Эукариотные (животные и растения)

Главный процесс: клеточное дыхание (у животных), фотосинтез + окислительное фосфорилирование (у растений).

У позвоночных животных около 250 типов клеток. Специализированы для разных функций.

В каждой клетке: «белки домашнего хозяйства» + «белки роскоши».

Специализированные клетки узнают друг друга, ведут себя соответственно функции.

Если вынуть клетки из тела, они будут самостоятельно расти. Каждый многоклеточный организм – из одной клетки.

Специфичность клеточных типов в многоклеточном организме определяется дифференциальной активностью генов. Генетическая программа одинакова. А специфические свойства клеток определяются разными белками и нуклеиновыми кислотами.

Биологическое узнавание

Белки – крупные молекулы, несколько уровней структуры (полимер из аминокислот, цепь). Может быть тысячи аминокислот. Цепь может принимать разные формы.

В каждой цепи: активные центры – реакционно способные места.

Конформационные свойства – свойства поверхности со всеми активными центрами.

Готовы вступить в реакцию по принципу комплиментарности (совпадение поверхностей – как рука и перчатка). Биологическое узнавание.

Смесь белков – в растворе могут узнать друг друга.

Ферментативный катализ - ускорение химических реакций под влиянием ферментов.

Постепенное расщепление белка на аминокислоты. Ферменты специфичны, каждый фермент узнает свое место. Если бы мы захотели сделать это снаружи, то надо 500 + 500 атм.

Матричный синтез – основа воспроизведения клеток.

В клетке есть запас, из которого потом – полимеры. Мономеры → полимеры. Узнают с помощью ферментов. Синтез биополимеров происходит постепенно. Комплексы полимеров могут самовоспроизводиться.

1-ый уровень – молекулярно-кинетический.

Матричный синтез нуклеиновой кислоты:

1. Репликация (синтез ДНК на матрице ДНК). Воспроизводит тот же тип нуклеиновой кислоты. Основа консервативности жизни.

2. Транскрипция (синтез и-РНК на одном гене). Инфа о структуре белков записана в генах на языке последовательности нуклеотидов.

3. Трансляция (синтез белка на матрице по программе и-РНК)

Генетический код: 4 пары нуклеотидов и 23 тыс. аминокислот. Участвует транспортная РНК (узнает нуклеотиды и аминокислоты).

Организмы и биологическое разнообразие

Существуют организмы унитарные (одному генетическому потенциалу соответствует одна особь) и модулярные (на основе одной генетической программы – колония тел).

Модулярные организмы:

Коралловые рифы – колонии полипов. Организмы существуют на базе 1 генома. Колониальные организмы – колонии из многих особей, существует разделение труда, специализация.

Главный признак организма: есть дифференциация, специализация клеток и функций. Притом работает как целое на основе процесса интеграции.

Размножение горбуши – целостная реакция. 250 типов специализированных клеток.

Органы образуют системы органов.

Целостность организма поддерживает иммунная система, на химическом уровне распознает чужеродные белки, бактерии и уничтожает.

Целостная реакция – регенерация. Очень способен к ней дождевой червь. Но для восстановления в оставшейся части должен быть план строения.

Печень способна к регенерации. Постоянная физиологическая регенерация.

Организм – дискретная самовоспроизводящаяся живая структура, связанная обменом веществ с окружающей средой.

Целостное поведение – определяется нейроэндокринной регуляцией.

Организм – носитель биологической индивидуальности.

Биоразнообразие

Концепция биоразнообразия: разнообразие видов, организмов и экосистем – основа устойчивости биосферы.

1. Генетическое разнообразие (внутри вида) – адаптивность (генетическая пластичность вида).

2. Разнообразие видов – освоение разных условий среды.

3. Разнообразие экосистем, ландшафтов – освоение разных климатических зон.

Международные программы по сохранению биоразнообразия. Очень многие виды исчезают в силу истребления, а также из-за изменения человеком условий климата. Биосфера пластична, при гибели одних видов появляются другие.

Критическая точка, ниже которой биоразнообразие опускаться не может, катастрофический распад экосистемы. В тундре быстро наступает критическая точка.

Роль биоразнообразия:

1. Средообразующая роль. Виды друг для друга образуют среду обитания, постоянство физико-химических уровней.

2. Продукционная роль. Организмы создают биомассу, которая как энергетический субстрат используется другими организмами.

