2. Эволюция органического мира, ее причины и результаты

Эволюция — это исторический процесс развития органи­ческого мира. Различают микроэволюцию, результаты кото­рой — возникновение приспособленности, видообразова­ние, и макроэволюцию, которая сопровождается прогрес­сивным усложнением организмов и приводит к образова­нию надвидовых таксонов — семейств, отрядов, классов, ти­пов и др.

Причины эволюции или движущие силы эволюции — это наследственная изменчивость, борьба за существование и естественный отбор. Впервые значение этих факторов для эволюции обосновал Ч. Дарвин в 1859 г.

Наследственная изменчивость — мутации и рекомбина­ции — являются первичным материалом для эволюционных преобразований. Мутации (неопределенная изменчивость по Ч. Дарвину) связаны с изменением генотипа. Они прояв­ляются редко, у единичных особей и в большинстве случаев не имеют приспособительного характера. Комбинативная изменчивость проявляется при свободном скрещивании, в результате чего рождаются особи с новыми, по сравнению с родителями, сочетаниями признаков. Мутации и рекомби­нации не имеют направленного (приспособительного) ха­рактера, они лишь поставляют в популяции новые гены или их сочетания, а степень их полезности для популяции выяс­няется в процессе борьбы за существование.

Борьба за существование — это сложные взаимоотноше­ния между организмами и условиями неживой природы в экосистемах. Борьба за существование возникает из-за противоречия между размножением организмов в геометри­ческой прогрессии и ограниченными ресурсами (пищей, местами поселения) среды обитания. Внутривидовая борь­ба — конкурентные отношения между особями одного вида за пищу, места обитания, размножение. Межвидовая борь­ба — взаимодействие особей разных видов, например, хищ­ник — жертва, паразит — хозяин. Борьба с неблагоприятны­ми условиями неживой природы наглядно проявляется в районах со сложным климатом.

Естественный отбор — процесс, в результате которого выживают и оставляют потомство наиболее приспособ­ленные. Материалом для естественного отбора служит на­следственная изменчивость. Польза или вред мутаций и ре­комбинаций выясняется в ходе борьбы за существование. Движущий отбор направлен на выживание особей с новы­ми, приспособительными к изменившимся условиям среды, признаками, он приводит к образованию новых популяций, видов. Стабилизирующий отбор направлен на выживание особей с устоявшимися признаками при постоянных усло­виях среды.

Результатами микроэволюции являются приспособлен­ность и видообразование. Приспособленность затрагивает весь организм; различают морфологические, физиологиче­ские, поведенческие приспособления, они являются резуль­татом отбора и накопления полезных наследственных изме­нений. Видообразование происходит, если между популя­циями вида есть географическая или экологическая изоляция. Изоляция приводит к прекращению скрещивания особей разных популяций, популяции расходятся по при­знакам и, со временем, могут стать новыми видами.

Результаты макроэволюции — надвидовые таксоны Круп­ные таксоны — типы, классы возникают в ходе ароморфо- зов, морфофизиологических изменений, повышающих об­щий уровень организации. Относительно некрупные таксо­номические группы — семейства, отряды, роды — возникают в результате идиоадаптации и общей дегенера­ции. Идиоадаптации — морфофизиологические изменения организмов, обеспечивающие приспособления к определен­ным условиям обитания, не повышающие уровня их органи­зации. Общая дегенерация — резкое упрощение орга­низации (утрата органов, систем органов), часто проявляет­ся при переходе к паразитизму, прикрепленному образу жизни.

Таким образом, возникновение приспособленных к среде обитания форм, многообразия видов, усложнение уровня организации живых организмов — главные черты эволюци­онного процесса.

3. Используя таблицы и рисунки, опишите приспособления к жизни в почве у дождевого червя, крота. Объясните, как могли возникнуть эти приспособления

Приспособления к обитанию в почве у дождевого червя. Вы­тянутое тело, червеобразное движение, наличие щетинок на члениках, известковые железы (их секрет нейтрализует кис­лую среду почвы), слизистые железы в коже (слизь облегчает передвижение), дыхание всей поверхностью тела.

Приспособления к обитанию в почве у крота. Цилинд­рическая, суженная спереди форма тела, копательные пе­редние конечности с крепкими когтями, плохо развитое зре­ние, хорошо развитое обоняние, осязание, слух, шерсть не имеет направления роста — не мешают передвижению в почве.

Названные приспособления почвенных животных воз­никли в ходе эволюции. В процессе естественного отбора вы­живали и оставляли потомство те дождевые черви и кроты, которые, вследствие наследственной изменчивости, приоб­ретали признаки, приспособительные к обитанию в почве.

