Что составляет биомассу мирового океана. Мировой океан как среда обитания жизни. Биопродуктивность и биомасса
Океанские воды содержат все необходимые условия для зарождения и существования жизни. Если принимать во внимание только размеры Мирового океана, то становится ясным, что для живых организмов здесь места больше, чем на суше. Не случайно половина всех мировых видов растений и $3/4$ животных обитают в Мировом океане . Весь живой мир океана подразделяется на следущие виды:
- планктон (живые, свободно плавающие организмы небольшого размера, не способные противостоять течению вод). К планктону относятся фитоплактон и зоопланктон, как правило это маленького размера рачки и водоросли.
- нектон (совокупность активно плавающих в толще вод живых организмов). К нектону относится самая многочисленная группа живых организмов – это практически все виды рыб, млекопитающих и прочих обитателей.
- бентос (совокупность живых организмов обитающих на дне океанических глубин).
Подробно данные виды живых организмов представлены на Рис.1.
Замечание 1
Общая совокупная биомасса всех живых организмов океана составляет примерно $30$ млрд. тонн. Местами повышенной концентрации биомассы и как правило местами наибольшего биоразнообразия в Мировом океане являются места обильного развития и скопления планктона.
Распределение биомассы в Мировом океане имеет ряд специфических особенностей, присущих только океану.
Типы и количество живых организмов в океане преимущественно определяются следующими лимитирующими факторами :
- глубиной проникновения солнечных лучей;
- концентрацией растворенного кислорода;
- доступностью биогенных веществ;
- температурой.
Естественно, что животных организмов больше всего в верхних слоях океана (до $200$ метров) – это следствие их прямой или косвенной зависимости от фотосинтезирующих организмов.
Замечание 2
Очевидно, что из-за поступления, помимо потока биогенных веществ из донных отложений, дополнительного потока, приходящего со стоком с суши, наибольшей продуктивностью отличаются прибрежные водные экосистемы.
В прибрежных водных экосистемах, а также в открытых водах Мирового океана до глубины $200$ метров наблюдается наибольшее количество биоразнообразия животного и растительного мира, представляющего важнейшую роль в трофической функции не только морских обитателей, но и человека. Ежедневно по всему миру из этой зоны Мирового океана в целях ведения хозяйственной деятельности , добывается миллионы тонн рыбы различного видового состава, а также водорослей и креветок.
В глубоководных районах продуктивность фотосинтезирующих организмов ограничена из-за несовпадения условий питания (биогенные вещества сконцентрированы на дне) и условий освещенности. Однако, некоторые обитатели бентоса представляют собой большую хозяйственную деятельность для человека, это такие животные как мидии, лангусты, раки, устрицы и другие.
Биопродуктивность и биомасса
В пределах открытого океана выделяют три зоны, основным характерными отличиями которых являются глубина проникновения солнечных лучей и как следствие различный количественный и видовой состав биомассы:
- эвфотическая зона (поверхностный слой) – до $200$ метров в глубину, где интенсивно проходят процессы фотосинтеза и осуществляется постоянное и интенсивное перемешивание водных масс в результате воздействия ветровой деятельности, волнений и ураганов. На данную зону приходится более $90\%$ всей океанической биомассы и наибольший коэффициент биопродуктивности.
- батиальная зона (батиаль) – от $200$ до $2500$ метров в глубину, соответствующая материковому склону. Данная зона характеризуется значительно меньшей биопродуктивностью и общим видовым составом.
- абиссальная зона (абиссаль) – как правило, глубже $2500$ метров, для которой характерны практически полная темнота, малая подвижность воды, практически постоянная температура воды от $3$ до $1^\circ \ C$, где живые организмы существуют за счет остатков фотосинтезирующих растений и поедающих их животных вышерасположенных слоев Мирового океана, и поэтому дающая минимальную биологическую продукцию.
В океане наблюдается чередование поясов с повышенной и пониженной фито- и зоомассой. Но если на суше распределение численности живых организмов зависит в первую очередь от температуры и количества осадков и имеет зональный характер, то в океане биомасса того или иного района, прежде всего, зависит от скорости поступления питательных веществ с восходящими потоками воды, т. е. зависит от скорости перемещения придонных, насыщенных биогенными веществами объемов воды на поверхность. Такое перемещение имеет место в зонах подъема холодных глубинных вод на поверхность, а также в мелководных участках океана (в шельфовой зоне), где имеет место ветровое перемешивание всего слоя воды.
Замечание 3
Еще одним важным, с точки зрения продуктивности, местом в океане, где формируются благоприятные условия для образования жизни, – это места, где происходит встреча холодных и теплых океанических течений. Перемешивание водных масс теплых и холодных течений, которые обладают разными температурными режимами и характеризуются различной степенью солености, приводит к тому, что происходит массовая гибель живых организмов вследствие попадания их в неблагоприятные условия обитания. Разлагаясь, погибшие организмы обогащают воды океанов питательными веществами, что, в свою очередь, порождает стремительное развитие жизни других организмов. Из данного примера видно, что наиболее интенсивно жизнь зараждается в зоне с максимальной смертностью.
Меньшей биопродуктивностью характеризуются те акватории Мирового океана, в которых расположены антициклонические циркуляционные системы. К этим районам относятся огромнейшие океанические области, где в условиях преимущественного воздействия нисходящих потоков количество биогенных элементов (продуктов разложения) оказывается максимально низким.
Значительной концентрацией биомассы обладают и прибрежные зоны океана - богатые биогенными веществами зоны мелководья, простирающиеся от линии приливов на берегах до континентального шельфа, являющегося продолжением материковой части под толщей водных масс океанов.
Прибрежные зоны, занимая менее $10\%$ всей площади Мирового океана, концентрируют в себе более $90\%$ всей биомассы (океанической флоры и фауны). Здесь располагается наибольшее число районов мирового рыболовства. В прибрежной зоне выделяют такое местообитания как эстуарий. Эстуарии – это прибрежные районы Мирового океана, где пресные воды водотоков (рек, ручьев и поверхностного стока) перемешиваются с солеными водами океанов. В эстуариях ежегодная удельная биопродуктивность максимальна по сравнению с другими экосистемами.
В прибрежных зонах Мирового океана расположенных в тропических и субтропических широтах, где температурный режим вод превышает $20^\circ \ C$, обитают коралловые рифы. Они, как правило, состоят из нерастворимых соединений кальция, выделяемых животными организмами, а также красными и зелеными водорослями. Коралловые рифы играют важнейшую роль в поддержании солевого состава воды.
У западных побережий континентов, для которых характерны постоянно дующие с суши на море ветры – пассаты – поверхностные воды из рек, озер и прочих водных объектов уносятся с берега в океан, их замещают холодные, богатые питательными веществами, придонные воды. Данное явление носит название апвелинг. Благодаря большому количеству питательных веществ, поступающих из глубин океанических водных масс, в этих районах формируется значительная биопродуктивность. Однако, сезонные изменения климата и течений постоянно оказывают на нее понижающее действие.
Океан отделяется от береговых зон областью резкого увеличения глубин у края континентального шельфа. На его долю приходится порядка $10 \ %$ биомассы океанической флоры и фауны, а бесконечные площади глубин можно отнести к практически пустынным районам в отношении биомассы, но благодаря свои огромным размерам открытый океан является основным поставщиком чистой первичной биологической продукции на Земле.
Роль органического мира океанов для человека
Органический мир океанов играет огромную роль в жизни человека. Разнообразие и богатство представителей водной флоры и фауны обеспечивает человечество постоянной трофической составляющей. Морепродукты являются основными источниками питания для многих стран, особенно азиатских стран островного типа – Японии, Филиппин, Индонезии и других.
Наиболее продуктивные места Мирового океана обеспечивают устойчивое развитие рыболовства, развитие производственной и перерабатывающей базы, рыбохозяйственных отраслей и комплексов. В период мировой глобализации развитие рыбохозяйственного сектора особенно актуальный процесс, в том числе и для Российской Федерации.
Однако в России существует ряд проблем, связанных с переработкой рыбных ресурсов и их логистикой. Помимо этого в России, как и в ряде мировых стран, существуют проблемы экологического характера (браконьерство, загрязнение вод Мирового океана, техногенные катастрофы и т.д.), которые резко снижают продуктивность водной биомассы. Данные факторы резко повышают смертность жизнеспособных организмов, что наносит колоссальный вред не только для конкретной популяции, но и видам для которых эти популяции являются основной трофической составляющей.
Замечание 4
Для сохранения популяций морских организмов в целях сохранения видового разнообразия, а также в целях обеспечения человечества продуктами питания, добываемых из вод Мирового океана, необходимо поддержание существующего экологического состояния водных экосистем, а также незамедлительное устранение последствий техногенного характера, оказывающих негативное воздействие на океаническую биопродуктивность.
