2. Биологический прогресс и биологический регресс. Причины вымирания видов.

Современные представления о направлениях эволюции основываются на работах отечественных биологов А. Н. Северцова и И. И. Шмальгаузена и американского палеонтолога Дж. Г. Симпсона. А. Н. Северцов выделил понятия биологического прогресса и регресса. Биологический прогресс означает победу вида или другой систематической группы в борьбе за существование. Признаками биологического прогресса являются увеличение численности особей данной систематической группы, расширение ее ареала и распадение на подчиненные систематические группы. Основными путями достижения биологического прогресса являются ароморфоз, идиоадаптация, общая дегенерация . Иногда этот процесс может идти на фоне морфофизиологического регресса, то есть упрощения организации (например, у паразитических ленточных червей) Биологический регресс характеризуется обратными признаками: снижением численности особей, сужением ареала, постепенным или быстрым уменьшением популяционного и видового многообразия группы. Биологический регресс может привести вид к вымиранию. Общая причина биологического регресса - отставание в темпах эволюции группы от скорости изменений внешней среды.

3. Определите взаимоотношения, в которые вступают друг с другом перечисленные

организмы: водоросли и грибы в лишайнике, лисица и заяц, лисица и волк, печеночный

сосальщик и корова.

К какой группе экологических факторов относят эти взаимоотношения?

водоросли и грибы в лишайнике-это симбиоз

лисица и заяц-вид взаимоотношений "хищник-жертва"

Лисица и волк- конкуренция

печёночный сосальщик и корова-это паразитизм

К биотическим факторам относят эти взаимоотношения биотанические.

Билет-12

1. Закономерности наследственности, установленные Г. Менделем.

Генетика — наука, изучающая закономерности наследственности и изменчивости живых организмов. Наследственность — это свойство всех живых организмов передавать свои признаки и свойства из поколения в поколение. Изменчивость — свойство всех живых организмов приобретать в процессе индивидуального развития новые признаки. Элементарные единицы наследственности — гены — представляют собой участки ДНК хромосом. Закономерности, по которым признаки передаются из поколения в поколение, первым открыл великий чешский ученый Грегор Мендель (1822—1884). Грегор Мендель в 25 лет стал монахом, уже после этого он прослушал курс математики и естественных наук в Венском университете. Позднее, с 1868 г. , он был настоятелем августинского монастыря в чешском городе Брно и одновременно преподавал в школе естественную историю и физику. В течение многих лет Мендель как ботаник-любитель проводил опыты в монастырском саду и в 1865 г. опубликовал работу «Опыты над растительными гибридами» , в которой изложил основные законы наследственности. Гибридологический метод. Основой замечательной работы Г. Менделя был так называемый гибридологический метод. Суть этого метода заключается в скрещивании (гибридизации) организмов, отличающихся друг от друга какими-либо признаками, и в последующем анализе характера наследования этих признаков у потомства. Гибридологический метод до сих пор лежит в основе исследований всех генетиков. Ставя опыты, Мендель придерживался нескольких правил. Во-первых, работая с садовым горохом, он использовал для скрещивания растения, которые относились к различным сортам. Так, например, у одного сорта горошины всегда были желтые, а у другого — всегда зеленые. Так как горох самоопыляемое растение, то в природных условиях эти сорта не смешиваются. Такие сорта называют чистыми линиями. Во-вторых, чтобы получить больше материала для анализа законов наследственности, Мендель работал не с одной, а с несколькими родительскими парами гороха. В-третьих, Мендель намеренно упростил задачу, наблюдая за наследованием не всех признаков гороха сразу, а только одной их пары. Для своих опытов он изначально выбрал цвет семян гороха — горошин. В тех случаях, когда родительские организмы различаются лишь по одному признаку (например, только по цвету семян или только по форме семян) , скрещивание называют моногибридным. В-четвертых, имея математическое образование, Мендель применил для обработки данных количественные методы: он не просто замечал, каков цвет семян гороха у потомства, но и точно подсчитывал, сколько таких семян появилось. Надо добавить, что Мендель очень удачно выбрал для опытов горох. Горох легко выращивать, в условиях Чехии он размножается несколько раз в год, сорта гороха отличаются друг от друга рядом хорошо заметных признаков, и, наконец, в природе горох самоопыляем, но в эксперименте это самоопыление легко предотвратить, и экспериментатор может опылять растение пыльцой с другого растения, т. е. перекрестно.

