Білет №1
Статеве розмноження — утворення нового організму за участю двох батьківських організмів. Під час статевого розмноженя відбувається злиття статевих клітин — гамет чоловічого і жіночого організму. Новий організм несе спадкову інформацію обох батьків. Статеві клітини формуються в результаті особливого типу поділу, при якому число хромосом у клітинах, що утворюються внаслідок поділу, у два рази менше, ніж у вихідній материнській клітині. Таким чином, гамети мають удвічі меншу кількість хромосома. В результаті злиття двох гамет кількість хромосом у клітині, що знову утворилася, — зиготі, збільшується у два рази, тобто відновлюється, причому одна половина усіх хромосом є батьківською, інша — материнською. Видами статевого розмноження є партеногенез і самозапліднення.
Нестатеве розмноження – це утворення нового організму з однієї або групи клітин у ході якого не утворюються статеві клітини і не відбувається статевий процес. Типи: поділ,брунькування ,фрагментація,розмноження спорами,розмноження з утворенням спеціалізованих багатоклітинних структур.
Білет №2
Статеве розмноження спостерігається у представників усіх типів рослинного і тваринного світу. Воно пов'язане з утворенням особливих статевих клітин: жіночих — яйцеклітин і чоловічих — сперматозоонів Для статевих клітин (гамет) характерне одинарне (гаплоїдне) число хромосом. Крім того, вони різняться за співвідношенням об'ємів цитоплазми і ядра (порівняно із соматичними).
Чоловічі статеві клітини — сперматозоони — зазвичай дуже малі і рухливі. Типові сперматозоони мають головку, шийку і хвіст. Головка майже цілком складається з ядра, вкритого тонким шаром цитоплазми. Спереду на головці є гострий, твердий горбик, який сприяє проникненню сперматозоона в яйцеклітину. До складу шийки вхолить цитоплазма, в якій е центріоль (складова частина клітинного центру, або центросоми), мітохондрії та АТФ як джерело енергії для забезпечення руху сперматозоона. Хвіст сперматозоона складається з тонких волокон, вкритих цитоплазматичним циліндром; це орган руху. Загальна довжина сперматозоона у ссавців і людини становить 5060 мкм. Кількість сперматозоонів дуже велика (у ссавців їх упродовж життя дозріває сотні мільйонів).
Жіночі статеві клітини (яйцеклітини) нерухливі і, як правило, більші від сперматозоонів. Зазвичай вони мають кулясту або овальну форму і різну будову оболонок. У ссавців розміри яйцеклітин порівняно невеликі і становлять 100—200 мкм у діаметрі. В інших хребетних (риб, амфібій, плазунів, птахів) яйцеклітини великі. У їхній цитоплазмі міститься велика кількість поживних речовин. У птахів, наприклад, яйцеклітиною є та частина яйця, яку зазвичай називають жовтком. Діаметр яйцеклітини курки становить 3—3,5 см, а страуса — 10—11 см. Ці яйдеклітини вкриті кількома оболонками складної будови (шар білка, підшкаралупова і шкаралупова оболонки тощо), які забезпечують нормальний розвиток зародка (див. "Птахи").
Яйцеклітин утворюється значно менше, ніж сперматозоонів. Наприклад, у жінки упродовж життя дозріває близько 400 яйцеклітин.
Жіночі статеві клітини, чи яйцеклітини, мають більший розмір, ніж інші клітини тіла, гаплоїдний набір хромосом і здатні після запліднення чи партеногенетично розвиватися в новий організм. Характерною рисою яйцеклітини є наявність у ній запасних живильних речовин у виді жовтка, необхідних для розвитку нового організму, наявність особливого поверхневого, чи кортикального (cortex — кора), шару цитоплазми і спеціальних оболонок, що покривають яйцеклітину. Яйцеклітина в основному має округлу форму, і величина її залежить від кількості жовтка в цитоплазмі.
В основі утворення статевих клітин лежить процес мейозу,характерним для нього є зменшення числа хромосом і кількості ДНК в « раза. Процес утворення статевих клітин називають гаметогенезом, процес утворення чоловічих статевих клітин-сперматогенезом,жіночих-овогенезом.
Білет №3
Генетика — наука про закономірності спадковості та мінливості організмів.
Гібридологічний метод, застосований Г.Менделем, полягає в схрещуванні (гібридизація) організмів, які відрізняються за певними станами однієї чи кількох спадкових ознак. Нащадків, одержаних від такого схрещування, називають гібридами (від грец. гібрида — Суміш). Гібридизація лежить в основі гібридологічного аналізу - дослідження характеру успадкування станів ознак за допомогою системи схрещувань. Схрещування буває моногібридним, дигібридним і полігібридним. Моногібридне схрещування — це поєднання батьківських форм, які відрізняються різними станами лише однієї спадкової ознаки (наприклад, кольором насіння); дигібридне - двох ознак (наприклад, кольором насіння та структурою його поверхні), полігібридне — трьох і більше.
Генеалогічний метод полягає у вивченні родоводів організмів. Це дає змогу простежити характер успадкування різних станів певних ознак у ряді поколінь. Він широко застосовується в медичній генетиці, селекції тощо. За його допомогою встановлюють генотип особин і вираховують ймовірність прояву того чи іншого стану ознаки у майбутніх нащадків. Родоводи складають у вигляді схем за певними правилами: організм жіночої статі позначають колом, чоловічої - квадратом.
Популяційно-статистичний метод дає можливість вивчати ти частоти зустрічальності алелей у популяціях організмів, а також генетичну структуру популяцій. Крім генетики популяцій, його застосовують й у медичній генетиці для вивчення поширення певних алелей серед людей (головним чином тих, які визначають ті чи інші спадкові захворювання). Для цього вибірково досліджують частину населення певної території і статистичне обробляють одержані дані. Наприклад, за допомогою цієї методики було виявлено, що алель, яка зумовлює дальтонізм (порушення сприйняття кольорів), трапляється у 13% жінок (з них хвороба проявляється лише у 0,5%) та у 7% чоловіків (хворі всі).
Цитогенетичний метод ґрунтується на дослідженні особливостей хромосомного набору (каріотипу) організмів . Вивчення каріотипу дає змогу виявляти мутації, пов’язані зі зміною як кількості хромосом, так і структури окремих із них. Каріотип досліджують у клітинах на стадії метафази, бо в цей період клітинного циклу структура хромосом виражена найчіткіше.
Цей метод застосовують і в систематиці організмів (каріосистематика). Так, багато видів-двійників (видів, яких важко, а іноді навіть неможливо розпізнати за іншими особливостями) розрізняють за хромосомним набором. Такі випадки відомі серед комах, земноводних, гризунів тощо.
Біохімічні методи використовують для діагностики спадкових захворювань, пов'язаних із порушенням обміну речовин. За їхньою допомогою виявляють білки, а також проміжні продукти обміну, невластиві даному організмові, що свідчить про наявність змінених (мутантних) генів. Відомо понад 500 спадкових захворювань людини, зумовлених такими генами (наприклад, цукровий діабет).
Близнюковий метод полягає у вивченні однояйцевих близнят (організмів, які походять з однієї зиготи). Однояйцеві близнята завжди однієї статі, бо мають однакові генотипи. Досліджуючи такі організми, можна з'ясувати роль чинників довкілля у формуванні фенотипу особин: різний характер їхнього впливу зумовлює розбіжності у прояву тих чи інших станів певних ознак.
Окрему групу становлять методи генетичної інженерії, за допомогою яких учені виділяють із організмів окремі гени або синтезують їх штучно, перебудовують певні гени, вводять їх у геном іншої клітини або організму. Геном — сукупність генів гаплоїдного набору хромосом організмів певного виду. Крім того, вчені можуть сполучати гени різних видів в одній клітині, тобто поєднувати в одній особині спадкові ознаки, притаманні цим видам.
Білет №4
Закони Менделя….копії
Білет №5
Хромосомна теорія спадковості…копії
Білет №6
Явище зчепленого успадкування….копіїї
Білет №7
Мутаційна мінливість- це стійкі зміни генетичного матеріалу,які виникають раптово і призводять до змін спадкових ознак організмів.
Основні положення мутацій:
мутації виникають раптово;
зміни спричинені мутаціями,стійкі,і можуть успадковуватися;
мутації не спрямовані ;
одні і тіж мутації можуть виникати неодноразово.
СПАДКОВА МІНЛИВІСТЬ Спадкова мінливість - мінливість, яка характеризується зміною генотипу внаслідок мутацій або перекомбінації генів під час злиття гамет при заплідненні тощо. Зміни, викликані спадковою мінливістю, успадковуються. Спадкова мінливість буває комбінативною та мутаційною. Комбінативна мінливість - мінливість, яка характеризується рекомбінацією генів під час злиття гамет. Основними причинами є: - незалежне розходження хромосом під час мейозу; - випадкове сполучення хромосом під час запліднення - рекомбінація генів під час кросинговеру Спадкові фактори при цьому не змінюються - виникають лише нові сполучення між ними, що призводить до виникнення організмів з новими фенотипами.
