Întrebarea 1. Sisteme de percepție umană a stării mediului extern
Apariția vieții pe Pământ a fost asociată cu formarea și menținerea în celulă pe tot parcursul vieții a unor condiții fizico-chimice specifice, diferite de condițiile mediu inconjurator. Datorită homeostaziei, mamiferele asigură un volum constant de sânge ( izovolemie)și alte fluide extracelulare, concentrația ionilor în ele, osmotic substanțe active, constanta pH-ului sângelui, compoziția proteinelor, lipidelor și carbohidraților din acesta, temperatura corpului este menținută în limite înguste. Homeostazia este o abilitate sisteme biologice rezista la schimbări și menține o relativă constanță a compoziției și proprietăților. Termenul a fost propus de Kenon în 1929 pentru a caracteriza stările și procesele care asigură stabilitatea organismului. Există homeostazie fiziologice și genetice.
Homeostazia fiziologică se realizează printr-un sistem de mecanisme de reglare fiziologică, rolul integrator îl joacă centralul sistem nervos(SNC), sistemul nervos simpatic, starea glandelor suprarenale, glandei pituitare și a altor glande endocrine, gradul de dezvoltare a organelor efectoare. Acest tip de homeostazie se realizează datorită muncii sănătoase sistem nervosȘi munca eficienta sistemul efector (mușchi și glande).
Contractia musculara dupa inervatie are loc datorita contractiei filamentelor de actina, formate din proteina contractila. Procesele de contracție și relaxare necesită energie sub formă de ATP și ioni de calciu, a căror concentrație crește odată cu contracția și scade odată cu relaxarea. Continuitatea fluxului de impulsuri nervoase și producția constantă de ATP fac posibilă efectuarea diferitelor tipuri de muncă. Dar cu stimularea prelungită la frecvență înaltă, mușchiul își poate consuma rezerva de ATP și poate deveni obosit („stare de epuizare”), dar acest lucru este tipic numai pentru mușchii scheletici - mușchii netezi și cardiaci nu cunosc o astfel de stare. Când structurile sensibile ale sistemului musculo-scheletic sunt iritate, apare o senzație numită în mod obișnuit senzație musculară- o senzație de mișcare care se bazează pe informații de la receptorii din piele, tendoane, articulații și fusuri musculare.
Reglarea hormonală Diverse procese din organism servesc ca o completare a sistemului nervos. Impulsurile nervoase produc răspunsuri mult mai rapid decât hormonii, dar influențele endocrine sunt mai de lungă durată și mai pervazive. Reglarea hormonală a diferitelor procese din organism o completează pe cea nervoasă. Impulsurile nervoase produc răspunsuri mult mai rapid decât hormonii, dar influențele endocrine sunt mai de lungă durată și mai pervazive. De regulă, hormonii funcționează pe principiul negativului părere: are loc reglarea automată a propriei dezvoltări. Hormonii sunt mari activitate biologică, acționează numai asupra celulelor vii, participă la metabolism, afectează creșterea, diferențierea, reproducerea și asigură răspunsul organismului la schimbările de mediu. Reglează funcții endocrine complexul corporal al hipotalamusului (reglează) și al glandei pituitare (utilizează).
Homeostazia genetică asigură stabilitatea relativă a populaţiei menţinând în acelaşi timp structura genotipică. Capacitatea organismelor de a moșteni trăsături și proprietăți duce la asemănarea biologică între părinți și urmași. Aceasta oferă, de asemenea, oportunitatea dezvoltării individuale în conformitate cu condițiile de mediu. Variabilitatea acestor informații asigură diversitatea speciilor și formelor de viață. Totuși, variabilitatea poate duce la o modificare calitativă a substratului ereditar, ceea ce duce la apariția la descendenți a unor caracteristici fundamental noi care lipsesc la părinți, adică. la apariţia mutaţiilor. Mutații- Acestea sunt modificări naturale sau artificiale, bruște ale materialului genetic. Principalele lor caracteristici:
Apare brusc, fără etape intermediare;
Noile forme sunt stabile și sunt moștenite;
Acestea sunt schimbări calitative;
Ele pot fi utile și dăunătoare;
Aceleași mutații pot apărea în mod repetat.
Se crede că mutațiile spontane sunt rare și apar în mod natural. Cele induse apar sub influența factorilor externi, care se numesc mutagenă.În funcție de natura lor, ele se împart în: fizice, chimice și biologice.
· Fizic mutagenii sunt particule de mare energie de dimensiuni extrem de mici, motiv pentru care au capacitate mare pătrund adânc în țesuturi și provoacă leziuni moleculare
· Chimic mutageni - substanțe chimice, având capacitatea de a avea efecte toxice sau cancerigene asupra structurilor biologice.
· Mutageni biologici– virusurile, microorganismele care produc toxine nu actioneaza direct, ci indirect prin eliberarea de substante chimice.
Activitatea umană sigură se bazează pe primirea și analiza constantă a informațiilor despre caracteristicile mediului extern și sisteme interne corp. Acest proces se realizează folosind analizoare - subsisteme SNC care asigură recepția și analiza primara semnale informative. În funcție de specificul semnalelor primite, se disting următoarele analizoare:
Extern (vedere, auz, etc.)
Intern (presiune, kinestezic, vestibular, special).
