§52 «Эволюционная теория Ламарка»

166. Чарльз Дарвин (165)

1831 закончил богословский факультет Кембриджского университета, отправился в кругосветное путешествие на английском корабле Бигль в качестве натуралиста.

• Галапагосские вьюрки: делает ли бог свои виды для каждого мелкого острова? Дарвин предположил, что вьюрки попали на острова с Южной Америки, а затем развивались, приспосабливались к новым условиям.

• Ископаемые ленивцы и броненосцы очень похожи на современных, только крупнее. Зачем богу путем катастроф уничтожать старые виды, чтобы потом создать почти такие же? Дарвин предположил родство (развитие).

С 1937 года изучал искусственный отбор

Доказательства искусственного отбора:

• все разнообразие пород и сортов выведено человеком от одного предка – капуста, голубь.

• все породы и сорта удовлетворяют потребностям человека и отличаются друг от друга по важным для человека факторам.

Механизм искусственного отбора:

• у единичных особей случайно возникает неопределенная изменчивость, которая передается по наследству.

• человек систематически сохраняет для размножения особей с ценными для него свойствами.

1859 «Происхождение видов»

«Каждое существо, производящее более двух яиц от одной пары родителей, непременно должно подвергаться истреблению в каком-либо возрасте. Более сильные и приспособленные чаще достигают зрелости и производят потомство».

§53 «Жизнь и труды ч. Дарвина»

167. Эволюционные мужики после Дарвина (166)

1867 Кошмар Дженкина: Пусть в популяции появилась особь с более удачным признаком, чем у остальных. Но она будет скрещиваться с «остальными», больше не с кем. Через несколько поколений удачное новообразование будет поглощено «болотом» обычных признаков (т.е. ЕО не работает).

1901 Гуго де Фриз описал мутации как скачкообразные отклонения от нормы, которые передаются по наследству. Мутаций происходит мало, поэтому они не могут быть материалом для естественного отбора (не из чего выбирать), следовательно, новые виды возникают без ЕО, скачкообразно.

1926 Четвериков: объединил эволюционную теорию Дарвина (считавшуюся опровергнутой) с популяционной генетикой. Возникающие мутации не «поглощаются болотом», а сохраняются в рецессивном состоянии. Таким образом, «популяция насыщена мутациями, как губка водой», следовательно, для ЕО материала достаточно.

1930-40 – синтетическая теория эволюции (Добржанский, Майр, Хаксли):

• элементарной единицей эволюции является популяция;

• материалом для эволюции являются мутации и рекомбинации;

• ЕО – главная причина приспособленности, видообразования и происхождения надвидовых таксонов;

• дрейф генов и принцип основателя приводят к формированию нейтральных признаков;

• вид – это система популяций, репродуктивно изолированных от популяций других видов; видообразование заключается в возникновении генетических изолирующих механизмов.

§53 «Формирование синтетической теории эволюции»

168. Закон Харди-Вайнберга (137)

В бесконечно большой популяции, в которой идет свободное скрещивание, нет мутаций, притока генов со стороны и ЕО – частоты генов не меняются.

Другими словами: только за счет перекомбинаций [скрещиваний] частоты генов не меняется. Чтобы частота генов изменилась (произошло элементарное эволюционное явление), необходимы факторы эволюции – это факторы, нарушающие ЗХВ.

Математика:

[A] = p [a] = q p + q = 1

[AA] = p² [aa] = q² [Aa] = 2pq

p² + 2pq + q² = 1

[Решить задачу: дана концентрация рецессивных гомозигот, найти концентрацию гетерозигот]

Выводы из ЗХВ:

1) Редкие рецессивные мутации присутствуют в популяции в основном в гетерозиготном состоянии.

2) ЕО – важный фактор эволюции. Он не действует на рецессивные (скрытые) мутации. Значит, к ним в бόльшей мере применим ЗХВ, т.е. редкие рецессивные мутации почти не меняют свою концентрацию, даже если они вредные.