Мировой океан занимает лидирующее позицию в жизни человека, в нем содержится большой запас сырья, топлива, энергии и продовольствия, без которых бы человек испытывал большие затруднения в своей жизни. Океан также является способом сообщения между различными странами.
Минеральные и природные ресурсы
В океане большую часть ресурсов используют нефть и газ, а это составляет 90% добываемых ресурсов из мирового океана. По оценкам ученых, на континентальном шельфе сосредоточено до 50% мировых запасов нефти. Выработка многих запасов нефти и газа на суше, существенное увеличение производственных затрат по добыче на суше этих энергоисточников в результате непрерывного увеличения глубин скважин (4-7 км), перемещение разработок в экстремальные области – привели к тому, что в последнее время активизировалось освоение нефтяных и газовых месторождений на шельфе. Уже сейчас шельфовые зоны дают более 1/3 мировой добычи нефти. Основные шельфовые зоны по добыче нефти и газа находятся в Персидском заливе, Северном море, Мексиканском заливе, в южной части Калифорнии в США, заливе Маракаибо в Венесуэле и др.
На дне Мирового океана сосредоточены и громадные минеральные ресурсы, прежде всего, огромные запасы железо-марганцевых конкреций. Самый обширный ареал их распространения находится на дне Тихого океана (16 млн. км2, что равно площади России). Общие запасы железо-марганцевых конкреций оцениваются в 2-3 трил. т., из которых 0,5 трил. т. доступны для освоения уже сейчас. В этих конкрециях, кроме железа и марганца, содержится также никель, кобальт, медь, титан, молибден и другие металлы. Были уже предприняты первые попытки эксплуатации железо-марганцевых конкреций в США, Японии, Франции и др.
Биологические ресурсы
Еще с древних времен население, проживающее на морском побережье, использовало в качестве питания некоторые морские продукты (рыбу, крабов, моллюсков, морскую капусту). Все эти дары моря, наряду с животными, живущими в океане, составляют еще одну важную группу ресурсов Мирового океана – биологическую. Биологическая масса Мирового океана включает 140 тыс. видов растений и животных и оценивается в 35 млрд. т. Это количество биологических ресурсов океана может удовлетворять потребности в продовольствии население численностью более 30 млрд. чел. (на планете проживает в настоящее время менее 6 млрд. чел.).
Из общего количества биологических ресурсов, на долю рыбы приходится 0,2 – 0,5 млрд. т., то составляет в настоящее время 85% используемых человеком биологических ресурсов. Остальное – это крабы, моллюски, некоторые морские животные и водоросли. Ежегодно из океана добывается 70 – 75 млн. т. рыбы, моллюсков, крабов, водорослей, которые обеспечивают 20% потребления населением Земли белков животного происхождения.
В Мировом океане, так же как и на суше, существуют ареалы или зоны с высокой продуктивностью биологической массы и ареалы с низкой продуктивностью или, совсем лишенные биологических ресурсов.
90% рыбной ловли и сбора водорослей происходит в более освещенной и теплой шельфовой зоне, где сосредоточена основная часть органического мира океана. Около 2/3 поверхности дна Мирового океана заняты «пустынями», где живые организмы распространены в ограниченном количестве. Из-за интенсификации рыболовства и использования самых современных орудий лова, ставится под угрозу возможность воспроизводства многих видов рыб, морских животных, моллюсков и крабов. В результате, сокращается продуктивность многих ареалов Мирового океана, которые еще недавно отличались богатством и разнообразием биологических ресурсов. Это и привело к изменению отношения человека к океану и к регламентации рыболовства в мировом масштабе.
В последние десятилетия, во многих странах мира, широкое распространение получила марикультура (искусственное разведение рыб, моллюсков). В некоторых из них, например, в Японии, этот промысел практиковался еще задолго до нашей эры. В настоящее время плантации устриц и фермы по выращиванию рыбы имеются в Японии, США, Китае, Голландии, Франции, России, Австралии и др.
Морская вода представляет собой большое богатство Мирового океана. Русский ученый А. Е. Ферсман назвал морскую воду самым важным минералом на Земле. Общий объем Мирового океана равен 1370 млн. км3, что составляет 94% объема гидросферы. В соленой морской воде содержится 70 химических элементов. В более отдаленной перспективе морская вода будет служить не только источником получения многих промышленных сырьевых материалов, но и для ирригации и обеспечения населения питьевой водой, в результате строительства сооружений по опреснению воды. Уже сейчас морская вода используется в этих целях, но в скромных масштабах.
Мировой океан располагает и огромными энергетическими ресурсами. Во-первых, речь идёт об энергии приливов и отливов, использование которой достигло определенного успеха уже в двадцатом веке. Общемировой потенциал такой энергии ежегодно оценивается в 26 трил. квт. ч., что превышает в два раза современный уровень производства электроэнергии в мире. Однако, из этого количества можно освоить лишь небольшую часть, исходя из современных технических возможностей. Но и это количество приравнивается к годовой выработке электроэнергии во Франции. Богатый опыт освоения энергии приливов и отливов накоплен в той же Франции, где еще в девятом веке были построены мельницы на полуострове Бретань, работавшие на этом источнике энергии. Во Франции также была построена первая и крупнейшая в мире приливная электростанция в устье реки Ранс на полуострове Бретань, мощностью 240 тыс. квт. Более скромные по мощности приливные электростанции экспериментального характера построены в России на Кольском полуострове, в Китае, Северной Корее, Канаде и др.
Перспективы освоения энергии приливов и отливов весьма велики и во многих странах разрабатываются грандиозные проекты в этой области. Например, во Франции планируется строительство приливной электростанции мощностью 12 млн. квт. Подобные проекты разработаны в Великобритании, Аргентине, Бразилии, США, Индии и др.
Урок 2. Биомасса биосферы
Анализ зачетной работы и выставление оценок (5-7 мин).
Устное повторение и компьютерное тестирование (13 мин).
Биомасса суши
Биомасса биосферы составляет примерно 0,01% от массы косного вещества биосферы, причем около 99% процентов биомассы приходится на долю растений, на долю консументов и редуцентов - около 1%. На континентах преобладают растения (99,2%), в океане - животные (93,7%)
Биомасса суши гораздо больше биомассы мирового океана, она составляет почти 99,9%. Это объясняется большей продолжительностью жизни и массой продуцентов на поверхности Земли. У наземных растений использование солнечной энергии для фотосинтеза достигает 0,1%, а в океане - только 0,04%.
Биомасса различных участков поверхности Земли зависит от климатических условий - температуры, количества выпадаемых осадков. Суровые климатические условия тундры - низкие температуры, вечная мерзлота, короткое холодное лето сформировали своеобразные растительные сообщества с небольшой биомассой. Растительность тундры представлена лишайниками, мхами, стелющимися карликовыми формами деревьев, травянистой растительностью, выдерживающей такие экстремальные условия. Биомасса тайги, затем смешанных и широколиственных лесов постепенно увеличивается. Зона степей сменяется субтропической и тропической растительностью, где условия для жизни наиболее благоприятны, биомасса максимальна.
В верхнем слое почвы наиболее благоприятный водный, температурный, газовый режим для жизнедеятельности. Растительный покров обеспечивает органическим веществом всех обитателей почвы - животных (позвоночных и беспозвоночных), грибы и огромное количество бактерий. Бактерии и грибы - редуценты, они играют значительную роль в круговороте веществ биосферы, минерализуя органические вещества. "Великие могильщики природы" - так назвал бактерии Л.Пастер.
Биомасса мирового океана
Гидросфера "водная оболочка" образована Мировым океаном, который занимает около 71% поверхности земного шара, и водоемами суши - реками, озерами - около 5%. Много воды находится в подземных водах и ледниках. В связи с высокой плотностью воды, живые организмы могут нормально существовать не только на дне, но и в толще воды, и на ее поверхности. Поэтому гидросфера заселена по всей толщине, живые организмы представлены бентосом , планктоном и нектоном .
Бентосные организмы (от греч. benthos - глубина) ведут придонный образ жизни, живут на грунте и в грунте. Фитобентос образован различными растениями - зелеными, бурыми, красными водорослями, которые произрастают на различных глубинах: на небольшой глубине зеленые, затем бурые, глубже - красные водоросли которые встречаются на глубине до 200 м. Зообентос представлен животными - моллюсками, червями, членистоногими и др. Многие приспособились к жизни даже на глубине более 11 км.