Parametrii de bază ai analizoarelor:
1. sensibilitate absolută la intensitatea semnalului– caracterizat valoarea minima stimulul de influență la care apare senzația (pragul inferior de sensibilitate)
2 . intensitatea maximă admisă a semnalului(aproape de pragul durerii) – limita superioara a sensibilitatii
3. interval de sensibilitate de intensitate
4. sensibilitate discriminativă la modificări ale intensității semnalului, simțită de o persoană
5. Sensibilitate discriminativă la modificările frecvenței semnalului
6. interval de sensibilitate spectrală(vizual, auditiv, vibrație), separat pragurile superioare și inferioare de percepție
7. Caracteristici de sensibilitate spațială
8. durata minimă a semnalului ( răspunsul senzoriomotor)
9. adaptare şi sensibilizare
Fiecare analizor este format din trei părți (Fig. 2.1.1):
· O celulă receptoră care percepe energia iritației externe și o procesează într-un impuls nervos. Cum număr mai mare receptori, cu atât este mai mare intervalul de iritație percepută.
· Căi de conducere
· Analizor cortical (centrul senzorial), situat în creier.
Un set de analizoare care îndeplinesc o funcție uniformă sunt combinate în organe de simț. Oamenii au următoarele organe de simț: organe de vedere, auz, echilibru, gust, miros și atingere.
Orice senzație are patru parametri: spațial, temporal, intensitate, calitate.
Figura 2.1.1 – Schema funcțională a analizorului
Organul vederii este format din globul ocular cu nervul optic si organe auxiliare.Volumul ochiului la adult este de 7,5 cm 3. Globul ocular este format dintr-un nucleu format din trei membrane: retină fibroasă, vasculară și cu zece straturi. Structura retinei: Celulele fotoreceptoare sunt în contact cu celulele de asociere, bastonașe și conuri. Un pigment vizual absoarbe o parte din lumina care cade pe el și reflectă restul. Fiecare tijă sau con conține un pigment care absoarbe razele cu o anumită lungime de undă a luminii. Prin absorbția unui foton de lumină, pigmentul vizual își schimbă configurația, iar energia eliberată este folosită pentru reacții chimice și apariția impulsurilor nervoase. Retina umană conține un tip de tije (60-120 milioane) - percep informații despre iluminarea și forma obiectelor, necesare în întuneric, și trei tipuri de conuri (6-7 milioane) - viziunea color . Claritatea vederii este legată de funcționarea lentilei.
Organele auxiliare sunt: mușchii, pleoapele, conjunctiva, 2-3 rânduri de gene, care se reînnoiesc în 100 de zile, și aparatul lacrimal. Lacrimile hidratează conjunctiva și dezinfectează microorganismele. Zilnic se produc aproximativ 100 ml de lacrimi usor alcaline. Lacrimile constau din: apă, 1,5% sare, 0,5% albumină și mucus, precum și substanțe formate în organism atunci când tensiune nervoasa si stres. Producția de lacrimi este controlată de prolactină.
Recepția și analiza informațiilor de către ochi are loc în intervalul 380-760 nm. Ochiul distinge 7 culori primare și mai mult de o sută de nuanțe. Caracteristica de sensibilitate este vizibilitatea relativă (candele pe m2). Diferența dintre un obiect și altele este determinată de contrastul acestuia cu fundalul. Cantitatea de contrast este evaluată cantitativ ca raport dintre diferența de luminozitate a obiectului și a fundalului și luminozitatea mai mare.
Caracteristicile temporale ale percepției semnalului de către ochi:
· Perioada latentă -0,15-0,22 s;
· Pragul de detectare a semnalului la luminozitate mai mare 0.001s;
· Obișnuirea cu întuneric (câteva secunde - câteva minute);
· Frecvența critică de fuziune a pâlpâirii – 14-70Hz
Organe ale auzului și echilibrului(sens static) la oameni sunt formate într-un sistem complex: urechea exterioară, urechea medie și cea internă. Urechea externa - auricula și canalul auditiv extern, lungi de 35 mm, închise de timpan, care separă urechea externă de urechea medie. urechea medie– aceasta este o cavitate timpanică cu un volum de aproximativ 1 cm3. Conține trei osule auditive care transmit vibrațiile sonore și tendoanele musculare. Cavitatea timpanică continuă în tubul auditiv (Trupa lui Eustachio), care se deschide în partea nazală a faringelui. Conducta îndeplinește funcția de egalizare a presiunii interne a aerului. Urechea internă este format dintr-un labirint membranos. Are două părți: vestibulară și cohleară. O persoană este capabilă să perceapă vibrațiile sonore de la 16 la 21.000 Hz. Odată cu vârsta, această valoare scade de 2-3 ori. Zgomotul puternic rănește organul auzului și provoacă stres psiho-emoțional.
Caracteristici ale analizorului de auz:
Capacitatea de a fi gata de a primi informații în orice moment;
Gamă largă de percepție și capacitatea de a izola sunete individuale;
Abilitatea de a localiza o sursă de sunet.
Organul olfactiv. Zona olfactivă a mucoasei nazale a unui adult ocupă 250-300 mm 2. Celulele olfactive (40 milioane) au procese centrale și periferice: dendritele formează clubul olfactiv, iar axonii se adună în filamente olfactive. Moleculele de substanțe odorante interacționează cu proteinele clubului, generând un impuls nervos, care ajunge în cele din urmă la centrul cortical al analizorului olfactiv din cortexul cerebral. În ciuda faptului că există nouă grupuri de mirosuri clar distinse, o persoană poate distinge aproximativ trei mii.
Organul gustului La om se formează aproximativ 2000 de papilele gustative, localizate în grosimea epiteliului stratificat al suprafețelor laterale ale papilelor canelate, în formă de frunze, în formă de ciupercă ale limbii, precum și în membrana mucoasă a palatului, faringe. si epiglota. Pentru a crea un gust dulce, produsul conține 0,5% zahăr, 0,25% sare, 0,002% amar și 0,001% acid.
