Билет № 12

1. Агроэкосистемы, их отличия от природных экосистем. Последствия деятельности человека в экосистемах. Сохранение экосистем.

1. Агроценоз (агроэкосистема) - искусственная система, созданная в результате деятельности человека. Примеры агроценозов: парк, поле, сад, пастбище, приусадебный участок.

2. Сходство агроценоза и биогеоценоза, наличие трех звеньев: организмов - производителей, потребителей и разрушителей органического вещества, круговорот веществ, территориальные и пищевые связи между организмами, растения - начальное звено цепи питания.

3. Отличия агроценоза от биогеоценоза: небольшое число видов в агроценозе, преобладание организмов одного вида (например, пшеницы в поле, овец на пастбище), короткие цепи питания, неполный круговорот веществ (значительный вынос биомассы в виде урожая), слабая саморегуляция, высокая численность животных отдельных видов (вредителей сельскохозяйственных растений или паразитов).

4. Агроценоз - экологически неустойчивая система, ее причины - слабый круговорот веществ, недостаточно выраженная саморегуляция, небольшое число видов и др.

Агроценоз составляют организмы, обитающие на сельско­хозяйственных угодьях: землях, занятых посевами и посадка­ми культурных растений. Как в естественном биогеоценозе, так и в агроценозе, комплексы организмов, входящие в его со­став, формируют трофические цепи, также между ними воз­никают и другие типы взаимоотношений.

В отличие от естественных экосистем, в которых видовое разнообразие растений, как правило, велико и формируется в результате длительного процесса сукцессии, в агроценозах (садах, плантациях, полях) растительный покров представлен одним видо (сортом) культурного растения и создается чело­веком.

На фоне культивируемого человеком растения в агроцено­зе формируются комплексы других организмов по тем же за­конам, что и в естественном биоценозе. Основной движущей силой в их становлении является естественный отбор. В агро­ценозах человек создает условия, благоприятные для жизне­деятельности возделываемой культуры, а все другие виды (сорняки, насекомые вредители и т.д.) одавляет. Таким обра­зом, деятельность человека в агроценозе становится дополни­тельным жестким фактором отбора.

При создании агроценоза меняется исходный видовой со­став растительноядных животных. Те животные, которые не питаются возделываемыми растениями, а условия их культи­вирования для них непригодны — исчезают, или их популяции пребывают в подавленном состоянии. Напротив, те жи­вотные, которые в новых условиях находят благоприятные условия, размножаются и могут повреждать культурные рас­тения. Таким образом, смена сообществ в агроценозе проис­ходит при непосредственном участии человека и согласно его целям (например, уничтожение вредных насекомых, мыше­видных грызунов и т.д.). Природные экосистемы — саморегу­лирующиеся системы, а агроценозы регулируются человеком.

В естественных экосистемах основным источником энергии служит Солнце. В агроценозах наряду с солнечной энергией присутствует энергия, привносимая человеком — вспашка, по­лив, орошение, борьба с вредителями, внесение минеральных удобрений и т.д.

В естественных биоценозах происходит постоянный круго­ворот веществ, позволяющий долгое время сохранять баланс питательных элементов: поглощаемые растениями минераль­ные вещества со временем возвращаются в почву. В агроцено­зах человек постоянно изымает жизненно-важные для расте­ний минеральные элементы вместе с урожаем. Поэтому продуктивное функционирование агроценоза возможно толь­ко при внесении минеральных и органических удобрений.

5. Роль человека в повышении продуктивности агроценозов: выведение высокопродуктивных сортов растений и пород животных, их выращивание с использованием новейших технологий, учет биологии организмов (потребность в питательных веществах, потребности растений в тепле, влажности и др.), борьба с болезнями и вредителями, своевременное проведение сельскохозяйственных работ и др.

6. Агроценозы как источник загрязнения окружающей среды: биологического (массовое размножение, вспышка численности насекомых-вредителей), химического (смыв в водоемы избытка ядохимикатов, удобрений, гибель от ядохимикатов насекомых-опылителей, изменение фауны почвы под воздействием химических веществ и др.).

7. Защита природы от загрязнения сельскохозяйственным производством - соблюдение норм и сроков внесения минеральных удобрений, применения ядохимикатов, новых технологий обработки почвы.

2. Покрытосеменные растения - господствующая группа растений на Земле. Классы покрытосеменных. Среди гербарных экземпляров или живых растений найдите покрытосеменные, принадлежащие к разным классам. По каким признакам вы их отличите?

