Биосфера.

Биосфера – особая оболочка Земли, состав, структура и энергетика которой определяются совокупной деятельностью всех живых организмов, представляет собой открытую, целостную и устойчивую систему, прошедшую длительный путь исторического развития.

Живое вещество – совокупность всех живых организмов (животных, растений, грибов и микроорганизмов).

Биогенное вещество – органоминеральные продукты, созданные в результате жизнедеятельности организмов (нефть, каменный уголь, торф).

Косное вещество – вещество, которое образуется без участия живых организмов (горные породы, сформированные в результате извержения вулканов).

Биокосное вещество – создается одновременно живыми организмами и процессами неорганической природы.

Ноосфера (разумная оболочка) – новое эволюционное состояние биосферы, при котором разумная деятельность человека становится решающим фактором ее развития.

Основные экологические проблемы современности: кислотные дожди, парниковый эффект, смог, озоновые дыры, загрязнение и истощение почвы.

Смог – аэрозоль, состоящая из дыма, тумана и пыли.

Просадка грунта – постепенное опускание поверхности суши.

Эрозия почвы – разрушение водой и ветром верхнего слоя почвы, смыв или развеивание его частиц и осаждение в новых местах.

Охрана окружающей среды – поддержание устойчивого состояния биосферы, при котором ее абиотические параметры не ухудшаются, а виды не сокращаются в своей численности и, тем более, не вымирают.

Предельно допустимая концентрация – максимальное количество вредного вещества в единице объема или массы, которое при ежедневном воздействии в течение неограниченного времени не вызывает каких-либо болезненных изменений в организме человека.

Глава VI. «Основы учения об эволюции».

Эволюция – необратимое историческое развитие живой природы. Термин «эволюция» ввёл швейцарский натуралист Шарль Боннэ.

Эволюционное учение - теория эволюции, наука о причинах, движущих силах, механизмах и общих закономерностях эволюции живых организмов.

Эволюция – необратимый процесс исторического изменения живого, результатом которого является разнообразие и приспособленность существующих на Земле видов организмов всех уровней организации.

Основной предпосылкой эволюции, по Дарвину, является наследственная изменчивость, а движущими силами – борьба за существование и естественный отбор.

Современная теория – предпосылками являются мутационный процесс, комбинативная изменчивость, дрейф генов, популяционные волны, изоляция.

• Карл Линней: Построил первую научную систему живой природы.

• Использовал принцип двойного названия.

• Описал около 1200 родов и 8000 видов растений.

• Реформировал ботанический язык, установив до 1000 терминов.

• Поместил человека в один отряд с обезьянами.

Жан Батист Ламарк:

Эволюционная идея – идея исторического развития органического мира

(первая целостная эволюционная теория). К этой идее пришёл Ж.Б.Ламарк.

Главным фактором эволюции Ламарк считал прямое влияние среды.

• Ввёл более точные таксономические единицы, использовал принцип градации.

• Подверг критике постоянство и неизменность вида.

• Утверждал, что разнообразие животных и растений это результат эволюции.

• Впервые применил термин родства.

Для объяснения многообразия видов сформулировал законы:

1)Закон упражнения и неупражнения признаков: постоянное употребление органа ведет к его усиленному развитию, а неупотребление – к ослаблению и исчезновению.

2) Закон наследования благоприобретенных признаков: под действием постоянных упражнений и неупражнений органы изменяются и возникшие изменения наследуются.

Теория катастроф Ж. Кювье: в результате стихийных бедствий на значительной части земного шара погибали все растения и животные, а затем на их место переселялись уцелевшие на других территориях, никак не связанные с предыдущими.

Теория Ч.Дарвина:

• Организмы изменчивы. Трудно найти такое сходство или признак, по которому особи, принадлежащие к данному виду, были бы полностью тождественны.

• Различия между организмами, хотя бы частично, передаются по наследству.

• Теоретически при благоприятных условиях любые организмы могут размножаться в геометрической прогрессии и в состоянии заполнить Землю, однако такого не случается, так как жизненные ресурсы ограниченны, что приводит к борьбе за существование, в которой выживают не все.

• В результате борьбы за существование происходит естественный отбор – выживают те особи, которые располагают полезными в данных условиях свойствами. Выжившие передают эти свойства своему потомству. Следовательно, эти свойства закрепляются в череде последующих поколений.

Три фактора эволюции по Дарвину: наследственная изменчивость, борьба за существование и естественный отбор.

Так же Дарвин различал три формы борьбы за существование: внутривидовую, межвидовую борьбу и с неблагоприятными условиями неорганической природы.

Факторы эволюции:

1. Дрейф генов – процесс случайного ненаправленного изменения частот аллелей в популяции.

Дрейф генов – явление, при котором действие случайных факторов объединяет и изменяет генофонд малой популяции по сравнению с его исходным состоянием.

2. Изоляция – прекращение потока генов из популяции в популяцию, т.е. ограничение или полное отсутствие скрещиваний особей разных популяций.