Планктонные организмы (от греч. planktos - блуждающий) - обитатели толщи воды, они не способны самостоятельно передвигаться на большие расстояния, представлены фитопланктоном и зоопланктоном. К фитопланктону относятся одноклеточные водоросли, цианобактерии, которые находятся в морских водоемах до глубины 100 м и являются основным продуцентом органических веществ - у них необычайно высокая скорость размножения. Зоопланктон - это морские простейшие, кишечнополостные, мелкие ракообразные. Для этих организмов характерны вертикальные суточные миграции, они являются основной пищевой базой для крупных животных - рыб, усатых китов.
Нектонные организмы (от греч. nektos - плавающий) - обитатели водной среды, способные активно передвигаться в толще воды, преодолевая большие расстояния. Это рыбы, кальмары, китообразные, ластоногие и другие животные.
Письменная работа с карточками:
1. Сравните биомассу продуцентов и консументов на суше и в океане.
2. Как распределена биомасса в Мировом океане?
3. Охарактеризуйте биомассу суши.
4. Дайте определение терминам или раскройте понятия: нектон; фитопланктон; зоопланктон; фитобентос; зообентос; процент биомассы Земли от массы косного вещества биосферы; процент биомассы растений от общей биомассы наземных организмов; процент биомассы растений от общей биомассы водных организмов.
Карточка у доски:
1. Какой процент биомассы Земли от массы косного вещества биосферы?
2. Какой процент от биомассы Земли приходится на долю растений?
3. Какой процент от общей биомассы наземных организмов составляет биомасса растений?
4. Какой процент от общей биомассы водных организмов составляет биомасса растений?
5. Какой % солнечной энергии используется для фотосинтеза на суше?
6. Какой % солнечной энергии используется для фотосинтеза в океане?
7. Как называются организмы, населяющие толщу воды и переносимые морскими течениями?
8. Как называются организмы, населяющие грунт океана?
9. Как называются организмы, активно передвигающимися в толще воды?
Тестовое задание:
Тест 1 . Биомасса биосферы от массы косного вещества биосферы составляет:
Тест 2 . На долю растений от биомассы Земли приходится:
Тест 3 . Биомасса растений на суше по сравнению с биомассой наземных гетеротрофов:
2. Составляет 60%.
3. Составляет 50%.
Тест 4 . Биомасса растений в океане по сравнению с биомассой водных гетеротрофов:
1. Преобладает и составляет 99,2%.
2. Составляет 60%.
3. Составляет 50%.
4. Меньше биомассы гетеротрофов и составляет 6,3%.
Тест 5 . Использование солнечной энергии для фотосинтеза на суше в среднем составляет:
Тест 6 . Использование солнечной энергии для фотосинтеза в океане в среднем составляет:
Тест 7 . Бентос океана представлен:
Тест 8 . Нектон океана представлен:
1. Активно передвигающимися в толще воды животными.
2. Организмами, населяющими толщу воды и переносимыми морскими течениями.
3. Организмами, живущими на грунте и в грунте.
4. Организмами, живущими на поверхностной пленке воды.
Тест 9 . Планктон океана представлен:
1. Активно передвигающимися в толще воды животными.
2. Организмами, населяющими толщу воды и переносимыми морскими течениями.
3. Организмами, живущими на грунте и в грунте.
4. Организмами, живущими на поверхностной пленке воды.
Тест 10 . От поверхности вглубь водоросли произрастают в следующем порядке:
1. Неглубоко бурые, глубже зеленые, глубже красные до - 200 м.
2. Неглубоко красные, глубже бурые, глубже зеленые до - 200 м.
3. Неглубоко зеленые, глубже красные, глубже бурые до - 200 м.
4. Неглубоко зеленые, глубже бурые, глубже красные - до 200 м.
В настоящее время на Земле известны около 500 тыс. видов растений, более 1,5 миллионов видов животных. 93% их населяют сушу, а 7% являются обитателями водной среды (таблица).
| Масса сухого вещества | Континенты | Океаны | |||||
| Зелёные расте-ния | Живот-ные и микро-организ-мы | Зелёные расте-ния | Живот-ные и микроорга-низмы | Общее коли-чество |
|||
| Проценты | |||||||
Из данных таблицы видно, что хотя океаны и занимают около 70% земной поверхности, однако они образуют всего 0,13% биомассы Земли.
Образование почвы происходит биогенным путём, она состоит из неорганических и органических веществ. Вне биосферы образование почвы невозможно. Под воздействием микроорганизмов , растений и животных на горных пород ах начинает постепенно формироваться почвенный слой Земли. Накопленные в организмах биогенные элементы после их гибели и разложения опять переходят в почву.
Процессы, происходящие в почве, являются важным компонен-том круговорота веществ в биосфере . Хозяйственная деятельность человека может привести к постепенному изменению состава почвы и гибели живущих в ней микроорганизмов. Вот почему необходима разработка мер разумного использования почвы. Материал с сайта
Гидросфера играет важную роль в распределении тепла и влажности по планете , в круговороте веществ , поэтому она также оказывает мощное влияние на биосферу. Вода является важным компонентом биосферы и одним из наиболее необходимых факторов для жизни организмов. Основная часть воды находится в океанах и морях. В состав океанической и морской воды входят минеральные соли, содержащие около 60 химических элементов. Кислород и углерод, необходимые для жизни организмов, хорошо растворяются в воде. Водные животные в процессе дыхания выделяют углекислый газ, а растения в результате фотосинтеза обогащают воду кислородом.
Планктон
В верхних слоях океанических вод, достигающих в глубину 100 м, широко распространены одноклеточные водоросли и микроор-ганизмы, которые образуют микропланктон (от греч. plankton — блуждающий).
Около 30% фотосинтеза, осуществляющегося на нашей планете , происходит в воде. Водоросли, воспринимая солнечную энергию, превращают её в энергию химических реакций. В питании водных организмов основное значение имеет планктон .
· Площадь Мирового океана (гидросфера Земли) занимает 72,2% всей поверхности Земли
· Вода обладает особыми свойствами, важными для жизни организмов – высокую теплоёмкость и теплопроводность, относительно равномерную температуру, значительную плотность, вязкость и подвижность, способность растворять химические вещества (около 60 элементов) и газы (О 2 , СО 2) прозрачность, поверхностное натяжение, солёность, рН среды и т. д. (химический состав и физические свойства вод океана относительно постоянны и создают благоприятные условия для развития разных форм жизни)
· В биомассе организмов Мирового океана преобладают животные (94%) ; растения соответственно – 6% ; биомасса Мирового океана в 1000 раз меньше, чем на суше (водные автотрофы имеют большую величину П\Б, поскольку обладают огромной скоростью генерации – размножения - продуцентов)
· На долю растений океана приходится до 25% первичной продукции фотосинтеза на всей планете (свет проникает до глубины 100 –200 м; поверхность океана в этой толще вся заполнена микроскопическими водорослями – зелёными, диатомовыми, бурыми, красными, сине-зелёными - главными продуцентами океана) ; многие водоросли имеют огромные размеры: зелёные – до 50 – 100 м; бурые (фукусы, ламинарии) – до 100 –150 м; красные (порфира, корралина) – до 200 м; бурая водоросль макроцистис – до 300 м
· Биомасса и видовое разнообразие океана закономерно уменьшается с глубиной, что связано с ухудшением физических условий существования, прежде всего для растений (уменьшение количества света, понижением температуры, количества О 2 и СО 2)
· Имеет место вертикальная зональность распределения живых организмов
q Выделяются три экологические области: прибрежная зона – литораль, толща воды – пелагиаль и дно – бенталь ; прибрежная часть океана до глубины 200 – 500 м составляют материковую отмель (шельф) ; именно здесь условия жизни оптимальны для морских организмов, поэтому здесь наблюдается максимальное видовое разнообразие фауны и флоры, здесь сконцентрировано 80% всей биологической продукции океана
· Наряду с вертикальной зональностью наблюдается и закономерные горизонтальные изменения видового многообразия морских организмов, так, например, разнообразие видов водорослей увеличивается от полюсов к экватору
· В океане наблюдаются сгущения организмов: планктонное, прибрежное, донное, колонии кораллов, образующих рифы
· Взвешенные в воде одноклеточные водоросли и мельчайшие животные образуют планктон (автотрофный фитопланктон и гетеротрофный зоопланктон) , прикреплённых и сидячих обитателей дна называют бентосом (кораллы, водоросли, губки, мшанки, асцидии, кольчецы-полихеты, ракообразные, моллюски, иглокожие; у дна плавают камбала, скаты)
· В водной массе организмы могут передвигаться либо активно – нектон (рыбы, китообразные, тюлени, морские черепахи, морские змеи, моллюски, кальмары, осьминоги, медузы) , либо пассивно – планктон , имеющий главное значение в питании животных океана)
v Плейстон – совокупность организмов, плавающих на поверхности воды (некоторые медузы)
v Нейстон – организмы, прикрепляющиеся к поверхностной плёнке воды сверху и снизу (одноклеточные животные)
v Гипонейстон – организмы, живущие непосредственно под поверхностью воды (личинки кефали, хамсы, веслоногие рачки, саргассовый кораблик и др.)