Покрытосеменные являются крупнейшим отделом растительного мира, к которому относится около 250 тыс. видов. Они играют решающую роль в формировании растительного покрова Земли, существенно влияют на климат. Покрытосеменные произрастают во всех климатических зонах и входят в состав самых разнообразных экологических систем.

Господство цветковых растений на Земле связано с рядом прогрессив­ных морфологических изменений, возникших в процессе эволюции:

1. Прогрессивные изменения структуры тканей, вегетативных и генера­тивных органов обеспечили возникновение разнообразных древесных и травянистых жизненных форм, образующих многоярусны биоценозы.

2. Появление цветка (органа размножения), в котором происходят бес­полое (образование спор) и половое (образование семени) размножения.

3. Наличие в составе цветка завязи, содержащей семязачатки и предох­раняющей их от неблагоприятных воздействий среды. Из завязи развива­ется плод, стенки которого защищают семена от повреждений и тем самым сохраняют его.

4. Двойное оплодотворение, в результате которого в семени образуются диплоидный зародыш и триплоидный эндосперм (обеспечивает питание зародыша при прорастании).

5. Дальнейшая редукция гаметофита. Женский гаметофит представлен зародышевым мешком, состоящим всего из восьми клеток.

6. Основными проводящими элементами ксилемы взамен трахеид становятся сосуды; во флоэме ситовидные трубки имеют членистое строение, появляются клетки-спутники. Такое строение проводящей системы обеспечивает более быстрый и интенсивный доступ питательных веществ ко | всем частям тела растения, что многократно активизирует все процессы организма.

Вопрос о месте и времени происхождения и предке покрытосеменных еще окончательно не решен. Предполагают, что они в конце юрского пери­ода и в меловом периоде широко распространились на суше. Ученые счи­тают, что первые цветковые были древесными растениями. Из них возник­ли кустарники, полукустарники и наконец травянистые формы, вначале многолетние, а в процессе расселения и формирования новых экологичес­ких систем -двулетние и однолетние. Травы представляют более прогрес­сивную жизненную форму растений. Ученые считают, что растительное будущее за однолетними травами.

Среди гербарных экземпляров распознать покрытосемянное растение можно по наличию у него цветков и плодов. Растения разных классов (класс однодольные, класс двудольные) можно по наличию основных признаков:

1. По строению семени. У однодольных с одной семядолей. У двудольных с двумя семядолями

2. По строению цветка (у однодольных он будет трехчленного типа, у двудольных 4-х или 5-ти членного типа);

3. По строению корневой системы. У однодольных она мочковатая, у двудольных стержневая;

4. По жилкованию листа. Сетчатое или перистое – двудольные; дуговое или параллельное - однодольные

3. Объясните роль системы органов дыхания в поддержании постоянства внутренней среды организма человека. Заболевания органов дыхания. Какие меры профилактики позволят вам защитить себя от заболеваний гриппом, ОРЗ, туберкулезом?

Обмен газов между кровью и воздухом осуществляется дыха­тельной системой, включающей воздухоносные пути и легкие

Органы дыхания — носовая полость, глотка, гортань, трахея, бронхи и легкие — обеспечивают циркуляцию воздуха и газообмен.

Воздух через наружные отверстия (ноздри) поступает в полость носа. Носовая полость делится костно-хрящевой перегородкой на две половины. Ее внутреннюю поверхность образуют три извили­стых носовых хода. По ним воздух, поступающий через ноздри, проходит в носоглотку.

Многочисленные железы, расположенные в слизистой оболоч­ке, выделяют слизь, которая увлажняет вдыхаемый воздух. Обиль­ное кровоснабжение слизистой оболочки согревает воздух. На влаж­ной поверхности слизистой оболочки задерживаются находящиеся во вдыхаемом воздухе пылинки и микробы, которые обезврежива­ются слизью и лейкоцитами. Слизистая оболочка дыхательных пу­тей выстлана мерцательным эпителием, клетки которого имеют на внешней поверхности тончайшие выросты — реснички, способ­ные сокращаться. Сокращение ресничек совершается ритмически и направлено в сторону выхода из носовой полости. При этом слизь и прилипшие к ней пылинки и микробы выносятся наружу из но­совой полости.

В верхней части носовой полости находятся окончания обоня­тельного нерва, воспринимающие различные запахи.