Если пользоваться терминами, появившимися через много лет после работ Менделя, то можно сказать, что клетки растений гороха одного сорта содержат по два гена только желтой окраски, а гены растений другого сорта — по два гена только зеленой окраски. Гены, ответственные за развитие одного признака (например, цвета семян) , получили название аллелъных генов. Если организм содержит два одинаковых аллельных гена (например, оба гена зеленого цвета семян или, наоборот, оба гена желтизны семян) , то такие организмы называют гомозиготными. Если же аллельные гены различны (т. е. один из них определяет желтую, а другой — зеленую окраску семян) , то такие организмы называют гетерозиготными.

2. Биотические связи: паразитизм, хищничество, конкуренция, симбиоз.

Биотические — связи между живыми организмами в экосистеме. Основной вид биотических связей — пищевые связи (цепи питания).

Звенья пищевой цепи:

— производители — растения и некоторые бактерии, создающие органические вещества из неорганических;

— потребители — животные, некоторые растения и бактерии, питающиеся готовыми органическими веществами;

— разрушители — грибы и некоторые бактерии, разрушающие органические вещества до неорганических.

3. Внутривидовые отношения — биотические связи между особями одного вида. Примеры: конкуренция между самцами из-за самки, борьба особей из-за лидерства в группе, забота родителей о потомстве, охрана самцами молодых животных и самок.

4. Межвидовые отношения — биотические связи между особями разных видов (хищничество, конкуренция, паразитизм, симбиоз).

5. Хищничество — прямые пищевые связи между организмами, при которых одни организмы уничтожаются другими организмами. Примеры: поедание лисицей зайцев, синицей — гусениц.

6. Конкуренция — тип взаимоотношений, возникающий между видами со сходными экологическими потребностями из-за пищи, территории и др. Пример: конкуренция между лосями и зубрами, обитающими в одном лесу, из-за пищи. Отрицательное влияние конкуренции на оба конкурирующих вида (например, уменьшение численности лосей и зубров вследствие недостатка корма).

7. Паразитизм — форма межвидовых отношений, при которых одни организмы существуют за счет других, питаясь их кровью, тканями или переваренной пищей. Многократное использование паразитом организма хозяина. Примеры паразитизма: гриб-трутовик и дерево, собака и клещ, паразитические черви и человек.

8. Симбиоз — тип межвидовых отношений, при котором оба организма получают взаимную пользу. Примеры симбиоза: рак-отшельник и актиния, клубеньковые растения и бактерии, шляпочные грибы и деревья, лишайники (симбиоз гриба и водоросли).

9. Роль биотических связей в экосистеме. Взаимосвязь организмов — производителей, потребителей и разрушителей в экосистеме — основа круговорота веществ и превращений энергии. Цепи питания — пути передачи веществ и энергии. Пример: растения —»- растительноядное животное (заяц) —»- хищник (волк). 10. Звенья круговорота веществ: поглощение производителями из окружающей среды неорганических веществ и создание ими органических веществ с использованием энергии солнечного света; потребление органических веществ и заключенной в них энергии организмами-потребителями (растительноядными животными, хищниками, паразитами); разрушение органических веществ до минеральных с освобождением заключенной в них энергии организмами-разрушителями (бактериями, грибами).

3. Приготовьте микропрепарат кожицы чешуи лука и рассмотрите его под микроскопом.

Зарисуйте клетку и подпишите видимые части и органоиды клетки.

Билет-13

1. Фенотипическая (ненаследственная) изменчивость.

Модификационная (фенотипическая) изменчивость связана с реакцией одного и того же генотипа на изменение внешних условий, в которых протекает развитие организмов и которые создают различия в формах его проявления. Один и тот же генотип проявляется в разных фенотипах. Генотип и фенотип — важнейшие понятия генетики, они были предложены Вильгельмом Людвигом Иогансеном (1857- 1927) в 1909 г.( датский биолог, профессор Института физиологии растений Копенгагенского университета, член Шведской Академии Наук). Генотип (от греческого — рождение, отпечаток, образ) — это совокупность всех генов организма, его наследственная материальная основа.