Комбінативна мінливість- це важливе джерело великого спадкового різноманіття,що спостерігається в живих організмах.
Модифікаційна мінливість – це зміни фенотипу набуті під час індивідуального розвитку організму,спричинені впливом умов довкілля ,які пов*язані зі змінами генотипу.
Білет №8
Мутації (від лат. мутатіо — зміна) — стійкі зміни генотипу, які виникають раптово і призводять до зміни тих чи інших спадкових ознак організму. Основи вчення про мутації заклав голландський учений Гуго де Фріз (1845—1935), який і запропонував сам термін. Подальші дослідження показали, що здатність до мутацій є універсальною властивістю всіх живих істот.
Мутації можуть виникати в будь-яких клітинах організму і спричинювати різноманітні зміни генетичного матеріалу і, відповідно, фенотипу. Мутації, які виникають у статевих клітинах, успадковуються при статевому розмноженні, а в нестатевих клітинах — успадковуються лише за нестатевого чи вегетативно¬го розмноження. Залежно від характеру впливу на життєдіяльність організмів розрізняють летальні, сублетальні та нейтральні мутації. Летальні мутації, проявляючись у фенотипі, спричиняють загибель організмів ще до моменту народження або до настання здатності до розмноження. Сублетальні мутації знижують життєздатність особин, призводячи до загибелі їхньої частини (від 10 до 50%). Нейтральні мутації (від лат. нейтралів — той, що нікому не належить) у звичних для організмів умовах існування на їхню життєздатність не впливають. Імовірність того, що мутація, яка щойно виникла, виявиться корисною, незначна. Але у деяких випадках, особливо за змін умов існування, нейтральні мутації можуть виявитися для організму корисними. Залежно від характеру змін генетичного апарату, розрізняють мутації геномні, хромосомні та генні.
Геномні мутації пов'язані з кратним збільшенням або зменшенням кількості хромосомних наборів. Збільшення їхньої кількості призводить до поліплоїдії (від грец. поліплоос — багаторазовий і ейдос — вид), що найчастіше спостерігається у рослин, рідше — у тварин (переважно одноклітинних, рідше — у багатоклітинних, які розмножуються вегетативно або партеногенетично).
Хромосомні мутації пов'язані зі зміною кількості окремих гомологічних хромосом або їхньої будови. Зміна кількості окремих гомологічних хромосом порівняно з нормою значно впливає на фенотип мутантних організмів. При цьому відсутність однієї або обох гомологічних хромосом впливає негативніше на процеси життєдіяльності й розвиток організму, ніж поява додаткової хромосоми.
ПРИЧИНИ МУТАЦІЙ. Тривалий час причини мутацій залишалися нез'ясованими. Лише 1927 року американський генетик Герман Джозеф Меллер встановив, що мутації можна викликати штучно. Опромінюючи рентгенівськими променями дрозофіл, він спостерігав у них різноманітні мутації. Фактори, здатні спричиняти мутації, називають мутагенними. За походженням мутагенні фактори бувають фізичними, хімічними та біологічними. Серед фізичних мутагенів найбільше значення мають іонізуючі випромінювання, зокрема рентгенівське. Проходячи крізь живу речовину, рентгенівські промені вибивають електрони із зовнішньої оболонки атомів або молекул, унаслідок чого останні стають позитивно зарядженими, а вибиті електрони продовжують цей процес, спричиняючи хімічні перетворення різних сполук живих організмів. До фізичних мутагенів належать також ультрафіолетові промені, підвищена температура тощо. Ультрафіолетові промені, як і рентгенівські, в опромінених клітинах призводять до змін, які, у свою чергу, є причиною мутацій, як правило, генних, і рідше — хромосомних. Підвищена температура може збільшити частоту генних, а зростання її до верхньої межі витривалості організмів, і хромосомних мутацій. Типи мутацій. По характеру зміни генетичного апарату М. ділять на геноми, хромосомні і генні, або точкові . М. геномів полягають в зміні числа хромосом в клітках організму. До них відносяться: поліплоїдія —; гаплоїдія —; анеуплоїдія —хромосомним перебудовам,
Білет №9
Особливості генів у прокаріотів:
гени 1 групи кодують структуру молекул
гени 2 групи кодують транспортну РНК
гени 3 групи рибосомну РНК
Особливості генів у еукаріотів:
гени,що активні в усіх клітинах,де забезпечують функції живого;
гени,що активні лише в клітинах певних типів;
Білет 9
Основні закономірності функціонування генів у прокаріотів
Розширена розповідь про ген. Ген – неподільна одиниця спадкової інформації, рекомбінацій та мутацій. (До 1909 р. відкриття В.Іогансена). Мінімальна ділянка молекули нуклеїнової кислоти, що може бути поділена під час кросинговеру, становить 1-2 нуклеотидні пари. Гени є структурні та регуляторні. Геном вірусів має певні особливості. Наприклад, у одного з бактеріофагів кільцева молекула ДНК має лише 10 генів. Така незначна кількість генів компенсується тим, що спадкова інформація в одних і тих генів може зчитуватись у різний спосіб (ст..81 підручника для 11 кл. авторів П.Г.Балан та Ю.Г.Вервес, 2011). Невелика кількість ДНК у вірусів забезпечує зберігання відносно істотної кількості спадкової інформації. Гени вірусів кодують різні білки, наприклад, ферментні, які забезпечують процеси подвоєння їхньої нуклеїнової кислоти або регуляторні, які впливають на процеси обміну речовин клітини-хазяїна, змушуючи її синтезувати вірусні білки та білки, що забезпечують розчинення оболонки клітини-хазяїна. До складу ДНК можуть входити гени, які впливають на процеси транскрипції. Геном клітин прокаріотів містить значну кількість ДНК, а отже, і більше генів, порівняно з вірусами. Наприклад, у бактерії кишкової палички понад 4000 генів, які кодують білкові молекули та понад 100 генів, які кодують молекули РНК. Значна частина структурних генів кишкової палички утворює групи. Серед них існує три основні групи: - гени першої кодують структуру молекул білків; - гени другої групи кодують тРНК; - гени третьої – рРНК.
На кожній з груп синтезується одна молекула іРНК, що кодує кілька білків. Ці білки беруть участь у різних біохімічних процесах. Крім того, ДНК кишкової палички містить велику кількість регуляторних генів, які впливають на активність структурних. У багатьох видів прокаріотів геном представлений єдиною молекулою ДНК, яка зосереджена у ядерній зоні клітини – нуклеоїді. Тому їм притаманний гаплоїдний набір генів і рецесивні алелі можуть проявлятися у фенотипі. У цитоплазмі бактеріальних клітин є плазміди – позахромосомні фактори спадковості – невеликі кільцеві молекули ДНК, до складу яких входять всього кілька генів. Бактеріальні клітини можуть швидко реагувати на зміни в навколишньому середовищі. Це відбувається у зв’язку з тим, що вони мають високий рівень активності обміну речовин і більшість генів у них активні. Хоча в природі структурні гени не можуть бути постійно в активному стані: їхня діяльність то активується, то пригнічується. Розповідь про експресію генів – процес, за якого спадкова інформація, закодована у вигляді послідовності нуклеотидів молекули ДНК, втілюється у функціональний продукт – молекулу білка або РНК певного типу.
Основні закономірності функціонування генів у еукаріотів.