Pieleîndeplinește multiple funcții: protectoare, termoreglatoare, respiratorii, metabolice, este un depozit de sânge și un organ al atingerii. Glandele pielii produc transpirație și sebum. Aproximativ 500 ml de apă, săruri și produsele finale ale metabolismului azotului sunt eliberate cu transpirație. Pielea participă activ la metabolismul vitaminelor, sinteza vitaminei D este deosebit de importantă. Zona piele un om adult are 1,5-2,m2 și această suprafață este câmpul receptor al atingerii, durerii, sensibilității la temperatură și cel mai important zonă erogenă. Pielea este formată din epidermă și derm. Epiderma este un epiteliu stratificat cheratinizant (în zonele expuse la presiune constantă grosimea sa este de 2,3 mm). Epiderma conține celule pigmentare. Derma – 1-2,5 mm țesut conjunctiv. Țesutul subcutanat joacă rol importantîn termoreglare. Pielea este inervată de nervii senzoriali care decurg din nervii spinali și cranieni, precum și de fibrele nervilor autonomi care se apropie de vase, netede. fibre musculareși glande. Receptorii de sensibilitate sunt localizați în tot corpul și nu formează organe separate. Principalii receptori ai pielii sunt: mecanici, dureri, temperatura.
Mecanorecepție include percepția unor senzații de presiune, atingere, vibrație, gâdilat, care sunt percepute doar în anumite puncte ale pielii. În medie, există până la 170 de terminații nervoase senzoriale pe 1 cm 2 de piele. Cea mai mare densitate de celule tactile se află în pielea buzelor și a vârfurilor degetelor, cea mai mică pe spate, umeri și șolduri. Caracteristică – dezvoltare rapidă adaptare, care depinde de puterea stimulului (2-20s). Provoacă un reflex de apropiere de stimul. Nocioreceptori provoacă reflexe defensive. Termoreceptori au o perioadă latentă de 0,2 secunde. Pragul de sensibilitate discriminativă este de aproximativ 1˚. Unii receptori reacţionează doar la căldură, alţii doar la frig.
Pielea umană este dominată de receptorii tactili și punctele care percep frigul. Numărul de puncte dureroase ale pielii este semnificativ mai mare (de 9 ori) decât cele tactile și de temperatură (de 10 ori). Timpul de răspuns al pielii pentru durere este de 0,9 s, pentru atingere 0,12 s, pentru temperatură 0,16 s. Sensibilitatea mâinii și a degetelor este deosebit de dezvoltată; Astfel, pielea degetelor este capabilă să perceapă vibrații cu o amplitudine de 0,02 microni.
Nivel celular
În prezent, există mai multe niveluri principale de organizare a materiei vii: celular, organism, populație-specie, biogeocenotic și biosferă.
Deși manifestările unor proprietăți ale viețuitoarelor se datorează deja interacțiunii macromoleculelor biologice (proteine, acizi nucleici, polizaharide etc.), unitatea de structură, funcții și dezvoltare a viețuitoarelor este celula, capabilă să desfășoare și interfaţarea proceselor de implementare şi transmitere informații ereditare cu metabolism și conversie energetică, asigurând astfel funcționarea nivelurilor superioare de organizare. Unitatea elementară a nivelului celular de organizare este celula, iar fenomenul elementar sunt reacțiile metabolismului celular.
Nivelul organismului
Organism este un sistem integral capabil de existență independentă. Pe baza numărului de celule care alcătuiesc organismele, acestea sunt împărțite în unicelulare și multicelulare. Nivelul celular de organizare organisme unicelulare(amoeba vulgaris, euglena verde etc.) coincide cu organismul. A existat o perioadă în istoria Pământului în care toate organismele erau reprezentate doar de forme unicelulare, dar acestea asigurau funcționarea atât a biogeocenozelor, cât și a biosferei în ansamblu. Majoritatea organismelor pluricelulare sunt reprezentate de o colecție de țesuturi și organe, care la rândul lor au și o structură celulară. Organele și țesuturile sunt adaptate pentru a îndeplini funcții specifice. Unitatea elementară a acestui nivel este individul în dezvoltarea sa individuală, sau ontogeneză, de aceea nivelul organismului este numit și ontogenetic. Un fenomen elementar la acest nivel îl reprezintă schimbările din organism în dezvoltarea sa individuală.
Nivel populație-specie
Populația- aceasta este o colecție de indivizi din aceeași specie, care se încrucișează liber între ei și trăiesc separat de alte grupuri similare de indivizi.
În populații există un schimb liber de informații ereditare și transmiterea acestora către descendenți. O populație este o unitate elementară a nivelului populație-specie, iar fenomenul elementar în acest caz este transformările evolutive, cum ar fi mutațiile și selecția naturală.
Nivel biogeocenotic
Biogeocenoza este o comunitate stabilită istoric de populații de diferite specii, interconectate între ele și mediul prin metabolism și energie.
Biogeocenozele sunt sisteme elementare în care are loc ciclul material și energetic, determinat de activitatea vitală a organismelor. Biogeocenozele înseși sunt unități elementare de un anumit nivel, în timp ce fenomenele elementare sunt fluxuri de energie și cicluri de substanțe din ele. Biogeocenozele alcătuiesc biosfera și determină toate procesele care au loc în ea.
Nivelul biosferei
Biosferă- învelișul Pământului locuit de organisme vii și transformat de acestea.
Biosfera este cel mai înalt nivel de organizare a vieții de pe planetă. Acest înveliș acoperă partea inferioară a atmosferei, hidrosfera și stratul superior al litosferei. Biosfera, ca toate celelalte sisteme biologice, este dinamică și este transformată activ de ființe vii. El însuși este o unitate elementară a nivelului biosferei, iar procesele de circulație a substanțelor și energiei care au loc cu participarea organismelor vii sunt considerate ca un fenomen elementar.
