·Фенотипическое разнообразие
·Фенотипы представляют непосредственные объекты отбора
·Богатство генофонда является одним из ключевых факторов , определяющих эволюционный потенциал популяции.
Основные положения СТЭ
·Материалом для эволюции служат мутации ( как правило, генные) и их комбинации.
·Элементарная единица эволюции - популяция
·Элементарное явление эволюции - это изменение частот генов и генотипов в популяции. Эволюция складывается из суммы многих таких событий, приводящих со временем к фиксации в
популяции новых генов и элиминации старых (предковых) генов. Дивергентный характер.
·Движущими факторами эволюции являются все те процессы и факторы, которые нарушают условие генетического равновесия популяции, определяя изменения ее генофонда. (основной факторестественный отбор)
·Элементарным материалом эволюции являются новые гены и генотипы, возникающие в результате мутации и рекомбинации ( эти процессы случайны, т. е. не целенаправленны)
·Отбор является движущим и главным направляющим фактором эволюции.
·Динамика эволюционного процесса определяется конкретным сочетанием всех движущих и канализирующих факторов, действующих в данной конкретной популяции.
·Эволюция носит постепенный и длительный характер
·Эволюция имеет ненаправленный характер
Видообразование как этап эволюционного процесса представляет собой последовательную смену одной временной популяции чередой последующих временных популяций.
Вид состоит из множества соподчиненных, морфологически, физиологически, экологически, биохимически и генетически отличных, но репродуктивно не изолированных единиц – подвидов и популяций. Вид существует как целостное и замкнутое образование.
Микроэволюция – совокупность пусковых эволюционных процессов, протекающих внутри вида, в пределах отдельных или смежных популяций (которые при охвате достаточно большого числа поколений могут приводить к выработке новых адаптаций и появлению новых видов) При этом популяции рассматриваются как элементарные эволюционные структуры.
Мутации, лежащие в основе наследственной изменчивости (как элементарный материал эволюции), естественный отбор (как элементарный фактор эволюции) – под давлением этих факторов происходит изменение генотипического состава популяции. Микроэволюция завершается видообразованием.
127. Элементарные эволюционные факторы. Человек как объект действия эволюционных
факторов.
Человек, как и все живое, будь то растения или животные, подвержен действиям эволюции. И одно из правил эволюции – это постоянность, поэтому в каждом человеческом поколении постоянно происходят изменения под действием элементарных эволюционных факторов.
Из курса эволюции мы знаем, что элементарные факторы эволюции — это факторы, изменяющие генетическую структуру популяции.
ВАЖНО! Направляющим фактором эволюции является ЕСТЕСТВЕННЫЙ ОТБОР , а ниже перечисленные факторы лишь предоставляют материал для него.
К основным элементарным факторам эволюции относят: мутационный процесс, комбинативную изменчивость, популяционные волны, дрейф генов, изоляцию и естественный отбор (главный фактор эволюции).
Мутации — наследуемые изменения генетического материала (поставляет элементарный эволюционный материал для естественного отбора.).
Комбинативная изменчивость — образование новых комбинаций уже существующих генов. (Обеспечивает фенотипическое разнообразие особей в популяции и тоже является источником материала для естественного отбора.)
Волны жизни (они же популяционные волны) — периодические и непериодические колебания численности популяции. Причины:
·периодические изменения экологических факторов (сезонные колебания температуры, влажности и т. д.) – слабо выражено у человека
·непериодические изменения (природные катастрофы: наводнения, сели, вулканы, землетрясения)
– возможны и даже часто;
·заселение видом новых территорий (сопровождается резкой вспышкой численности)- редко и сопровождается, как правило, желанием людей изолироваться для создания своей популяции (на лекции говорили про две семьи, которые скрещивались изолированно только между собой….
Итог: численность около 170 чел. все альбиносы и с каждым разом рост уменьшается…идиоты блин).
Дрейф генов — случайное ненаправленное изменение частот аллелей и генотипов в популяциях.
Изоляция — возникновение факторов, препятствующих свободному скрещиванию. Виды:
·Наиболее выражена изоляция по религиозным причинам, политическим, расовым.
