Archive > июня 2012

1. Метаболизм — совокупность химических реакций в клетке: расщепления (энергетический обмен) и синтеза (пластический обмен). Зависимость жизни клетки от непрерывного поступления веществ из внешней среды в клетку и выделения продуктов обмена из клетки во внешнюю среду. Обмен веществ — основной признак жизни.

2. Функции клеточного обмена веществ: 1) обеспечение клетки строительным материалом, необходимым для образования клеточных структур; 2) снабжение клетки энергией, которая используется на процессы жизнедеятельности (синтез веществ, их транспорт и др.).

3. Энергетический обмен — окисление органических веществ (углеводов, жиров, белков) и синтез богатых энергией молекул АТФ за счет освобождаемой энергии.

4. Пластический обмен — синтез молекул белков из аминокислот, полисахаридов из моносахаридов, жиров из глицерина и жирных кислот, нуклеиновых кислот из нуклеотидов, использование на эти реакции энергии, освобождаемой в процессе энергетического обмена.

5. Ферментативный характер реакций обмена. Ферменты — биологические катализаторы, ускоряющие реакции обмена в клетке. Ферменты — в основном белки, у некоторых из них есть небелковая часть (например, витамины). Молекулы ферментов значительно превышают размеры молекул вещества, на которые они действуют. Активный центр фермента, его соответствие структуре молекулы вещества, на которое он действует.

6. Разнообразие ферментов, их локализация в определенном порядке на мембранах клетки и в цитоплазме. Подобная локализация обеспечивает последовательность реакций.

7. Высокая активность и специфичность действия ферментов: ускорение в сотни и тысячи раз каждым ферментом одной или группы сходных реакций. Условия действия ферментов: определенная температура, реакция среды (рН), концентрация солей. Изменение условий среды, например рН, — причина нарушения структуры фермента, снижения его активности, прекращения действия.

Вид присутствует в сообществе только в том случае, если: 1) он спо­собен достичь данного места; 2) условия и ресурсы этого места для него подходят; 3) он выдерживает конкуренцию и выедание со стороны других видов. Необходимо, чтобы условия, ресурсы и влияние других видов из­менялись во времени. Обилие многих организмов в сообществе меняется в течение года по мере то­го, как особи завершают свои жизненные циклы при переходе от одного сезона к другому. СУкцессия - Несезонная, направленная и непрерыв­ная последовательность появления и исчезновения популяций разных видов в неком местообитании. Деградационная сукцессия. Она происходит быстро —в течение нескольких месяцев или лет. Н-р, мертвая органика (погибшее животное или растение) используется микроорга­низмами или животными-детритофагами. Разные виды редуцентов появляются и исчезают поочередно, по мере истощения в ходе разложения органического вещества одних ресурсов и появления других веществ. В этих последовательных сменах участвуют гетеротрофы, то эту сукцессию называют Гетеротрофной. Деградационная сукцессия наблюдается при использовании разными видами грибов опавших хвоинок сосны. Аллогенная сукцессия. Новое местообитание пред­ставлено участком субстрата, открытым для заселения зелены­ми растениями (Автотропной сукцессии) Или другими сидячими организмами. В этих случаях новое местооби­тание не исчезает, а заселяется. Необходимо отличать автогенные сукцессии, являющиеся результатом биологических процессов, меняющих условия и ресурсы, от Аллогенных, Обусловленных внешними геофизико-химическими обстоятельствами. Н-р, переход от со­леных болот (маршей) к лесу. Эстуарии рек быстро заиляются. Происходит осадконакопление на отмелях. В результате соленый марш сдвигается в сторону моря. Пойменный лес перемещается за болотом.