3) Редкие рецессивные мутации могут долго храниться в генофонде популяции в скрытом состоянии и периодически проявляться у гомозигот. Если мутация в данных условиях среды вредная, то ее гомозиготный носитель погибает – а гетерозиготные остаются, и через некоторое время мутация может проявиться снова.

§59

169. Дрейф генов, поп-волны, принцип основателя (165)

Под действием естественного отбора чаще выживают и дают больше потомства наиболее приспособленные особи. «Чаще» и «больше» – это вероятностные (статистические) характеристики, они имеют смысл только при наличии большой выборки. Если популяция маленькая, то случайные события в ней могут играть гораздо бόльшую роль, чем естественный отбор.

Дрейф генов – случайные (ненаправленные) изменения концентрации генов в популяции. В результате дрейфа генов небольшая изолированная популяция может утрачивать или фиксировать гены независимо от их полезности.

Когда популяция становится небольшой изолированной:

1. при спаде популяционной волны

2. при заселении новой территории небольшой группой особей

Популяционные волны - это периодические колебания численности популяции. Например, численность зайцев сильно колеблется с периодом 4 года. Причина: в момент всплеска численности возрастает число хищников и паразитов, истощается кормовая база, упрощается распространение инфекционных заболеваний.

Принцип основателя: при расселении вида за пределы ареала (например, неводоплавающие животные заселили новый остров) новая популяция образуется из небольшого числа основателей, которые несли только малую часть генофонда своего вида. Из-за этого в новой популяции будет другая комбинативная изменчивость, следовательно – другой материал для естественного отбора.

§61-62

170. Естественный отбор

[Сказать определение, материал, причину, следствия, формы с примерами.]

Ещё формы

1. Разрывающий (дизруптивный) – это отбор особей, наиболее отклоняющихся от среднего признака и уничтожение средних. Приводит к наличию в популяции двух разных форм (к полиморфизму), например, в популяции тропического насекомого листовидки имеются зеленая и коричневая формы.

2. Половой отбор основан на соперничестве особей одного пола (чаще мужского) за спаривание с особями другого пола. Характерен для птиц, млекопитающих, наземных членистоногих. Может приводить к образованию вредных для жизни признаков – крупные рога у оленей, длинный хвост у павлина и т.п.

Творческая роль естественного отбора

• ЕО – единственный направленный фактор эволюции.

• Выбирая приспособительные признаки, ЕО создает новые виды.

• Разные виды могут по разному приспособиться к одним и тем же условиям (зебра, жираф, антилопа).

Естественный отбор начинается в популяции (популяция является единицей эволюции), потому что каждая популяция характеризуется своими собственными (уникальными) условиями и собственными случайными мутациями. Поэтому ЕО приспосабливает каждую популяцию к местным условиям, исходя из местного материала.

§65-66

171. Биогеографические доказательства эволюции (162)

1. Доказательства, связанные с дрейфом континентов

Выделяют шесть биогеографических зон: Палеоарктическую, Неоарктическую, Неотропическую, Эфиопскую, Индо-Малайскую, Австралийскую. Каждая зона характеризуется своей собственной флорой и фауной. Например, Неоарктическая и Неотропическая зоны сильно отличаются, хотя они соединены, а Неоарктическая и Палеоарктическая очень похожи, хотя между ними пролив – потому что Панамский перешеек и Берингов пролив образовались совсем недавно.

Плацентарные млекопитающие возникли в мелу в Лавразии, в Гондване развились сумчатые. Первой с Лавразией объединилась Африка – там сумчатые исчезли полностью, Южная Америка присоединилась гораздо позже, поэтому там сумчатые остались (опоссум), Австралия не объединялась – там сумчатых очень много.

2. Доказательства, связанные с ФФ островов

ФФ вулканических островов

• очень бедна, потому что животным и растениям тяжело попасть с материка на новый остров

• богата эндемиками (видами, обитающими только здесь), потому что ограниченное количество переселенцев занимало множество свободных экологических ниш, происходило экологическое видообразование (пример – галапагосские вьюрки).