Генам еукаріотів, на відміну від генів прокаріотів, притаманний мозаїчний характер будови: кодуючи ділянки – екзони, чергуються з некодуючими – інтронами. Серед інтронів є ділянки, що здійснюють важливі регуляторні функції. Обов’язковим етапом, необхідним для здійснення іРНК своїх функцій є процес сплайсингу. При ньому інтрони за участю відповідних ферментів вирізаються, а екзони зшиваються, утворюючи матрицю для синтезу білкової молекули. На відміну від прокаріотів, у клітинах еукаріотів молекули іРНК синтезуються на молекулах ДНК в ядрі, а вже звідти транспортуються до цитоплазми. Це говорить про те, що основні етапи експресії генів - транскрипція і трансляція – у еукаріотів розділені у просторі і часі. Гени багатоклітинних організмів поділяються на дві функціональні групи: - гени, що активні в усіх клітинах, де забезпечують універсальні функції живого; - гени, що активні лише у клітинах певних типів. Особливу групу становлять псевдогени – змінені внаслідок мутацій послідовності нуклеотидів, які нагадують певні гени, але інформація з них не зчитується. До регуляторних елементів експресії генів належать: - промотори – послідовність нуклеотидів, з якої розпочинається процес транскрипції; - послідовність нуклеотидів, які впливають на ефективність процесу транскрипції; - послідовність нуклеотидів, які забезпечують припинення транскрипції і трансляції. Гени еукаріотів, які керують процесами транскрипції, не можуть бути активними постійно. Під впливом певних чинників чи фаз клітинного циклу одні гени активуються, а інші залишаються неактивними. А потім навпаки. Завдяки цьому, що не всі гени клітини активні одночасно, тому й утворюють, тобто синтезують, лише потрібні білки в даний час. Для регуляції активності певних генів використовується механізм, за якого особливі білкові молекули запобігають розпізнаванню ферментом, що забезпечує синтез іРНК, сигналу про припинення синтезу цієї молекули. Цей сигнал становить собою певну послідовність нуклеотидів, розташовану всередині кодуючої частини гена. Деякі неактивні гени можуть активуватися позаклітинним сигналом. Це може бути підвищення температури, надмірне виділення гормонів. Деякі білкові молекули здатні переміщуватись у внутрішньому середовищі клітини, відшукуючи відповідні регуляторні послідовності нуклеотидів. Перехід певних генів у активний чи неактивний стан можливий і при взаємодії цих білкових молекул з ферментами, що каналізують синтез іРНК. Загальними пригнічувачами активності генів є нуклеосоми - структурні частини хромосом. Формується нуклеосома за допомогою спеціальних білків – гістонів. ’’ На експресію генів може впливати й зміна хімічного складу ДНК, хоча послідовність нуклеотидів у молекулі при цьому не змінюється. Активність генів може залежати від взаємодії молекул нуклеїнових кислот між собою. Одним з таких механізмів є РНК-інтерференція – процес пригнічення експресії гена за допомогою молекул мікро-РНК. Це пригнічення відбувається і піл час транскрипції, і під час трансляції. Молекули мікро-РНК не кодують структуру білків і мають незначну довжину: десь близько 20 нуклеотидів. (розповідь або повідомлення учнів про виникнення мікро-РНК). І, нарешті, останній шлях регуляції експресії генів – це альтернативний сплайсинг. Прикладом його може бути вирізання кількох екзонів за допомогою спеціальних ферментів і на початку і всередині гена. У результаті цього з однієї ділянки можуть бути синтезовані різні варіанти молекул іРНК, які кодують різні білки. Активність генів досить широко застосовується у генетичній інженерії. Для цього необхідно знати і враховувати всі чинники, які впливають на експресію генів. Наприклад, досконале вивчення проблем експресії дозволило отримати такий важливий препарат, як інсулін, введенням відповідних генів у бактеріальну клітину. Розповідь про застосування методу РНК-інтерференції у медицині, завдяки створенню антисенсорних молекул РНК.
Білет 10
Генетика людини — галузь, тісно пов'язана з антропологією і медициною. Генетику людини умовно поділяють на антропогенетику, що вивчає спадковість і мінливість нормальних ознак людського організму, і медичну генетику, яка вивчає його спадкову патологію (хвороби, дефекти, потворність та ін.). Генетика людини пов'язана також з теорією еволюції, оскільки досліджує конкретні механізми еволюції людини і їх місце в природі з психологією, філософією, соціологією. З напрямів генетики людини найінтенсивніше розвиваються цитогенетика, біохімічна генетика, імуногенетика, генетика вищої нервової діяльності, фізіологічна генетика.
Методи вивчення спадковості людини: 1. Генеалогічний метод.
2. Близнюковий метод
У людини в 1% випадків народжуються близнюки. Вони можуть бути різнояйцевими або однояйцевими. Різнояйцеві близнюки розвиваються з двох різних яйцеклітин, одночасно запліднених двома чоловічими гаметами, а однояйцеві - з однієї яйцеклітини, роз'єднаної на ранній стадії дроблення зиготи. Різнояйцеві близнюки, хоча і бувають дуже схожими, але частіше за все нагадують один одного не більше звичайних братів і сестер, народжених у різний час, вони бувають і різностатевими. Вивчення однояйцевих близнюків, які проживають в різних умовах, дозволяє встановити вплив середовища на прояв спадкових задатків, а також з'ясувати, чи є дана ознака успадкованою.
3. Цитогенетичний метод
4. Біохімічні методи
5. Методи молекулярної генетики та генетичної інженерії.
11. Основні методи селекції – це штучний добір та гібридизація. Теорію штучного добору створив видатний англійський вчений Чарльз Дарвін,основні положення якої він виклав у своїй праці “Походження видів шляхом природного добору, або збереження сприятливих порід у боротьбі за життя” і розвинув у книзі “Зміни свійських тварин та культурних рослин під впливом одомашнення”. Таким чином, порода тварин або сорт рослин не є самостійним видом, а лише групою особин певного виду, яка відрізняється від інших подібних сукупностей за певними спадковими ознаками.Завдання сучасної селекції – це підвищення продуктивності існуючих, а також виведення нових, продуктивніших, сортів культурних рослин, порід свійських тварин, штамів мікроорганізмів, пристосованих до умовсучасного автоматизованого сільського господарства та промисловості.Селекція бере участь у вирішенні основного завдання сільського господарства – забезпеченні максимального виробництва харчових продуктів за мінімальних затрат. Над вирішенням цих завдань у нашій країні працюють різноманітні науково-практичні центри.
12. Основні принципи селекції тварин не відрізняються від принципів селекції рослин.проте селекція тварин має і деякі особливості,які витікають з природи організму тваринного:тварини що мають господарське значення, розмножуються тільки статевим способом;статева зрілість у них наступає відносно пізно;самки приносять нечисленне потомство,що утруднює і уповільнює процес селекції.
Особливості селекції рослин:
характерний як статеве так і нестатеве розмноження;
велика кількість нащадків;
невибагливі до умов середовища
незначні економічні затрати.
13.Біотехнологія- це сукупність промислових методів,що застосовують для виробництва різних речовин із використанням живих організмів,біологічних процесів чи явищ.
Біотехноло́гія— використання живих організмів і біологічних процесів у виробництві.
Біотехнологія — міждисциплінарна галузь, що виникла на стику біологічних, хімічних і технічних наук. З розвитком біотехнології пов'язують вирішення глобальних проблем людства — ліквідацію недостачі продовольства, енергії, мінеральних ресурсів, поліпшення стану охорони здоров'я і якості навколишнього середовища.
Біологічний метод полягає у використанні для захисту рослин від шкідливих організмів їх природних ворогів (хижаків, паразитів, гербофагів, антагоністів), продуктів їх життєдіяльності (антибіотиків, феромонів, ювеноїдів, біологічно активних речовин) та ентомопатогенних мікроорганізмів з метою зменшення їх чисельності та шкодочинності і створення сприятливих умов для діяльності корисних видів у агробіоценозах, тобто застосування «живого проти живого». Позитивним фактором у застосуванні біологічного методу є його екологічність
Білет №14
Заплі́днення (сингамія) — процес злиття чоловічої та жіночої статевих клітин (гамет) рослинних і тваринних організмів, що лежить в основі статевого розмноження. Внаслідок запліднення утворюється зигота, яка дає початок новому організмові.
Біологічне значення запліднення полягає у тому, що внаслідок злиття клітин з різною спадковістю при статевому розмноженні утворюється більш життєздатне потомство, ніж при безстатевому розмноженні.
Онтогенез – процес індивідуального розвитку організму з моменту запліднення організму до природної смерті. В ньому розрізняють такі періоди: ембріональний – з моменту запліднення (утворення зиготи) до моменту народження дитини, та постембріональний – період від народження організму до його смерті. Запліднення – процес злиття сперматозоїда з яйцеклітиною внаслідок чого утворюється зигота. В цей момент відтворюється диплоїдний набір хромосом.
Сперматозоїди потрапляють до піхви під час статевого акту. Самостійно рухаючись, вони пересуваються до шийки матки і приблизно через 30 хв досягають порожнини матки, а через 1-2 год потрапляють до маткових труб, де зустрічаються з яйцеклітиною. Сперматозоїди зберігають здатність до запліднення протягом 2-4 діб, а яйцеклітина протягом 12-14 год. Але здатними запліднити яйцеклітину сперматозоїди стають тільки тоді, коли проведуть у жіночих статевих шляхах декілька годин. Протягом цього часу в їхній акросомі відбуваються різні ферментативні процеси, що готують їх до проникнення в яйцеклітину. Як правило, до яйцеклітини потрапляє лише один сперматозоїд, точніше, тільки його головка. Сперматозоїд проникає через мембрану яйцеклітини, руйнуючи її спеціальним ферментом, що виробляє акросома, і мембрана стає непроникною для інших сперматозоїдів. Після проникнення сперматозоїда яйцеклітина втрачає фолікульні клітини, що її оточують. Ядра обох статевих клітин зливаються в один і утворюють запліднене яйце, або зиготу. Запліднене яйце (зигота) просувається по матковій трубі і водночас ділиться перетворюючись на багатоклітинний зародок. Зародком називається організм з моменту запліднення до 8-го тижня (включно) внутрішньоутробного розвитку.