· Максимальая биомасса океана наблюдается на континентальном шельфе, около берегов, островов на коралловых рифах, в районах поднятия глубинных холодных вод, богатых накопленными биогенными элементами
· Бенталь характеризуется полной темнотой, огромным давлением, низкой температурой, недостатком пищевых ресурсов, низким содержанием О 2 ; это вызывает своеобразные адаптации глубоководных организмов (свечение, отсутствие зрения, развитие жировой ткани в плавательном пузыре и т.д.)
· Во всей толще воды и особенно на дне распространены бактерии, минерализующие органические остатки (детрит) ; органический детрит заключает в себе огромный запас пищи, которую потребляют обитатели дна: черви, моллюски, губки, бактерии, протисты
· Отмершие организмы осаждаются на дно океана, образуя осадочные породы (многие из них покрыты кремневыми или известковыми оболочками, из которых впоследствии образуются известняки и мел)
Конец работы -
Эта тема принадлежит разделу:
Сущность жизни
Живая материя качественно отличается от неживой огромной сложностью и высокой структурной и функциональной упорядоченностью.. Живая и неживая материя сходны на элементарном химическом уровне т е.. Химические соединения вещества клетки..
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
| Твитнуть |
Все темы данного раздела:
Мутационный процесс и резерв наследственной изменчивости
· В генофонде популяций происходит непрерывный мутационный процесс под действием мутагенных факторов
· Чаще мутируют рецессивные аллели (кодируют менее устойчивую к действию мутагенных фа
Частота аллелей и генотипов (генетическая структура популяции)
Генетическая структура популяции - соотношение частот аллелей (А и а) и генотипов (АА, Аа, аа)в генофонде популяции
Частота аллеля
Цитоплазматическая наследственность
· Имеются данные, необъснимые с точки зрения хромосомной теории наследственности А. Вейсмана и Т. Моргана (т. е. исключительно ядерной локализации генов)
· Цитоплазма участвует в ре
Плазмогены митохондрий
· Одна миотохондрия содержит 4 - 5 кольцевых молекул ДНК длинной около 15 000 пар нуклеотидов
· Содержит гены:
- синтеза т РНК, р РНК и белков рибосом, некоторых ферментов аэро
Плазмиды
· Плазмиды - очень короткие, автономно реплицирующиеся кольцевые фрагменты молекулы ДНК бактерий, обеспечивающие нехромосомную передачу наследственной информации
Изменчивость
Изменчивость - общее свойство всех организмов приобретать структурно - функциональные отличия от своих предков.
Мутационная изменчивость
Мутации - качественные или количественные ДНК клеток организма, приводящие к изменениям их генетического аппарата (генотипа)
· Мутационная теория созд
Причины мутаций
Мутагенные факторы (мутагены) - вещества и воздействия, способные индуцировать мутационный эффект (любые факторы внешней и внутренней среды, которые м
Частота мутаций
· Частота мутирования оьтдельных генов широко варьирут и зависит от состояния организма и этапа онтогенеза (обычно растёт с возрастом) . В среднем каждый ген мутирует один раз в 40 тысяч лет
Генные мутации (точковые, истинные)
Причина - изменение химической структуры гена (нарушение последовательности нуклеотидов в ДНК: * генные вставки пары или нескольких нуклеотидов
Хромосомные мутации (хромосомные перестройки, аберрации)
Причины- вызываются значительными изменениями в структуре хромосом (перераспределении наследственного материала хромосом)
· Во всех случаях возникают в результате ра
Полиплоидия
Полиплоидия - кратное увеличение числа хромосом в клетке (гаплоидный набор хромосом -n повторяется не 2 раза, а множество раз - до 10 -1
Значение полиплоидии
1. Полиплоидия у растений характеризуется увеличением размеров клеток, вегетативных и генеративных органов - листье, стеблей, цветов, плодов, корнеплодов и проч. , у
Анеуплоидия (гетероплоидия)
Анеуплоидия (гетероплоидия) - изменение числа отдельных хромосом не кратное гаплоидному набору (при этом одна или несколько хромосом из гомологичной пары норма
Соматические мутации
Соматические мутации - мутации, возникающие в соматических клетках организма
· Различают генные, хромосомные и геномные соматические мутации
Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости
· Открыт Н. И. Вавиловым на основе изучения дикой и культурной флоры пяти континентов
5.Мутационный процесс у генетически близких видов и родов протекает параллельно, в р
Комбинативная изменчивость
Комбинативная изменчивость - изменчивость, возникающая в результате закономерной перекомбинации аллелей в генотипах потомков, вследствие полового размножения
Фенотипическая изменчивость (модификационная или ненаследственная)
Модификационная изменчивость - эволюционно закреплённые приспособительные реакции организма на изменение внешней среды без изменения генотипа
Значение модификационной изменчивости
1. большинство модификаций имеет приспособительное значение и способствует адаптации организма к изменению внешней среды
2. может вызывать негативные изменения -морфозы
Статистические закономерности модификационной изменчивости
· Модификации отдельного признака или свойства, измеряемые количественно, образуют непрерывный ряд (вариационный ряд) ; его нельзя построить по неизмеряемому признаку или признаку, суще
Вариационнвя кривая распределения модификаций в вариционном ряд
V - варианты признака
Р - частота встречаемости вариантов признака
Мо - мода, или наиболее
Различия в проявлении мутаций и модификаций
Мутационная (генотипическая) изменчивость
Модификационная (фенотипическая) изменчивость
1. Связана с изменением гено - и кариотипа
Особенности человека как объекта генетических исследований
1. Невозможен целенапрвленный подбор родительских пар и экспериментальные браки (невозможность экспериментального скрещивания)
2. Медленная смена поколений, происходящая в среднем через
Методы изучения генетики человека
Генеалогический метод
· В основе метода лежит составление и анализ родословных (введён в науку в конце XIX в. Ф. Гальтоном) ; суть метода состоит в прослеживании нас
Близнецовый метод
· Метод заключается в изучении закономерностей наследования признаков у одно - и двуяйцевых близнецов (частота рождения близнецов составляет один случай на 84 новорождённых)
Цитогенетический метод
· Заключается в визуальном изучении митотических метафазных хромосом под микроскопом
· Основан на методе дифференциального окрашивания хромосом (Т. Касперсон,
Метод дерматоглифики
· Основан на изучении рельефа кожи на пальцах, ладонях и подошвенных поверхностях стоп (здесь имеются эпидермальные выступы -гребни,которые образуют сложные узоры) , этот признак наследуе
Популяционно - статистический метод
· Основан на статистической (математической) обработке данных о наследовании в больших группах населения (популяциях - группах, отличающихся по национальности, вероисповеданию, расам, профес
Метод гибридизации соматических клеток
· Основан на размножении соматических клеток органов и тканей вне организма в питательных стерильных средах (клетки чаще всего получают из кожи, костного мозга, крови, эмбрионов, опухолей) и
Метод моделирования
· Теоретическую основу биологического моделирования в генетике даёт закон гомологических рядов наследственной изменчивости Н.И. Вавилова
· Для моделирования определённы
Генетика и медицина (медицинская генетика)
· Изучает причины возникновения, диагностические признаки, возможности реабилитации и профилактики наследственных болезней человека (мониторинг генетических аномалий)
Хромосомные болезни
· Причиной является изменение числа (геномные мутации) или структуры хромосом (хромосомные мутации) кариотипа половых клеток родителей (аномалии могут возникать на разн
Полисомии по половым хромосомам
Трисомия - X (синдром Трипло X) ; Кариотип (47 , XXX)
· Известны у женщин; частота синдрома 1: 700 (0,1 %)
· Н
Наследственные болезни генных мутаций
· Причина - генные (точечные) мутации (изменение нуклеотидного состава гена - вставки, замены, выпадения, переносы одного или нескольких нуклеотидов; точное количество генов у человека неизв
Болезни, контролируемые генами, локализованными на X- илиY-хромосоме
Гемофилия - несвёртываемость крови
Гипофосфатемия - потеря организмом фосфора и недостаток кальция, размягчение костей
Мышечная дистрофия -нарушения структур
Генотипический уровень профилактики
1. Поиск и применение антимутагенных защитных веществ
Антимутагены (протекторы) - соединения, нейтрализующие мутаген до его реакции с молекулой ДНК или снимающие её
Лечение наследственных болезней
1. Симптоматическое и патогенетическое- воздействие на симптомы болезни (генетический дефект сохраняется и передаётся потомству)
n диетотер
Взаимодействие генов
Наследственность - совокупность генетических механизмов, обеспечивающих сохранение и предачу структурно-функциональной организации вида в ряду поколений от предков п
Взаимодействие аллельных генов (одной аллельной пары)
· Выделяют пять типов аллельных взаимодействий:
1. Полное доминирование
2. Неполное доминирование
3. Сверхдоминирование
4. Кодоминирова
Комплементарность
Комплементарность - явление взаимодействия нескольких неаллельных доминантных генов, приводящее к возникновению нового признака, отсутствующего у обоих родителей
Полимерия
Полимерия - взаимодействие неаллельных генов, при котором развитие одного признака происходит только под действием нескольких неаллельных доминантных генов (полиген
Плейотропия (множественное действие гена)
Плейотропия - явление влияния одного гена на развитие нескольких признаков
· Причина плейотропного влияния гена в действии первичного продукта эт
Основы селекции
Селекция (лат. selektio – отбор) – наука и отрасль с.-х. производства, разрабатывающая теорию и методы создания новых и улучшения существующих сортов растений, пород животны
Одомашнивание как первый этап селекции
· Культурные растения и домашние животные произошли от диких предков; этот процесс называют одомашниванием или доместикацией
· Движущая сила доместикации – иску
Центры происхождения и многообразия культурных растений (по Н. И. Вавилову)
Название центра
Географическое положение
Родина культурных растений
Искусственный отбор (подбор родительских пар)
· Известны два вида искусственного отбора: массовый и индивидуальный
Массовый отбор –выделение, сохранение и использование для размножения организмов, обладающих
Гибридизация (скрещивание)
· Позволяет сочетать определённые наследственные признаки в одном организме, а также избавляться от нежелательных свойств
· В селекции применяют различные системы скрещивания
&n
Родственное скрещивание (инбридинг)
Инбридинг– скрещивание особей, имеющих близкую степень родства: брат – сестра, родители – потомство (у растений наиболее тесная форма инбридинга осуществляется при самоо
Неродственное скрещивание (аутбридинг)
· При скрещивании неродственных особей вредные рецессивные мутации, находящиеся в гомозиготном состоянии переходят в гетерозиготное и не оказывают негативного влияния на жизнеспособность организма
Гетерозис
Гетерозис (гибридная сила) – явление резкого увеличения жизнеспособности и продуктивности гибридов первого поколения при неродственном скрещивании (межпо
Индуцированный (искусственный) мутагенез
· Частота с спектр мутаций резко повышается при воздействии мутагенов (ионизирующих излучений, химических веществ, экстремальных условий внешней среды и т. д.)