ФФ материковых островов очень похожа на ФФ материка; чем раньше произошло отделение – тем больше отличия. Например, на Мадагаскаре нет крупных кошачьих и ядовитых змей, зато есть лемуры, сохранившиеся только здесь.

§55

172. Адаптации (приспособленность) 163

[Сказать причину, относительность.]

Примеры:

1) Покровительственная окраска позволяет животным оставаться незаметными, сливаясь с субстратом (капустная белянка имеет зеленую изнанку крыльев).

2) Предостерегающая окраска характерна для ядовитых животных. Хищники надолго запоминают такую окраску (божья коровка).

3) Мимикрия – подражание неядовитых животных ядовитым. Например, есть клопы, похожие на божьих коровок, мухи, похожие на ос.

Пример возникновения простой приспособленности.

1. Мутация в гене гемоглобина, приводящая к СКА, возникла случайно.

2. ЕО: гетерозиготы по этой мутации не болели малярией, поэтому чаще выживали и давали больше детей.

Пример возникновения сложной приспособленности

1. Мутация, дающая насекомому незначительное сходство по цвету с веткой, возникла случайно.

2. ЕО: этот признак позволил носителям гена быть незаметнее ОСТАЛЬНЫХ и немного чаще выживать.

3. У насекомых, похожих по цвету, аналогично развился признак похожести по форме, затем стремление сидеть на определенном растении.

ЕО не создает ничего с чистого листа, он изменяет уже имеющиеся структуры, причем все изменения должны быть, по меньшей мере, не вредными. Так формируются неприспособительные признаки. Например, светочвуствительные рецепторы глаза находятся под слоем нейронов (затенение, слепое пятно).

§67

173. Абиогенез (163)

В древней атмосфере Земли под действием электрических разрядов (гроз) из газов атмосферы (аммиака, метана, сероводорода, водорода, паров воды) образовывались простые органические вещества – аминокислоты, жирные кислоты, моносахара (гипотеза Опарина, подтверждается опытом Миллера). Мономеры падали в океан и там накапливались, так образовался «питательный бульон».

В «питательном бульоне» из простых органических веществ образовывались сложные. Реакция полимеризации могла происходить:

• при пересыхании прибрежных водоемов (опыт Фокса);

• на поверхности пористых частиц глины под действием катализаторов-металлов;

• около подводных вулканов и т.п.

Возник РНК-мир. РНК может самовоспроизводиться и обладает каталитическими свойствами. В частности, РНК может синтезировать белки (рибозимы в рибосоме) и ДНК (обратная транскрипция). Постепенно каталитическая функция перешла к более эффективным ферментам-белкам, а функция хранения информации – к более устойчивым ДНК. РНК сохранилась между ними как посредник.

Поверхности водоемов в первичном бульоне были покрыты липидными пленками. Белки вступали с ними в контакт за счет своих гидрофобных участков, так получались погруженные и проникающие белки. За счет физических воздействий (волны) пленки образовывали пузырьки, содержащие внутри себя воспроизводящиеся комплексы ДНК, РНК и белков. Так возникли первые живые клетки.

174. Питание древних организмов (165)

Первые живые клетки возникли 3,8 млрд. лет назад. Они были гетеротрофами, готовые питательные вещества поглощали из питательного бульона; энергию получали при брожении. Итоги:

1. в океане закончились органические вещества,

2. среда закислилась, потребовалось удалять из клетки протоны.

Хемоситнез (3,5 млрд.): синтез органических веществ из углекислого газа. ЭТЦ переносит электроны с восстановителя (сероводород, аммиак) на окислитель, при этом создается протонный градиент, за счет которого АТФ-аза синтезирует АТФ. Восстановителей на древней земле было много, а сильных окислителей не было, поэтому эффективность хемосинтеза была небольшой.

Бескислородный фотосинтез: реакция происходит так же, как при хемосинтезе, но к энергии электрона (переходящего, например, от сероводорода к углекислому газу), добавляется энергия света.

Итог: на Земле закончились сильные восстановители.