Зародковий розвиток має декілька етапів: дроблення, утворення зародкових листків і оболонок, утворення тканин і органів. До моменту закінчення цього періоду організм набуває характерних рис людини.
Через 4-5 днів після запліднення одношаровий зародок з порожниною всередині потрапляє до порожнини матки. Поділ клітин значно прискорюється. Протягом 2 днів зародок вільно розташований у матці, а потім (тобто на 7 день після запліднення) занурюється в її слизову оболонку й прикріплюється до неї. Цей процес називається інплантацією.
Починається зародковий період внутрішньоутробного розвитку. Починають формуватися три зародкові оболонки і три зародкові листки. Із частини клітин зародка формуються зародкові оболонки. Зовнішня оболонка має ворсинки з капілярами. Через ворсинки зародок живиться і дихає. Внутрішня оболонка тонка і прозора, вона утворює міхур, порожнина якого заповнена плідною водою, що захищає зародок від механічних ушкоджень. Зовнішня і середня оболонки беруть участь в утворенні плаценти разом з слизовою оболонкою матки. Плацента – дитяче місце – це орган, що зв’язує плід з організмом матері під час внутрішньоутробного розвитку.
На 10-14 день після запліднення, клітини зародка розщеплюються на шари, або зародкові листки, з яких потім утворюються всі органи і тканини. Із зовнішнього листка (ектодерма) формується епітеліальна тканина (шкіри, слизових оболонок, дихальних і травних шляхів) та нервова система. Із внутрішнього листка (ентодерма) – внутрішні органи (серце, легені, кишечник). З середнього листка (мезодерма) розвивається сполучна та м’язова тканини (скелет, скелетні м’язи), печінка, нирки.
Після імплантації починається плодовий період внутрішньоутробного розвитку. Плід – організм з 9-го тижня внутрішньоутробного розвитку і до моменту народження. Плід має своє навколишнє середовище, яке складається з плодових оболонок, або плодового міхура, навколоплідних вод і пуповини. Плодові оболонки, або плодовий міхур, - це особливі оболонки, що оточують плід у вигляді мішка. Вони виконують функцію механічного захисту плоду. Навколоплідні води заповнюють простір між плодом і внутрішньою плодовою оболонкою. Вони забезпечують механічний захист, рух і розвиток плоду. Пуповина у вигляді шнуроподібного органа йде від плаценти і з’єднує плід з материнським організмом. Завдяки їй відбувається живлення і дихання організму.
Вагітність у жінки триває 270-280 днів.
Білет №15
Знайти?
Білет №16
Клонування — процес створення ідентичних копій (тиражування) організмів або інших об'єктів у біології.
Клітинне клонування — клонування, при якому відбувається виведення популяції клітин із однієї клітини. У випадку простих одноклітинних організмів, чи то бактерій, чи то дріжджів, цей процес є достатньо простим. Однак, для клонування клітин багатоклітинних організмів потрібно докласти значно більше зусиль — це набагато важче завдання, окрім того, такі клітини розвиваються дуже повільно у звичайних умовах.
Кріобіологія –це галузь біологічної науки,яка досліджує структурно-функціональні властивості біологічних систем різних рівнів організації під час впливву на них низьких температур.
Білет №17
Життє́вий ци́кл у біології - послідовність стадій розвитку, через які проходить більшість видів у процесі онтогенезу. Більшість хребетних мають простий життєвий цикл, що складається з запліднення статевими клітинами (гаметами) під час статевого процесу, періоду розвитку ембріона, періоду юнацького росту після народження, зрілості, у тому числі статевого розмноження, та завершується смертю. Життєвий цикл безхребетних у цілому складніший і може включати реконструкцію зовнішнього вигляду (метаморфоз) і цілковиту зміну способу життя. Рослини характеризуються власним життєвим циклом із двох різних фаз, відомих під назвою зміни поколінь (статевого — гаметофіта та нестатевого — спорофіта). Багато комах типу цикад, бабок і хрущів мають тривалу фазу личинок або лялечок і коротку фазу життя в дорослому стані. Бабки у фазі личинок мешкають у воді, а в дорослому стані — у повітрі.
Білет №18
Популяція — сукупність організмів, що займають обмежений ареал, мають спільне походження за фенотипом та географічно ізольовані від інших популяцій даного виду.
Популяція ,як структурна одиниця характеризується певними особливостями: густота,народжуваність,смертність,приріст,питома біомаса. Кожна популяція характеризується певною структурою:статева,вікова,просторова,екологічна ніша.
Вікова структура популяцій- розподіл популяцій за віком. (статева- поділяють за статтю.)
У популяціях багаторічних рослин всі особини характеризуються набором біоморфних ознак, які визначають їх вікову диференціацію. Для популяційних досліджень набагато більше значення має визначення вікових станів (біологічний вік), ніж абсолютного віку (календарний вік). На підставі комплексу якісних ознак в онтогенезі рослин виділяють 4 періоди і максимум 11 вікових станів:
І) латентний (насіння) – характеризується тривалим зберіганням, становить найдинамічніший резерв популяції;
ІІ) прегенеративний (проростки, ювенільні, іматурні, віргінільні) – розвиток рослин до появи генеративних пагонів;
ІІІ) генеративний (молоді, середні, старі) – утворення генеративних пагонів;
IV) сенільний (субсенільні, сенільні, відмираючі) – спрощення життєвих форм і відмирання.
Типи популяцій
Існує три основні типи популяцій залежно від етапу:
інвазійний - популяція ще нездатна до самопідтримання, залежить від занесення насіння ззовні, складається переважно з прегенеративних особин,
нормальний – відбувається самопідтримання, в основному переважають генеративні рослини,
регресивний – втрата здатності самопідтримання, переважають постгенеративні.
Статева структура популяції, її значення
Співвідношення чоловічої і жіночої статей в популяції має важливе екологічне значення, оскільки воно безпосередньо пов'язане із потенціалом її розмноженя, а отже, впливом на життєдіяльність усієї екосистеми. Причому стосується лише роздільностатевих організмів. Справа в тому, що у популяціях розрізняють одностатеві і двостатеві структури. Одностатеві популяції складаються лише з жіночих особин і розмножуються партеногенезом (розвиток яйцеклітини відбувається без запліднення: бджоли, тлі, коловертки, багато спорових і насіннєвих рослин). У природі поширеніші двостатеві популяції. У тваринному світі переважають роздільностатеві види, зрідка трапляються і в рослин (тополі, мохи). Гермафродитизм (наявність в одного організму чоловічих і жіночих органів розмноження) характерний для безхребетних та вищих рослин.
У ссавців, в яких один самець може запліднити декілька самок, для розуміння розвитку більше значення має чисельність самок, ніж сумарна кількість особин. Це пов'язане з тим, що лише поодинокі види утворюють на період розмноження окрему пару, яка може зберігатися до кінця життя одного з партнерів.
Співвідношення статей — це відношення кількості самців до кількості самок або кількості самців до загальної кількості самців і самок. Завдяки генетичній детермінації кількість самців і самок майже однакова (1:1). Співвідношення статей у вищих тварин має практичне значення (свійські тварини, кури, олені).
Білет №19
Екологічний фактор — будь-який фактор середовища, що здатен тою чи іншою мірою, прямим або непрямим способом впливати на живі організми, в період хоча б однієї фази індивідуального розвитку.
Саме у визначенні екологічного фактора і знаходимо системний, комплексний підхід до вивчення закономірності функціонування як організму, так і їх сукупності.
. Екологічні фактори можна поділити на такі групи:
• фактори неживої природи (абіотичні) - хімічні (газовий склад повітря, сольовий склад води, кислотність і склад ґрунтових розчинів);
фізичні або кліматичні (сонячна енергія, температура, вологість, освітленість, атмосферний тиск, фізичні поля, радіаційний режим);
топографічні (характер рельєфу, висота над рівнем моря) та едафічні (механічний склад ґрунту, вологоємність) фактори впливу зовнішнього неорганічного середовища на живі організми;
• фактори живої природи (біотичні) - сукупність живих організмів , які своєю життєдіяльністю впливають на інші організми;
• антропогенні (антропічні) фактори -фактори, які викликаються впливом на живу природу життєдіяльності людини (табл. 2.1).
Класифікація екологічних факторів
Екологічні фактори
Абіотичні
Біотичні
Антропогенні
Кліматичні
Мутуалізм
Опосередкований вплив
Хімічні
Хижацтво
Прямий вплив
Топографічні
Паразитизм
Едафічні
Нейтралізм
Аменсалізм
Коменсалізм
Конкуренція
Абіотичні фактори — сукупність кліматичних, ґрунтових (едафічних), а також топографічних факторів. Сюди також відносять потоки, хвилі і т.д.