· Примене
Межлинейная гибридизация у растений
· Заключается в скрещивании чистых (инбредных) линий, полученных в результате длительного принудительного самоопыления перекрёстноопыляющихся растений с целью получения максим
Вегетативное размножение соматических мутаций у растений
· Метод основан на выделении и отборе полезных соматических мутаций по хозяйственным признакам у лучших старых сортов (возможен только в селекции растений)
Методы селекционно-генетической работы И. В. Мичурина
1. Систематически отдалённая гибридизация
а) межвидовая: Вишня владимирская х черешня Винклера = вишня Краса севера (зимостойкость) б) межродовая
Полиплоидия
· Полиплоидия – явление кратного основному числу (n) увеличения числа хромосом в соматических клетках организма (механизм образования полиплоидов и
Клеточная инженерия
· Культивирование отдельных клеток или тканей на искусственных стерильных питательных средах, содержащих аминокислоты, гормоны, минеральные соли и другие питательные компоненты (
Хромосомная инженерия
· Метод основывается на возможности замены или добавлении новых отдельных хромосом у растений
· Возможно уменьшение или увеличение числа хромосом в любой гомологичной паре – анеуплоидия
Селекция животных
· Имеет ряд особенностей по сравнению с селекцией растений, объективно затрудняющих её проведение
1. Характерно в основном только половое размножение (отсутствие вегетати
Одомашнивание
· Началось около 10 – 5 тыс. назад в эпоху неолита (ослабило действие стабилизирующего естественного отбора, что привело к увеличению наследственной изменчивости и повышению эффективности отбора
Скрещивание (гибридизация)
· Существуют два метода скрещивания: родственное (инбридинг) и неродственное (аутбридинг)
· При подборе пары учитывают родословные каждого производителя (племенные книги, учи
Неродственно скрещивание (аутбридинг)
· Может быть внутрипородное и межпорордное, межвидовое или межродовое (систематически отдалённая гибридизация)
· Сопровождается эффектом гетерозиса гибридов F1
Проверка племенных качеств производителей по потомству
· Существуют хозяйственные признаки, проявляющиеся только у самок (яйценоскость, молочность)
· Самцы участвуют в формировани этих признаков у дочерей (необходимо проверять самцов на ц
Селекция микроорганизмов
· Микроорганизмы (прокариоты – бактерии, синезелёные водоросли; эукариоты – одноклеточные водоросли, грибы, простейшие) – широко используются в промышленности, сельском хозяйстве, медици
Этапы селекции микроорганизмов
I. Поиски природных штаммов, способных к синтезу необходимых человеку продуктов
II.Выделение чистого природного штамма (происходит в процессе многократного пересеивания п
Задачи биотехноглгии
1. Получение кормового и пищевого белка из дешового природного сырья и отходов промышленности (основа решения продовольственной проблемы)
2. Получение достаточного количесства
Продукция микробиологического синтеза
q Кормовой и пищевой белок
q Ферменты (широко применяются в пищевой, спиртовой, пивоваренной, винодельческой, мясной, рыбной, кожевенной, текстильной и др. пр
Этапы технологического процесса микробиологического синтеза
I этап – получение чистой культуры микроорганизмов, содержащей лишь организмы одного вида или штамма
· Каждый вид хранится в отдельной пробирке и поступает на производство и
Генная (генетическая) инженерия
Генная инженерия – это область молекулярной биологии и биотехнологии, занимающаяся созданием и клонированием новых генетических структур (рекомбинантных ДНК) и организмов с заданными н
Стадии получение рекомбинантных (гибридных) молекул ДНК
1. Получение исходного генетического материала – гена, кодирующего интересующий белок(признак)
· Необходимый ген может быть получен двумя способами: искусственный синтез или выд
Достижения генной инженерии
· Введение генов эукариот в бактерии используется для микробиологического синтеза биологически активных веществ, которые в природе синтезируются только клетками высших организмов
· Синтез
Проблемы и перспективы генной инженерии
· Изучение молекулярных основ наследственных заболеваний и разработка новых методов их лечения, изыскание методов исправления повреждений отдельных генов
· Повышение сопротивляемости орга
Хромосомная инженерия у растений
· Заключается в возможности биотехнологической замены отдельных хромосом в гаметах растений или добавления новых
· В клетках каждого диплоидного организма имеются пары гомологичных хромосо
Метод культуры клеток и тканей
· Метод представляет собой выращивание отдельных клеток, кусочков тканей или органов вне организма в искусственных условиях на строго стерильных питательных средах с постоянными физико-химическими
Клониальное микроразмножение растений
· Культивирование клеток растений относительно несложно, среды просты и дёшевы, а культура клеток неприхотлива
· Метод культуры клеток растений состоит в том, что отдельная клетка или т
Гибридизация соматических клеток (соматическая гибридизация) у растений
· Протопласты растительных клеток без жёстких клеточных стенок могут сливаться друг с другом, образуя гибридную клетку, обладающую признаками обоих родителей
· Даёт возможность получать
Клеточная инженерия у животных
Метод гормональной суперовуляции и трансплантации эмбрионов
· Выделение от лучших коров десятков яйцеклеток в год способом гормональной индуктивной полиовуляции (вызывается
Гибридизация соматических клеток у животных
· Соматические клетки содержат весь объём генетической информации
· Соматические клетки для культивирования и последующей гибридизации у человека получают из кожи, ко
Получение моноклониальных антител
· В ответ на введение антигена (бактерии, вирусы, эритроциты и др.) органимизм продуцирует с помощью В – лимфоцитов специфические антитела, которые представляют собой белки, называемые имм
Экологическая биотехнология
· Очистка воды путё создания очистных сооружений, работающих с использованием биологических методов
q Окисление сточных вод на биологических фильтрах
q Утилизация органических и
Биоэнергетика
Биоэнергетика – направление биотехнологии, связанное с получением энергии из биомассы при помощи микроорганизмов
· Одним из эффективных методов получения энергии из биом
Биоконверсия
Биоконверсия – это превращение веществ, образовавшихся в результате обмена веществ, в структурно родственные соединения под действием микроорганизмов
· Целью биоконверсии я
Инженерная энзимология
Инженерная энзимология – область биотехнологии, использующая ферменты в производстве заданных веществ
· Центральным методом инженерной энзимологии является иммобилиза
Биогеотехнология
Биогеотехнология – использование геохимической деятельности микроорганизмов в горнодобывающей промышленности (рудной, нефтяной, угольной)
· С помощью микроо
Границы биосферы
· Определяются комплексом факторов; к общим условиям существования живых организмов относятся:
1. наличие жидкой воды
2. наличие ряда биогенных элементов (макро- и микроэлемент
Свойства живого вещества
1. Содержат огромный запас энергии, способной производить работу
2. Скорость протекания химических реакции в живом веществе в миллионы раз быстрее обычных благодаря участию ферментов
Функции живого вещества
· Выполнятся живой материей в процессе осуществления жизнедеятельности и биохимических превращений веществ в реакциях метаболизма
1. Энергетическая – трансформация и усвоение живым
Биомасса суши
· Континентальная часть биосферы – суша занимает 29% (148 млн км2)
· Неоднородность суши выражается наличием широтной зональности и высотной зональностью
Биомасса почвы
· Почва – смесь разложившихся органических и выветренных минеральных веществ; минеральный состав почвы включает кремнезём (до 50%) , глинозём (до 25%) , оксид железа, магния, калия, фосфора