С помощью объединения двух фотосистем появилась возможность отбирать электрон у воды, возник кислородный фотосинтез (2,7 млрд.) Для него не требуются редкие вещества – вода, углекислый газ и свет широко доступны. Накопление кислорода в результате аэробного фотосинтеза привело к:

1. Вымиранию многих анаэробных бактерий.

2. Повышению эффективности хемосинтеза.

3. Возникновению кислородного дыхания (техпроцесс как у хемосинтеза, восстановитель – органический углерод, окислитель – кислород).

175. Симбиотическая теория возникновения эукариот (165)

Эукариотическая клетка возникла 2 млрд. лет назад путем симбиоза нескольких прокариот. Док-ва: в настоящее время существуют организмы, в клетках которых живут одноклеточные симбионты. Например, многие инфузории, губки, кишечнополостные имеют зоохлореллы – зеленые водоросли, живущие в цитоплазме клеток.

Митохондрии возникли путем фагоцитоза аэробных бактерий, пластиды - цианей.

Док-ва:

• наружная мембрана сходна с мембраной вакуолей, внутренняя – бактерий;

• размножаются делением надвое, de novo не возникают;

• кольцевая ДНК без гистонов, 70S рибосомы.

Проблемы:

• в ДНК митохондрий и пластид имеются интроны

• многие белки, необходимые для митохондрий и пластид, закодированы в ядре.

Жгутики и реснички могли возникнуть из бактерий-спирохет. Док-во: современное простейшее миксотрихия парадоксальная (эндосимбионт термита) двигается с помощью 250 тысяч спирохет, прикрепленных к ее поверхности. Проблема: в жгутиках нет никаких специфических спирохетных белков.

Ядро возникло из археи.

Док-ва: у архей имеются интроны и гистоны, сходны с эукариотическими гены, отвечающие за репликацию, транскрипцию, трансляцию.

Проблемы: согласно молекулярно-биологическим исследованиям, ядро имеет химерное архейно-эубактериальное происхождение; как произошло объединение – не ясно. Кроме того, ни бактерии, ни археи не способны к фагоцитозу.

Одномембранные органоиды (ЭПС, АГ, лизосомы) возникли как выросты наружной мембраны ядра.

176. Геохронология (156)

Раздел палеонтологии, занимающийся определением возраста горных пород.

1. Свинцовый метод основан на реакции распада урана-238. Период полураспада 4,5 млрд. лет, каждые 100 млн лет килограмм урана дает 13 г свинца и 2 г гелия. Чем больше свинца, тем старше порода.

2. Радиоуглеродный метод основан на распаде углерода-14, который постоянно образуется в природе под действием ультрафиолетовых лучей. Живой организм поглощает углерод из окружающей среды, поэтому доля углерода-14 в организме и среде одинаковая. После смерти организма каждые 5750 лет углерода-14 в нем становится в два раза меньше. (Так определяют возраст до 50 тысяч лет.)

3. Относительная геохронология основана на том, что в слоях одинакового возраста всегда содержатся ископаемые одних и тех же видов. Возраст породы можно определить по организмам, характерным для того времени (например, ракоскорпионы жили с ордовика по пермь).

Геохронологическая шкала

• Архейская эра 3,8 млрд.

  • 3,8 млрд. – живые клетки

  • 2,7 млрд. – кислородный фотосинтез

• Протерозойская эра 2,5 млрд.

  • 2 млрд. – эукариоты

  • 1 млрд. – многоклеточные

• Палеозойская эра 540 млн.

• Мезозойская эра 250 млн.

• Кайнозойская эра 65 млн.

177. Палеозой (147)

Кембрий (540)

• 540 млн. лет назад организмы стали образовывать скелеты, поэтому стали сохраняться в виде окаменелостей.

• Существовали все современные типы водорослей

• Возникли почти все современные типы животных – губки, кишечнополостные, все типы червей, моллюски, иглокожие, членистоногие (трилобиты).

Ордовик (490)

• Возникли первые позвоночные (бесчерепные), внешне напоминавшие современных ланцетников.

• В океане возникли ракоскорпионы, напоминавшие современного мечехвоста.