Біотичні фактори — сукупність взаємовпливу життєдіяльності одних організмів на інші. Біотичний компонент можемо поділити на автотрофні та гетеротрофні організми. Перші з них самі автономно під впливом складних біохімічних процесів здатні продукувати органічну речовину, другі — тільки споживають накопичене. Організми за ставленням до характеру впливу екологічних факторів називають стенобіонтами і еврибіонтами.
Стенобіонти - організми, що можуть жити лише в певних умовах середовища при дуже незначному коливанні його факторів.
Еврибіонти - організми, що можуть жити в різноманітних умовах навколишнього середовища.
Під впливом екологічних факторів у живих організмів виробляються адаптації. Адаптації можуть бути морфологічними, які виражені в пристосуванні будови (форми) організмів до факторів середовища, фізіологічними - пристосування травного тракту до складу їжі і екологічними - пристосування поведінки тварин до температурних умов, вологості.
Білет №21
Біологічні ритми – циклічні коливання інтенсивності й характеру біологічних процесів і явищ.
Одне з майзагальиішнх явищ, що відбуваються в прироі, – це сезонна і добова періодичність. Сезонна періодичність чіткіше виражена в помірних і північних широтах, де зумовлює певну ритмічність життя організмів, тоді як у мешканців тропіків сезонні зміни здебільшого виявляються не так чітко. Чергування пір року пов'язане з рухом планет (насамперед з обертанням Землі навколо Сонця), який зумовлює зміни світлового режиму, температури, вологості повітря. Добові ритми організмів спричинені обертанням Землі навколо власної осі. Між рухом небесних тіл і організмами, які населяють нашу планету, існує тісний звязок. унаслідок якого спостерігають поріодичні (сезонні, добові, припливио-відпливні) зміни інтенсивності екологічних факторів. Це зумовлює формування в організмів адаптивних біологічних ритмів:
- добових;
- припливно-відпливних;
- сезонних;
- річних.
З біоритмами пов'язане явище біологічного годинника – здатності організмів реагувати на плин часу. Біологічний годинник – властивість живих організмів орієнтуватися в часі. Механізми цього явища ще остаточно не з'ясовані, але вважають, що воно ґрунтується на чіткій періодичності фізико-хімічних процесів, які відбуваються в клітині. Це має важливе біологічне значення, оскільки дає змогу узгоджувати фізіологічні ритми зі змінами довкілля.
Добові ритми. Унаслідок обертання Землі навколо своєї осі двічі на добу змінюється освітленість. Це зумовлює коливання температури, вологості та інших абіотичних факторів, що, в свою чергу, впливає на активність організмів. Зокрема, сонячне світло визначає періодичність фотосинтезу, час розкриття та закриття квіток тощо. Зміна дня і ночі впливає на перебіг різних функцій організмів тварин: рухову активність, інтенсивність процесів обміну речовин.
Припливно-відпливні ритми зумовлені рухом Місяця навколо Землі, який притягує водні маси. Найбільш чітко вони виражені в мешканців припливно-відпливної зони (літоралі). Протягом місячної доби (24 год 50 хв) відбувається по два припливи та відпливи. Щодобово фази припливів і відпливів зсуваються приблизно на 50 хв. При цьому двічі на місяць у період нового та повного місяця (приблизно кожні 14 діб, коли Земля, Сонце й Місяць розташовуються на одній лінії) припливи стають максимальними. Таким чином, на добовий ритм припливів і відпливів накладається ще й місячний.
Сезонні ритми пов'язані з обертанням Землі навколо Сонця, що зумовлює річні цикли змін кліматичних умов. З певними сезонами в організмів пов'язані періоди розмноження, розвитку, стану зимового спокою, у тварин - також періоди линяння, міграцій, сплячки тощо, у листопадних рослин - періоди листопаду. Найчіткіше сезонні ритми виражені у вищих рослин, укорінених на певній ділянці, та тварин, що ведуть прикріплений спосіб життя. Сезонні ритми впливають не тільки на життєві процеси організмів, а й на їхню будову.
Багаторічні ритми. У багатьох організмів спостерігають менш чітко виражені багаторічні цикли, пов'язані з неперіодичною зміною сонячної активності протягом кількох років (наприклад, масові розмноження перелітної сарани та деяких інших тварин). Звичайно періоди сонячної активності настають кожні 11 років.
Фотоперіодизм – реакція організмів на зміни довжини світлового періоду доби (рослини довгого та короткого дня, значення фітогормонів та нейрогормонів (проростання насіння, бульб, строки цвітіння, листопад, відкладання яєць, вилуплення).
У рослин структурами, які сприймають зміну тривалості світлового періоду є листки. Унаслідок цих змін у клітинах рослин утворюються біологічно активні речовини (фітогормони), які впливають на різноманітні процеси життєдіяльності (цвітіння, листопад, проростання). У багатоклітинних тварин фотоперіодичні реакції регулюють нервова та ендокринна системи.
Закономірності адаптації (активна адаптація, пасивна адаптація).
Активні пристосування. Організми регулюють власні процеси життєдіяльності залежно віл змін умов довкілля. Це дає змогу підвищити стійкість до несприятливнх змін умов існування і здійснювати процеси життєдіяльності, незважаючи на них (наприклад, температура тіла птахів і ссавців залишається постійною навіть за сильних морозів, а пустельні членистоногі підтримують відносно сталий вміст води в тілі за умов значної посухи).
Пасивні пристосування. Процеси життєдіяльності організмів підпорядковані змінам у довкіллі. Так. за зниження температури повітря у холоднокровних тварин знижується інтенсивність процесів обміну, вони впадають у стан заціпеніння. Подібне спостерігають і в деяких теплокровних тварин (наприклад, зимова сплячка їжаків або бурих ведмедів). Листопадні рослини взимку припиняють фотосинтез, ріст, розвиток, зменшують інтенсивність транспірації або припиняють її взагалі. Щоб пережити несприятливі умови, тварини переміщуються в інші місця (міграції та кочівлі деяких комах, риб. птахів, ссавців тощо).
Білет № 22
Біогеоценоз - щодо просторово обмежена, внутрішньо однорідна природна система функціонально взаємопов'язаних живих організмів і навколишнього їх абіотичного середовища, що характеризується певним енергетичним станом, типом і швидкістю обміну речовиною та інформацією.
Біогеоценоз - "сукупність на відомому протязі земної поверхні однорідних природних явищ (атмосфери, гірської породи, грунту і гідрологічних умов, рослинності, тваринного світу та світу мікроорганізмів), яка має свою, особливу специфіку взаємодій цих становлять її компонентів і певний тип обміну речовиною та енергією їх між собою та іншими явищами природи, що представляє собою внутрішньо суперечливе діалектичну єдність, що знаходиться в постійному русі, розвитку.
У біології використовуються три близьких за значенням поняття: 1. Біоценоз - група організмів різних видів, взаємопов'язаних між собою і історично довго живуть на певній території. 2. Біогеоценоз - біоценоз, який розглядається у взаємодії з біотичними факторами, що впливають на нього й самі змінюються під його впливом. Біоценоз має синонім співтовариство, йому також близько поняття екосистема. 3. Екосистема - група організмів різних видів, взаємопов'язаних між собою кругообігом речовин. Кожен біогеоценоз - це екосистема, але не кожна екосистема - біогеоценоз. Біотоп - це територія, яку займає біогеоценоз. Екотопія - це біотоп, на який впливають організми з інших біогеоценозів.
Властивості біогеоценозу
природна, історично склалася система; 2. система, здатна до саморегуляції і підтримці свого складу на певному, постійному рівні; 3. характерний кругообіг речовин; 4. відкрита система для вступу і виходу енергії, основне джерело якої - Сонце.
Агроценоз (від греч. ἀγρός , Читається agros - "поле", κοινός , Читається koinos - "загальний") - біогеоценоз, створений людиною (штучна екосистема). Володіє певним видовим складом і певними взаємовідносинами міжкомпонентами навколишнього середовища. Їх висока продуктивність забезпечується інтенсивною технологією підбору високоврожайних рослин, добрив.
При створенні агроценозів людина застосовує комплекс агротехнічних прийомів: різні способи обробки грунту (оранка, боронування, дискування та інші), меліорацію (при надмірному зволоженні грунту), іноді штучнезрошення, посів (посадка) високоврожайних сортів рослин, підживлення, боротьбу з бур'янами, шкідниками та хворобами рослин.
1. Структура агроценозу
Агроценози, як і будь-які природні екосистеми, мають певним складом організмів (культурні рослини, бур'яни, комахи, дощові черв'яки, мишоподібні гризуни і ін) і певними взаємовідносинами між живими організмами та умовами середовища. Ці взаємини найбільш чітко проявляються на рівні трофічних зв'язків між організмами.