3. Информационная роль. Создание потока инфы. В основе – интеллектуальная, эмоциональная деятельность. Организмы могут предупреждать о крупных экологических катастрофах.

2 основные науки – систематика и таксономия (таксоны выявляют биологическое родство).

Таксоны – единицы классификации; группа организмов, связанных той или иной степенью биологического родства и обособленных в природе. Между представителями разных таксонов невозможны гибриды.

• Вид

Общий генофонд – полный набор генов (генетический потенциал) популяции. Набор генов одной особи – генотип. Существует обмен генами между популяциями (популяция – часть вида, живущая на одной территории). Свободное скрещивание внутри популяции.

Общая экологическая ниша – комплекс условий среды, при которых существует вид в природе.

• Абиотические условия (климат, освещенность, качество воды и почвы).

• Биотическое окружение (партнеры, враги, те организмы, которые составляют среду).

Гибрид редьки и капусты.

• Семейство

• Отряд

• Класс

• Тип

• Царство

Споры в систематиках

Методы установления родства:

1) Морфология – план строения, определяющий образ жизни.

Гидра – радиальная симметрия, единая полость тела, одна ось, щупальца. Родственница медузы.

Позвоночные – двусторонняя симметрия. Позвоночник. ЦНС – спинной и головной мозг. Быстрое движение, реакции.

2) Физиологические функции: питание, дыхание, движение, размножение.

3) Развитие. У родственных организмов в начале развития зародыши похожи. Закон зародышевого сходства.

4) Иммунологическое сходство – сходство по белкам.

5) Геном

Анализ количества и последовательности нуклеотидов в ДНК человека.

Геносистематика – стало возможным прикинуть количество генов. У человека  35 тыс. генов (меньше 10 тыс. не бывает).

Царства живой природы

5 основных царств: бактерии, простейшие, грибы, растения, животные.

Вирусы живыми не считаются. Его нуклеиновая кислота внедряется в клетку, навязывает белок, вызывает иммунную реакцию. Паразиты, РНК или ДНК, окруженные клеточной оболочкой, синтеза белка нет, неклеточная форма. Фактор изменчивости, нестабильности генома.

Царства живой природы

Об истории Земли

Земля возникла 4,5 млрд. лет назад.

Жизнь возникла 3,6 млрд. лет назад.

Датируем по накоплению в осадочных породах углерода. Геохронологическая шкала по последовательности залегания пластов. Осадочные породы – самые молодые, это результат деятельности живых организмов, они составляют мощные осадочные пласты.

Радиоизотопные методы: каждый химический элемента имеет изотопы, в т.ч. и радиоактивные. Самый удачный для датирования жизни Земли – углерод радиоактивный С14 (период полураспада – 5,5 тыс. лет). Метод имеет ошибку 20%.

Анаэробная атмосфера. Первые – анаэробные бактерии (питались органическим веществом, полученным через химические реакции + хемосинтезирующие). Бактерии могли использовать газы тогдашней атмосферы.

С появлением фотосинтеза – первые бактерии – цианобактерии (сине-зеленые водоросли, прокариоты). Начал накапливаться кислород в атмосфере (3 млрд. лет назад).

Появление сложных эукариотических клеток (+ гипотеза симбиоза).

Первая точка Пастера – накопление О2 1-2%. Первая экологическая катастрофа (вымирание анаэробных клеток).

Появление примитивных многоклеточных (1 млрд. лет назад) – в древнем океане. Наземная жизнь невозможна из-за жесткого ультрафиолета – мутаген – нарушает генетическую программу.

Эволюция по пути специализации – разделение труда внутри клеток.

С появлением многоклеточных – появились паразиты, освоившие внутриорганизменную сферу жизни.

Вторая точка Пастера – накопление О2 8%. Накопление озонового слоя в верхних слоях атмосферы (20-25 км от поверхности Земли). Задерживает действия ультрафиолета.

После этого стало возможно освоение суши. Лишайники (симбиотические – из клеток грибов и водорослей) и микроводоросли.

Образование первой почвы – мхи, лишайники; затем более мощная растительность.

Многоклеточность связана с появлением полового разделения. Клетки разделяются на половые и соматические. Программы разные: растения из одной клетки способны вырастить целый организм, животные – нет.