Ближе всего к уровню моря располагаются пионеры заселения солоноватоводных илистых отмелей — камыш и полевица. Они встречаются по всему маршу, доходя до гра­ницы произрастания дуба. Анализ остатков растительности в лесной почве доказывает про­цесс сукцессии. Эта сукцессия определяется внешним абиотическим фактором — осадконакоплением. Автогенная сукцессия. Сукцессии на заново осваиваемых территориях в отсутствие постепенного изменения абиотических факторов называются Ав­тогенными. Если заселяемый участок ранее подвергался воздей­ствию какого-либо сообщества - это Первичная сукцессии (на недавно сформировавшихся песчаных дюнах, за­стывшей лаве, при отступлении ледника). Когда растительность на местности частично или полностью уничтожена, но хорошо развитая почва, семена и споры остаются, последующая смена видового состава - это Вторичная сукцессия, н-р, уничтожение леса болезнями, ураганом, пожаром или вырубкой. Сукцессии на заново осваиваемых территориях обычно идут несколько веков. Часто стадии сукцессии представлены градиентом сооб­ществ в пространстве (переход от соленого марша к лесу). Первые виды в сукцессии могут настолько изменить условия или доступность ресурсов в местообитаниях, что становится воз­можным поселение новых видов (процесс Об­легчения). Он важен при первич­ной сукцессии, когда исходные условия суровы, например на об­наженной почве после отступления ледника. Сукцессия на ледниковых отложениях идет следующим образом: первыми поселяются мхи и отдельные растения с по­верхностной корневой системой. Затем появляются ивы, сначала стелющиеся, позже — кустарниковые виды. Вскоре в сукцессию вовлекается ольха с тополями. Ольха вытесняется ситхинской

Елью, и в итоге образуется смешанный лес с тсугами. Одна из основных движущих сил сукцессии — изменение поч­вы первыми колонистами. Ольха имеют симбионты, фиксирующие атмосферный азот, что приводит к накоплению в почве больших его запасов. Ситхинская ель, используя накопленный азот, может посе­ляться и замещать ольху. Жизненный цикл раннесукцессионных растений короток. Их непрерывное существование зависит от переноса в другие нару­шенные места. Неспособные выдержать конкуренцию с появляю­щимися позднее видами, они вынуждены быстро расти (основное их свойство), эффективно используя доступные ресурсы. Скорость фотосинтеза на единицу площади листа и относительная скорость роста с течением сукцессии в снижаются. Один из факторов успеха позднесукцессионных видов — их те­невыносливость. Организмы, появляющиеся первыми, способны исто­щить ресурсы и заставить голодать появляющихся позднее. Однако «проигравшие» конкуренты становятся «побе­дителями», если особенности их жизненного цикла позволяют им расти в период прекращения активности соперни­ков. Деревья последних стадий залежной сукцессии могут быть разделены на ранне - и позднесукцессионные. Для многих деревьев первого класса характерна многоярусность кроны. Виды (можже­вельнику) способны использовать обилие света на ранних стадиях сукцессии древесных пород. Клен сахарный и бук круп­нолистный - одноярусные по­роды. У них листья кроны расположены в один слой, окружающий ствол наподобие шлема. Они успешнее существуют в густом пологе на поздних стадиях сукцессии. Если один и тот же участок одновременно заселяют много­ярусные и одноярусные деревья, первые растут быстрее и доминируют до тех пор, пока их не затенят соседи. У раннесукцессионных де­ревьев расселение семян происходит более эффективно, что повышает вероятность быст­рого занятия ими свободного про­странства. Они скороспелы. У позднесукцессионных деревьев семена крупнее и менее эффективно расселяются; созре­вают эти растения позднее.

1. Идиоадаптация — направление эволюции, в основе которого лежат мелкие изменения, способствующие формированию приспособлений организмов к определенным условиям среды. Идиоадапта-ции не ведут к повышению уровня организации. Пример: приспособление одних видов птиц к полету, других — к плаванию, третьих — к быстрому бегу.

2. Причины возникновения идиоадаптаций — появление наследственных изменений у особей, действие естественного отбора на популяцию и сохранение особей с изменениями, полезными для жизни в определенных условиях.

3. Многообразие видов птиц — результат идиоадаптаций. Формирование у птиц различных приспособлений к жизни в разных экологических условиях без повышения уровня их организации. Пример: разнообразие видов вьюрков, их приспособленность добывать разную пищу при едином общем уровне организации.

4. Многообразие покрытосеменных растений, приспособленность к жизни в разных условиях среды — пример развития по пути идиоадаптаций. 1) В засушливых районах — глубоко уходящие в почву корни, мелкие листья, покрытые толстой кутикулой, их опушенность; 2) в тундре — короткий вегетационный период, низкорослость, мелкие кожистые листья; 3) в водной среде — воздухоносные полости, устьица расположены на верхней стороне листа и др.

5. Идиоадаптаций — причина многообразия птиц и покрытосеменных растений, их процветания, широкого расселения на земном шаре, приспособленности к жизни в разнообразных климатических и экологических условиях без перестройки общего уровня их организации.