Силур (445)

• Первые наземные растения риниофиты (псилофиты).

• На сушу вышли примитивные скорпионы.

• В океане – панцирные рыбы (первые челюстноротые).

Девон (415)

• Появились основные группы споровых растений (папоротники, хвощи, плауны).

• У членистоногих возникли пауки, многоножки, бескрылые насекомые.

• Возникли основные группы рыб – хрящевые и костные (ганоидные, кистеперые).

• Возникли первые земноводные – стегоцефалы.

Карбон (360)

• Древовидные папоротники, хвощи и плауны (до 30 м) в болотах и мелководьях не перегнивали, поэтому превратились в каменный уголь.

• В начале периода возникли первые голосеменные (семенные папоротники), в конце периода – хвойные.

• Возникли летающие насекомые (стрекозы с размахом крыльев до метра).

• Расцвет земноводных, появились первые пресмыкающиеся – котилозавры.

Пермь (300)

• Вымирание споровых, распространение голосеменных.

• Вымирание многих групп животных (трилобиты, ракоскорпионы, стегоцефалы), возникновение звероподобных пресмыкающихся.

178. Мезозой и кайнозой (150)

Мезозой

Триас (250)

• Господство голосеменных и пресмыкающихся.

• Появились костистые рыбы, составляющие 95% современных рыб.

• Появились примитивные (яйцекладущие) млекопитающие.

Юра (200)

• Расцвет динозавров.

• Появились примитивные птицы (археоптерикс)

Мел (145)

• Расцвет динозавров.

• В начале периода появились и быстро распространились цветковые, в связи с этим широко распространились летающие насекомые.

• Появились сумчатые и плацентарные млекопитающие.

• В конце мела произошло крупное вымирание, в частности, вымерло большинство пресмыкающихся и мезозойских млекопитающих.

Кайнозой

Палеоген (65)

• Господство цветковых растений

• Господство птиц и млекопитающих (они заняли ниши, освобожденные пресмыкающимися).

• Возникает большинство современных отрядов млекопитающих, в том числе приматы (лемуры).

Неоген (23)

• Климат стал более сухим, что привело к остепнению: тропические леса заменились степями, в них развивались злаки и травоядные копытные.

• Выход из леса в степь привел к возникновению человекообразных обезьян.

Антропоген (четвертичный, 2,5)

• Несколько оледенений, уровень океана понизился, образовались сухопутные мосты, через которые происходило расселение животных.

• В конце антропогена (10 тыс.) произошла «неолитическая революция» - распространение среди людей земледелия и скотоводства.

179. Ботаника для чайников (153)

Цветковое растение состоит из корня и побега.

[Сказать функции корня, виды корней и виды корневых систем.]

Побег состоит из стебля, листьев и почек.

Примеры видоизмененных побегов:

• клубень (картофель) – имеет почки (глазкú)

• луковица (тюльпан) – имеет стебель (донце), мясистые листья (чешуи) и почки

• корневище (пырей) – имеет стебель, остатки листьев (чешуи) и почки

Стебель

• держит на себе все остальные органы растения

• проводит воду с растворенными в ней веществами

  • по ксилеме (древесине) проводится вода с минеральными солями снизу вверх

  • по флоэме (лубу) проводится вода с сахарами сверху вниз

Дополнительно: может фотосинтезировать (картофель), запасать вещества (кактус).

Листья

• [сказать фотосинтез простой]

• испаряют воду (транспирация), за счет этого происходит

  • охлаждение листа

  • движение воды по ксилеме (это одна из двух причин, вторая – корневое давление)

Дополнительно: могут превращаться в колючки (кактус), зацепки (горох), могут запасать вещества (алоэ).

Почки – это зачаточные побеги. Внутри почек содержатся зачаточный стебель, зачаточные листья, зачаточные почки. Почки бывают:

• верхушечные

• пазушные (в пазухе листа)

• придаточные (на стебле, листьях, корнях)

180. Эволюция растений (162)

У водорослей гаметы и зооспоры плавающие, поглощение воды и солей происходит через всю поверхность тела.

