Билет-14

1. Причины устойчивости экосистем, их смена. Антропогенные изменения экосистем.

способность экосистемы возвращаться в исходное состояние после временного внешнего воздействия - восстанавливаемость системы (упругая устойчивость, эластичность).

Первые два понятия трактуются как адаптационная устойчивость, третье – как регенерационная. Если та или иная функция экосистемы под воздействием возмущения отклоняется от «нормы», степень этого отклонения показывает относительную устойчивость системы, а время, необходимое для восстановления «нормы», - ее относительную упругость.Существует несколько разных механизмов обеспечения экологической устойчивости:

1) постоянство достигается благодаря действию отрицательных обратных связей, сохраняющих экосистему в устойчивом состоянии (гомеостаз). В этом случае действует принцип Ле Шателье-Брауна: при внешнем воздействии, выводящем систему из состояния устойчивого равновесия, равновесие смещается в том направлении, при котором эффект внешнего воздействия ослабляется;

2) экологическая устойчивость обеспечивается избыточностью функциональных элементов. Напр., если в состав сообщества входят несколько популяций автотрофных организмов, каждая из которых имеет свой оптимум температуры для фотосинтеза, то

фотосинтез сообщества в целом будет слабо изменяться при колебании температуры в определенных условиях. В этом случае устойчивость экосистемы прямо связана с ее видовым разнообразием;

3) адаптация - перестройка структурных элементов системы без существенного изменения ее функций. Перестройка может быть и необратимой, например, в процессе эволюции.

Популяции или виды в целом развиваются в экосистемах в окружении других видов. При изучении палеоботаники «былых биосфер» Вернадский показал, что в процессе эволюции жизни на Земле структура биогеоценозов существенно менялась и усложнялась (вначале хемотрофы, затем фототрофы и т.д.). С появлением первых фототрофов (водорослей) процесс формирования первичных экосистем закончился, и цепь круговорота веществ замыкается, но были избыточные биогенные продукты → появились гетеротрофы и т.д., но эти экосистемы были неустойчивы, быстро появлялись и распадались (т.е. микроорганизмы быстро размножались – быстрая смена поколений) → эволюция ускорялась.Возникновение многоклеточных организмов сопровождалось увеличением устойчивости экосистем. При выходе растений на сушу → много новых местообитаний → быстрая эволюция → огромное количество органического вещества оказывалось не потребленным и выводилось из биотического круговорота в виде дошедших до нас угля, нефти и т.д. пока не появилось достаточное количество консументов. Середина мела – появились травянистые растения и однолетники → разное ускорение кругов биогенных веществ, т.к. было много животных и грызунов. Важным успехом было образование биотического круговорота – создание таких жизненных сред, в которых одна и та же порция вещества может многократно использоваться. Это стало возможным, когда возникла триада: продуцент → консумент → редуцент. Дальнейшее направление эволюции экосистем вело к уменьшению потребления вещества из биотических круговоротов и интенсификации миграции химических элементов (у животных это появление теплокровности, т.к. млекопитающие затрачивают на создание своей биомассы всего 1% потребляемых ими веществ; у растений это – появление однолетников). В процессе развития жизни происходит усложнение экосистем. Основной интегрирующий фактор в жизни биогеоценоза – пищевые взаимоотношения. Определенная сложная структура биогеоценоза оказывается необходимой предпосылкой для поддержания его устойчивости. Наиболее хрупкие и неустойчивые экосистемы с наименьшим числом компонентов (тундра). Наиболее устойчивы экосистемы тропического леса, где потоки вещества и энергии многократно дублируются (очень много видов и малая численность каждого) – выдерживает потерю процента составляющих их компонентов без ущерба для функционирования. Все экосистемы являются реальной средой для межвидовых взаимоотношений, → постоянные взаимодействия всех компонентов биогеоценоза оказываются причиной изменения биогеоценоза и других экосистем → преобразование биосферы.Смена биогеоценозов – сукцессия. Климаксовое сообщество – в равновесии с окружающей средой устойчиво.

Общие черты изменения биогеоценозов:

1) все биотические системы динамичны и подвижны, чутко реагируют на влияние внешней среды;

2) в процессе развития экосистемы наблюдается удлинение цепей питания, увеличение числа трофических уровней → происходит дифференциация потоков вещества и энергии (узкая пищевая специализация видов);

3) в результате удлинения цепей питания увеличивается время удержания вещества и энергии (появляется круг долгоживущих организмов).

2. Размножение, его роль в природе. Половое и бесполое размножение организмов.