В агроценозах (наприклад, житнього поля) складаються ті ж харчові ланцюги, що і в природній екосистемі: продуценти (жито і бур'яни), консументи (комахи, птахи, полівки, лисиці) і редуценти (бактерії, гриби). Обов'язковою ланкою цієї харчової ланцюга є людина, яка своєю працею створює кожен агроценоз і забезпечує його високу продуктивність, а потім збирає та використовує урожай.
2. Відмінності агроценозів від природних біогеоценозів
Між природними і штучними біогеоценозами поряд зі схожістю існують і великі відмінності, які важливо враховувати в сільськогосподарській практиці.
2.1. Перша відмінність
полягає в різному напрямку відбору. У природних екосистемах існує природний відбір, який відкидає неконкурентоспроможні види і форми організмів і їх спільнот в екосистемі і тим самим забезпечує її основна властивість - стійкість. В агроценозах діє переважно штучний відбір, спрямований людиною насамперед на максимальне підвищення врожайності сільськогосподарських культур. З цієї причини екологічна стійкість агроценозів невелика. Вони не здатні до саморегуляції і самовідновлення, схильні загрозу загибелі при масовому розмноженні шкідників або збудників хвороб. Тому без участі людини, його невпинної уваги і активного втручання в їхнє життя агроценози зернових та овочевих культур існують не більше року, багаторічних трав - 3-4 роки, плодових культур - 20-30 років. Потім вони розпадаються або відмирають.
2.2. Друга відмінність
полягає в джерелі використовуваної енергії. Для природного біогеоценозу єдиним джерелом енергії є Сонце, точніше світло від нього. У той же час агроценози, крім сонячної енергії, отримують додаткову енергію, яку витратив чоловік на виробництво добрив, хімічних засобів проти бур'янів, шкідників і хвороб, на зрошення або осушення земель і т. д. Без такої додаткової витрати енергії тривале існування агроценозів практично неможливо .
2.3. Третя відмінність
зводиться до того, що в агроекосистемах різко знижено видове різноманіття живих організмів. На полях зазвичай культивують один або кілька видів (сортів) рослин, що призводить до значного збіднення видового складу тварин, грибів, бактерій. Крім того, біологічне одноманітність сортів культурних рослин, що займають великі площі (іноді десятки тисяч гектарів), часто є основною причиною їх масового знищення спеціалізованими комахами (наприклад, колорадським жуком) або ураження збудниками хвороб (борошнисто-росяних, іржі, сажкові гриби, фітофторою і ін.)
2.4. Четверте відміну
полягає в різному балансі поживних елементів. У природному біогеоценозі первинна продукція рослин (урожай) споживається в численних ланцюгах (мережах) живлення і знову повертається в систему біологічного кругообігу у вигляді вуглекислого газу, води і елементів мінерального живлення. В агроценозах такий круговорот елементів різко порушується, оскільки значну їх частину людей вилучає з урожаєм. Тому для відшкодування їх втрат і, отже, підвищення врожайності культурних рослин необхідно постійно вносити в грунт добрива
Угрупування та екосистеми
Між всіма організмами діють строго визначені відношення, що сприяють утворенню певних угрупувань, їх складних екологічних систем з певною структурою. В цьому важливою є так звана піраміда енергійабо трофічних (речовинно-енергетичних) зв'язків:
1. Споживачі або консументи першого порядку існують тільки за рахунок продуцентів (рослин), наприклад травоїдні тварини.
2. Консументи другого порядку харчуються консументами першого порядку, наприклад м'ясоїдні, що поїдають рослиноїдних тварин.
3. Консументи третього порядку живуть за рахунок консументів другого порядку. Це м'ясоїдні, що харчуються іншими м'ясоїдними, травоїдними тваринами (хижаки, людина).
При переході з нижчого ступеня на верхній передається в середньому 10% накопиченої енергії в речовині, а повертається в середовище близько 90% накопиченої енергії. Тому рослинноїдні засвоюють тільки 10% енергії. Хижак, що харчується травоїдними, засвоює вже тільки 1%, хижак другого порядку - 0,1%, консумент третього (наприклад людина ) - 0,01% енергії, накопиченої рослинами. Зворотна її передача від верхнього на нижній ступінь складає не більше 0,1% енергії. Таким чином, існують певні трофічні, або живильні, ланцюги, що утворюють екологічні, харчові або енергетичні зв'язки, характеризують витрати речовини, енергії на кожному щаблі трофічної піраміди. В цьому виявляється один із законів природи - закон Ліндемана.
За Вернадським, двигуном кругообігів різноманітних речовин є процеси життя, могутні геохімічні сили планети, біогенна міграція атомів, що "є формою організованості першорядного значення в структурі біосфери".
В результаті кругообігу речовин, енергії за час існування біосфери було створено 3,5 х1021 т біомаси, що майже вдвічі перевищує масу земної кори (1,7 х1021 т). Завдяки кругообігам речовин - вуглецю, кисню, азоту, фосфору, сульфуру, води сформувалися живі системи високого рівня впорядкованості та складності - екосистеми.
Безупинний кругообіг всіх речовин утворює планетарні цикли. Так, повний цикл вуглецю атмосфери у вигляді вуглекислого газу складає 300 років, при цьому вищі наземні рослини і водорості асимілюють в процесі фотосинтезу близько 200 млрд т вуглецю у вигляді органічних сполук. Загальний запас вуглецю в біосфері складає 12 тис. млрд (12x1012) тонн. Цикл кисню атмосфери, який проходить через живу речовину біосфери, складає майже 2000 років, при його загальному запасі 1015 тонн. Людство, за всю свою історію існування, безповоротно перевело близько 300 млрд т кисню в такі сполуки, з яких він не може знову вивільнитися в атмосферу.
Негативно впливають на екосистеми сучасні кругообіги азоту, фосфору та сірки, в які втрутилася людська діяльність, швидко вивільнюючи ці елементи з їх природних покладів. Це сприяє процесу евтрофікації - надживлення і бурхливе розмноження мікроорганізмів., негативно впливає на концентрацію кисню у водоймах, сприяє загибелі водних організмів, руйнуванню водних екосистем, у повітрі утворюються кислотні опади, які містять азотну, сірчану кислоти.
Важливим є кругообіг води - за одну хвилину з поверхні водойм випаровується один мільярд тонн - утворюються хмари, опади. Швидкість циркуляції води залежить від виду її джерела: вода океанів поновлюється за 2 млн. років, ґрунтова - за один рік, річкові води - за 12 діб, атмосферна - за 9 діб. Двигуном кругообігу є енергія Сонця. Отже кругообіги найважливіших речовин біосфери є причиною і наслідком існування складних екосистем.
Термін і поняття екологічна система запровадив англійський учений А. Д. Тенслі в 1935 р. Це сукупність потоків енергії, трофічних зв'язків між живими та неживими об'єктами, що зв'язують комплекси організмів і компонентів неживої природи в єдине ціле. В ній здійснюється кругообіг речовин і енергії. Це система, що чітко відмежовується в просторі і часі, охоплює живі організми і фізичні умови, клімат, ґрунти, тобто певні межі географічної оболонки.
Частина екосистеми, заселена групою подібних організмів - рослин або тварин, утворює парцелу(фр. - частина). Між усіма парцелами існують трофічні та енергетичні зв'язки, завдяки яким формуються групи живих організмів - популяції, властивості яких вивчає популяційна екологія.
Можна вважати, що екосистеми утворюються в результаті скупчення, агрегації популяцій - принцип В. Оллі (1931). Це сприяє конкуренції між індивідами, виживанню групи. Принцип агрегації диктує необхідність утворення зграй, стад, колоній, розподіл рослин.
Екосистеми розділяють на системи суші (болота, ліси, пустелі) і водні (океан, море, ріка), природні(ліс, пустеля) та антропогенні (сад, поле, город, теплиця). Сукупності подібних екосистем утворюютьбіоми (гр. біо - життя, гр. омат - подібний, однаковий) або суперекосистеми.
Виділяють дев'ять біомів: тропічні ліси і рідколісся; тропічні савани та лукопасовищна рослинність, пустелі - жаркі та холодні; зона рослинності середземноморського типу, або чапараль; ліси помірного поясу; лукопасовищені райони помірного поясу, включаючи прерії і степи; бореальні (холодного клімату) ліси; тундра.
Всі об'єкти складають певну просторову структуру екосистеми -вертикальну, горизонтальну. Їх утворюють близькі угруповання рослин, тварин - синузії - сукупності організмів, що складаються з однієї або декількох подібних життєвих форм.
Екосистема завжди складається з біоценозута біотопу - це її компоненти. Біоценоз (гр. біо - життя, гр. ценоз - спільність) - угруповання, сукупність популяцій організмів, що займають більш - менш однотипну за умовами існування ділянку - ареал (лат. - площа, територія), біотоп (гр. - місце життя). Вперше цей термін застосував К. Мебіус у 1877 р. Це поняття має велике значення в становленні системної концепції в екології. Біоценоз - це взаємодіюча сукупність організмів, що складається з різноманітних ценозів - фітоценозів (сукупність популяцій всіх видів рослин), зооценозів - сукупність тварин, мікоценозів - сукупність грибів, мікробоценозів (сукупність мікроорганізмів). Це структурний комплекс живих і неживих компонентів природи, тісно пов'язаних між собою обміном речовин, енергії та інформації.