După cum am menționat mai sus, fiecare dintre nivelurile de organizare a materiei vii își aduce contribuția la un singur proces evolutiv: în celulă, nu numai informațiile ereditare încorporate sunt reproduse, ci și schimbarea acesteia, ceea ce duce la apariția de noi combinații de caracteristicile și proprietățile organismului, care la rândul lor sunt supuse acțiunii selecției naturale la nivel de populație-specie etc.
Sisteme biologice
Obiecte biologice grade diferite complexitatea (celule, organisme, populații și specii, biogeocenoze și biosfera însăși) sunt considerate în prezent ca sisteme biologice.
Sistem- aceasta este unitatea componentelor structurale, a căror interacțiune dă naștere la noi proprietăți în comparație cu totalitatea lor mecanică. Astfel, organismele sunt formate din organe, organele sunt formate din țesuturi, iar țesuturile formează celule.
Trăsăturile caracteristice ale sistemelor biologice sunt integritatea lor, principiul nivelului de organizare, așa cum sa discutat mai sus și deschiderea. Integritatea sistemelor biologice se realizează în mare măsură prin autoreglare, operând pe principiul feedback-ului.
LA sisteme deschise includ sisteme între care are loc schimbul de substanțe, energie și informații între acestea și mediu, de exemplu, captarea plantelor lumina soarelui si absorb apa si dioxid de carbon, eliberând oxigen.
Caracteristicile generale ale sistemelor biologice: structura celulară, caracteristicile compoziției chimice, metabolismul și conversia energiei, homeostazia, iritabilitatea, mișcarea, creșterea și dezvoltarea, reproducerea, evoluția
Sistemele biologice se deosebesc de corpurile de natură neînsuflețită printr-un set de semne și proprietăți, printre care principalele sunt structura celulară, compoziția chimică, metabolismul și conversia energiei, homeostazia, iritabilitatea, mișcarea, creșterea și dezvoltarea, reproducerea și evoluția.
Unitatea structurală și funcțională elementară a unui lucru viu este celula. Chiar și virușii care aparțin formelor de viață non-celulare sunt incapabili de auto-reproducere în afara celulelor.
Există două tipuri de structură celulară: procariote și eucariote. Celulele procariote nu au un nucleu format; informațiile lor genetice sunt concentrate în citoplasmă. Procariotele includ în principal bacterii. Informațiile genetice din celulele eucariote sunt stocate într-o structură specială - nucleul. Eucariotele includ plante, animale și ciuperci. Dacă în organismele unicelulare toate manifestările vieții sunt inerente celulei, atunci în organismele multicelulare are loc specializarea celulelor.
Nu se găsește în organismele vii element chimic, care nu ar exista în natura neînsuflețită, dar concentrațiile lor diferă semnificativ în primul și al doilea caz. În natura vie predomină elemente precum carbonul, hidrogenul și oxigenul, care fac parte din compușii organici, în timp ce natura neînsuflețită este caracterizată în principal de substanțe anorganice. Cei mai importanți compuși organici sunt acizii nucleici și proteinele, care asigură funcțiile de auto-reproducere și auto-întreținere, dar niciuna dintre aceste substanțe nu este purtătoare de viață, deoarece nici individual, nici în grup nu sunt capabile de autoreproducere - aceasta necesită un complex integral de molecule și structuri, care este celula.
Toate sistemele vii, inclusiv celulele și organismele, sunt sisteme deschise. Cu toate acestea, spre deosebire de natura neînsuflețită, unde are loc în principal transferul de substanțe dintr-un loc în altul sau o schimbare a stării lor de agregare, ființele vii sunt capabile de transformarea chimică a substanțelor consumate și de utilizarea energiei. Metabolismul și conversia energiei sunt asociate cu procese precum nutriția, respirația și excreția.
Sub alimenteînțelege de obicei intrarea în organism, digestia și asimilarea substanțelor necesare refacerii rezervelor de energie și construirii organismului. Conform metodei de nutriție, toate organismele sunt împărțite în autotrofiȘi heterotrofi.
Autotrofi- acestea sunt organisme care sunt capabile să sintetizeze substanțe organice din cele anorganice.
Heterotrofe- Acestea sunt organisme care consumă substanțe organice gata preparate pentru alimente.
Autotrofele sunt împărțite în fotoautotrofe și chimioautotrofe. Fotoautotrofe folosiți energia luminii solare pentru a sintetiza substanțe organice. Procesul de transformare a energiei luminoase în energie legături chimice compușii organici se numesc fotosinteză. Marea majoritate a plantelor și a unor bacterii (de exemplu, cianobacteriile) sunt fotoautotrofe. În general, fotosinteza nu este un proces foarte productiv, în urma căruia majoritatea plantelor sunt forțate să ducă un stil de viață atașat. Chemoautotrofe extrage energie pentru sinteza compușilor organici din compuși anorganici. Acest proces se numește chimiosinteză. Chimioautotrofele tipice sunt unele bacterii, inclusiv bacteriile cu sulf și bacteriile de fier.
Organismele rămase - animale, ciuperci și marea majoritate a bacteriilor - sunt heterotrofe.
Respiraţie este procesul de descompunere a substanțelor organice în altele mai simple, care eliberează energia necesară menținerii vieții organismelor.
Distinge respirație aerobică, care necesită oxigen și anaerob, procedând fără participarea oxigenului. Majoritatea organismelor sunt aerobe, deși anaerobii se găsesc și printre bacterii, ciuperci și animale. Cu respirația oxigenului, substanțele organice complexe pot fi descompuse în apă și dioxid de carbon.