При решении задачи надо учитывать, Что в соматических клетках родителей и потомства за формирование двух признаков должно отвечать четыре гена, например АаВЬ, а в половых клетках два гена, например АВ. Если неаллельные гены А и Б, а и Ъ расположены в разных хромосомах, то они наследуются независимо. Наследование гена А не зависит от наследования гена В, поэтому соотношение расщепления по каждому признаку будет равно 3:1.

Живые организмы и их неживое (абиотическое) окружение нераз­делимо связаны друг с другом и находятся в постоянном взаи­модействии. Любая единица, включающая все со­вместно функционирующие организмы на данном участке и взаимодействующая с физической средой таким образом, что поток энергии создает определенные биотические структуры и круговорот веществ между живой в неживой частями, представляют собой Экосистему. Экосистемы представляют собой открытые системы, они должны получать и отдавать энергию, поэтому важной составной частью концепции являются Среда на выходе И Среда на входе. Термин экосистема был предложен Тенсли. Экосистемы, входящие в биосферу, в разной степени открыты для потоков веществ, для иммиграции и эми­грации организмов. Функционирующая экосистема долж­на иметь вход и пути оттока переработан­ной энергии и веществ. Масштабы изменений среды на входе и на выходе сильно варьируют и зависят от: 1) размеров системы (чем она больше, тем меньше зависит от внешних частей); 2) интенсивности обмена (чем он интенсивнее, тем больше приток и отток); 3) сбалансированности автотрофных и гетеротрофных процессов (чем сильнее нарушено это равновесие, тем больше должен быть приток извне для его восстановления); и 4) стадии и степени развития системы (мо­лодые системы отличаются от зрелых). Структура экосистемы. С точки зрения Трофической структуры экосистему можно разделить на два яруса: 1) верхний Автотрофный ярус, Или «зеленый по­яс», включающий растения, содержащие хлорофилл, где преобладают фиксация энергии света, использование простых неорганических соединений и накопление сложных органических соединений, и 2) нижний Гетеротрофный ярус, Или «коричневый пояс» почв и осадков, в котором преобладают использование, трансформация и разложение сложных соединений. В составе экосистемы можно выделять компоненты: 1) Неорганические вещества (С, N, СО2, Н2О), включающиеся в круговороты; 2) Органические со­единения (белки, углеводы, липиды, гумусовые вещества), связывающие биотическую и абиотическую части; 3) Воздушную, водную И Субстратную среду, Включающую Климатический режим; 4) Продуцентов, Автотрофных ор­ганизмов; 5) Макроконсументов, Или Фаготрофов — гетеро­трофных организмов, (животные), питающихся другими организмами или частицами органического вещества; 6) Микроконсументы, сапротрофов, Деструкто­ров, Или Осмотрофов — ге­теротрофных организмов (бактерии и грибы), получаю­щих энергию путем разложения мертвых тканей, либо путем поглощения растворенного органического вещества. Энергетическая классификация экосистем. Источник и качество доступной энергии определяют видовой состав и численность организмов, характер функциональных процессов, протекающих в экосистеме, и про­цессов ее развития, и образ жизни человека. Выделяют четыре главных типа экосистемы: 1. Природные, движимые Солнцем, несубсидируемые. 2. Природные, движимые Солнцем, субсидируемые другими естественными источниками. 3. Движимые Солнцем и субсидируемые человеком. 4. Индустриально-городские, движимые топливом (ископае­мым, другим органическим или ядерным).

1. Энергетический обмен — совокупность реакций окисления органических веществ в клетке, синтеза молекул АТФ за счет освобождаемой энергии. Значение энергетического обмена — снабжение клетки энергией, которая необходима для жизнедеятельности.

2. Этапы энергетического обмена: подготовительный, бескислородный, кислородный.

1) Подготовительный — расщепление в лизосо-мах полисахаридов до моносахаридов, жиров до глицерина и жирных кислот, белков до аминокислот, нуклеиновых кислот до нуклеотидов. Рассеивание в виде тепла небольшого количества освобождаемой при этом энергии;

2) бескислородный — окисление веществ без участия кислорода до более простых, синтез за счет освобождаемой энергии двух молекул АТФ. Осуществление процесса на внешних мембранах митохондрий при участии ферментов;

3) кислородный — окисление кислородом воздуха простых органических веществ до углекислого газа и воды, образование при этом 36 молекул АТФ. Окисление веществ при участии ферментов, расположенных на кристах митохондрий. Сходство энергетического обмена в клетках растений, животных, человека и грибов — доказательство их родства.