Многоклеточность и половое разделение выгодны для вида. Появляются разные виды, вид более пластичен однороден. Недостаток – конечная жизнь многоклеточных. Каждый генетический потенциал при оплодотворении – новый.

570 млн. лет назад – в морях находится огромное многообразие многоклеточных. Почти все типы животных и растений.

Освоение суши: появление споровых сосудистых растений. Мхи, папортники, древовидные папортники. С появлением цветковых растений полное заселение суши.

Эволюционные концепции

Термин «эволюция» 1677 Хэйл

Развитие – динамический и необратимый процесс.

Карл Линней

1749 «Экономика природы». Теория разнообразия. Заложил основы научной классификации живых организмов. Описал огромную массу видов и их географическое распределение.

Томас Р. Мальтус

1798 «Опыт о законах народонаселения». Каждый вид размножается очень активно; рождается больше, чем может выжить, нужны ограничительные факторы.

Ж.Б. Ламарк

1809 «Философия зоологии». Все живое на Земле рассматривает как единую, саморегулирующуюся систему. Первый биолог, создавший теорию эволюции.

Эрнст Г. Геккель

1866 Ввел термин «экология» - как основа экономики природы: взаимодействие организмов между собой и с окружающей средой.

Чарлз Дарвин

Великий наблюдатель, биолог. Путешествовал на корабле, на островах Тихого океана описал огромное разнообразие.

1859 «Происхождение видов посредством естественного отбора»

Генетическая программа обезьяны и человека схожа, был общий предок.

А.Р.Уоллес – те же идеи раньше.

Г.И. Мендель

Предположил существование дискретных единиц наследования – генов. «Отец генетики».

Законы Менделя потом переоткрыли в связи с мутацией - К. Корренс, Э. Чермак и Х. Де Фриз

Дарвиновская теория эволюции

Сущность эволюции – в длинном ряду наследственных изменений, возникшая наследственная изменчивость приводит к модификации видов. Эволюция идет по пути биологического прогресса, но есть и путь регресса.

Возрастает число специализированных элементов системы, свободы выбора, свободы адаптации. Необходимы наследственные изменения.

Движущие силы: наследственность, изменчивость, естественный отбор.

Естественный отбор – причина целесообразного устройства организмов, движущая сила эволюции.

Причина ЕО – биотический потенциал, видовой признак.

Ограничивающие факторы: ЕО через дифференциацию смертности и размножения.

Сравнительная морфология. Закон рекапитуляции (биогенетический закон) – онтогенез является коротким и быстрым повторением важнейших этапов эволюции вида (филогенеза).

Факторы эволюции – образование видов. Каждый вид – своя экологическая ниша.

Если предковый вид имеет больше разнообразия в потомстве, разнообразие ведет к появлению признаков.

Факторы изоляции: экологическая, географическая.

Носитель эволюции – популяция – та часть вида, что размножается.

Механизм эволюции – мутации – спонтанные изменения.

Могут быть точечные – одного гена, могут быть двухгенные. Не все подвергаются действию ЕО.

Мутации хромосомные; геномные мутации: количество хромосом вдвое, тетраплоидный организм.

Гибридизация

Изменчивость к видообразованию только при наличии фактора изоляции.

Концепция Дарвина объясняла не все.

Дарвин не объяснял появление новых типов – ароморфозы, ведущие к образованию новых типов.

Сальтации – внезапные крупные изменения, представление о скачкообразной эволюции.

Преадаптации – до появления условий, отбирающих данный тип, появляются изменения в геноме.

Дрейф генов (С. Райт) или генетико-автоматические процессы, — это явление ненаправленного изменения частот аллельных вариантов генов в популяции, обусловленное случайными статистическими причинами.

Эволюция в крупных популяциях – медленно, изменчивость чаще в маленьких.

Крупное возражение Дарвину, эволюция на основе случайных изменений, отбирающихся ЕО.

Автогенез (номогенез) — концепция, объясняющая эволюцию организмов их внутренними свойствами, а также главным свойством всего живого — стремлением к самосовершенствованию (оно же «сила роста»). При этом внешние условия, в которых существует организм, не учитываются.

Л. С. Берг

Открытие Н.И. Вавилова: центры изменчивости культурных растений. Одни более склонны к изменчивости, чем другие.