Структурованість біоценозу визначають за формулою Мак-Артура (1957): I=-n/Nlogm/N, де: N - кількість елементів біоценозу; n - кількість елементів біоценозу певної групи; m - кількість груп; І - інформація, що міститься в біоценозі.
Біоценоз - це не тільки теоретичне поняття, але й практичне. За Б. Биковим біоценоз має виробничу ефективність, яку можна обчислити, виходячи з середньорічної продуктивності і виміряти нормою рентабельності (Р): Р=В-С/С100, де: Р - вартість отриманої продукції; С - собівартість з урахуванням витрат на одержання та підвищення продуктивності. Інформація - це енергія, яка стабілізує будь-яку систему - живу, неживу. Інформація, як і енергія, - це тільки характеристика системи. Отже, інформація та енергія тісно пов'язані.
Складова частина біоценозу - консорція (лат. - спільність) - група видів тварин, рослин, пов'язаних трофічними і топічними зв'язками. Кожний окремий організм - консорт, а їхня сукупність, об'єднана однаковим типом харчування, утворює гільдію (нім. - об'єднання).
На відміну від біоценозу існує поняття - біота (гр. - життя) - сукупність тварин, рослин, сумісне існування яких визначає тільки територія, яку вони займають з її факторами неживої природи, але прямих екологічних зв'язків між ними може не існувати. Наприклад, кенгуру і цератодус, які є представниками австралійської фауни (територія), екологічними, наприклад трофічними, зв'язками, не пов'язані
Біотоп - місце життя, ділянка земної поверхні, водного постору, що має специфічні характеристики: кліматичні - екотоп (повітряний тиск, температура, вологість, освітленість) і ґрунтові характеристики - едафотоп (гр. едафос - грунт). Біотоп - це дно моря і берег річки, схил балки і скеля та інші частини біосфери. Подібні біотопи утворюють біохори (гр. хорас - простір), сукупність утворює біоцикл. Біотопи піщаних, глинистих, кам'янистіх пустель утворюють біохор пустель, який разом з біохорами лісів, степів утворюють біоцикл суші. Це частина біосфери, екосистема, що може самостійно підтримувати власну життєдіяльність. Відомо три біоцикли - біоцикл океану, біоцикл суші та прісноводний біоцикл. Океанічний біоцикл складається з двох зон - пелагічної (гр. - море) і бентичної (гр. - морське дно).
Сукупність організмів даного виду, подібних за способом життя, утворює екологічну нішу, яка забезпечує їм відносну безпечність та незалежність існування. Ніша багатомірна і є комплексом елементарних ніш, або характеристик: температури, вологості, освітленості, способу харчування, розмноження. Це її характеристики, що є її мірами.
Білет №23
1)Поняття “біосфера” (від грец. Біос - життя) запропонував у 1875 році австрійський геолог Е. Зюсс. Учення про біосферу, як особливу частину Землі, населену живими організмами створив український учений В.І. Вернадський, хоча на його думку, вперше до цієї ідеї наблизився французький біолог Ж.-Б. Ламарк.
Біосфера не утворює окремої оболонки Землі, а є частиною геологічних оболонок земної кулі, заселених живими організмами, займаючи верхню частину літосфери, всю гідросферу та нижній шар атмосфери (мал. 1). Це сукупність усіх біогеоценозів землі, єдина глобальна екосистема вищого порядку.
2)Людина і біосфера невіддільні. Біосфера забезпечує людину необхідними для життя речовинами та енергією. Людина, у свою чергу дбає про біосферу - виявляє турботу про її мешканців, охороняє середовище їх існування. Проте, здійснюючи різноманітну господарську діяльність, завдає біосфері значної шкоди. А оскільки атмосфера і гідросфера не мають державних кордонів, то живі організми потерпають від негативного впливу діяльності людини в усіх куточках планети. Тож нині питання охорони біосфери хвилює всіх людей на Землі.
Охорона біосфери — міжнародна справа
Учені світу працюють над тим, щоб поліпшити стан біосфери. Вони вивчають екосистеми в особливо забруднених місцевостях, виявляють вплив природних чинників і господарської діяльності людини на середовище життя організмів, визначають шляхи поліпшення умов існування живих істот. Міжнародне співробітництво з охорони біосфери виявляється у створенні таких організацій, як Грінпіс (перекладається як «Зелений світ»), Товариство охорони природи, Всесвітній фонд охорони природи та інші.
Підписані та діють міжнародні угоди, що зобов'язують різні країни світу спільними зусиллями охороняти біосферу.
В усіх країнах створюють природоохоронні території, люди об'єднуються в групи, що опікуються долею мешканців біосфери, вивчають рідкісні і зникаючі види живих організмів, сприяють їхній охороні та збереженню.
Як наша держава дбає про охорону біосфери
В Україні охороною біосфери опікуються спеціальні організації та установи, видано укази про охорону повітря, води, ґрунту, створено Червону книгу - природоохоронний документ державного значення.
Для того щоб захистити живі організми від вимирання, перешкодити руйнуванню родючих земель, обмілінню річок від висихання, з метою дослідження та примноження видів рослин і тварин створено природоохороні території - заповідники, заказники, національні парки (пригадайте, що це таке).
У природних заповідниках вивчають рослини і тварин у звичних для них умовах існування. Заповідники ще називають «лабораторіями в природі», оскільки тут проводять численні дослідження. Вчені спостерігають за живими організмами, вивчають склад ґрунту та води у водоймах, стежать за змінами, що відбуваються з тілами живої та неживої природи. Ви вже знаєте, що на території заповідників заборонено будь-який вид господарської діяльності.
За роки незалежності України створено понад 10 заповідників. (Пригадайте, з якими з них ви вже ознайомилися, вивчаючи екосистеми.) Як приклад можна навести ще й інші, як-от: Поліський природний заповідник, що на Житомирщині, природний заповідник «Розточчя» на Львівщині, «Медобори» на Тернопільщині.
Для вивчення взаємозв'язків між людиною і біосферою створюють біосферні заповідники. Такими є Асканія-Нова, Карпатський, Чорноморський та інші. В межах біосферного заповідника виділяють кілька територій. На одній з них господарська діяльність повністю заборонена, на іншій дозволяють незначне використання природи, наприклад риболовлю, збирання грибів і ягід. Потім порівнюють їх із територією, на якій господарська діяльність ведеться повною мірою. Вивчивши зміни, що відбуваються на цих територіях, пропонують, як краще охороняти біосферу.
Мальовничими куточками природи є природні національні парки. їх створюють для збереження грибів, рослин і тварин разом із місцем їхнього перебування, а також для масового туризму та відпочинку людей. Про деякі з них ви дізналися з § 15.
Крім них, в Україні створено ще такі національні парки: Яворівський, «Синевир», «Святі гори».
У заказниках охороняють якусь певну ділянку екосистеми, наприклад лісовий схил чи ділянку зростання рідкісної або зникаючої рослини. Тут можна здійснювати господарську діяльність, що не загрожує природі. Заказники є в усіх областях України.
Білет №24
Вчення В. І. Вернадського про біосферу
Сучасне вчення про біосферу створив і розвинув В. І. Вернадський (1863 — 1945). Його творчому генієві були притаманні не тільки глобальність мислення, а й вихід за рамки експериментальної науки. Президент Української академії наук, академік Петербурзької АН, а потім AH CPCP, член численних іноземних академій, непересічний природознавець-мислитель залишив нам цілісне бачення світу і завдань людини як на Землі, так і у Всесвіті.
Народився він у Петербурзі. Мати була українкою, та й корені роду Вернадських сягають Запорізької Січі. На все життя вчений зберіг любов до української мови, культури, історії та науки.
В. І. Вернадський отримав блискучу освіту. Він навчався в Петербурзькому університеті у 80-х роках минулого століття, коли там викладали великі вчені В. В. Докучаєв, Д. І. Менделєєв, О. і. Воєйков, О. М. Бекетов, М. П. Вагнер та ін., володів європейськими мовами, в юні роки відвідав Берлін, Мюнхен, Лондон, Париж, міста Італії. Його методологія вирізнялася вражаючою широтою підходу до проблем людства. Він закликав і інших учених не лише порівнювати науковий світогляд різних епох, а й вивчати структуру науки вкупі з іншими формами суспільної свідомості — філософії, релігії, мистецтва, навіть з матеріальною практикою і соціальними умовами життя населення тієї епохи. Мислитель написав блискучі статті про творчість Ломоносова, Канта, а в наукових працях цитував найвидатніших учених світу. Науковий метод розглядався ним як важливий, але не єдиний метод пізнання реальності.