3. Митохондрии — «силовые станции» клетки, их отграничение от цитоплазмы двумя мембранами — внешней и внутренней. Увеличение поверхности внутренней мембраны за счет образования складок — крист, на которых расположены ферменты. Они ускоряют реакции окисления и синтеза молекул АТФ. Огромное значение митохондрий — причина большого количества их в клетках организмов почти всех царств.

БИОМ - совокупность различных групп организмов и среды их обитания в определенных природных зонах и поясах. Ключевая характеристика, позволяющая разграничивать и узна­вать наземные биомы, — Жизненная форма Растительности климатического климакса (травы, кустарники, листопадные деревья, хвойные деревья). Климаксная растительность степ­ного биома (злаковника) — злаки. Основа классификации — растительность климатическо­го климакса, однако биом включает в себя эдафические климак­сы, и стадии развития, в которых доминируют иные жизненные формы. Например, степные сообщества пред­ставляют собой стадии развития лесного биома, а прибрежные леса — составная часть степного биома. Подвижные животные связыва­ют между собой различные ярусы и стадии развития раститель­ности. Птицы, млекопитающие, рептилии и многие насекомые свободно передвигаются между подсистемами и между развиваю­щимися и зрелыми стадиями растительности, а перелетные птицы в определенные сезоны — между биомами разных континентов. Для наземных биомов характерны крупные растительноядные млекопитающие — олени, антилопы, бизоны, домашний скот. По составу фло­ры и фауны разделяют мир на пять или шесть главных областей, которые приблизительно соответствуют основным континентам. Это тундры, северные хвойные леса, листопадные леса умеренной зоны, степи умеренной зоны, тропические степи и саванны, чапараль и жестколистные леса, пустыни и тропические лесса. Тундры и северные хвойные леса. Между лесами на юге и шапкой полярных льдов на севере расположена полоса безлесной местности. Небольшие районы расположены в высоких горах выше границы леса. Такие районы называются альпийскими тундрами. В Северной Америке и Евразии граница между тундрой и лесотундрой сдвинута к северу на западе. Основными лимитирующими факторами служат низкие тем­пературы и короткий сезон вегетации; осадков тоже может быть мало, но они не относятся к лимитирующим факторам. Грунт на протяжении всего лета остается промерзшим. Биомы северных хвойных лесов. Широким поясом вытянулись через всю Северную Америку и Евразию области северных вечнозеленых лесов. Доминирую­щая жизненная форма представлена здесь хвойными вечнозеле­ными деревьями: елью, пихтой и сосной. На протяжении всего года в таких лесах царит густая тень, поэтому кустарниковый и травяной ярусы обычно развиты слабо. Для этого биома характерен высокий уровень годовой продукции. Листопадные леса умеренной зоны. Сообщества листопадных лесов занимают области с большим количеством равномерно распределенных осадков (750—1500 мм) и умеренной температурой, для которой характерны се­зонные колебания. Умеренные листопадные леса покрывали весь восток Северной Америки, всю Европу, часть Японии, Австралии и юг Южной Америки. Биомы листопадных лесов изо­лированы друг от друга, чем тундра и северные хвойные леса. Травянистый и кустарниковый ярусы, почвенная биота развиты хорошо. Многие растения дают сочные мясистые плоды и орехи, желуди или буковые орешки. Животное население первоначальных лесов Северной Америки представлено виргинским оленем, медведем, серой и черной белкой, серой ли­сицей, рыжей рысью и дикой индейкой. Степи умеренной зоны расположены там, где выпадает проме­жуточное между пустынями и лесами количество осадков (250— 750 мм); существование степей в этих условиях зависит от тем­пературы, сезонного распределения осадков и влагоемкости поч­вы. Ключевым фактором здесь является влажность почвы. Обширные степные про­странства занимают внутренние части Евразийского и Североаме­риканского континентов, юг Южной Америки (аргентинские пам­пасы) и Австралию. В Северной Америке биом степей подразделяется на следующие зоны: высокотравные, смешанные, низ­котравные и кустисто-злаковые прерии. Тропические степи и саванны. Тропические саванны (степи с редкими деревьями или груп­пами деревьев) расположены в теплых областях, где в год выпа­дает большое количество осадков (1000—1500 мм), но имеется один или два продолжительных сухих сезона, когда возникают пожары. Самая обширная область этого типа находится в Централь­ной и Восточной Африке. Растительность состоит из не­большого числа видов. В покрове до­минируют знаки. Ландшафт африканской саванны усеян акациями, бобовыми, баобабами, Молочаями и пальмами. Здесь пасутся многочисленные виды антилоп (гну), зебры и жирафы, львы и дру­гие хищники. Насекомые обильны во время влажного сезона, когда гнездится большинство птиц; рептилии активнее во время сухого сезона. Сезонность определяется дождями, а не температурой, как в степях умеренной зоны. Чапараль и жестколистные леса. В областях с мягким умеренным климатом, где обильны зимние дожди, но лето сухое, растительность состоит из деревьев или кустарников с жесткими толстыми вечнозеле­ными листьями. Пустыни встречаются в тех областях, где в год выпадает меньше 250 мм осадков. Скудость осадков может быть вызвана: 1) высоким субтропическим давлением (Сахара и австралийские пустыни); 2) географическим положением в области «дождевой тени» (пустыни на западе Северной Америки); 3) большой высотой местности (пустыни Тибета и Боливии, Го­би) . В большинстве пустынь в течение года выпадает какое-то количество дождей, и имеется хотя бы редкая растительность. Влажные тропические леса. Широ­колиственные вечнозеленые дождевые тропические леса расположены на малых высотах полосой вдоль экватора. Дождей выпадает от 2000 до 2250 мм в год; в течение года от­мечается один или несколько «сухих» сезонов (120—130 мм в месяц). Дождевые леса встречаются в трех областях: 1) бассейны Амазонки и Ориноко в Южной Америке и Цент­ральноамериканский перешеек; 2) бассейны Конго, Нигера и Замбези в Центральной и Западной Африке и Мадагаскар; 3) об­ласти Индо-Малайская и Борнео—Новая Гвинея. Се­зонная периодичность размножения растений и животных связана с колеба­ниями количества осадков. Дождевой лес характеризуется сильно выраженной ярусностью. Деревья формируют три яруса: 1) редкие очень высокие деревья, которые возвышаются над общим уровнем полога; 2) полог, об­разующий вечнозеленый покров на высоте 25—35 м; 3) нижний ярус, который становится густым только там, где имеются просветы в пологе.