Билет № 14

№ ;;.■.„■„. и.... ;.,... .--; i S I —; :„..■,.,■„• 5 I—i...-,.....,—;.-,..■ ',■.„v..;.■; „,...„■:„;.,v..,...; ^

1. Питание, его значение в жизни организма. Особенности питания растений

Питание — одна из сторон обмена веществ. На организ- менном уровне питание — это поступление веществ в орга­низм, на клеточном уровне — поступление веществ в клетку и синтез специфических веществ (пластический обмен). Значение питания:

• питательные вещества преобразуются в ходе пластиче­ского обмена и используются для роста и развития организ­ма (строительная функция);

• питательные вещества расходуются в ходе энергетическо­го обмена, в результате чего выделяется энергия, которая ис­пользуется для жизнедеятельности (энергетическая функция);

• избыток питательных веществ может запасаться и ис­пользоваться при голодании (запасающая функция).

Способы питания в живой природе

Пока­	Авто- трофные орга­низмы	Гетеро­трофные орга­низмы	Гетеротрофные организмы
затели	Фото-	Хемо-	Сапро-	Паразиты	Расти­
	трофы	трофы	трофы		тельно- и
					плотояд­
					ные
Источ­ник ор­гани­ческих веществ	Образу­ют веще­ства в процес­се фото­синтеза	Образу­ют веще­ства в процес­се хемо­синтеза	Погло­щают го­товые ве­щества из мерт­вых тел	Поглощают готовые вещества из живых тел

Пока­затели	Авто- трофные орга­низмы	Гетеро­трофные орга­низмы	Гетеротрофные организмы
	Фото- трофы	Хемо- трофы	Сапро­трофы	Паразиты	Расти­тельно- и плотояд­ные
Источ­ник энергии	Световая энергия	Энергия экзотер­мичес­ких реак­ций	Энергия, выделяемая при энерге­тическом обмене — окислении уг­леводов, жиров
Пред­стави­тели	Растения, сине-зе- леные во­доросли	Бакте- рии-хе- мосин- тетики	Бактерии гниения, почвен­ные гри­бы	Парази­тические бактерии и черви	Птицы, млекопи­тающие, насекомые

Особенности питания растений. У наземных растений происходит почвенное и воздушное питание. Почвенное питание — это поглощение корнями минеральных ве­ществ, растворенных в воде. Воздушное питание про­исходит в результате фотосинтеза — образования питатель­ных веществ из неорганических за счет энергии света. Фо­тосинтез осуществляется с помощью пигмента хлоро­филла, который способен поглощать световую энергию и переводить ее в энергию химических связей органических соединений. Продуктами фотосинтеза являются углеводы и кислород.

Уравнение фотосинтеза:

С0₂ + 6Н₂ О ^ С ₆Н₁₂ О_б + 60₂

Растения играют важнейшую роль в биосфере, посколь­ку обеспечивают питательными веществами гетеротрофов и кислородом все организмы, которым свойственно ды­хание.

2. Естественный отбор — движущая сила эволюции

Естественный отбор — процесс, в результате которого выживают и оставляют потомство наиболее приспособ­ленные. Материалом для естественного отбора служит на­следственная изменчивость — мутации и рекомбинации, польза или вред которых выясняется в ходе борьбы за су­ществование. Естественный отбор направлен на сохранение и накопление полезных наследственных изменений, повы­шающих возможность выживания и оставления потомства, в этом состоит его творческая роль.

Формы естественного отбора.

Движущий отбор. Действует в изменяющихся условиях среды, направлен на выживание особей с новыми, приспосо­бительными к изменившимся условиям среды признаками, возникшими в ходе наследственной изменчивости. Движу­щий отбор приводит к образованию новых популяций, видов.

Пример: образование новых популяций бабочки березо­вой пяденицы. Эти бабочки в естественной природной среде имеют покровительственную окраску крыльев, благодаря ко­торой их не видно насекомоядным птицам на светлых ство­лах берез. В начале XX в. в некоторых районах Англии из-за промышленных выбросов изменился фон стволов: светлые лишайники, обитавшие на них, погибли, белые стволы по­крылись копотью. Отбор в популяциях березовой пяденицы начал идти в пользу тех бабочек, у которых в ходе наследст­венной изменчивости возник новый признак — серые крылья. Образовались популяции с серыми крыльями.

Стабилизирующий отбор. Действует в относительно по­стоянных условиях среды, направлен на выживание особей с устоявшимися признаками, все уклонения от них, возни­кающие в ходе наследственной изменчивости, отметаются отбором.