Фенотип (от греческого — явление, отпечаток, образ) — совокупность всех признаков и свойств организма, сформировавшихся на основе генотипа. Любой фенотип организма представляет собой результат реализации генотипа в конкретных условиях внешней среды. В различиях между фенотипами, развивающимися на основе одного и того же генотипа, проявляется модификационная изменчивость. В конкретных формах тех или иных фенотипов выражается взаимодействие между генотипом и внешними условиями, в которых осуществляется развитие организма.Внешние условия оказывают огромное влияние на все признаки и свойства развивающегося организма.

Пример: Белокочанная капуста в условиях жаркого климата не образует кочана. Породы лошадей и коров, завезенных в горы, становятся низкорослыми

Наследственная изменчивость. К наследственной изменчивости относят такие изменения признаков организма, которые определяются генотипом и сохраняются в ряду поколений. Иногда это крупные, хорошо заметные изменения. Например, коротконогость у овец, отсутствие оперения у кур, отсутствие пигмента (альбинизм) или полидактилия (многопалость, наличие лишних пальцев на кисти или стопе).Генотипическая изменчивость — изменчивость, возникающая в результате новых генетических комбинаций, в результате .

— либо полового размножения, кроссинговера (явление обмена участками гомологичных хромосом во время конъюгации1 при мейозе2). и других перестроек на хромосомном уровне;

— либо под влиянием мутаций (мутационная изменчивость).

Генотипическая изменчивость подразделяется на мутационную и комбинативную. Они ведут к увеличению внутривидового разнообразие в природе.

Мутационная изменчивость связана с процессом образования мутаций. Мутации – это внезапные скачкообразные стойкие изменения в структуре генотипа. Организмы, у которых произошла мутация, называются мутантами. Мутационная теория была создана Гуго де Фризом (Гуго Де Фрис, нидерл. Hugo de Vries, 1848—1935 — голландский ботаник, генетик) в 1901-1903 гг. На основных ее положениях строится современная генетика: мутации, дискретные изменения наследственности, в природе спонтанны, мутации передаются по наследству, встречаются достаточно редко и могут быть различных типов.

Классификация мутаций.

1. По способу возникновения. Различают спонтанные и индуцированные мутации Спонтанные происходят в природе крайне редко с частотой 1-100 на миллион экземпляров данного гена. В настоящие время очевидно, что спонтанный мутационный процесс зависит как от внутренних, так и от внешних факторов, которые называют мутационным давлением среды.

Индуцированные мутации возникают при воздействии на человека мутагенами –факторами, вызывающими мутации. Мутагены же бывают трех видов:

* Физические ( радиация, электро – магнитное излучение, давление, температура и т.д.).

* Химические (цитостатики, спирты, фенолы и т.д.).

* Биологические ( бактерии и вирусы ).

2. По отношению к зачатковому пути. Существуют соматические и генеративные мутации. Генеративные мутации возникают в репродуктивных тканях и поэтому не всегда выявляются. Для того, чтобы выявилась генеративная мутация, необходимо, чтобы мутантная гамета участвовала в оплодотворении.

3. По адаптивному значению. Выделяют положительные, отрицательные и нейтральные мутации. Эта классификация связана с оценкой жизнеспособности образовавшегося мутанта.

4. По изменению генотипа. Мутации бывают генные, хромосомные и геномные.

5. По локализации в клетке. Мутации делятся на ядерные и цитоплазматические. Плазматические мутации возникают в результате мутаций в плазмогенах, находящихяс в митохондриях. Полагают, что именно они приводят к мужскому бесплодию. Причем такие мутации в основном наследуются по женской линии.

Комбинативная изменчивость возникла с появлением полового размножения, она связана с различными вариантами перекомбинации родительских задатков и является источником бесконечного разнообразия сочетаемых признаков.

Мутагенные факторы.

Мутаген – фактор, вызывающий мутацию.