Первые клетки появились в результате естественных химических процессов (А.И.Опарин и Дж.Б.С. Холдейн). Но до появления клетки целый ряд ароморфозов: генетическая связь (белок, ДНК, РНК) мембраны, пути трансформации энергии – все структурно организовано. Чтобы это произошло случайно, не хватит всего времени.

Синтетическая теория эволюции (СТЭ) - современная эволюционная теория, которая является синтезом различных дисциплин, прежде всего, генетики и дарвинизма. СТЭ также опирается на палеонтологию, систематику, молекулярную биологию и другие.

Все произошло на основе программы ДНК

Н.В. Тимофеев-Ресовский и С С. Четвериков

Г.И.Мендель: на генном уровне – изменчивость, в фенотипе – ЕО, зависит от изменчивости экологических условий, связанных с катастрофами.

Геном – полный гаплоидный (одинарный) набор генов, характеризующий вид организма.

Изменения происходят в популяции.

Генотип – диплоидный (двойной) набор всех генов особи

Генофонд – характерный набор генов популяции

Генетическая инфа (о белках, ферментах) – записана в виду ДНК от поколения к поколению. Репликация (процесс удвоения) ДНК матричным синтезом, точечное воспроизведение.

Хромосомная теория

Томас Морган

Хромосомы эукариотных клеток – нити ДНК.

Синтез белка – нити раскручиваются; клетка готова к делению, скручиваются, трансляция происходит.

Сцепленное наследование генов - феномен скоррелированного наследования определенных состояний генов, расположенных в одной хромосоме.

Карты хромосом - схемы относительного расположения сцепленных между собой наследственных факторов — генов. Отображают реально существующий линейный порядок размещения генов в хромосомах

Хромосомная теория показывает кариотип - совокупность признаков (число, размеры, форма и т.д.) полного набора хромосом, присущий клеткам данного биологического вида (видовой кариотип), данного организма (индивидуальный кариотип) или линии (клона) клеток.

«Генетический груз» —неблагоприятные гены, накопленные в генофонде человека из-за выпада из-под контроля ЕО. Причина наследственных болезней.

Наследственные болезни:

• Моногенного наследования: отсутствие 1 гена (гемофилия, фенилкетонурия)

• Полигенного наследования: болезни с наследственным предрасположением. Склонность – можно и не заболеть (рак, сахарный диабет, шизофрения, эпилепсия).

Генная теория

Дж.У. Бидл и Э.Тейтем

Разные группы генов – структурные (детерминируют синтез белков, будучи более или менее эквивалентны классическим генам) и регуляторные (контролируют действие структурных).

Многие гены уникальны. Есть гены обязательного метаболизма, повторяющиеся в геноме многократно.

Структура гена: смысловые участки, точки начала и конца.

Факторы изменчивости на генетическом уровне: рекомбинация хромосом. При слиянии – половина генома от мамы, половина от папы. Хромосомы соединяются очень плотно, обмен участками – кроссинговер.

Нестабилен, разнообразен, саморегулирующийся.

Гены – парами, аллельные гены - различные формы одного и того же гена, расположенные в одинаковых участках гомологических хромосом.

Биологические ограничения в области браков.

Мутации – изменение в ДНК. Спонтанные – при синтезе ДНК, отчасти уничтожаются самой клеткой (репарация ДНК).

• Точечные

• Хромосомные мутации: ошибка расхождения хромосом при митозе, мейозе.

• Генные

Когда мутации в соматических клетках – болезнь органа.

Контроль размножения клеток. Соматические мутированные клетки отмирают.

Опасно – мутации в половых клетках.

Модификационная изменчивость – адаптивная изменчивость фенотипа, не влияет на эволюционный процесс. Мутационная – влияет.

Мутации – очень редко – выигрыш. Мутации, затрагивающие гены морфологии – отвечают за строение организма. Все это в эмбрионах. Они могут объяснять ароморфозы.

Дарвиновская теория: эволюционная история не является непрерывной.

1. Усложнение, специализация (от прокариотов к эукариотам).

2. Появление многоклеточных, связь с половым размножением: половые и соматические клетки (видоизменяются).

3. Специализация внутри организмов (250 видов клеток).

Эволюция шла не монотонно, связь с географическими изменениями.

Индивидуальное развитие (онтогенез)

Проходит у нас на глазах.

На основе единой генетической программы закономерно возникает разнообразие клеточных типов.