В ордовике на мелководьях распространились зеленые водоросли. Они приспосабливались к отливам: прикреплялись ризоидами, чтобы их не унесло в море, и защищались от высыхания примитивной покровной тканью. В силуре возникли первые наземные растения риниофиты. От риниофитов произошли мхи, имеющие ризоиды вместо корней и слаборазвитые ткани.

У споровых сосудистых растений, возникших в девоне, имеются корни и хорошо развитые ткани. Но для оплодотворения им требуется капельно-жидкая вода, поэтому размножаться они могут только во влажных условиях.

У голосеменных (карбон) возникает процесс опыления: пыльца, содержащая спермии, переносится ветром. Поэтому голосеменные могут оплодотворяться в условиях засухи (это позволило им распространиться в перми). Семена содержат запас питательных веществ для развития зародыша и защитную кожуру.

У цветковых (мел) возникает цветок для опыления насекомыми. Триплоидный эндосперм за счет полиплоидности лучше накапливает питательные вещества. Семена покрыты околоплодником, который обеспечивает дополнительную защиту и может принимать участие в распространении.

Во время остепнения (неоген) возникли злаки, вернувшиеся к опылению ветром.

181. Образовательные, основные, механические, выделительные ткани растений (163)

Образовательные ткани (меристемы) постоянно делятся, после каждого деления одна из сестринских клеток остается в меристеме, а другая включается в состав неделящихся тканей (дифференцируется). Например, камбий – откладывает внутрь от себя ксилему, наружу – флоэму. Слой ксилемы, образованный камбием за один вегетационный период, образует годичное кольцо; его толщина зависит от природных условий в этот год.

Основные ткани составляют большую часть тела растения. Клетки живые, тонкостенные, паренхимные; в них идет фотосинтез, дыхание, синтез и запас веществ и т.д. Например, паренхима листа, запасающая ткань семян.

Механические ткани выполняют опорную функцию.

• Колленхима. Состоит из живых клеток с утолщенными, но не одревесневшими оболочками, поэтому может выполнять свои механические функции только в состоянии тургора. Колленхима способна к росту, поэтому не препятствуют росту органов, в которых она расположена.

• Склеренхима. Состоит из клеток с утолщенными одревесневшими оболочками. Клетки мертвые, поэтому не могут расти, но зато работают без тургора. Волокна склеренхимы входят в состав проводящих тканей.

Выделительные ткани состоят обычно из тонкостенных паренхимных клеток с хорошо развитым аппаратом Гольджи. Образуют смолу, млечный сок, нектар и т.п.

182. Покровные ткани растений (165)

Эпидермис (первичная) уменьшает транспирацию и регулирует газообмен. Основные клетки эпидермиса плотно сомкнуты между собой, их наружные стенки толстые, покрыты водонепроницаемой кутикулой. Устьица расположены в основном на нижней стороне листа, состоят из двух замыкающих клеток, часто имеются побочные. Оболочки замыкающих клеток неравномерно утолщены, поэтому при изменении объема они изгибаются. Когда из них уходит вода, их объем уменьшается и устьичная щель закрывается, и наоборот.

Перидерма (вторичная) замещает эпидермис стеблей и корней в ходе их вторичного роста (зеленый цвет побегов переходит в бурый). Содержит вторичную меристему феллоген, который откладывает наружу от себя пробку. Оболочки клеток пробки пропитаны суберином, что делает её водо- и воздухонепроницаемой защитной тканью. В перидерме имеются отверстия чечевички, через которые происходит газообмен.

Корка (третичная) образуется в многолетних стволах из нескольких слоев перидермы и тканей, расположенных между ними. Все ткани снаружи от самого внутреннего слоя феллогена не получают питательных веществ и отмирают, лопаются, образуются трещины. Корка защищает стебель от перепадов температуры, низовых пожаров, солнечных ожогов. Корка ежегодно наращивается за счет заложения под ней новых слоев перидермы.