Любые мутации могут возникнуть спонтанно или быть индуцированными. Спонтанные мутации появляются под влиянием неизвестных природных факторов и приводят к ошибкам при репликации ДНК. Индуцированные мутации возникают под воздействием специальных направленных факторов, повышающих мутационный процесс. Мутагенным действием обладают факторы физической, химической и биологической природы.

1. Среди физических мутагенов наиболее сильное мутантное действие оказывает ионизирующая радиация – рентгеновские лучи, α-, β-, γ-лучи.

2. Химические мутагены должны обладать следующими качествами:

• высокой проникающей способностью;

• свойством изменять коллоидное состояние хромосом;

• определенным действием на состояние хромосомы или гена. К химическим веществам, вызывающим мутации, можно отнести органические и неорганические вещества, такие, как кислоты, щелочи, перекиси, соли металлов, формальдегид, пестициды, дефолианты, гербициды, колхицин и др.

3.Кроме мутагенов физической и химической природы, в окружающей среде имеются биологические факторы мутагенеза. Вирусы оспы, кори, ветряной оспы, эпидемического паротита, гепатита, краснухи и др. способны вызывать разрывы хромосом.

2. Искусственные сообщества – агроэкосистемы, роль человека в них.

ЖИЗНЬ В АГРО - И УРБОЭКОСИСТЕМАХ. ЖИЗНЬ В ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ .Жизнь в агроэкосистемах характеризуется за¬грязнением окружающей среды ядохимикатами, ко¬торые применяются в сельском хозяйстве. Так, для уничтожения хозяйственно вредных насекомых ис¬пользуют инсектициды; грибковых заболеваний рас¬тений – фунгициды; сорняков – гербициды. При этом происходит воздействие на все уровни жизни в агроэкосистемах – от биогеоценоза в целом до популяций и отдельных индивидуумов. В подобных слу¬чаях ученые указывают на возможность ответных ре¬акций природы и ее компонентов на человека и среду его обитания в агроэкосистемах. Причем агроэкосистемы являются, по сути, искусственными с созданием человеком экологического абсурда: агроценоз со¬стоит из одного, реже – двух видов культурных рас¬тений, а идеальная для него пищевая цепь – всего из двух звеньев: «растение – человек» или «растение – домашние животные» . В природе такая система из-за своей неустойчивости невозможна. В постоянной борьбе человека с сорняками и вредителями культурных растений часто возникает эффект «экологического бумеранга» . Это совокупность отрицательных, особо опасных явлений, возникающих в окружающей среде в результате неправильной хозяйственной деятельности человека, которые в итоге оказываются вредными для него самого. В частности, при применении ядохимикатов против вредителей сельхозкультур погибают и полезные насекомые-опылители (пчелы, осы, шмели) . Неоспоримы экономические и социальные преимущества городских форм расселения. Однако рост городского населения с созданием урбоэкосистем в последние десятилетия оказался настолько стремительным, а концентрация и интенсификация производственной и непроизводственной деятельности в такой степени высокой, что окружающая среда многих городов мира уже не в состоянии удовлетворить многие биологические и социальные требования современного человека. Чрезмерная плотность населения в городах порождает такие проблемы, как загрязнение окружающей среды, шум, недостаток жилья, школ, больниц, транспорта, зеленых насаждений, хаотичность уличного движения, безработица, преступность, массовые заболевания различных видов и т. д. Жизнь в экстремальных условиях требует от человека больших материальных и энергетических затрат. Это наглядно видно на примере северных городов России, в Заполярье. Для поддержания нормальных условий жизни в этих городах затрачиваются огромные топливно-энергетические ресурсы, при этом происходит загрязнение окружающей среды, и в первую очередь атмосферы, от сжигания топлива в течение долгого холодного периода. Длительное проживание человека в экстремальных условиях негативно сказывается на здоровье. Продолжительность жизни у северян ниже, чем у жителей умеренных широт. В советское время людям, работавшим и жившим в экстремальных условиях, делались надбавки к зарплате, стаж работы при этом шел 1 к 2 или 1 к 1,5 годам, т. е. увеличивался в 1,5-2 раза.

3. Из имеющихся организмов составьте пищевую цепь: беркут, кузнечик, землеройка,

травянистые растения. Определите, к какой функциональной группе относится беркут в

составленной пищевой цепи. Ответ поясните.