Биологический (биотический, биогенный, биогеохимический цикл) круговорот веществ
Биотический круговорот веществ – непрерывное, планетарное, относительно циклическое, неравномерное во времени и пространстве закономерное распределение веществ
Биогеохимические циклы отдельных химических элементов
· Биогенные элементы циркулируют в биосфере, т. е. совершают замкнутые биогеохимичесик циклы, которые функционируют под действием биологических (жизнедеятельность) и геологичес
Круговорот азота
· Источник N2 – молекулярный, газообразный, атмосферный азот (не усваивается большинством живых организмов, т. к. химически инертен; растения способны усваивать лишь связанный с ки
Круговорот углерода
· Главный источник углерода – углекислый газ атмосферы и воды
· Круговорот углерода осуществляется благодаря процессам фотосинтеза и клеточного дыхания
· Круговорот начинается с ф
Круговорот воды
· Осуществляется за счёт солнечной энергии
· Регулируется со стороны живых организмов:
1. поглощение и испарение растениями
2. фотолиз в процессе фотосинтеза (разложени
Круговорот серы
· Сера- биогенный элемент живой материи; содержится в белках в составе аминокислот (до 2,5%) , входит в состав витаминов, гликозидов, коферментов, имеется в растительных эфирных маслах
Поток энергии в биосфере
· Источник энергии в биосфере – непрерывное электромагнитное излучение солнца и радиоактивная энергия
q 42% солнечной энергии отражается от облаков, атмосферой пыли и поверхности Земли в
Возникновение и эволюция биосферы
· Живая материя, а вместе с ней и биосфера появилась на Земле вследствие возникновения жизни в процессе химической эволюции около 3,5 млрд лет назад, приведшей к образованию органических веществ
Ноосфера
Ноосфера (букв. сфера разума) – высшая стадия развития биосферы, связанная с возникновением и и становлением в ней цивилизованного человечества, когда его разум
Признаки современной ноосферы
1. Возрастающее количество извлекаемых материалов литосферы – рост разработок месторождений полезных ископаемых (сейчас оно превышает 100млрд тонн в год)
2. Массовое потр
Влияние человека на биосферу
· Современное состояние ноосферы характеризуется всё возрастающей перспективой экологического кризиса, многие аспекты которой уже проявляются в полной мере, создавая реальную угрозу сущест
Производство энергии
q Строительство ГЭС и создание водохранилищ вызывает затопление больших территорий и переселение людей, поднятие уровня грунтовых вод, эрозию и заболачивание почвы, оползни, потерю пахотных зем
Производство пищи. Истощение и загрязнение почвы, сокращение площади плодородных почв
q Пахотные земли занимают 10% поверхности Земли (1,2 млрд. га)
q Причина – чрезмерная эксплуатация, несовершенство с\х производства: водная и ветровая эрозия и образование оврагов, в
Сокращение природного биологического разнообразия
q Хозяйственная деятельность человека в природе сопровождается изменением численности видов животных и растений, вымиранию целых таксонов, снижению разнообразия живого
q В настоящее врем
Кислотные осадки
q Увеличение кислотности дождей, снега, туманов вследствие выброса в атмосферу окислов серы и азота от горения топлива
q Кислые осадки снижают урожай, губят естественную растительность
Пути решения экологических проблем
· Человек в дальнейшем будет эксплуатировать ресурсы биосферы во всё более возрастающих масштабах, поскольку эта эксплуатация – непременное и главное условие самого существования ч
Рациональное потребление и управление природными ресурсами
q Максимально полное и комплексное извлечение из месторождений всех полезных ископаемых (из-за несовершенства технологии добычи из месторождений нефти извлекается лишь 30-50% запасов
q Рек
Экологическая стратегия развития сельского хозяйства
q Стратегическое направление - повышение урожайности для обеспечения продовольствием растущего населения без увеличения посевных площадей
q Повышение урожайности с\х культур без негативны
Свойства живой материи
1. Единство элементарного химического состава (98% приходится на углерод, водород, кислород и азот)
2. Единство биохимического состава – все живые органи
Гипотезы происхождения жизни на Земле
· Существую две альтернативные концепции о возможности происхождения жизни на Земле:
q абиогенез – возникновение живых организмов из веществ неорганической природы
Стадии развития Земли (химические предпосылки возникновения жизни)
1. Звездная стадия истории Земли
q Геологическая история Земли началась более 6 морд. лет назад, когда Земля представляла собой раскалённый свыше 1000
Возникновение процесса самовоспроизведения молекул (биогенного матричного синтеза биополимеров)
1. Произошло вследствие взаимодействия коацерватов с нуклеиновыми кислотами
2. Все необходимые компоненты процесса биогенного матричного синтеза:
- ферменты - белки
- пр
Предпосылки возникновения эволюционной теории Ч. Дарвина
Социально-экономические предпосылки
1. В первой половине XIX в. Англия стала одной из самых развитых в хозяйственном отношении стран мира с высоким уровне
· Изложены в книге Ч. Дарвина « О происхождение видов путём естественного отбора или сохранение благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь » , которая вышла
Изменчивость
Обоснование изменяемости видов
· Для обоснования положения об изменчивости живых существ Ч. Дарвин воспользовался распространёнными
Коррелятивная (соотносительная) изменчивость
· Изменение структуры или функции одной части организма обуславливает согласованное изменение другой или других, поскольку организм - целостная система, отдельные части которой тесно связаны межд
Основные положения эволюционного учения Ч. Дарвина
1. Все виды живых существ, населяющих Землю, никогда и никем не были созданы, а возникли естественным путём
2. Возникнув естественным путём, виды медленно и постепенно
Развитие представлений о виде
· Аристотель- пользовался понятием вида при описании животных, которое не имело научного содержания и использовалось как логическое понятие
· Д. Рэй
Критерии вида (признаки идентификации видовой принадлежности)
· Значение критериев вида в науке и практике – определение видовой принадлежности особей (видовая идентификация)
I. Морфологический – сходство морфологических наследс
Виды популяций
1. Панмиктические - состоят из особей, размножающихся половым путём, перекрёстно оплодотворяющихся.
2. Клониальные- из особей, размножающихся только бе
Мутационный процесс
· Спонтанные изменения наследственного материала половых клеток в виде генных, хромосомных и геномных мутаций происходят постоянно на протяжении всего периода существования жизни под действием мут
Изоляция
Изоляция - прекращение потока генов из популяции в популяцию (ограничение обмена генетической информацией между популяциями)
· Значение изоляции как фа
Первичная изоляция
· Не связана прямо с действием естественного отбора, является следствием внешних факторов
· Приводит к резкому снижению или прекращению миграции особей из других попул
Экологическая изоляция
· Возникает на основе экологических отличий существования разных популяций (разные популяции занимают различные экологические ниши)
v Например, форели озера Севан р
Вторичная изоляция (биологическая, репродуктивная)
· Имеет решающее значение в формировании репродуктивной изоляции
· Возникает вследствие внутривидовых различий организмов
· Возникла в результате эволюции
· Имеет два изо
Миграции
Миграции - перемещение особей (семян, пыльцы, спор) и свойственных им аллелей между популяциями, ведущее к изменению частот аллелей и генотипов в их генофондах
· Общее с
Популяционные волны
Популяционные волны (« волны жизни ») - периодические и непериодические резкие колебания численности особей популяции под действием естественных причин (С. С.