183. Проводящие ткани растений (144)

Ксилема (древесина, проводит воду с минеральными солями от корня к листьям). Состав:

• трахеиды (мертвые клетки без содержимого, вытянутые, со скошенными концами, на которых имеются поры, через которые течет вода)

• членики сосудов (мертвые, короткие, без содержимого и торцевых стенок – это обеспечивает более легкое, чем в трахеидах, прохождение растворов).

• паренхима

  1. образует сердцевинные лучи, по которым осуществляется горизонтальный транспорт

  2. служит местом хранения запасных веществ.

• волокна выполняют опорную функцию (древесина составляет большую часть ствола дерева, причем транспортную функцию выполняют только ее молодые элементы, а старые служат только для опоры и запасания веществ)

Флоэма (луб, проводит воду с органическими веществами от листьев). Состав:

• ситовидные трубки – живые клетки с цитоплазмой, но без ядра, их жизнедеятельность поддерживается клетками-спутниками. На торцах ситовидных трубок располагаются ситовидные пластинки (мелкие сквозные канальцы, через которые проходят тяжи цитоплазмы).

• волокна выполняют опорную функцию

• паренхима

  • образует сердцевинные лучи, по которым осуществляется горизонтальный транспорт

  • служит местом хранения запасных веществ

184. Эволюция позвоночных (162)

Рыбы (девон) дышат жабрами, могут дышать только в воде.

Древние кистеперые рыбы (девон) могли переползать из одного водоема в другой с помощью мясистых плавников. В это время они дышали выростом пищевода – дыхательным мешком.

Земноводные (девон)

«Водные» признаки: дышат кожей, которая должна постоянно быть влажной; оплодотворение наружное (в воде), личинка – головастик (без конечностей, дышит жабрами, может жить только в воде).

«Сухопутные» признаки: дышат легкими, для увлажнения кожи на ней выделяется слизь, имеются конечности.

Пресмыкающихся (карбон) можно назвать первыми полностью наземными позвоночными:

• кожа у них сухая (дышат губчатыми легкими)

• размножаются на суше (оплодотворение внутреннее, развитие внутри яйца)

Яйцекладущие млекопитающие (триас) первыми приобрели теплокровность – способность поддерживать температуру тела на одном уровне. Это позволяет сохранять активность постоянно, независимо от условий окружающей среды.

Птицы (юра) поддерживают температуру тела на очень высоком уровне, за счет этого освоили полет. Ребенок развивается в яйце, как у пресмыкающихся. Выкармливают свое потомство, как млекопитающие.

Плацентарные млекопитающие (мел)

За счет внутриутробного развития ребенок в течение всего эмбрионального развития находится под защитой матери, получает от нее питательные вещества.

185. Внутренняя среда организма (кровь, лимфа, тканевая жидкость) 149

Внутренняя среда организма состоит из крови (течет по кровеносным сосудам), лимфы (течет по лимфатическим сосудам) и тканевой жидкости (находится между клетками).

Кровь состоит из клеток (эритроцитов, лейкоцитов, тромбоцитов) и межклеточного вещества (плазмы).

• Эритроциты содержат гемоглобин, переносят кислород.

• Лейкоциты защищают организм от инородных частиц, являются частью иммунной системы.

• Тромбоциты участвуют в свертывании крови.

Часть плазмы крови выходит из кровеносных капилляров наружу, в ткани, и превращается в тканевую жидкость. Именно она непосредственно контактирует с клетками тела, доносит до них кислород и другие вещества. Чтобы возвращать эту жидкость обратно в кровь, имеется лимфатическая система.

Лимфатические сосуды открыто оканчиваются в тканях; тканевая жидкость, попавшая туда, называется лимфой. Лимфа течет по лимфатическим сосудам, очищается в лимфатических узлах и возвращается в вены большого круга кровообращения.

Для внутренней среды организма характерен гомеостаз, т.е. постоянство состава и других параметров. Это обеспечивает существование клеток организма в постоянных условиях, независимых от окружающей среды. Сохранением гомеостаза управляет гипоталамус (часть гипофиза).