Пример: живые ископаемые — кистеперые рыбы, гаттерии — живут многие миллионы лет в постоянных усло­виях, их популяции подвергаются действию стабилизирую­щего отбора.

Разрывающий или дизруптивный отбор благоприятствует сразу нескольким формам и действует против промежуточ­ных форм.

Пример: на океанических островах из-за сильных ветров отбираются насекомые с хорошо развитыми крыльями, ко­торые могут противостоять ветру, и с рудиментарными крыльями, которые не летают и прячутся от ветра в щелях.

Естественный отбор — главная движущая сила эволю­ции, результатом естественного отбора является формирова­ние популяций, приспособленных к среде обитания и видо­образование.

3. Используя таблицы, рисунки и гербарные экземпляры, опишите приспособления к среде обитания у верблюжьей колючки, клюквы, осота. Объясните, как могли возникнуть эти приспособления

Верблюжья колючка — это растение пустынь. Ее при­способлениями к недостатку влаги являются: длинные корни, достигающие грунто­вых вод, листья, частично видоизмененные в колючки для уменьшения поверхно­сти испарения. Клюква — растение болот. Из-за недостатка элементов минерального питания, за­трудненного поглощения хо­лодной воды, растения не­большие, имеют тонкие стеб­ли и маленькие кожистые листья с восковым налетом, препятствующим испарению.

Клюква

Осот — распространенный сорняк огородов, полей, са­дов. Его главная особенность — мощное корневище, благо­даря которому он быстро разрастается, вегетативно размно­жается и успешно конкурирует с культурными растениями.

Верблюжья колючка

Названные приспособления возникли в ходе эволюции. В процессе естественного отбора выживали и оставляли по­

томство те растения, которые, вследствие наследственной изменчивости, приобретали признаки, приспособительные к конкретным условиям обитания.

Билет № 15

i—: :

1. Биотические связи, их роль в экосистеме

Связи между разными организмами в экосистеме назы­ваются биотическими связями. Различают несколько видов биотических связей:

1. Пищевые или трофические связи — основные связи в природе. Одни виды поглощают в процессе питания живот­ную пищу (плотоядные животные), другие — растительную пищу (растительноядные животные), третьи питаются орга­ническими остатками (сапрофиты), есть всеядные организмы.

2. Конкуренция — вид взаимоотношений, который обус­ловлен тем, что сходные по потребностям совместно оби­тающие виды пользуются одними и теми же ресурсами сре­ды (пищей, местами поселения). Конкуренция между орга­низмами тем ожесточеннее, чем более сходны их потреб­ности; сильнее всего конкурируют особи одного вида. При­мер конкуренции особей разных видов со сходными пище­выми потребностями — конкуренция сусликов, сайгаков, овец за растительную пищу в сухих степях.

3. Взаимовыгодные отношения противоположны конку­ренции. Для ряда видов эти отношения так важны, что друг без друга они погибают; возникает симбиоз — тесное взаи­мовыгодное сожительство особей разных видов.

Примеры симбиоза:

• симбиоз бобовых растений и клубеньковых бактерий на их корнях (бобовые отдают бактериям питательные вещест­ва и получают усвоенный бактериями минеральный азот);

• микориза — симбиоз корней растений и гифов грибниц (растения отдают грибнице органические вещества и полу­чают из нее воду и минеральные соли);

• травоядные животные и бактерии, простейшие в их пи­щеварительном тракте (животные отдают одноклеточным питательные вещества и получают от них переваренную клет­чатку).

  4. 65

     Существуют отношения, полезные одному организму и безразличные для другого. Например, некоторые живот-

3-889и

ные питаются остатками пиши других животных, использу­ют их убежища, не принося хозяину ни вреда, ни пользы. Пример — рыба-карапус обитает в полости некоторых голо­турий (иглокожих), используя их как убежище.

4. Противоположный тип отношений, когда присутствие одного вида не позволяет нормально существовать другому. Например, деревья затеняют светолюбивые травы.

5. Наконец, отношения организмов могут быть нейт­ральными, если они непосредственно не взаимодействуют, уживаясь в одном сообществе.

Ведущими биотическими взаимоотношениями являются пищевые (трофические) отношения и конкуренция. Глав­ный результат трофических отношений — сдерживание рос­та численности популяций в экосистемах (например, насе­комоядные птицы сдерживают рост численности насеко­мых). Главный результат конкуренции — вытеснение менее конкурентоспособных из экологической ниши, что приво­дит к более полному использованию среды.

В целом, взаимоотношения приводят к трем главным ре­зультатам: 1) обеспечению пищей; 2) изменению среды оби­тания; 3) расселению видов.