Онтогенез делится на два периода:

• Эмбриональный (эмбриогенез) — от образования зиготы до рождения или выхода из яйцевых оболочек;

• Постэмбриональный — от выхода из яйцевых оболочек или рождения до смерти организма.

В онтогенезе 3 необратимых процесса:

• Пролиферация клеток — разрастание ткани организма путём новообразования и размножения клеток (образования новых клеток).

• Цитодифференциация – появление различных видов клеток.

• Морфогенез - процесс развития и формирования клеток, органов и частей организма, сопровождающийся дифференцировкой тканей.

Периоды эмбриогенеза:

1. Появление генетического потенциала - оплодотворение (образование зиготы).

2. Дробление зиготы (оплодотворенной яйцеклетки) – образование множества клеток путем митоза.

3. Гаструляция - процесс разделения зародыша на зародышевые листки. В ходе гаструляции клетки зародыша практически не делятся и не растут. Морфогенез. Гаструляция приводит к образованию зародыша, называемого гаструлой.

4. Первичный органогенез - процесс образования комплекса осевых органов (у хордовых - закладка нервной трубки, хорды и кишечной трубки).

Эмбриональная индукция – влияние одной группы эмбриональных клеток на развитие и специализацию другой группы клеток, должны быть в контакте.

Эмбриогенез идет за счет энергоресурсов материнского организма.

В развитии организма – пространственно-временная программа развития.

Прямое развитие – появление организма, как у родителя. Непрямое – через стадию личинки (не похожа на взрослый организм)

Роды, вылупление – метаморфоз.

Ювенильный период. Период детства, организм не вполне созрел. Сказывается в росте и созревании.

Предрепродуктивный (подростковый) период. 2 регулирующие системы: гормональная и нейроэндокринная.

Репродуктивный период.

Старение. Дегенерация регуляторов нейроэндокринной и репродуктивной системы.

Продолжительность жизни – видовая характеристика. Теоретически человек – до 140 лет.

Негенетические механизмы: изнашивание систем, накопление ошибок в клетках.

В онтогенезе существуют точки неустойчивости (критические точки).

Связаны с изменением гомеостатических механизмов, наибольшая чувствительность организма к повреждающим факторам внешней среды. Точки приложения ЕО.

1. Оплодотворение

2. Гаструляция

3. Органогенез

4. Появление на свет

Наука биология индивидуального развития – эксперименты на генетическом уровне, сравнительная эмбриология.

Дарвин не мог объяснить ароморфозы.

Появились сведения о том, как происходит генетика развития. Если возникают мутации – аномалии. Иногда уродливые формы даже выгодны (конечности рычажного типа у рыб, позвоночные с длинным хвостовым отделом).

Эмбриогенез – тоже поле деятельности ЕО. Мутировавшие клетки не участвуют в развитии – нежизнеспособный зародыш.

10% новорожденных – с дефектами. Опасные – связанные с работой нервной системы. Результат нарушения окружающей среды.

Высокая скорость мутогенеза.

Проблемы, связанные с быстрым нарастанием разнообразия

• Сохранение в процессе развития всей генетической программы, клонирование.

Развитие через точки неустойчивости. Развитие в строгом согласии с генетической программой.

Продукт одного гена включает другой. Образованные клетки различаются белками.

Куда деваются неработающие гены? Сохраняется ли в процесс развития вся генетическая программа?

У червей каждая клетка детерминирована. Генетическая программа сохраняется в зародышевом пути (Т. Морган). У позвоночных животных – не так.

ХХ в. Техника трансплантации ядер. Опыты по клонированию. Клонирование – пересадка ядра дифференцированной клетки в яйцеклетку (только яйцеклетка способна воспроизвести полный организм).

Гёрден «Лягушки доктора Гёрдена»

Удаются далеко не все пересадки: чем больше взятая клетка дифференцирована, тем меньше % удачи. Неработающие гены настолько заблокированы, что их разбудить очень сложно. Клон не очень жизнеспособен.

Клетка может пережить 52 деления (митоза). Апоптоз – запрограммированная гибель клетки.

Технически клонирование человека возможно.

1952 Бриггс и Кинг клонировали опухолевую клетку и вернули на нормальный путь развития.

С овечкой Долли – 367 неудач. Толпа уродов ради одного нормального.

Антиприродная затея, половое размножение выгодно для устойчивости вида.

• Дихотомическое ветвление

Процесс постепенного возникновения разнообразия очень обычен.