В. І. Вернадський створив цілий комплекс наук про Землю — від генетичної мінералогії до біохімії, радіології, вчення про біосферу.
Він принципово відкинув старий біологічний підхід — дослідження окремо того чи іншого живого організму, а висунув на перше місце поняття життя як організованої сукупності живої речовини. Вчений підкреслював, що речовина планети (а також і в Космосі) утворюється в кругообігу «мертве — живе — мертве», що «біогенні породи» (тобто створені живою речовиною) становлять значну частину її (біосфери) маси, «... йдуть далеко за межі біосфери ... вони перетворюються, втрачаючи всякі сліди життя, в гранітну оболонку». «Геохімія доводить неминучість живої речовини для цього кругообігу всіх елементів і тим ставить на науковий грунт питання про космічність живої речовини»,— писав він у монографії «Жива речовина», стверджуючи, що життя — така ж вічна складова буття, як матерія та енергія.
В. І. Вернадський відніс до біосфери ширші шари земних оболонок, де не тільки мешкають живі організми, а й знаходяться речовини, створені в минулому живою матерією (торф, кам'яне вугілля, осадові породи тощо). Він розглядав біосферу не просто як просторову категорію, а як складну єдину систему — оболонку, в якій живі істоти перебувають у складній взаємодії як із неживою природою (повітрям, водою, сонячною енергією), так і між собою і цим визначають хімічний стан зовнішньої кори нашої планети.
Мислитель визначив межі біосфери, вказавши, що до неї входять уся гідросфера Землі, верхня частина літосфери до глибини 2 — З км, де ще є живі бактерії, і нижня частина атмосфери. Він розглядав біосферу як зону перетворення цієї космічної енергії трансформаторами, що в ній знаходяться.
Багато уваги у своїх працях В. І. Вернадський приділяв зеленій речовині рослин, тобто хлорофілу, оскільки лише він здатний кристалізувати променисту енергію Сонця та з її допомогою створювати первинні органічні сполуки з вуглекислого газу, повітря і водних розчинів. Розглядаючи обсяг і енергетичні коефіцієнти різних груп рослинності, вчений дійшов висновку, що головними трансформаторами сонячної енергії в хімічну енергію біосфери є одноклітинні зелені водорості океану, що дуже швидко розмножуються. Значну роль у цьому процесі відіграють також ліси тропічного поясу. Ось чому інтенсивне вирубування тропічних лісів у Південній Америці, Африці та Індонезії, забруднення океану, що пригнічує ріст водоростей, є вкрай несприятливими факторами, що порушують екологічну рівновагу біосфери наприкінці XX ст. В. І. Вернадський узагальнив і поширив проблему простору - часу на простір і час живої матерії: «... повертаючись до живої речовини, ми базуватимемося на тому, що в ньому — в його прояві взагалі — час і простір невіддільні» . Мислитель підходив до дослідження простору — часу як до явища, котре має будову, тобто структуру, підкреслюючи, що це явище не тільки структурно, а й фізично володіє різними станами. Він наполягав на значних відмінностях, які існують між часом, що вимірюється всередині живих організмів, і часом «косної» (неживої") матерії. Позаяк існує різниця симетрії простору в просторі — часі живої та «косної» речовини, необхідно розрізняти і відокремлювати час життя від планетного часу.
Упродовж десятків років учений досліджував роль людини в перебудові поверхні Землі. Вивчаючи мінералогію, він зацікавився масштабами технічної діяльності людства в царині видобування з надр Землі різних мінералів і руд, їх переробки, отримання людиною нових, невідомих у природі в самородному вигляді, металів і хімічних сполук. Він дійшов висновку, що масштаби людської діяльності зростають і їх можна порівняти з масштабами природних геологічних явищ. Уже в ранніх працях В. І. Вернадський писав, що технічна діяльність людства являє собою процес, накладений на природні процеси, тому він чужий їм і протиприродний. У пізніших працях мислитель стверджував, що еволюційна поява людини і розвиток наукової думки — це також природний процес, як усе в навколишньому світі. А звідси — його висновок про те, що наукова думка людства має розвиватися відповідно до законів природи, а не протиставляючи себе їм.
У праці «Автотрофність людства», вперше опублікованій 1925 р. у Парижі, учений вперше написав про те, що в біосфері існує велика геологічна, можливо навіть космічна, сила. Вона не є проявом енергії чи формою, проте вплив її на перебіг земних енергетичних явищ — «глибокий і сильний, і повинен мати відбиток, хоч і менш сильний, але, безперечно, і поза земною корою, в бутті самої планети». Ця сила — «розум людини, спрямована та організована воля як істоти суспільної»1. В. І. Вернадський не тільки підкреслював міць впливу людського суспільства на середовище, а й наголошував: «Воно одне змінює в новий спосіб і з наростаючою швидкістю структуру самих основ біосфери. Воно стає дедалі незалежнішим від інших форм життя та еволюціонує до нового життєвого прояву».
Мислитель наполягав на нерозривності зв'язку людини з живою речовиною планети, з сукупністю організмів, які водночас існують з ним чи існували до нього, і, насамперед, — походженням. «Хоч як далеко занурювалися б ми в минуле, — писав він, — можемо бути певними, що стрінемо в ньому живі покоління, поза сумнівом генетичне зв'язані одне з одним».
Білет №25
1. Поняття про еволюцію.
Еволюція – процес необоротних змін у будові і функціях організмів протягом їхнього історичного існування. Наслідком еволюції є пристосованість (адаптація) видів до умов довкілля. Проблеми еволюції вивчає розділ біології – еволюційне вчення. Деякі ідеї про історичний розвиток живих істот висловлювали ще античні мислителі: давньогрецькі – Геракліт, Демокріт, давньоримські – Тіт Лукрецій, але спроби науково пояснити розвиток природи з’явились лише на початку ХІХ ст..
2. Еволюційна гіпотеза ж.-б. Ламарка.
Еволюційна гіпотеза Ж.Б.Ламарка була першою спробою пояснити історичний розвиток живої матерії. За Ламарком в основі еволюції лежить виникнення спадкових пристосувальних змін під впливом умов довкілля та внутрішнє прагнення до самовдосконалення тобто ускладнення. Еволюція за Ламарком іде від простих форм організації до складних у вигляді послідовності певних щаблів удосконалення – градацій.
Еволюційну гіпотезу Ж.Б.Ламарка прийнято називати ламаркізмом. Еволюція за Ламарком – це безперервний процес набуття організмами корисних пристосувань, які успадковуються нащадками.
Ч.Дарвін – один з найвидатніших біологів світу, його еволюційне вчення носить назву дарвінізм, а прибічники його сьогодні називають себе неодарвіністами. Еволюція за Дарвіним полягає у безперевних пристосувальних змінах видів. Він вважав, що всі сучасні види є нащадками вимерлих предкових форм. Еволюція відбувається на грунті спадкової мінливості під дією боротьби за існування, наслідком якої є природний добір. Робота над порівняннями боротьби за існування: внутрішньовидова, міжвидова, з умовами середовища.
Основні положення теорії ч.Дарвіна
Спадкова мінливість Людина
Боротьба за існування Штучний добір
Природний добір Створення нових порід
тварин і сортів рослин
Еволюція органічного світу
Білет №26
Форми природного добору.
Природний добір –рушійна сила еволюції. Це процес, внаслідок якого виживають і лишають після себе потомство переважно особини з корисними в даних умовах спадковими змінами.
Залежно від спрямування адаптаційних змін організмів природний добір буває:
- стабілізуючим – проявляється у відносно сталих умовах. Наприклад, два сучасні види кистеперих риб – латимерії – дожили до наших днів, оскільки мешкають на значних глибинах, де умови існування досить постійні.
- рушійним або спрямованим – дія добору спрямована в певний бік, це призводить до зміни фенотипу, зміни середньої величини ознаки. Наприклад: поява комах, стійких до отрут.
- розриваючим або дезруптивним – спрямовує мінливість у двох, рідше кількох, різних напрямах, однак не сприяє середнім
Білет №27
Вид і його критерії.
Вид – це сукупність популяцій особин, що подібні між собою за будовою, функціями, положенням у біогеоценозі (екологічна ніша), заселяють певну частину біосфери (ареал), вільно схрещуються між собою, дають плодюче потомство і не гібридизуються з іншими видами природних умовах.
Встановлення видової приналежності відбувається за певними критеріями:
морфологічний – подібність зовнішньої і внутрішньої будови;
генетичний – характерний набір хромосом за кількістю, формою і розмірами;
фізіологічний – подібність процесів життєдіяльності;
біохімічний – хімічний склад клітин, тканин, особливості біохімічних процесів (білки, нуклеїнові кислоти);
екологічний – існування виду при певній сукупності факторів зовнішнього середовища;
географічний – певна площа, що займає вид у природі.