1. Учение Ч. Дарвина о движущих силах эволюции (середина XIX в.). Современные данные цитологии, генетики, экологии, обогатившие учение Дарвина об эволюции.

2. Движущие силы эволюции: наследственная изменчивость организмов, борьба за существование и естественный отбор. Эволюция органического мира — результат совместного действия всего комплекса движущих сил.

3. Изменчивость особей в популяции — причина ее неоднородности, эффективности действия естественного отбора. Наследственная изменчивость — способность организмов изменять свои признаки и передавать изменения потомству. Роль мутационной и комбинативной изменчивости особей в эволюции. Изменение генов, хромосом, генотипа — материальные основы мутационной изменчивости. Перекрест гомологичных хромосом, их случайное расхождение в мейозе и случайное сочетание гамет при оплодотворении — основа комбинативной изменчивости. 4. Популяция — элементарная единица эволюции, накопление в ней рецессивных мутаций в результате размножения особей. Генотипическое и фенотипическое разнообразие особей в популяции — исходный материал для эволюции. Относительная изоляция популяций — фактор ограничения свободного скрещивания, а значит, и усиления генотипического различия между популяциями вида.

5. Борьба за существование — взаимоотношения особей в популяциях, между популяциями, с факторами неживой природы. Способность особей к безграничному размножению, увеличению численности популяций и ограниченность ресурсов (пищи, территории и др.) — причина борьбы за существование. Виды борьбы за существование: внутривидовая, межвидовая, с неблагоприятными условиями.

6. Естественный отбор — процесс выживания особей с полезными в данных условиях среды наследственными изменениями и оставления ими потомства. Отбор — следствие борьбы за существование, главный, направляющий фактор эволюции (из разнообразных изменений отбор сохраняет особей преимущественно с полезными мутациями для определенных условий среды).

7. Возникновение наследственных изменений, их распространение и накопление в рецессивном состоянии в популяции благодаря размножению особей. Сохранение полезных для определенных условий изменений естественным отбором, оставление этими особями потомства — основа изменения генного состава популяций, появления новых видов.

8. Взаимосвязь наследственной изменчивости, борьбы за существование, естественного отбора — причина эволюции органического мира, образования новых видов.