·Наименее выражена, однако на сегодняшний день она присутствует. Пространственная
(географическая) изоляция - это могут быть водные преграды, горы, пустыни. (Племена в Африке, Корейцы у приморья, Айны на о. Сахалин).
· Биологическая изоляция (у человека не выражена, но на всякий пусть будет) – это биологическое различие между особями. Выделяют 4 вида биологической изоляции: этологическую, морфофизиологическую, генетическую, экологическую.
Естественный отбор — основной фактор эволюции, в результате действия которого в популяции увеличивается число особей, обладающих более высокой приспособленностью
Из лекций можно добавить понятие о генетическом грузе:
Генетический груз – часть наследственной изменчивости, которая приводит к появлению особей, наименее приспособленных к жизни. (Действие естественного отбора)
128. Биосфера, ее структура. Экосистемы. Трофические уровни. Круговорот биогенных
элементов в экосистеме.
Биосфера - особая оболочка, которая заселена живыми организмами или носит следы их жизнедеятельности. Только в биосфере имеется жизнь, и только биосфера способна улавливать и использовать солнечную энергию.
!Структурной единицей биосферы является биогеоценоз.!
Биогеоценоз — сложная природная система, объединяющаяся на основе обмена веществом и энергией совокупность живых организмов с неживыми компонентами окружающей среды. Биогеоценоз включает две составляющие:
– совокупность на определенной территории абиотических факторов, т. е. экотоп; – совокупность живых организмов — биоценоз.
В биосферу входят:
1. Воздушная оболочка – нижняя ч-ть атмосферы (тропосфера). Верхняя граница жизни в атмосфере доходит до высоты около 22 км, где ещё обнаруживаются живые организмы. Именно на этой высоте находится максимальная концентрация озона. Все живое, поднявшееся выше за озоновый экран, уничтожается ультрафиолетовым излучением. Своему существованию озоновый слой обязан деятельности фотосинтезирующих растений и действию на кислород ультрафиолетовых лучей. Он защищает все живое на Земле от губительного действия этих лучей. Из четырех основных газов атмосферы (азот - 78%, кислород - 21%, углекислый газ - 0,03%, аргон - 0,9%) только аргон не связан с жизнедеятельностью организмов.
2. Водная оболочка - гидросфера. Занимает 70% поверхности Земли. Нижняя граница жизни определяется глубиной мирового океана и достигает 11 км. Химический состав гидросферы формируется под действием организмов. 96,5% воды гидросферы сосредоточено в океанах, 1,7% это льды, 1,7% подземные воды и др. Пресной воды в гидросфере всего 2,8%, из них 62% сосредоточено в Антарктиде в виде льда.
3. Твердая оболочка - верхняя часть литосферы. Максимальное количество организмов литосферы сосредоточено в почве. Органогенное происхождение в литосфере имеют: карбонатные породы (известняки, доломиты, мрамор, мел), кремнистые породы (диатомит), каустобиолиты (угли, горючие сланцы, нефть, газ, асфальты, торфы, сапропели) и другие ископаемые (марганцевые, железные, сернистые руды, фосфориты и др.).
Компоненты биосферы. В состав биосферы входят:
1. Живое вещество - совокупность всех организмов в целом, составляет 0,01% массы земной коры. Масса живого вещества поверхности суши составляет 99,87%,соответственно водной среды 0,13%. Биомасса растений 99%, животных 1%. Человечество от всей биомассы составляет
0,0002%.
2. Неживое вещество. Включает: а) Биогенное вещество - создается и преобразуется в процессе жизнедеятельности организмов, биологически неактивно (газы атмосферы, каменный уголь, нефть, сланцы, известняки и т.д.); б) Биокосное вещество - результат совместной деятельности живых организмов и абиогенных процессов в) Косное вещество - образуется без участия живых организмов (извержения горных пород); г) Радиоактивное вещество; д) Рассеянные атомы; е) Вещество космического происхождения (метеориты, космическая пыль).
Экосистема - совокупность популяций различных видов растений, животных и микроорганизмов, взаимодействующих между собой и окружающей их средой таким образом, что эта совокупность сохраняется неопределённо долгое время.