Значение популяционных волн
1. Приводит к ненаправленному и резкому изменению частот аллелей и генотипов в генофонде популяций (случайное выживание особей в период зимовки может увеличить концентрацию данной мутации в 1000 р
Дрейф генов (генетико-автоматические процессы)
Дрейф генов (генетико-автоматические процессы) - случайное ненаправленное, не обусловленное действием естественного отбора, изменение частот аллелей и генотипов в м
Результат дрейфа генов (для малых популяций)
1. Обуславливает утрату (р =0) или фиксацию (р=1) аллелей в гомозоготном состоянии у всех членов популяции вне связи с их адаптивной ценностью - гомозиготизация особей
Естественный отбор - направляющий фактор эволюции
Естественный отбор – процесс преимущественного (селективного, выборочного) выживания и размножения наиболее приспособленных особей и не выживания или не размножения
Борьба за существование Формы естественного отбора
Движущий отбор (Описан Ч. Дарвином, современное учение развито Д. Симпсоном, англ.)
Движущий отбор - отбор в
Стабилизирующий отбор
· Теорию стабилизирующего отбора разработал русский акад. И. И. Шмаьгаузен (1946)
Стабилизирующиё отбор - отбор, действующий в стабильных
Другие формы естественного отбора
Индивидуальный отбор -избирательное выживание и размножение отдельных особей, обладающих преимуществом в борьбе за существование и элиминация других
Основные особенности естественного и искусственного отбора
Естественный отбор
Искусственный отбор
1. Возник с возникновением жизни на Земле (около 3млрд лет назад)
1. Возник в не
Общие признаки естественного и искусственного отбора
1. Исходный (элементарный) материал - индивидуальные признаки организма (наследственные изменения - мутации)
2. Осуществляются по фенотипу
3. Элементарная структура - популяци
Борьба за существование - важнейший фактор эволюции
Борьба за существование - комплекс взаимоотношений организма с абиотическими (физические условия жизни) и биотическими (отношения с другими живыми организмами) фак
Интенсивность размножения
v Одна особь аскариды производит в сутки 200 тыс. яиц; серая крыса даёт 5 помётов в год по 8 крысят, которые становятся половозрелыми в трёхмесячном возрасте; потомство одной дафнии за лето дост
Межвидовая борьба за существование
· Происходит между особями популяций разных видов
· Менее острая, чем внутривидовая, но её напряжённость увеличивается, если разные виды занимают сходные экологические ниши и обладают с
Борьба с неблагоприятными абиотическими факторами окружающей среды
· Наблюдается во всех случаях, когда особи популяции оказываются в экстремальных физических условиях (излишнее тепло, засуха, суровая зима, избыточная влажность, неплодородные почвы, суровые
Основные открытия в области биологии после создания СТЭ
1. Открытие иерархических структур ДНК и белка, в том числе вторичной структуры ДНК - двойной спирали и её нуклеопротеидной природы
2. Расшифровка генетического кода (его триплетнос
Признаки органов эндокринной системы
1. Обладают относительно небольшими размерами (доли или несколько грамм)
2. Анатомически не связаны между собой
3. Синтезируют гормоны
4. Имеют обильную сеть кровеносны
Характеристика (признаки) гормонов
1. Образуются в железах внутренней секреции (нейрогормоны могут синтезироваться в нейросекреторных клетках)
2. Высокая биологическая активность – способность быстро и сильно изменять инт
Химическая природа гормонов
1. Пептиды и простые белки (инсулин, соматотропин, тропные гормоны аденогипофиза, кальцитонин, глюкагон, вазопрессин, окситоцин, гормоны гипоталамуса)
2. Сложные белки – тиреотропин, лют
Гормоны средней (промежуточной) доли
Меланотропный гормон(меланотропин) – обмен пигментов (меланина) в покровных тканях
Гормоны задней доли (нейрогипофиза) – окситрцин, вазопрессин
Гормоны щитовидной железы (тироксин, трийодтиронин)
В состав гормонов щитовидной железы непременно входит йод и амнокислота тирозин (ежедневно в составе гормонов выделяется 0,3 мг. йода, следовательно человек должен ежедневно с пищей и водой получа
Гипофункция щитовидной железы (гипотериоз)
Причиной гипотерозов является хронический дефицит йода в пище и воде
Недостаток секреции гормонов компенсируется за счёт разрастания ткани железы и значительное увеличение её объёма
Гормоны коркового слоя (минералкортикоиды, глюкокортикоиды, половые гормоны)
Корковый слой образован из эпителиальной ткани и состоит из трёх зон: клубочковой, пучковой и сетчатой, имеющих разную морфологию и функции. Гормоны относится к стероидам – кортикостероиды
Гормоны мозгового слоя надпочечников (адреналин, норадреналин)
- Мозговой слой состоит из особых хромаффинных клеток, окрашивающихся в жёлтый цвет, (эти же клетки расположены в аорте, месте разветвления сонной артерии и в симпатических узлах; все они составл
Гормоны поджелудочной железы (инсулин, глюкагон, соматостатин)
Инсулин (секретируется бета-клетками(инсулоцитами), является простейшим белком)
Функции:
1. Регуляция углеводного обмена (единственный сахаропониж
Тестостерон
Функции: 1. Развитие вторичных половых признаков (пропорции тела, мускулатура, рост бороды, волос на теле, психические особенности мужчины и др.)
2. Рост и развитие органов размножения
Яичники
1. Парные органы (размеры около 4 см. , масса 6-8 гр.), расположенные в малом тазу, по обеим сторонам матки
2. Состоят из большого числа (300 -400 тыс.) т. н. фолликулов – структу
Эстрадиол
Функции: 1. Развитие женских половых органов: яйцеводов, матки, влагалища, молочных желёз
2.Формирование вторичных половых признаков женского пола (телосложение, фигура, отложение жира, в
Железы внутренней секреции (эндокринная система) и их гормоны
Эндокринные железы
Гормоны
Функции
Гипофиз:
- передняя доля: аденогипофиз
- средняя доля
- задня
Рефлекс. Рефлекторная дуга
Рефлекс – ответная реакция организма на раздражение (изменение) внешней и внутренней среды, осуществляющуюся с участием нервной системы (основная форма деятельнос
Механизм обратной связи
· Рефлекторная дуга не заканчивается ответной реакцие организма на раздражение (работой эффектора). Все ткани и органы имеют собственные рецепторы и афферентные нервные пути, подходящие к чувствите
Спинной мозг
1. Наиболее древний отдел ЦНС позвоночных (впервые появляется у головохордовых – ланцетника)
2. В процессе эмбриогенеза развивается из нервной трубки
3. Располагается в костном
Скелетно-моторные рефлексы
1. Коленный рефлекс (центр локализуется в поясничном сегменте); рудиментарный рефлекс от животных предков
2. Ахиллов рефлекс (в поясничном сегменте)
3. Подошвенный рефлекс (с
Проводниковая функция
· Спинной мозг имеет двустороннюю связь с головным мозгом (стволовой частью и корой полушарий); через спинной мозг головной мозг связан с рецепторами и исполнительными органами тела
· Св
Головной мозг
· Головной и спинной мозг развиваются у эмбриона из наружного зародышевого листка - эктодермы
· Располагается в полости мозгового черепа
· Покрыт (как и спинной мозг) тремя обол
Продолговатый мозг
2. В процессе эмбриогенеза развивается из пятого мозгового пузыря нервной трубки зародыша
3. Является продолжением спинного мозга (нижней границей между ними является место выхода корешко
Рефлекторная функция
1. Защитные рефлексы: кашель, чихание, мигание, рвота, слёзоотделение
2. Пищевые рефлексы: сосание, глотание, сокоотделение пищеварительных желёз, моторика и перистальтика
Средний мозг
1. В процессе эмбриогенеза из третьего мозгового пузыря нервной трубки зародыша
2. Покрыт белым веществом, серое вещество – внутри в виде ядер
3. Имеет следующие структурные компо
Функции среднего мозга (рефлекторная и проводниковая)
I. Рефлекторная функция(все рефлексы врождённые, безусловные)
1. Регуляция мышечного тонуса при движении, ходьбе, стоянии
2. Ориентировочный рефлекс
Таламус (зрительные бугры)
· Представляет собой парные скопления серого вещества (40 пар ядер), покрытые слоем белого вещества, внутри – III желудочек и ретикулярная формация
· Все ядра таламуса афферентные, чувств
Функции гипоталамуса
1. Высший центр нервной регуляции сердечно-сосудистой системы, проницаемость кровеносных сосудов
2. Центр терморегуляции
3. Регуляция водно-солевого баланса орган
Функции мозжечка
· Мозжечёк соединён со всеми отделами ЦНС; рецепторами кожи, проприорецептрами вестибулярного и двигательного аппарата, подкоркой и корой больших полушарий
· Функции мозжечка исследуют пут
Конечный мозг (большой мозг, большие полушария переднего мозга)
1. В процессе эмбриогенеза развивается из первого мозгового пузыря нервной трубки зародыша