Время точки разветвления определяет энергетический фактор. Точка неустойчивости – предпосылка ветвления. На основе энергетического управления происходит управление временем дифференциации.

Формирование органов, они состоят из разных видов клеток. (Например, глаз: светонейроны, нейроны, сосуды, стекловидное тело, хрусталик).

Почему все развивается так координировано?

ХХ в. – открытие эмбриональной индукции (влияние одного зачатка на дифференциацию другого зачатка). Открыто путем трансплантации кусочков зародыша.

Г.Шпеманн – опыты по пересадке зачатков.

Хордовые – очень разные. Позвоночные имеют ось тела – головной и спинной мозг. Низшие хордовые – сидячий образ жизни. Но все развиваются так же координировано.

• Шпеманн пересадил спинную струну (зачаток хорды) на будущее брюхо. = 2 хорды и 2 зачатка ЦНС. Индуктор – будущая хорда. Индукция нервной системы будущей хордой.

• Шпеманн + Шате: рот из зачатка кишки. Пересадили наружный пласт будущей кожи от одного вида к другому, там все равно образовался рот.

Координация за счет цитоплазмы материнской клетки. Потом – эмбриональный индуктор.

• Теория дифференциальной активности генов

В дифференцированных клетках работают разные гены, хотя сохраняется единая генетическая программа.

Развитие на основе единой генетической программы

Первый этап развития связан с нарастанием количества однородных элементов.

Существуют критические точки в развитии, точки неустойчивости. Они связаны с энергетическим процессами, разный доступ к энергетическим ресурсам. Дифференцированная активность элементов.

Влияют не только внутренние программы, но и среда. Может вызвать уродства и мутации.

В организме и клетке 2 системы регуляции:

• Генетическая система включения и выключения генов.

• Тоническая система (энергетическое обеспечение).

Диверсификация — мера разнообразия в совокупности.

При развитии диверсификации в природе параллельно развиваются гомеостатические механизмы.

Случайности важны в начале развития.

Человек как биологический вид

Биологическое положение человека как вида в системе живой природы.

• Царство: Животные

Гетеротрофы, полифаги (различные виды органической пищи), на вершине пищевых пирамид.

Продуцентов должно быть больше, чем консументов. Человека можно прокормить, только если его не будет слишком много.

• Тип: Хордовые, подтип: Позвоночные

• Класс: Млекопитающие

Существует 2 вида борьбы за выживание:

1. Очень быстрое размножение, малая забота о потомстве, низкий % выживания.

2. Сложный мозг в силу длинного онтогенеза. Забота, обучение, воспитание потомства.

   • Подкласс: Плацентарные млекопитающие

Развитие не во внешней среде (яйцо), а внутри тела матери под защитой плаценты, защита в силу материнских субстратов (питательные вещества + кислород). Длинный период развития. Мать не должна высиживать яйцо – мобильность.

Сложность мозга: 10-15 млрд. нейронов + межнейронные связи. Способность к обучению.

Слово – понятие, для животных – обозначение конкретного предмета. Способность к абстрактному мышлению.

Социокультурная революция.

Биосфера и цивилизация

Энергетика, экономика, экология.

Миллиарды живых организмов.

Биосфера значительно изменилась. При изменении жизни человеком, она все равно останется – например, бактериальная.

При сильных изменениях, катастрофах выживают малоспециализированные организмы. Человек сильно отличается, у него много «недостатков» - разум, способность планировать свои действия.

В обществе преобладает мотивация – доминанта денег. В 10-кратном размере тратятся ресурсы. Биоресурсы возобновляемы. Топливо, вода, воздух – продукт палеобиосфер. Создано сочетанием массы живых организмов.

Нарушая баланс, нарушаем сферу жизни, в которой живем.

Во всех вузах сейчас – биология и экология.

Надо учитывать, какие последствия будут иметь какие-либо социальные проекты.

Много ошибок:

• В СССР: Освоение целинных земель, не учитывая законов восстановления, законов сохранения плодородной почвы. Сплошная распашка, занятие земель монокультурами. Плодородие потеряно, невозобновляемость.

• Идеи с поворотом рек.

• Орошение пустынь и полупустынь, в результате – засоленные почвы, осушение водоемов (трагедия Аральского моря). Болезни иммунной системы (как СПИД), нарастает генетический груз.