Sub evidenţierea de obicei înțelege eliminarea din organism a produselor finite metabolice și excesul de diferite substanțe (apă, săruri etc.) primite cu alimente sau formate în acesta. Procesele de excreție sunt deosebit de intense la animale, în timp ce plantele sunt extrem de economice.
Datorită metabolismului și energiei, relația organismului cu mediul este asigurată și se menține homeostazia.
Homeostazia- aceasta este capacitatea sistemelor biologice de a rezista la schimbări și de a menține constanta relativă a compoziției chimice, structurii și proprietăților, precum și de a asigura constanța funcționării în condiții de mediu în schimbare. Se numește adaptarea la condițiile de mediu în schimbare adaptare.
Iritabilitate- aceasta este proprietatea universală a viețuitoarelor de a răspunde la influențele externe și interne, care stă la baza adaptării organismului la condițiile de mediu și supraviețuirea acestora. Reacția plantelor la schimbările condițiilor externe constă, de exemplu, în întoarcerea lamelor frunzelor către lumină, iar la majoritatea animalelor are forme mai complexe, de natură reflexă.
Circulaţie- o proprietate integrală a sistemelor biologice. Se manifestă nu numai sub forma mișcării corpurilor și a părților lor în spațiu, de exemplu, ca răspuns la iritare, ci și în procesul de creștere și dezvoltare.
Noile organisme care apar ca urmare a reproducerii nu primesc caracteristici gata făcute de la părinți, ci anumite programe genetice, posibilitatea de a dezvolta anumite caracteristici. Această informație ereditară se realizează în timpul dezvoltării individuale. Dezvoltarea individuală se exprimă, de regulă, în modificări cantitative și calitative ale organismului. Se numesc modificări cantitative în organism înălţime. Ele se manifestă, de exemplu, sub forma unei creșteri a masei și dimensiunilor liniare ale organismului, care se bazează pe reproducerea moleculelor, celulelor și a altor structuri biologice.
Dezvoltarea organismului- aceasta este apariția diferențelor calitative de structură, complicații ale funcțiilor etc., care se bazează pe diferențierea celulară.
Creșterea organismelor poate continua pe tot parcursul vieții sau se poate termina într-un anumit stadiu. În primul caz vorbim despre nelimitat, sau creștere deschisă. Este caracteristic plantelor și ciupercilor. În al doilea caz avem de-a face limitat, sau creștere închisă, inerente animalelor și bacteriilor.
Durata existenței unei celule, organism, specii și alte sisteme biologice individuale este limitată în timp, în principal din cauza influenței factorilor de mediu, astfel încât este necesară reproducerea constantă a acestor sisteme. Reproducerea celulelor și organismelor se bazează pe procesul de auto-duplicare a moleculelor de ADN. Reproducerea organismelor asigură existența speciei, iar reproducerea tuturor speciilor care locuiesc pe Pământ asigură existența biosferei.
Ereditate numesc transmiterea caracteristicilor formelor parentale pe parcursul unui număr de generaţii.
Cu toate acestea, dacă caracteristicile ar fi păstrate în timpul reproducerii, adaptarea la condițiile de mediu în schimbare ar fi imposibilă. În acest sens, a apărut o proprietate opusă eredității - variabilitate.
Variabilitate- aceasta este posibilitatea dobândirii de noi caracteristici si proprietati pe parcursul vietii, care asigura evolutia si supravietuirea celor mai adaptate specii.
Evoluţie este un proces ireversibil de dezvoltare istorică a viețuitoarelor.
Ea se bazează pe reproducere progresivă, variabilitate ereditară, lupta pentru existențăȘi selecție naturală. Acțiunea acestor factori a condus la o mare varietate de forme de viață adaptate la diferite condiții de mediu. Evoluția progresivă a trecut printr-o serie de etape: forme precelulare, organisme unicelulare, organisme pluricelulare din ce în ce mai complexe până la om.
viața nu a apărut niciodată, ci a existat întotdeauna
17. Dezvoltarea individuală a organismelor, acoperind toate schimbările de la naștere până la moarte se numește...
ontogeneză
18. Capacitatea sistemelor biologice de a rezista schimbărilor și de a menține constanta relativă dinamică a compoziției se numește ...
homeostaziei
19. O abordare metodologică a problemei originii vieții, bazată pe credința în primatul unui sistem macromolecular cu proprietățile codului genetic primar se numește...
genobioza
20. Unul dintre principalele semne ale ființelor vii este:
capacitatea de auto-reproducere
Om - fiziologie, sănătate, creativitate, emoții, performanță
Știință nouă despre sănătatea sufletului și a trupului se numește...
valeologie
Inteligența este...
capacitatea de a gândi rațional
REM sau somnul paradoxal este un vis
lângă „lent” obișnuit
Sănătatea umană - conform...
stare obiectivă
Un sistem de inteligență artificială este un sistem care modelează și reproduce anumite tipuri de...
activitatea mentală umană
6. Una dintre etape proces creativ- insight, insight. În această etapă ce se întâmplă...
verificarea adevărului ideii, dezvoltarea și formalizarea conștientă a acesteia ulterioară
Dar prin definiție Organizația Mondială sănătate (CINE) sănătatea este...
o stare de deplină bunăstare fizică, spirituală și socială
Proverbul rus „dimineața este mai înțeleaptă decât seara” spune pr.