Пространственная изоляция связана с существованием географических преград между популяциями.

Репродуктивная изоляция - любые причины, препятствующие свободному скрещиванию и образованию плодовитого потомства между особями разных популяций.

Изоляция обеспечивает генетическую самостоятельность видов, поэтому многие видовые критерии явно или неявно описывают различные способы изоляции

Предзиготические механизмы – механизмы, которые предшествуют образованию зиготы, создают препятствия для спаривания особей, относящихся к разным популяциям. Например, мул – гибрид лошади и осла стерилен, он не может произвести потомство из - за того, что его набор хромосом препятствует нормальному прохождению мейоза.

Временная изоляция - обеспечивается разным временем размножения, если спаривание у животных или цветение у растений происходит в разное время года или в разное время суток.

Механическая изоляция – обеспечивается различиями в размерах или форме половых органов.

Экологическая изоляция – изоляция, которая обеспечивается экологическими факторами, когда популяции занимают одну и ту же территорию, но различные местообитания и поэтому не встречаются друг с другом.

Поведенческая изоляция – обеспечивается разным поведением в период размножения, что приводит к взаимной привлекательности самца и самки.

Постзиготические механизмы – механизмы, действующие после образования зиготы, приводящие к снижению жизнеспособности или плодовитости гибридного потомства.

3. Наследственная изменчивость – уклонение признаков отдельных организмов, которые наследуются.

Мутации - возникающие естественно или вызываемые искусственно изменения наследственных свойств организма в результате перестроек и нарушений в генетическом материале организма — хромосомах и генах.

Мутационный процесс – постоянный источник наследственной изменчивости.

Мутация — основа наследственной изменчивости в живой природе.

4. Популяционные волны – периодические и непериодические колебания численности особей, составляющих данную популяцию.

5. Естественный отбор.

Вид – совокупность особей, обладающих наследственным сходством морфологических, физиологических и биохимических особенностей, свободно скрещивающихся и дающих плодовитое потомство, приспособленных к определенным условиям жизни и занимающих в природе определенный ареал.

Вид - основная структурная и классификационная (таксономическая) единица в системе живых организмов.

Биологический вид - это совокупность особей, обладающих способностью к скрещиванию с образованием плодовитого потомства; населяющих определённый ареал; обладающих рядом общих морфологических признаков и сходством во взаимоотношениях с биотической и абиотической средой. Биологический вид – это целостный и обособленный от других видов элемент живой природы.

Виды синиц.

Критерии вида - ряд общих особенностей, по которым один вид отличается от других, определяют видовую принадлежность того или иного индивидуума.

Критерии вида – характерные признаки и свойства, по которым одни виды отличаются от других.

Генетический критерий – это характерный для каждого вида набор хромосом; строго определённое их число, размеры и формы, состав ДНК. Хромосомный набор – главный видовой признак.

Виды – двойники. Насекомые наездники, имеющие разные кариотипы.

Географический критерий – область распространения, определённый ареал, занимаемый видом в природе.

Исторический критерий – общность предков, единая история возникновения и развития вида.

Морфологический критерий – сходство внутреннего и внешнего строения организмов.

Физиологический критерий – сходство всех процессов жизнедеятельности, реакций организма на внешние воздействия, ритмов развития и размножения.

Биохимический критерий – биохимическое сходство (по составу, строению белков, НК, углеводов и т.п.).

Разные типы брачного поведения двух близких видов чаек

Экологический критерий – место вида в природных сообществах организмов, его специализация, наборы факторов внешней среды, необходимых для существования вида.

Популяция – совокупность свободно скрещивающихся особей одного вида, которая длительно существует в определенной части ареала относительно обособленно от других совокупностей того же вида.

Популяция – совокупность особей одного вида, длительно занимающая определенное пространство и воспроизводящая себя в течение большого числа поколений. В современной биологии популяция рассматривается как элементарная единица процесса эволюции, способная реагировать на изменения среды перестройкой своего генофонда. Термин «популяция» употребляют также по отношению к каким-либо группам клеток и в антропологии.

Популяция – элементарная единица эволюции, представляющая собой совокупность особей данного вида, длительно населяющих определённое пространство, размножающихся путём свободного скрещивания и в той или иной степени изолированных друг от друга.

Популяция – это группа одновидовых организмов, занимающих определённый участок территории внутри ареала вида, свободно скрещивающихся между собой и частично или полностью изолированных от других популяций.

Популяция – элементарная биологическая часть вида, способная к эволюционным изменениям.

Демографические показатели: рождаемость и смертность.

Состав популяции различают по возрастной и половой структуре.

Эффект основателя – процесс распространения одного или нескольких признаков в тех популяциях, которые обитают в труднодоступных местах, в горах, в горных озёрах, на океанических островах (Эрнст Майр).

Миграции – перемещение какой – либо части популяции, т.е носителей её генофонда в новое место обитания.