Через носоглотку воздух проходит в гортань. Гортань служит для проведения воздуха из глотки в трахею и совместно с ротовой полостью является органом звукообразования и членораздельной речи. Гортань — полый орган, стенки которого образованы пар­ными и непарными хрящами (щитовидный, перстневидный, два черпаловидных и надгортанник), соединяющимися связками, сус­тавами, мышцами, и подъязычной костью. Между передним и зад­ним хрящами (от отростков черпаловидных хрящей и внутренней поверхности щитовидного хряща) натянуты голосовые связки, об­разующие голосовую щель. Одни из мышц гортани при сокраще­нии суживают щель, а другие — расширяют.

Звук голоса возникает в результате колебания голосовых свя­зок при выдыхании воздуха. Оттенки голоса, его тембр зависят от длины голосовых связок и от системы резонаторов, которую со­ставляют полости гортани, глотки, рта, носа и его придаточных пазух. В воспроизведении членораздельной речи, кроме голосо­вых связок, также принимают участие язык, губы, щеки, мягкое небо, надгортанник.

На уровне 6-7-го шейных позвонков гортань переходит в трахею.

Трахея, или дыхательное горло, является продолжением гор­тани и представляет собой трубку длиной 9-11 см и диаметром 15-18 мм. Трахея состоит из хрящевых полуколец, препятствующих спадению ее стенок, соединенных связками. Эти полукольца сзади объединены между собой соединительнотканной перепонкой с пе­реплетающимися гладкими мышечными волокнами и прилегают к пищеводу.

Нижний конец трахеи делится на два главных бронха, кото­рые затем многократно ветвятся, входят в правое и левое легкие, образуя в легких «бронхиальное дерево». Стенка крупных бронхов содержит неполные хрящевые кольца, их просвет всегда открыт. Стенки малых бронхов хрящей не имеют и состоят из эластичес­ких и гладкомышечных волокон.

Конечные самые тонкие бронхиальные веточки — бронхиолы переходят в альвеолярные ходы, на стенках которых находятся мно­гочисленные тонкостенные выпячивания, крохотные легочные пу­зырьки— альвеолы, диаметром 0,15-0,25 мм и глубиной 0,06-0,3 мм, заполненные воздухом, оплетенные густой сетью капилля­ров. Между стенками альвеол и капилляров происходит газообмен.

Стенки альвеол выстланы однослойным плоским эпителием, покрьггым тонкой пленкой вещества — сурфактантом — слоем бел­ков, фосфолипидов и гликопротеидов, основная функция которого: поддержание поверхностного натяжения стенки альвеолы, ее способности к растягиванию при вдохе и противодействие спаде­нию при выдохе. Сурфактант обладает также бактерицидными свой­ствами.

Легкие занимают почти весь объем грудной полости и пред­ставляют собой упругие губчатые органы. В центральной части лег­кого располагаются ворота, куда входят бронх, легочная артерия, нервы, а выходят легочные вены. Правое легкое делится борозда­ми на три доли, левое — на две. Снаружи легкие покрыты плев­рой, которая состоит из двух листков: внутреннего, покрывающе­го легкое, и наружного, выстилающего внутреннюю полость груд­ной клетки. Между этими листками находится замкнутая плев­ральная полость с небольшим количеством жидкости. Жидкость уменьшает трение листков при дыхательных движениях легких.

Газообмен в легких и тканях (рис.3). Вдыхаемый атмос­ферный воздух содержит около 79% азота, 21 % кислорода и 0,03 % диоксида углерода. В основе газообмена лежит разность концентра­ции газов: концентрация киелорода в поступившем в альвеолы воздухе выше, чем в легочных капиллярах (его парциальное давление в альвеолах составляет 100 мм рт. ст., а в капиллярах — 40 мм рт. ст.).

Р ис.3. Молекулярный механизм газообмена в организме:

диффузия газов (0₂, COJ из области более высокой концентрации в об­ласть более низкой концентрации (между кровью и тканями): 1 — ткане­вая жидкость; 2 — капилляр с венозной кровью; 3 — капилляр с венозной кровью в альвеолах легких; 4 — капилляр с артериальной кровью в аль­веолах легких; 5 — капилляр с артериальной кровью в тканях тела

Поэтому кислород из альвеол диффундирует через стенки кровеносных капилляров в кровь, насыщает ее и проникает в эритроциты, где вступает в непрочное соединение с гемоглоби­ном, образуя оксигемоглобин. При взаимодействии гемоглобина с кислородом концентрация свободного кислорода в плазме пони­жается, что способствует диффузии новых порций кислорода из альвеол и полному насыщению гемоглобина кислородом.