munca inconștientului în timpul nopții
9. Se știe că în ciuda identității chimice și anatomice aproape complete a emisferelor cerebrale, acestea diferă funcțional. Funcțiile emisferei stângi sunt:
Un discurs
B) munca fantezie
ÎN) gandire logica
D) percepția muzicii și a picturii
10. Se știe că emisferele cerebrale sunt asimetrice funcțional:
gândire din „emisfera stângă” - discretă, analitică; „emisfera dreaptă” - spațial-figurativ. Funcțiile emisferei stângi a creierului includ:
gandire logica
11. Se știe că emisferele creierului sunt asimetrice funcțional: gândirea „emisferă stângă” — discretă, analitică; „emisfera dreaptă” - spațial-figurativ. Funcțiile emisferei stângi a creierului includ:
a lua decizii
Memoria este capacitatea creierului de a-și aminti, stoca și reproduce informațiile primite. Există mai multe tipuri de memorie: labilă (pe termen scurt), iconică (instantanee) și -
permanent (pe termen lung)
Reacțiile umane la influența stimulilor interni sau externi, care au o evaluare subiectivă pronunțată și acoperă toate tipurile de senzualitate și/experiențe, se numesc...
emoții
14. Caracteristicile individului din partea dinamică, gay-ul său deosebit activitate mentala(tempo, ritm, intensitate procesele mentaleși stări) se numește:
Mecanisme de stabilizare a sistemelor vii
De-a lungul vieții, o celulă menține condiții fizico-chimice specifice care diferă de condițiile de mediu. Se numește capacitatea sistemelor biologice de a rezista relativ schimbărilor și de a menține constanta dinamică relativă a compoziției și proprietăților homeostaziei. Fenomenul de homeostazie se observă la toate nivelurile de organizare biologică. Se numește capacitatea sistemelor biologice de a stabili și menține automat anumiți indicatori biologici la un nivel constant autoreglare. Cu autoreglare, factorii de control nu influențează sistemul din exterior, ci se formează în el în mod independent. Abaterea oricărui factor vital de la homeostazie servește drept imbold pentru mobilizarea mecanismelor care îl refac. De exemplu, o creștere a temperaturii corpului la căldură crește transpirația, iar temperatura corpului scade la normal. Manifestarile si mecanismele de autoreglare a sistemelor supraorganiste - populatii si biocenoze - sunt diverse. La acest nivel se menține stabilitatea structurii populațiilor și a numărului acestora, iar dinamica tuturor componentelor ecosistemelor în condiții de mediu în schimbare este reglementată. Biosfera în sine este un exemplu de menținere a unei stări homeostatice și de manifestare a autoreglării sistemelor vii. Toate organismele au proprietatea inerentă de a-și reproduce propria specie, asigurând continuitatea și continuitatea vieții.
Reproducerea la ființele vii poate fi redusă la două forme: asexuată și sexuală. Cea mai veche formă reproducere - asexuat . Este comună la organismele unicelulare, dar poate fi caracteristică și ciupercilor pluricelulare, plantelor și animalelor (este rar la animalele foarte organizate). Cel mai formă simplă reproducere asexuată caracteristice virusurilor. Procesul lor de reproducere este asociat cu capacitatea de a se auto-duplica moleculele de acid nucleic. În raport cu alte organisme care se reproduc asexuat, ele disting reproducere prin sporulareȘi înmulțirea vegetativă . Reproducerea prin sporulare este asociată cu formarea de celule specializate - sporii, care conțin un nucleu și citoplasmă, sunt acoperiți cu o membrană densă și sunt capabili să existe pe termen lung în condiții nefavorabile, dând naștere la indivizi fiice. O astfel de reproducere este tipică pentru bacterii, alge, ciuperci, mușchi și ferigi. Înmulțirea vegetativă – educație individ nou din partea părinte. Apare prin separarea unei părți de organismul mamă și transformarea acesteia într-un organism fiică. Caracteristic organismelor pluricelulare. Cele mai diverse forme de înmulțire vegetativă la plante sunt butașii, bulbii, mugurii etc. La animale, înmulțirea vegetativă are loc fie prin diviziune, fie prin înmugurire, atunci când pe corpul mamei se formează o excrescență - un mugur, din care se dezvoltă un nou individ. . Mugurii se pot desprinde de părinte sau rămân atașați de acesta, rezultând o colonie (ca în polipii de corali). Poate avea loc fragmentarea corpului unui animal multicelular în părți, după care fiecare parte se dezvoltă într-un nou animal. O astfel de reproducere este tipică pentru bureți, hidre, stea de mareși alte organisme.
ÎN reproducere sexuală participă doi părinți, contribuind fiecare cu câte o celulă sexuală - un gamet. Fiecare gamet poartă jumătate din setul de cromozomi. Ca urmare a fuziunii a doi gameți, se formează un zigot, din care se dezvoltă organism nou. Zigotul primește caracteristicile ereditare ale ambilor părinți. Alături de formele dioice, există grupuri de animale și plante care au într-un singur organism atât organe reproducătoare masculine, cât și feminine - hermafrodite (plante cu autopolenizare: grâu, orz etc.).
Problemă de reproducere – transferul informațiilor ereditare către generațiile ulterioare. Organismul trece prin toate etapele dezvoltării individuale - ontogeneză: crește, se dezvoltă, se reproduce, îmbătrânește, moare. Modificările condițiilor externe pot accelera sau încetini dezvoltarea organismului. Prescripţie viata individuala organismele este una dintre condițiile necesare pentru evoluția vieții pe planetă.
Sistemele supraorganismelor (populații, biocenoze, biosfera în ansamblu) sunt, de asemenea, capabile să se reproducă, să se dezvolte și să se schimbe în timp.
Acțiunea principiului lui Le Chatelier în biosferă
Principiul lui Le Chatelier a fost derivat empiric pentru echilibru chimic: când o influență externă scoate sistemul dintr-o stare de echilibru stabil, acest echilibru se deplasează în direcția în care efectul influenței externe scade. Să considerăm un reversibil reactie chimica când procesul înainte stimulează procesul invers.