2. Состоит из двух полушарий (правого и левого), разделённых глубокой продольной щелью и соединён
Кора больших полушарий (плащ)
1. У млекопитающих и человека поверхность коры складчатая, покрытая извилинами и бороздами, обеспечивающими увеличение площади поверхности (у человека составляет около 2200 см2
Функции коры больших полушарий
Методы изучения:
1. Электрическое раздражение отдельных участков (метод «вживления» электродов в зоны мозга)
3. 2. Удаление (экстирпация) отдельных участк
Сенсорные зоны(области) коры больших полушарий
· Представляют из себя центральные (корковые) отделы анализаторов, к ним подходят чувствительные (афферентные) импульсы от соответствующих рецепторов
· Занимают небольшую часть кор
Функции ассоциативных зон
1. Связь между различными зонами коры (сенсорными и моторными)
2. Объединение (интеграция) всей чувствительной информации, поступающей в кору с памятью и эмоциями
3. Решающее з
Особенности вегетативной нервной системы
1. Разделяется на два отдела: симпатический и парасимпатический (каждый из них имеет центральную и переферическую части)
2. Не имеет собственных афферентных (
Особенности отделов вегетативной нервной системы
Симпатический отдел
Парасимпатический отдел
1. Центральные ганглии расположены в боковых рогах грудных и поясничных сегментов спинн
Функции вегетативной нервной системы
· Большинство органов тела иннервирует как симпатическая, так и парасимпатическая системы (двойная иннервация)
· Оба отдела оказывают на органы три рода действий – сосудодвигательное,
Влияние симпатического и парасимпатического отдела вегетативной нервной системы
Симпатический отдел
Парасимпатический отдел
1. Учащает ритм, увеличивает силу сердечных сокращений
2. Расширяет коронарные сосуды се
Высшая нервная деятельность человека
Психические механизмы отражения: Психические механизмы проектирования будущего
- ощуще
Особенности (признаки) безусловных и условных рефлексов
Безусловные рефлексы
Условные рефлексы
1. Врожденные видовые реакции организма (передаются по наследству) – генетически детерм
Методика выработки (образования) условных рефлексов
· Разработана И. П. Павловым на собаках при изучении слюноотделения при действии световых или звуковых раздражений, запахов, прикосновений и т. д. (проток слюнной железы выводился наружу через разр
Условия выработки условных рефлексов
1. Индифферентный раздражитель должен предшествовать безусловному (опережающее действие)
2. Средняя сила индифферентного раздражителя (при малой и большой силе рефлекс может не образовать
Значение условных рефлексов
1. Лежат в основе обучения, получения физических и психических навыков
2. Тонкое приспособление вегетативных, соматических и психических реакций к условиям с
Индукционное (внешнее) торможение
o Развивается при действии постороннего, неожиданного, сильного раздражителя из внешней или внутренней среды
v Сильный голод, переполненный мочевой пузырь, боль или половое возбуждение тор
Угасательное условное торможение
· Развивается при систематическом неподкреплении условного раздражителя безусловным
v Если условный раздражитель повторять через короткие промежутки времени без подкреплениея его бе
Взаимоотношене возбуждения и торможения в коре больших полушарий
Иррадиация - распространение процессов возбуждения или торможения из очага их возникновения на другие области коры
· Примером иррадиации процесса возбуж
Причины возникновения сна
· Существуют несколько гипотез и теорий причин возникновения сна:
Химическая гипотеза – причиной сна является отравления клеток мозга токсичными продуктами жизнедеятельности, образ
Быстрый (парадоксальный) сон
· Наступает после периода медленного сна и продолжается 10 -15 мин; затем опять сменяется медленным сном; повторяется в течение ночи 4-5 раз
· Характеризуется быстрыми
Особенности высшей нервной деятельности человека
(отличия от ВНД животных)
· Каналы получения информации о факторах внешней и внутренней среды называются сигнальными системами
· Выделяют первую и вторую сигнальные систем
Особенности высшей нервная деятельность человека и животных
Животное
Человек
1. Получение информации о факторах среды только с помощью первой сигнальной системы (анализаторов)
2. Конкретное
Память, как компонент высшей нервной деятельности
Память – совокупность психических прцессов, обеспечивающих сохранение, закрепление и воспроизведение предыдущего индивидуального опыта
v Основные прцессы памяти
Анализаторы
· Всю информацию о внешней и внутренней среде организма, необходимую для взаимодействие с ней человек получает с помощью органов чувств (сенсорных систем, анализаторов)
v Понятие об анали
Строение и функции анализаторов
· Каждый анализатор состоит из трёх анатомически и функционально связанных отделов: переферического, проводникового и центрального
· Повреждение одной из частей анализатора
Значение анализаторов
1. Информация организму о состоянии и изменении внешней и внутренней среды
2. Возникновение ощущений и формирование на их основе понятий и представлений об окружающем мире,т. е.
Сосудистая оболочка (средняя)
· Находится под склерой, богата кровеносными сосудами, состоит из трёх частей: переднюю – радужку, среднюю – ресничное тело и заднюю – собственно сосудистую
Особенности фоторецепторных клеток сетчатки
Палочки
Колбочки
1. Количество 130 млн.
2. Зрительный пигмент– родопсин(зрительный пурпур)
3. Максимальное количество на п
Хрусталик
· Расположен позади зрачка, имеет форму двояковыпуклой линзы диаметром около 9 мм, абсолютно прозрачен и эластичен. Покрыт прозрачной капсулой, к которой прикрепляются цинновы связки ресничного тел
Функционирование глаза
· Зрительная рецепция начинается с фотохимических реакций, начинающихся в палочках и колбочках сетчатки и заключающихся в распаде зрительных пигментов под действием квантов света. Именно это
Гигиена зрения
1. Профилактика травм (защитные очки на производстве с травмирующими объектами – пыль, химические вещества, стружки, осколки и т.д.)
2. Защита глаз от слишком яркого света – солнце, эле
Наружное ухо
· Представлении ушной раковиной и наружным слуховым проходом
· Ушная раковина – свободно выступающая на поверхности головы
Среднее ухо (барабанная полость)
· Лежит внутри пирамиды височной кости
· Заполнено воздухом и сообщается с носоглоткой через трубку, длиной 3,5 см. и диаметром 2 мм – евстахиеву трубу
Функция евстахиев
Внутреннее ухо
· Расплагается в пирамиде височной кости
· Включает костный лабиринт, представляющий собой сложно устроенные каналы
· Внутри костног
Восприятие звуковых колебаний
· Ушная раковина улавливает звуки и направляет их в наружный слуховой проход. Звуковые волны вызывают колебания барабанной перепонки, которые от неё предаются по системе рычагов слуховых косточек (
Гигиена слуха
1. Профилактика травм органов слуха
2. Защита органов слуха от чрезмерной силы или продолжительности звуковых раздражений – т. н. «шумового загрязнения», особенно в условиях шумного произв
Биосферный
1. Представлен клеточными органоидами
2. Биологические мезосистемы
3. Возможны мутации
4. Гистологический метод исследования
5. Начало метаболизма
6. Об
« Строение эукариотической клетки »
9. Органоид клетки, содержащие ДНК
10. Имеет поры
11. Выполняет в клетке компартаментальную функцию
12. Функ
Клеточный центр
Проверочный тематический цифровой диктант по теме « Метаболизм клетки »
1. Осуществляется в цитоплазме клетки
2. Требует специфических фермен
Тематический цифровой программированный диктант
по теме « Энергетический обмен »
1. Осуществляются реакции гидролиза
2. Конечные продукты – СО2 и Н2 О
3. Конечный продукт – ПВК
4. НАД восстана
Кислородный этап
Тематический цифровой программированный диктант по теме « Фотосинтез »
1. Осуществляется фотолиз воды
2. Происходит восстановление
« Метаболизм клетки:Энергетический обмен. Фотосинтез. Биосинтез белка»
1. Осуществляется у автотрофов 52. Осуществляется транскрипция
2. Связан с функционировани
Основные признаки царств эукариот
Царство Растений
Царство Животных
1. Имеют три подцарства:
– низшие растения (настоящие водоросли)
– красные водоросли
Особенности видов искусственного отбора в селекции
Массовый отбор
Индивидуальный отбор
1. К размножению допускаются множество особей с наиболее выраженными хозя
Общие признаки массового и индивидуального отбора
1. Осуществляется человеком при искусственном отборе
2. К дальнейшему размножению допускаются толко особи с наиболее выраженным желаемым признаком
3. Может быть многократным