Основные особенности: 1. Способность осуществлять круговорот веществ. 2. Противостояние внешним воздействиям, способность к гомеостазу. 3. Производство биологической продукции. 4. Биотические( автотрофы и гетеротрофы) и абиотические компоненты(вода, почва, климат) тесно связаны. 5. Экосистемы можно изучать на разных уровнях (лужа – прудозеро – море – океан)
Виды экосистем:
1. Естественные (природные) 1. Микроэкосистемы (дерево) 1. Наземные 2. Антропогенные (искусственные) 2. Мезоэкосистемы (болото) 2. Водные 3. Макроэкосистемы(пустыня)
Трофические уровни. Каждое звено пищевой цепи соответствует определенному трофическому уровню. Трофический уровень - единица, обозначающая удалённость организма от продуцентов в пищевой цепи.
1 УРОВЕНЬ: Уровень первичной продукции – образуют автотрофы (продуценты). Синтезируют органические вещества из неорганических соединений, используя энергию Солнца. Первичная продукция – это биомасса растительных тканей. Первичные продуценты – растения, фотоавтотрофные бактерии и хемосинтезирующие бактерии (хемотрофы)
2 УРОВЕНЬ: Консументы (гетеротрофы): 1) Первого порядка – фитофаги – используют в качестве пищи растения; 2) Второго порядка – питаются животной пищей.
Консументы – животные, бактерии, грибы, паразитические и насекомоядные растения – накапливают в тканях своего тела энергию, которая используется в пищу консументами высших порядков. Эта энергия составляет вторичную продукцию экосистемы.
3 УРОВЕНЬ: Редуценты. Это организмы, разлагающие до минеральных веществ, углекислого газа и воды, отходы жизнедеятельности и отмершие организмы.
При переходе от одного трофического уровня к другому , часть доступной энергии расходуется на дыхание, часть не воспринимается, часть расходуется в виде тепла. Таким образом теряется 8090% потенциальной энергии. В среднем при переходе с одного на другой энергия уменьшается в 10 раз. Чем короче пищевой цепь, тем больше энергии доступно для популяции.
На первом трофическом уровне растения превращают в энергию химической связью всего 1% от поглощаемой энергии.
Вторичная продуктивность на каждом последующем трофическом уровне компонентов составляет около 10% от предыдущей.
Круговорот биогенных элементов.
Биотический круговорот веществ обеспечивал баланс между автотрофами и гетеротрофами в экосистемах в течение многих миллионов лет, формируя стабильные сообщества.
Источником энергии в круговороте веществ является энергия Солнца. Один и тот же элемент многократно используется для построения живой материи. Новый цикл круговорота никогда не является точной копией предыдущего, с каждым последующим циклом отличия накапливаются и приводят к заметным изменениям. Таким образом и происходит эволюция биосферы.
1. Круговорот углерода. Углекислый газ необходим для процесса фотосинтеза. Он содержится в атмосфере и растворен в воде. В процессе фотосинтеза включается в органические соединения, поступающие в цепи питания через живые и мертвые ткани растений, и возвращается в атмосферу в виде продуктов сгорания, дыхания и брожения.
2. Круговорот азота. Азот — основной компонент нуклеиновых кислот и белка. Азот усваивается растениями из почвы, где неусвояемый свободный атмосферный азот преобразуется азотофиксирующими бактериями и синезелеными водорослями в доступные химические соединения. Азот так же преобразуется редуцентами из мертвого органического вещества.
3. Круговорот кислорода. Свободный кислород атмосферы расходуется на процессы дыхания растениями и животными, на окисление и другие различные химические процессы. В результате процессов дыхания и окисления образуется углекислый газ, который используется растениями в процессе фотосинтеза, а образующийся при этом свободный кислород поступает в атмосферу. Считается, что полный цикл круговорота кислорода на Земле составляет около 2000 лет. В год потребляется около 2,16 х 1019 т кислорода, поступает в результате фотосинтеза— 1,55 х 109 т.
4. Круговорот фосфора и серы. В результате выветривания горных пород фосфор и сера поступают в почву и усваиваются растениями, далее поступая в пищевые цепи. Фосфор и сера со стоком вод поступают в океаны, где усваиваются водорослями. С отмершими организмами они накапливаются в осадочных морских отложениях.
129 ЭКОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА. СРЕДА ОБИТАНИЯ ЧЕЛОВЕКА, ФАКТОРЫ СРЕДЫ.