2H2 + O2 2H2O + Q
Această reacție are loc cu eliberarea de căldură. Impactul poate fi evaluat diverși factori la o stare de echilibru dinamic (când ratele reacțiilor directe și inverse sunt aceleași). Dacă temperatura din sistemul propus este scăzută, atunci, conform principiului lui Le Chatelier, echilibrul se va deplasa către produșii de reacție, deoarece reacția este exotermă. Dacă creșteți temperatura, atunci către substanțele de pornire. Pe măsură ce presiunea crește, echilibrul se va deplasa în direcția scăderii presiunii în sistem, de exemplu. faţă de produşii de reacţie.
Ecologia a împrumutat această lege într-o formă generalizată: O influență externă care dezechilibrează sistemul stimulează procese în el care tind să slăbească rezultatele acestei interacțiuni.
În biosferă, această lege se realizează sub forma capacității de a autoregla și de a menține constanta relativă a parametrilor importanți ai unui organism sau comunității de organisme (homeostazia). Implementarea acestui principiu se bazează pe reglarea biotică globală a mediului. De-a lungul existenței sale, biosfera a fost supusă unor perturbări externe bruște: căderi de meteoriți, erupții vulcanice și alte dezastre naturale. Cu toate acestea, datorită activității materiei vii după astfel de perturbări, a fost asigurată o revenire la starea de echilibru inițială.
De asemenea, V.I. a remarcat Vernadsky rol imens biota în stabilizarea stării mediului, deoarece concentrația tuturor elementelor importante pentru organismele vii este reglată procese biologice. Biota a format depozite de roci gigantice, atmosfera de oxigen Pământ, pământ. Biota exercită cel mai complet control asupra elementelor biogene, controlând circulația acestora. Datorită acestui fapt, starea mediului este reglementată și asigurată cu cea mai înaltă precizie. conditii optime pe viata. De-a lungul miliardelor de ani de existență a vieții, nu au existat astfel de perturbări de mediu care să ducă la distrugerea biosferei în ansamblu. Biota nu poate afecta fluxul radiației solare sau intensitatea mareelor. Cu toate acestea, prin modificarea intenționată a concentrației de nutrienți în mediu în conformitate cu principiul lui Le Chatelier, poate compensa consecințele proceselor catastrofale. Exces de dioxid de carbon în Mediul extern, de exemplu, poate fi transformat de către biotă în forme organice slab active, iar deficiența poate fi completată din cauza descompunerii materie organică conținute în humus și turbă.
Perturbarea structurii biotei în timpul activității economice poate perturba interacțiunile corelate specii biologiceîn natură pentru a menţine ciclurile substanţelor şi a duce la distrugerea biosferei.
Consumul de apă de către întreprinderile din diferite grupuri se caracterizează prin denivelări semnificative. Pentru a estima volumul consumului de apă industrială se folosește conceptul de „intensitate a apei de producție”, care este înțeles ca volumul de apă (m3) necesar pentru producerea a 1 tonă de produs. În tabel 4 arată capacitatea de apă tipuri variate producție
Cel mai mare consum de apă în industrie este în industria energetică, chimică, petrochimică, celulozei și hârtiei, metalurgia feroasă și neferoasă. O centrală termică cu o capacitate de 300 MW consumă 120 m 3 de apă pe secundă, sau 300 milioane m 3 /an. Consumul de apă în industrie a crescut deosebit de rapid în secolul al XX-lea, pe măsură ce industriile extrem de mari consumatoare de apă au început să se dezvolte, cum ar fi sinteza organică și petrochimia.ÎN agricultură consumul mare de apă este asociat în principal cu agricultura irigată. Să crească 1 tonă de grâuîn timpul sezonului de vegetație Este necesar 1500 m3, 1 tonă de orez – 8000 m3, 1 tonă de bumbac – 5000 m3 . În condiții de creștere rapidă a populației planetei, irigarea primește toată atenția mare rolîn creşterea eficienţei agriculturii ca principală sursă de aprovizionare cu alimente pentru oameni.
Loc special în utilizare resurse de apă ocupă utilități publice: pentru apă potabilă și în scopuri municipale. Pentru a bea, o persoană cheltuiește 2,0-2,5 litri pe zi. Potrivit SNiP în Rusia, consumul standard de apă pe zi per persoană este de 250 de litri, pentru comparație în alte țările dezvoltate– 150–200 l. În diferite țări și diferite orase consumul de apă este diferit, l/(zi · persoană):
Pomparea excesivă a apei din cauza consumului crescut a dus la scăderea nivelului apei subterane pe toate continentele. În China și India, două dintre cele mai populate țări din lume, aprovizionarea cu alimente depind de agricultura irigată. În India, apa este retrasă din acvifere în 2 s încă o dată depășește acumularea acesteia, așa că în India nivelurile sunt aproape universale acvifere Cu apa dulce scade cu 1–3 m anual. Pe insula Mallorca (în largul coastei Spaniei) în prezent nu există apă dulce deloc; nevoile locuitorilor insulei sunt asigurate de trei instalații de desalinizare. Insula este făcută din stâncă și se crede că a făcut odată parte a continentului. Rezerve apa dulceîn Mallorca după despărțirea sa de Peninsula Iberica erau foarte mari. Pentru a cultiva zona mlăștinoasă, locuitorii insulei din secolele trecute pompau apa cu ajutorul turbinelor eoliene. S-a dovedit că această apă a umplut doar golurile din stânci.