Теоретически 1 г гемоглобина может связать 1,39 мл кислоро­да. Однако часть гемоглобина находится в неактивном состоянии и реально связывается 1,34 мл кислорода. Поскольку в 1 л крови содержится в среднем 150 г гемоглобина (158 г у мужчин и 140 г у женщин), то в указанном объеме находится 0,2 л кислорода — кис­лородная емкость крови. При уменьшении парциального давле­ния кислорода во вдыхаемом воздухе и снижении концентрации его в плазме крови количество оксигемоглобина падает. Кровь, насыщенная кислородом, становится артериальной и через легочные вены поступает в левое предсердие. Обмен газов в тканях осуществляется в капиллярах по тому же принципу, что и в легких. Кислород из тканевых капилляров, где его концентрация высока, переходит в тканевую жидкость с более низкой концент­рацией кислорода. Из тканевой жидкости он проникает в клетки и сразу же вступает в реакции окисления, поэтому в клетках практи­чески нет свободного кислорода.

Диоксид углерода по тем же законам поступает из клеток, че­рез тканевую жидкость, в капилляры. Выделяющийся углекислый газ способствует диссоциации оксигемоглобина и сам вступает в соединение с гемоглобином, образуя карбоксигемоглобин, транс­портируется в легкие и выделяется в атмосферу. В оттекающей от органов венозной крови углекислый газ находится как в связан­ном, так и в растворенном состоянии в виде угольной кислоты, которая в капиллярах легких легко распадается на воду и углекис­лый газ. Угольная кислота может также вступать в соединения с солями плазмы, образуя бикарбонаты.

В легких, куда поступает венозная кровь, кислород снова насы­щает кровь, а углекислый газ из зоны высокой концентрации (легоч­ных капилляров) переходит в зону низкой концентрации (альвеол).

Для нормального газообмена воздух в легких должен постоян­но сменяться, что достигается ритмическими актами вдоха и вы­доха, за счет движений межреберных мышц и диафрагмы.

Заболевания органов дыхания: грипп, ОРЗ (вирусные инфекции), туберкулез (возбудитель – палочка Кохха).

Грипп — острая респираторная инфекция, во многом напоминающая простуду, однако, несомненно, более серьезная. Возбудителями инфекции являются вирусы различных типов — штаммов — А, В и С. Источник возбу­дителя инфекции — больной человек в первые 4—7 дней болезни. Обычно заражение происходит воздушно-капельным путем. Вирус выделяется больным в воздух из пораженных клеток дыхательных путей с каплями слю­ны, слизи, мокроты, при дыхании, разговоре, плаче, кашле, чихании. Вос­приимчивость к гриппу очень высокая. Скрытый период болезни составля­ет до 72 ч, затем быстро развиваются лихорадка, озноб, воспаление горла, головная боль, боли во всем теле, сильный кашель и насморк (вклейка, фото 32—33).

Профилактика. Больных, проходящих лечение на дому, необходимо изолировать в отдельную комнату или за ширму. При уходе за больным нужно носить ежедневно сменяемую маску из 4—6 слоев простиранной и проглаженной марли. Помещение, где находятся больные, следует прове­тривать и делать в нем влажную уборку. Больные гриппом не должны по­сещать поликлинику, а вызывать врача на дом. Важными мерами преду­преждения гриппа являются закаливание организма, занятия физической культурой, правильное питание и профилактика переутомления.

Туберкулез — болезнь, вызываемая у человека и животных микобактериями туберкулеза.

Выделяют туберкулез органов дыхания, а также других органов и сис­тем. Наиболее часто поражаются органы дыхания, а также мочеполовая си­стема, глаза, лимфатические узлы, кости и суставы, кожа.

Микобактерии туберкулеза — тонкие прямые или слегка изогнутые па­лочки. Они весьма устойчивы вне организма: в уличной пыли сохраняются до 10 дней, на страницах книг — до 3 месяцев, в воде они погибают через 90 мин, ультрафиолетовое излучение убивает их в течение 2—3 мин. При воздействии препаратов, выделяющих свободный активный хлор (хлорная известь), гибель возбудителей туберкулеза происходит через 3—5 ч.

Основным источником возбудителей инфекции является человек, боль­ной туберкулезом, выделяющий их в окружающую среду. Как правило, это больной туберкулезом легких, в мокроте которого содержатся ми­кобактерии. В большинстве случаев заражение туберкулезом происходит воздушно-капельным путем.

Профилактика. Здоровый, крепкий организм менее подвержен заболе­ванию, поэтому закаливание тела, занятия физической культурой, здоро­вый образ жизни, чистота помещений, соблюдение санитарно-гигиенических норм предохраняют от заболевания туберкулезом.