ВИДЫ АДАПТАЦИИ ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА К ФАКТОРАМ СРЕДЫ.
Экология человека изучает закономерности возникновения и существования антропоэкологических систем, которые представляют собой сообщество людей , находящиеся в динамической взаимосвязи со средой и удовлетворяющее благодаря этому свои потребности.
«Вопросы», которые изучает Экология Человека:
1)Изучение состояния здоровья людей.
2)Исследование динамики здоровья в аспектах естественно-исторического и социальноэкономического развития.
3)Прогноз состояния здоровья будущих поколений людей.
4)Изучение влияния отдельных факторов среды и их компонентов на здоровье и жизнедеятельность популяций людей (городской, сельской и т. п).
5)Исследование процессов сохранения и восстановления здоровья и социально-трудового потенциала популяций.
6)Анализ глобальных и региональных проблем экологии человека.
7)Разработка новых методов экологии человека (космических, биохимических и др).
8)Разработка путей повышения уровня здоровья и социально-трудового потенциала населения.
На современном этапе к названным задачам добавляются следующие, более конкретные:
1)Создание антропоэкологического мониторинга — системы наблюдений за изменениями процессов жизнедеятельности людей в связи с действием на них различных факторов окружающей среды, а также наблюдений и оценок условий среды, которые влияют на здоровье населения, обуславливают распространение заболеваний.
2)Составление медико-географических карт, отражающих территориальную дифференциацию заболеваний населения, связанных с ухудшением качества окружающей среды.
3)Сопоставление медико-географических карт с картами загрязнения окружающей среды и установление корреляционной зависимости между характером и степенью загрязнения различных природных компонентов социоэкосистем и соответствующими заболеваниями населения.
4) Определение научно обоснованных значений предельно допустимых техногенных нагрузок на человеческий организм
Экологи́ческие фа́кторы — свойства среды обитания, оказывающие какое-либо воздействие на организм. Индифферентные элементы среды, например, инертные газы, экологическими факторами не являются.
Экологические факторы отличаются значительной изменчивостью во времени и пространстве. Например, температура сильно варьирует на поверхности суши, но почти постоянна на дне океана или в глубине пещер.
Один и тот же фактор среды имеет разное значение в жизни совместно обитающих организмов. Например, солевой режим почвы играет первостепенную роль при минеральном питании растений, но безразличен для большинства наземных животных. Интенсивность освещения и спектральный состав света исключительно важны в жизни автотрофных организмов (большинство растений и фотосинтезирующие бактерии), а в жизни гетеротрофных организмов(грибы,
животные, значительная часть микроорганизмов) свет не оказывает заметного влияния на жизнедеятельность.
Среда обитания — это окружающая человека среда, осуществляющая через совокупность факторов (физических, биологических, химических и социальных) прямое или косвенное воздействие на жизнедеятельность человека, его здоровье, трудоспособность и потомство.
Под антропогенным воздействием на природную среду понимают прямое или опосредованное влияние человеческого общества на природу, приводящее к точечным, локальным или глобальным ее изменениям.
Антропогенное воздействие характеризуется понятием антропогенной нагрузки - степени прямого или опосредованного антропогенного воздействия на природную среду в целом или на ее отдельные компоненты. По расчетам специалистов, антропогенная нагрузка в целом на природную среду удваивается каждые 10—15 лет.
«Здоровье - это естественное состояние организма, характеризующееся его уравновешенностью с окружающей средой и отсутствием болезненных изменений» (Цитата И.П.Павлова)
Состояние здоровья, установившееся в новых экологических условиях, называется адаптацией (приспособлением).
О полной адаптации человека к изменяющимся условиям можно говорить, когда имеет место триада адаптаций:
Социальная, экологическая, биологическая
Социальная адаптация направлена на сохранение трудоспособности и социальной активности каждого человека в новых постоянно изменяющихся социальных условиях.
Экологическая адаптация выражается в антропогенном взаимодействии популяции людей с экологическими факторами (это установка очистных сооружений, изменение технологического процесса и т.д.).
Биологическая адаптация – это обеспечение иммунитета, клеточного и гуморального процессов неспецифической защиты, развитие воспалительного процесса.
130. Последствия действия загрязнения окружающей среды на организм человека.