Consumul de apă crește în fiecare an, oamenii folosesc mult mai mult din rezervele sale, așa că în „viitorul” apropiat poate apărea problema penuriei de apă în multe țări. Lipsa de apă dulce se simte deja în Țările de Jos, Belgia, Luxemburg și Ungaria. Apa distilată este folosită în Kuweit, Algeria, Libia, iar instalații puternice de desalinizare sunt instalate în California și Aklahoma. Potrivit Organizației Mondiale a Sănătății, 1,2 miliarde de oameni suferă de lipsă de apă. Alimentarea cu apă a populației din țara noastră este una dintre cele mai mari din lume, astfel încât apa dulce este folosită extrem de neeconomic. Și dificultățile de a asigura calitatea populației bând apă are deja. Poate că într-o zi vom obține apă dulce din apa de mare, dar trebuie spus că metodele de desalinizare sunt costisitoare și complexe.
Oamenii de știință cred că nu există cristale pe Pământ apă curată, și toată apa dulce a trecut deja prin tehnosferă, așa că își schimbă compoziția calitativă. Principalul motiv al degradării moderne a apelor naturale ale pământului este poluarea antropică. Sursele sale principale:
Ape uzate industriale;
Ape uzate utilitati orașe și alte zone populate;
Scurgerile din sistemele de irigare, scurgerile de suprafață din câmpuri și alte instalații agricole;
Depunerea atmosferică a poluanților pe suprafața corpurilor de apă și a bazinelor de drenaj.
Poluarea antropică a hidrosferei a devenit acum de natură globală și a redus semnificativ resursele de apă dulce exploatabile disponibile pe planetă. Volumul total al apelor uzate industriale, agricole și municipale este de ≈ 1300 km 3 . Masa totală a poluanților hidrosferei este de ≈ 15 miliarde de tone pe an.
Apariția vieții pe Pământ, apariția organismelor unicelulare, a fost asociată cu formarea și menținerea continuă în celulă pe tot parcursul vieții a unor condiții fizico-chimice specifice care diferă de condițiile de mediu. Capacitatea sistemelor biologice de a rezista schimbărilor și de a menține dinamic constanta relativă a compoziției și proprietăților se numește homeostazie; Fenomenele de homeostazie sunt observate la toate nivelurile de organizare biologică.[...]
Homeostazia este un mecanism care vizează menținerea funcționării stabile a obiectelor biologice. Include conceptul de autoreglare, capacitatea sistemelor biologice de a stabili și menține automat la un anumit nivel, relativ constant, anumiți indicatori biologici (fizico-chimici, fiziologici, genetici etc.). Prin autoreglare, factorii de control nu influențează sistemul de reglementare din exterior, ci se formează în interiorul acestuia. Procesul de autoreglare poate fi ciclic. Abaterea oricărui factor vital de la starea de homeostazie (de exemplu, o creștere a temperaturii corpului unei persoane în timpul unui val de căldură) servește ca un imbold pentru mobilizarea mecanismelor care îl restabilesc (transpirația crește și temperatura corpului scade la normal). [...]
Mecanismele de autoreglare sunt foarte diverse, dar se bazează pe principii generale. Principiul feedback-ului este utilizat pe scară largă în sistemele biologice. Un exemplu de sistem homeostatic complex care include diferite căi reglementare, un sistem de asigurare a nivelului optim poate servi tensiune arteriala sânge la oameni și animale. Modificările tensiunii arteriale sunt percepute de baroreceptori (terminațiile nervoase care simt modificările presiunii) ai vaselor de sânge, semnalul este transmis de-a lungul fibrelor nervoase către centrii vasculari, modificările în starea cărora duc la modificări ale funcționării inimii și ale activității cardiace. . Ca rezultat al multor procese tensiune arteriala revine la normal.[...]
Un exemplu de autoreglare la nivel molecular sunt acele reacții enzimatice în care produsul final, a cărui concentrație se menține automat, afectează activitatea enzimei.[...]
Un exemplu de acest tip de reacții de autoreglare la nivel celular organizarea este autoasamblarea organelelor celulare din macromolecule biologice, întreținere potential electric membranele celulelor responsabile cu transmiterea excitației de la stimuli.[...]
La nivel multicelular, apare un mediu intern în care se află celulele diferitelor organe și țesuturi, iar acest lucru duce la îmbunătățirea și dezvoltarea mecanismelor de homeostazie, în primul rând nervos și hormonal. La majoritatea animalelor, astfel de indicatori sunt stabiliți și menținuți la un anumit nivel. mediu intern, cum ar fi temperatura corpului și părțile sale individuale, sângele și presiune osmotica, volumul, compoziția ionică și pH-ul fluidelor interne etc. [...]
Homeostazia este realizată printr-un sistem de mecanisme de reglare fiziologică. La animalele foarte organizate, cea mai importantă funcție integratoare este îndeplinită de sistemul nervos central și în special de cortexul cerebral. Mare importanță are si sistemul hormonal al organismului. Tulburările în mecanismele care stau la baza proceselor homeostatice sunt considerate „boli ale homeostaziei”. De exemplu, tulburări funcționale și deteriorarea bunăstării asociate cu restructurarea forțată a ritmurilor biologice (călătorie în regiuni cu un climat diferit).[...]
Manifestările și mecanismele de autoreglare a sistemelor supra-organiste - populații și biocenoze - sunt diverse. La acest nivel se menține stabilitatea structurii populațiilor care alcătuiesc biocenozele și numărul acestora, iar dinamica tuturor componentelor ecosistemelor este reglată în condițiile de mediu în schimbare. Biosfera în sine este un exemplu de menținere a unei stări homeostatice și manifestări de autoreglare a sistemelor vii.[...]
Toate organismele au proprietatea inerentă de a-și reproduce propria specie, asigurând continuitatea și continuitatea vieții. Datorită reproducerii, speciile își păstrează caracteristicile de-a lungul unui număr de generații.[...]
La prima vedere, poate părea că procesele de reproducere la ființele vii sunt foarte diverse, dar toate pot fi reduse la trei forme: asexuată, vegetativă și sexuală.
