ya la radiación UV-B. La sequía precedente favorece la supervivencia de las plantas en condiciones de salinidad o frío.

El proceso de aumento de la resistencia del cuerpo a un factor ambiental dado como resultado de la adaptación a un factor de diferente naturaleza se denomina adaptación cruzada.

Para estudiar los mecanismos generales (no específicos) de resistencia, es de gran interés la respuesta de las plantas a los factores que provocan deficiencia hídrica en las plantas: salinidad, sequía, bajas y altas temperaturas, entre otros. A nivel de todo el organismo, todas las plantas reaccionan a la falta de agua de la misma manera. Caracterizado por la inhibición del crecimiento de los brotes, aumento del crecimiento del sistema radicular, síntesis de ácido abscísico y disminución de la conductancia estomática. Después de algún tiempo, las hojas inferiores envejecen rápidamente y se observa su muerte. Todas estas reacciones tienen como objetivo reducir el consumo de agua al reducir la superficie de evaporación, así como aumentar la actividad de absorción de la raíz.

Reacciones específicas son reacciones a la acción de cualquier factor de estrés. Así, las fitoalexinas (sustancias con propiedades antibióticas) se sintetizan en las plantas en respuesta al contacto con patógenos (patógenos).

La especificidad o no especificidad de las respuestas implica, por un lado, la actitud de una planta ante diversos estresores y, por otro lado, las reacciones características de plantas de diferentes especies y variedades ante el mismo estresor.

La manifestación de respuestas específicas e inespecíficas de las plantas depende de la fuerza del estrés y la velocidad de su desarrollo. Las respuestas específicas ocurren con mayor frecuencia si el estrés se desarrolla lentamente y el cuerpo tiene tiempo para reconstruirse y adaptarse a él. Las reacciones inespecíficas generalmente ocurren con un efecto más breve y más fuerte del factor estresante. El funcionamiento de mecanismos de resistencia no específicos (generales) permite a la planta evitar grandes gastos de energía para la formación de mecanismos de adaptación especializados (específicos) en respuesta a cualquier desviación de la norma en sus condiciones de vida.

La resistencia de las plantas al estrés depende de la fase de la ontogenia. Las plantas más estables y los órganos de las plantas en estado latente: en forma de semillas, bulbos; perennes leñosas - en un estado de letargo profundo después de la caída de las hojas. Las plantas son más sensibles a una edad temprana, ya que los procesos de crecimiento se dañan en primer lugar bajo condiciones de estrés. El segundo período crítico es el período de formación de gametos y fertilización. El efecto del estrés durante este período conduce a una disminución de la función reproductiva de las plantas y una disminución del rendimiento.

Si las condiciones de estrés se repiten y tienen una intensidad baja, entonces contribuyen al endurecimiento de las plantas. Esta es la base de los métodos para aumentar la resistencia a temperaturas bajas, calor, salinidad, mayor contenido de gases nocivos en el aire.

Fiabilidad organismo vegetal está determinado por su capacidad para prevenir o eliminar fallas en niveles diferentes organización biológica: molecular, subcelular, celular, tejido, órgano, organismo y población.

Para evitar interrupciones en la vida de las plantas bajo la influencia de factores adversos, los principios redundancia, heterogeneidad de componentes funcionalmente equivalentes, sistemas para la reparación de estructuras perdidas.

La redundancia de estructuras y funcionalidades es una de las principales formas de garantizar la confiabilidad de los sistemas. La redundancia y redundancia tiene múltiples manifestaciones. A nivel subcelular, la reserva y duplicación de material genético contribuye al aumento de la confiabilidad del organismo vegetal. Esto lo proporciona, por ejemplo, la doble hélice del ADN, al aumentar la ploidía. La fiabilidad del funcionamiento del organismo vegetal en condiciones cambiantes también se mantiene debido a la presencia de una variedad de moléculas de ARN mensajero y la formación de polipéptidos heterogéneos. Estos incluyen isoenzimas que catalizan la misma reacción, pero difieren en sus propiedades fisicoquímicas y la estabilidad de la estructura molecular bajo condiciones ambientales cambiantes.

A nivel celular, un ejemplo de redundancia es un exceso de orgánulos celulares. Así, se ha establecido que una parte de los cloroplastos disponibles es suficiente para proporcionar a la planta los productos de la fotosíntesis. Los cloroplastos restantes, por así decirlo, permanecen en reserva. Lo mismo se aplica al contenido total de clorofila. La redundancia también se manifiesta en una gran acumulación de precursores para la biosíntesis de muchos compuestos.

A nivel organísmico, el principio de redundancia se expresa en la formación y puesta en diferentes momentos de un mayor número de brotes, flores, espiguillas que el requerido para un cambio de generaciones, en una enorme cantidad de polen, óvulos, semillas.

A nivel de población, el principio de redundancia se manifiesta en un gran número de individuos que difieren en la resistencia a un factor de estrés particular.

Los sistemas de reparación también funcionan en diferentes niveles: molecular, celular, orgánico, poblacional y biocenótico. Los procesos reparativos van con el gasto de energía y sustancias plásticas por lo tanto, la reparación es posible solo si se mantiene una tasa metabólica suficiente. Si el metabolismo se detiene, la reparación también se detiene. En condiciones extremas del ambiente externo, la preservación de la respiración es especialmente importante, ya que es la respiración la que proporciona energía para los procesos de reparación.

La capacidad reductora de las células de los organismos adaptados está determinada por la resistencia de sus proteínas a la desnaturalización, es decir, la estabilidad de los enlaces que determinan la estructura secundaria, terciaria y cuaternaria de la proteína. Por ejemplo, la resistencia de las semillas maduras a las altas temperaturas suele estar asociada a que, tras la deshidratación, sus proteínas se vuelven resistentes a la desnaturalización.

La principal fuente de energía material como sustrato para la respiración es la fotosíntesis, por lo tanto, el suministro de energía de la célula y los procesos de reparación relacionados dependen de la estabilidad y capacidad del aparato fotosintético para recuperarse del daño. Para mantener la fotosíntesis en condiciones extremas en las plantas, se activa la síntesis de los componentes de la membrana de los tilacoides, se inhibe la oxidación de los lípidos y se restaura la ultraestructura de los plástidos.

A nivel de organismos, un ejemplo de regeneración es el desarrollo de brotes de reemplazo, el despertar de yemas latentes cuando se dañan los puntos de crecimiento.

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Estas son las proporciones óptimas del cuerpo, la ubicación y densidad de la cubierta de pelo o plumas, etc. La aparición de un mamífero acuático, un delfín, es bien conocida. Sus movimientos son ligeros y precisos. La velocidad independiente en el agua alcanza los 40 kilómetros por hora. La densidad del agua es 800 veces la del aire. La forma del cuerpo en forma de torpedo evita la formación de remolinos de flujos de agua alrededor del delfín.