186. Строение и работа почек (165)

Почки состоят из двух слоев: коркового и мозгового, внутри почки находится лоханка, от которой начинается мочеточник. В корковом веществе находится около миллиона нефронов, состоящих из капсулы, клубочка и извитого канальца.

Почечная артерия распадается на приносящие артериолы, которые заходят внутрь почечных капсул и там образуют капиллярные клубочки. Выносящая артериола в 2 раза уже приносящей, за счет этого в капиллярном клубочке создается повышенное давление и 10% плазмы крови фильтруется в полость капсулы (ультрафильтрация), образуется первичная моча, около 170 л в сутки. В ее состав не входят крупные элементы крови – клетки и белки, потому что они не могут профильтроваться через стенку капилляра и стенку капсулы. Все остальные компоненты крови – вода, соли и простые органические вещества (глюкоза, аминокислоты, мочевина и т.д.) входят в состав первичной мочи.

Из почечной капсулы выходит извитой каналец, который оплетается капиллярами, на которые распадается выносящая артерия. В извитом канальце происходит обратное всасывание (реабсорбция) полезных веществ – воды, аминокислот, глюкозы, некоторых солей. Так образуется вторичная моча, состоящая из воды, солей и мочевины, примерно 1,5 л в сутки.

187. Биосфера и живое вещество (162)

Биосфера – это оболочка Земли, заселенная живыми организмами. Организмы живут везде, где им позволяют условия: во всей гидросфере, в верхней части литосферы (до горячих недр) и в нижней части атмосферы (до озонового слоя).

Биосфера является открытой системой, т.к. ей постоянно требуется поступление энергии извне (от Солнца). За счет энергии Солнца в биосфере происходит поток энергии и круговорот веществ.

Живое вещество – это совокупность всех живых организмов на Земле. В живом веществе химические реакции идут очень быстро, поэтому живое вещество очень активно участвует в биогеохимическом круговороте (круговороте веществ и превращении энергии в биосфере).

Функции живого вещества:

• Концентрационная – накопление (аккумулирование) в живых организмах каких-либо элементов. Например, концентрация железа в позвоночных животных гораздо выше, чем в неживой природе; хвощи накапливают кремний.

• Газовая – связана с поглощением и выделением газов. Например, при дыхании поглощается кислород и выделяется углекислый газ, клубеньковые бактерии поглощают азот.

• Окислительно-восстановительная – это работа хемосинтезаторов, часто приводит к отложению в земной коре залежей полезных ископаемых, например, серы, бокситов, железной руды.

• Биохимическая – реакции обмена веществ, происходящие внутри организма.

188. Менструальный цикл

Женская половая система работает циклично; в среднем менструальный цикл длится 28 дней.

1 день:

• начинается менструация: в течение 3-6 дней слизистая оболочка матки отторгается вместе с небольшим количеством крови (около 150 мл);

• в яичнике начинается развитие очередного яйцевого фолликула.

14 день: происходит овуляция, т.е. выход яйцеклетки из яйцевого фолликула. На месте пустого фолликула возникает временная железа внутренней секреции желтое тело. Гормон желтого тела выполняет 2 функции:

• тормозит развитие других фолликулов,

• готовит матку к приему оплодотворенной яйцеклетки (слизистая оболочка матки разрастается).

28 день: если оплодотворение не произошло, то желтое тело атрофируется, при этом:

• прекращается торможение развития других фолликулов, поэтому на следующий день (см. 1 день) они начинают развиваться,

• прекращается поддержание слизистой матки в состоянии готовности к приему оплодотворенной яйцеклетки, поэтому на следующий день (см. 1 день) она начинает отторгаться.

Если оплодотворение произошло, то к 28 дню зародыш уже встроится в стенку матки, и клетки его наружного слоя начнут выделять хорионический гонадотропин человека (ХГЧ). Под действием ХГЧ желтое тело продолжит работу, отторжение слизистой не происходит.

водоросли

спинной мозг

последовательность слоев на спиле дерева, корня, еще какая-нить хуета

сукцессия