Генофонд - совокупность генов, которые имеются у особей, составляющих данную популяцию. Подчеркивая необходимость сохранения всех ныне живущих видов, говорят также о генофонде Земли (биосферы). Разрабатываются методы сохранения генетических ресурсов биосферы, особенно генофонда растений и животных, имеющих практическое значение или находящихся под угрозой исчезновения.

Генетическое равновесие – постоянство частот встречаемости различных аллелей.

Борьба за существование - один из основных факторов эволюции в теории Ч. Дарвина; непосредственная причина и механизм действия естественного отбора.

Борьба с неблагоприятными условиями внешней среды – борьба за выживание в неблагоприятных условиях. Например, холодные зимы. Внутривидовая борьба – борьба за пищу, за территорию, у особей одного вида, когда их потребности в этом одинаковы. Всегда идёт очень напряжённо, так как особи одного и того же вида нуждаются в одних и тех же ресурсах. Например, два волка.

Межвидовая борьба – конкуренция особей разных видов. Наглядный пример конкуренции за пищу дают хищники африканских саванн (гепарды, львы, гиены, гиеновые собаки и др.), которые нередко отнимают друг у друга пойманную и убитую добычу.

Естественный отбор - выживание и оставление потомства наиболее приспособленных особей каждого вида и гибели менее приспособленных организмов.

Естественный отбор - основной фактор эволюции организмов, значение и механизм действия которого были вскрыты Ч. Дарвином.

Д вижущий отбор – отбор, идет при изменении условий среды, способствующий изменению организма. Выживают особи с признаками, уклоняющимися от ранее установившихся. Например, перечные пяденицы, меняющие окраску под влиянием выбросов сажи и закопчения стволов деревьев в индустриальных районах Англии.

Движущий отбор. Темные и светлые пяденицы на стволах деревьев.

Действие движущего отбора

Дизруптивный отбор – отбор, способствующий поддержанию в пределах популяций, двух или более фенотипов и убирает промежуточные формы.

Полиморфизм – явление, при котором происходит своеобразный разрыв популяции по определённому признаку. Например, у нерки – лососевой рыбы Дальнего Востока, проводящей жизнь в море, а размножающейся в небольших пресных озёрах, соединённых с морем реками, имеется так называемая «жилая форма», представленная мелкими карликовыми самцами, никогда не покидающими озёр.

Стабилизирующий отбор – отбор, направленный на поддержание уже существующих фенотипов. Идёт при постоянных условиях, отсекает формы, отклоняющиеся от уже сложившегося наиболее приспособленного фенотипа (способствует сохранению постоянства генотипа и фенотипа популяций).

Искусственный отбор - отбор человеком из поколения в поколение животных и растений, обладающих определенными признаками, для дальнейшего разведения.

Биологическая адаптация – приспособление организмов к условиям внешней среды, в которых протекает жизнь популяции. Всякая адаптация относительна.

Приспособленность организмов к условиям существования: примеры маскировки и мимикрии.

Биологическая адаптация - совокупность морфофизиологических, поведенческих, популяционных и др. особенностей биологического вида, обеспечивающая возможность специфического образа жизни особей в определенных условиях внешней среды. Адаптацией называется и сам процесс выработки приспособлений. Например, маскирующая окраска.

Микроэволюция – процессы, протекающие на популяционном и внутривидовом уровнях.

Микроэволюция – совокупность эволюционных процессов, протекающих внутри отдельных или смежных популяций вида, приводящих к изменению генетической структуры этих популяций, возникновению различий между организмами и образованию новых видов

Видообразование – процесс возникновения новых видов.

Аллопатрическое видообразование (географическое) - один из способов видообразования, при котором репродуктивный барьер между видами формируется на основе пространственной изоляции.

Схема географического видообразования:

А – локальные популяции одного вида; Б – разделение популяции на две группы; В – прекращение обмена генами между популяциями; Г – завершение видообразования.

Аллопатрическое видообразование – форма видообразования, связанная с расширением ареала исходного вида и осуществляемая в ходе длительной географической изоляции популяции.

Симпатрическре видообразование (экологическое) - видообразование, связанное с зарождением в рамках исходной популяции новой формы.

Симпатрическре видообразование - способ видообразования в процессе эволюции, при котором новые виды организмов происходят от родственных групп с сильно перекрывающимися или совпадающими ареалами, т. е. отсутствует географическая изоляция. Симпатрическое видообразование возможно в случаях, когда 2 формы, сосуществуя в пределах общего ареала или его части, не смешиваются.

Полиплоидия. Роза большелистная с 14 хромосомами и ее полиплоидная форма с 28 хромосомами.

Полиплодии - наследственное изменение, заключающееся в кратном увеличении числа наборов хромосом в клетках организма.

А) географическое видообразование. Б) экологическое видообразование.

Макроэволюция - надвидовая эволюция, в отличие от микроэволюции, происходящей внутри вида, внутри популяций.

Макроэволюция - эволюция надвидовых таксонов. В широком смысле это вся эволюция жизни на Земле, которая отражена с точностью до рода.