Экологические болезни.
Проявления отрицательного воздействия загрязнения на биосферу разно-образны. Основную тревогу вызывает разрушительное действие загрязнения биосферы на здоровье человека.
Характер такого действия может быть самым различным:
1) токсическое действие многих химических веществ, приводящих к острому или хроническому отравлению организма. Многие агрессивные вещества, а также излучения большой интенсивности могут вызвать травматические повреждения органов (кожного покрова, зрения, слуха);
2) аллергическое действие — некоторые вещества, содержащиеся в отходах производства, вызывают изменение чувствительности организма к внешним воздействиям - аллергию;
131. Антропогенные системы. Антропогенные факторы. Виды антропогенного загрязнения
среды.
Антропогенные системы представлены городами и агроценозами.
Важнейшие черты города:
1.Большое количество потребляемой энергии, в первую очередь электричества и горючего.
2.Активная миграция веществ.
3.Мощный поток отходов – утилизируются или токсичны.
Для эффективного функционирования города необходима его тесная связь с окружающей средой, то есть утилизация отходов, рациональное использование природных ресурсов, защита окружающей среды от продуктов деятельности заводов и фабрик. Также для функционирования города необходимы постоянные поступления пищи, строительных материалов, горючего, электричества, воды.
Для города характерно:
1.Решение проблем трудоустройства, так как в связи с высокими запросами города по сравнению с деревней, он обеспечивает рынок труда.
2.Квалифицированное и скорое медицинское обслуживание.
3.Высокая плотность населения приводит к распространению инфекционных и паразитарных болезней.
4.Повышенная температура по сравнению с пригородом.
5.Облачность, туманы и смог приводят к снижению освещенности и ультрафиолетового излучения.
6.Высокий темп жизни и стрессы нарушают здоровье человека.
7.Низкий уровень рождаемости.
Зеленые насаждения в городах не обеспечивают необходимые расходы кислорода на людей, животных и техн.процессов пром.предприятий. Город влияет на окружающие его биогеоценозы как потребитель орг.в-в, кислорода и как загрязнитель. Т.к. продукты питания и пром.сырье может завозиться в город с расстояний в тысячи км, загрязнения распространяются. Это может приводить к кислотным дождям. Современный город сам не производит продукты, орг.в-ва, кислород, не возвращает воду и неорг.материалы в круговорот в-в.
Агроценозы – искусственно созданные человеком биоценозы. Основные отличия агроценозов от биоценозов:
1.Кроме солнечной энергии необходимы затраты химической (удобрения), механической (работа человека и животных) и электрической энергии.
2.Видовое разнообразие организмов резко снижено.
3.Доминирующие виды растений и животных находятся под контролем искусственного отбора.
4.Разорван естественный круговорот веществ, так как человек изымает выращенную продукцию, не позволяя органическим остаткам вернуться в экосистему. Для восполнения питательных веществ человек вынужден регулярно вносить органические и минеральные удобрения.
5.Это упрощенные экосистемы, равновесие в которых поддерживается человеком, они неустойчивы, не способны к саморегуляции.
Главная цель создания агроценозов – рациональное использование биологических ресурсов, которые вовлечены человеком в сферу своей деятельности. Эти ресурсы человек использует как источник пищевых продуктов, технологического сырья, лекарственных средств. К агроэкосистемам относятся сельскохозяйственные ландшафты, созданные человеком: поля, огороды, сады, парки, искусственные пастбища, цветники.
Виды антропогенного загрязнения среды:
1.Физическое – световое, шумовое, тепловое, электромагнитное, радиационное, вибрационное.
2.Химическое – оксиды серы, оксиды азота, оксиды углерода, пестициды и диоксины, тяжелые металлы, нитраты, кислотные дожди, промышленные выбросы и отходы, нефтепродукты и т. д.
3.Физико-химическое – аэрозольное.
4.Биологическое – биогенное, микробиологическое (микробное).
5.Механическое – загрязнение среды материалами, оказывающими лишь механическое воздействие без химических последствий.
6.Информационное.
7.Психоэмоциональное.
8.Геологическое – стимулирование под влиянием деятельности человека таких геологических процессов, как подтопление, осушение территорий, образование оползней, обвалов, проседания земной поверхности и т. д.