• Вырубка лесов (и северных, и тропических). Меняется состав атмосферы, деревья – источник кислорода на Земле.

• Перерасход энергии. Термодинамический кризис биосферы в целом. Перегрев – возникновение тепловых пятен (цунами, ураганы, землетрясения).

Кризис – неустойчивое состояние, из которого есть выход.

Катастрофа – разрушение системообразующего фактора и распад системы.

В ХХ в. начала развиваться биология. На вершине взаимосвязи разных наук внутри нее – все живые организмы – биота (7 млн. видов). Регулирует все физико-химические показатели среды (температура, влажность). Фактор контроля.

Биогеоценоз (В.Н. Сукачев) – крупная экосистема, занимающая значительную территорию, большая роль растений. Биоценоз + биотоп.

Экосистема (А. Тенсли) – исторически сложившийся комплекс всех живых организмов, обитающих на определенной территории, и условия их существования (озеро, лес).

Биоценоз – сообщество всех живых организмов.

Фитоценоз (продуценты) – продуцируется биомасса.

Зооценоз – (консументы) – регулирующий фактор.

Микробоценоз (редуценты) – деструкторы.

Биохимический цикл – круговорот биогенов (системообразующий фактор)

Место для схемы

Биосфера – глобальная экосистема.

Реакция на изменение: биоценоз – изменение видового состава.

Гомеостаз – способность самосохранения, сохранения постоянства.

Экологическое равновесие – сохранение баланса численности и видового состава продуцентов, консументов и редуцентов, которые составляют круговорот биогенов.

2 Основных глобальных процесса в биосфере:

1. Глобальные биогеохимические циклы.

2. Трансформация солнечной энергии

«Экономические отношения» в природе.

Растения: преобразуют солнечную энергию в энергию химических связей (вещество)

Животные: снова в энергию.

Редуценты: энергия убывает.

Поток энергии в биосфере однонаправленный.

Закон экологических пирамид:

Двигатель перемен – обмен веществ в организмах.

Все живое при скромных ресурсах живет З,5 млрд. лет.

Правило Элтона

Энергетические пирамиды. На каждый вышележащий уровень поступает  10% энергии предыдущего.

Пищевые цепи не могут быть слишком длинными, человек стоит на вершине, поэтому людей не должно быть слишком много.

При вегетарианстве – можно прокормить 17 млрд. человек, с мясом – уже только 8-9 млрд.

Из-за перенаселения хронически голодают 840 млн. человек.

Причины противоречий природы и общества:

1. Демографический взрыв.

В Др. Греции продолжительность жизни – 18-25 лет. Высокая детская смертность. В XVII-XVIII вв. – 35-40 лет; С XIX в. – подъем численности населения.

Для 1-ый млрд. – 1 млн. лет; для 2-ого млрд. (нач. ХХ в.) – 100 лет; конец ХХ в. – уже 6 млрд.

В развитых странах населения удваивается за 117 лет, в развивающихся – за 17.

2. Кризис сознания.

Раньше – чувство долга. Теперь – доминанта денег и комфортной индивидуальной жизни. Социоцентризм.

Позиция биоцентризма, экоцентризма. Биоэтика – в нравственном долге человека и природа. «Не навреди».

Течение экоразвития (устойчивого развития). Сбалансированное социально-экономическое развитие, при котором сохраняется природа.

Россия – экологический гигант (сохранение биоразнообразия и экосистем).

Должно учитываться право природы на существование и развитие. Рекультивация земель, создание заповедников. Природа самообновляется, но нужен биотоп (1/6 суши). В городах 1/3 должны занимать парки, соединенные с лесами.

3. Генетический груз. Обратная реакция природы, чтобы человека стало меньше.

4. Перепотребление ресурсов.

5. Ксенобиотизм производства.

Создатели учения о биосфере:

• Вернадский В.И. 1926 «Биосфера» - учение о биосфере как единой глобальной системе, живое как целое. Ноосфера – сфера разума; этап эволюции, в котором человек играет геологическую роль. Вход человека в ноосферу: безотходное производство, средства, связи, языки, создание пищи, лекарств.

• «Римский клуб» 60-е гг. ХХ в.

«Пределы роста». Перерасход энергии (предел – то, что тратят растения). Методы получения двукратных богатств при половине ресурсов. Человечество, возможно пройдет через вымирание.