Размножение — способность к воспроизведению себе подобных, присущая всем организмам и обеспечивающая сохранение биологического вида, а следовательно, и

жизни на Земле. В природе известны различные формы размножения. Бесполое размножение в широком смысле включает в себя деление, спорообразование, вегетативное размножение, в том числе почкование и фрагментацию. Своеобразными формами полового размножения являются конъюгация (у некоторых водорослей, инфузорий, бактерий), при которой происходит временное соединение двух одноклеточных особей, сопровождаемое обменом некоторых частей ядерного аппарата, и партеногенез. Последний феномен (буквально означающий девственное размножение — греч. parthenos — девственница и genesis — рождение) представляет однополое размножение, при котором развитие зародыша из яйцеклетки происходит без оплодотворения.Половое размножение характерно для большинства обитателей Земли. Конкретные механизмы роли раздельнополости в эволюционном процессе, проливающие свет на ряд проблем клинической сексопатологии, вскрыты в серии работ советского исследователя В. А. Геодакяна. У большинства организмов, размножающихся половым путем, половые клетки (гаметы) дифференцируются от остальных клеток тела, имеющих стандартный набор хромосом (аутосомы, или эухромосомы). У многоклеточных животных как женские гаметы (яйцеклетки), так и мужские (сперматозоиды) вырабатываются в специальных половых железах (гонадах), подразделяемых на женские — яичники и мужские — семенники, а встреча гамет и их слияние (оплодотворение) облегчаются наличием особых половых органов. Цитогенетическими исследованиями установлено, что у высших организмов все соматические клетки обоих полов имеют одинаковый двойной набор аутосом (2А) и разные половые хромосомы. При этом один пол дает только один тип гамет (например, в яичниках человека в норме образуются только половые хромосомы типа X), а другой пол дает два типа гамет (например, в семенниках человека — половые хромосомы типов X и Y). Таким образом, один из полов (у человека — мужской), образуясь из двух разных гамет, имеет гибридную генетическую конституцию (XY) и поэтому называется гетерогаметным. Противоположный пол, определяемый набором из двух гамет одного типа (XX), имеет однородную генетическую конституцию и называется гомогаметным. У большинства видов, в том числе у всех млекопитающих, гетерогаметным является мужской пол. Однако у некоторых видов, в частности у птиц и бабочек, гетерогаметен женский пол. Таким образом, у человека и других млекопитающих пол зародыша определяется сингамно, т. е. при акте оплодтворения. У организмов с мужской гетерогаметностыо оплодотворение яйцеклетки сперматозоидом, несущим Y-хромосому, приводит к развитию мужского зародыша, а оплодотворение сперматозоидом, несущим Х-хромосому, приводит к развитию женского зародыша. При этом подразумевается, что сперматозоиды, несущие Х- и Y-хромосомы, образуются в гонадах в равных количествах и, следовательно, появление того илм другого пола имеет равную степень статистической вероятности, целиком завися от игры случая.

3. На большой глубине в океане практически нет растительных организмов. Однако здесь обитают различные животные: губки, гидроидные полипы, роговые кораллы, двустворчатые моллюски, кольчатые черви, крабы, донные рыбы и др. Как можно объяснить отсутствие растений и что служит пищей для живущих здесь животных?

Билет-15

1. Трофические уровни организмов в экосистеме, их роль.

2. Деление клетки – основа роста, развития и размножения организмов. Митоз.

Деление клеток - основа размножения и роста организмов Деление клеток - процесс, лежащий в основе размножения и индивидуального развития всех живых организмов. Основную роль в делении клеток играет ядро. На окрашенных препаратах клетки содержимое ядра в состоянии покоя представлено хроматином, который различим в виде тонких тяжей (фибрилл), мелких гранул и глыбок. Основу хроматина составляют нуклеопротеины - длинные нитевидные молекулы

ДНК (хроматиды), соединенные со специфическими белками-гистонами. В процессе деления ядра нуклеопротеины спирализуются, укорачиваются и становятся видны а световой микроскоп в виде компактных палочковидных хромосом. У каждой хромосомы есть первичная перетяжка (утонченный неспирализованный участок) - центромера, которая делит хромосому на два плеча. Митоз - это непрямое деление клеток, широко распространенное в природе. Благодаря митозу обеспечивается равномерное распределение генетического материала между двумя дочерними клетками. Митоз состоит из четырех последовательных фаз. Период жизни клетки между двумя ми-готическими делениями называется интерфазой. Она в десятки раз продолжительнее митоза. В эту фазу происходит синтез молекул АТФ и белков, удваоение ДНК, удваиваются некоторые органоиды клетки.В профазе начинается спирализация ДНК. Утолщенные и укораченные нити ДНК состоят из двух хроматид, К концу профазы ядерная мембрана и ядрышки исчезают. Центриоли клеточного центра расходятся к полюсам, формируется веретено деления. В метафазе происходит окончательная спирализация хромосом, их центромеры располагаются по экватору, прикрепляясь к нитям веретена деления. В анафазе центромеры делятся, сестринские хроматиды отделяются

3. Решите задачу. У мышей длинные уши – доминантный признак, а короткие –

рецессивный. Скрестили самца с длинными ушами с самкой с короткими ушами. В

первом поколении все потомство получилось с длинными ушами. Определите генотипы

родителей и потомства.

По 1 закону Менделя все потомство будет длинноухим

АА х аа

F1 Аа

Ответ 100% длинноухие гетерозиготы (Аа).