Probleme globale de mediu
Problemele de mediu globale ale vremurilor noastre
Schimbările climatice antropice
Creșterea anuală a conținutului atmosferic:
– arderea combustibililor fosili;
– Tulburări antropice în condițiile de viață ale comunităților microbiene din solurile din Siberia și America de Nord.
Consecințe:
– procesul de deșertificare se accelerează (în lume anual 6 milioane de hectare);
– schimbările climatice în Siberia și Scandinavia;
- cresterea nivelului Oceanului Mondial se accelereaza (datorita topirii ghetii polare). În ultimul secol, nivelul oceanului a crescut cu 10-12 cm, iar până la mijlocul secolului XXI. se prevede o creștere de 150 cm.
Subțierea stratului de ozon din stratosferă
Antarctica - 2/3 din „gaura” de ozon din sudul continentului:
–1% O3 duce la o creștere a incidenței cancerului de piele cu 5–7%, adică 6–9 mii de persoane pe teritoriul european al țării.
Cauze: emisii de freoni (un grup special de clorofluorocarburi), lansări în spațiu, zboruri supersonice la altitudini mari.
Consecință: creșterea frecvenței cancerului, moartea pădurilor și chiar moartea întregii vieți terestre de pe pământ.
poluarea mediului
- creşterea necontrolată a numărului de diverşi poluanţi (agricultura, industrie, transporturi, poluare casnică);
– utilizarea extensivă a resurselor de apă;
- construcția de gospodărire a apei fără a ține cont de impactul asupra naturii (de exemplu, problema Mării Aral).
Impactul asupra mediului al producerii de energie
ploaie acidă
- reduce conținutul de nutrienți din frunze (conifere) și crește eliminarea mineralelor din sol
- reducerea randamentului
- distruge vegetația naturală (pădurile din Belarus și Ucraina)
- distruge viața în corpurile de apă dulce la pH 5 sau mai mic (în SUA, mai mult de 80% din lacuri sunt lipsite de viață)
- transformă compușii insolubili din sol în solubili; ca urmare a acidificării solului cu compuși ai Al, Co și alte metale, acestea se acumulează în plante și în apele lacurilor de acumulare în cantități mari.
Reducerea biodiversităţii
Biodiversitatea (diversitatea biologică) este diversitatea vieții în toate manifestările ei. Biodiversitatea este, de asemenea, înțeleasă ca diversitate la trei niveluri de organizare: diversitatea genetică (diversitatea genelor și a variantelor acestora - alele), diversitatea speciilor (diversitatea speciilor din ecosisteme) și, în sfârșit, diversitatea ecosistemului, adică diversitatea ecosistemele în sine.
Motivele dispariției speciilor și faptul că acestea devin rare sunt împărțite în două grupuri principale:
1. Vânătoare în urmărire directă etc.
2. Dispariția sau schimbarea, degradarea habitatului.
principalii factori care amenință animalele vertebrate:
67% - distrugerea sau degradarea habitatului;
37% - supraexploatare;
19% - influența speciilor introduse, i.e. specii care au fost mutate în mod intenționat sau accidental în afara zonei;
4% - pierderea, reducerea sau deteriorarea aprovizionării cu alimente;
3% - distrugere în scopul protejării plantelor agricole, animalelor domestice, obiectelor piscicole;
2% - pradă aleatorie.
(Cifrele reprezintă numărul de specii (în%) amenințate cu dispariția (suma depășește 100% datorită faptului că un număr de specii sunt amenințate de mai mult de un factor)
NUMĂRUL DE SPECII DE ANIMALE CARE SUNT PERICULOASE
Cartea roșie internațională:
236 specii de mamifere;
287 specii de păsări;
119 specii de reptile;
36 de specii de amfibieni.
problema demografică
Problema demografică globală are două părți:
1. creșterea rapidă și slab controlată a populației în țările în curs de dezvoltare (așa-numitele țări din „regiunea de Sud”),
2. îmbătrânirea populației țărilor dezvoltate și a multor state cu economii în tranziție (așa-numitele țări din „regiunea de Nord”).
Niciodată în istoria omenirii ratele de creștere a populației mondiale nu au fost la fel de ridicate ca în a doua jumătate a secolului XX și începutul secolului XXI. În perioada 1960-1999, populația lumii s-a dublat (de la 3 miliarde la 6 miliarde de oameni), iar în 2007 se ridica la 6,6 miliarde de oameni. Deși rata medie anuală de creștere a populației mondiale a scăzut de la 2,2% la începutul anilor '60. la 1,5% la începutul anilor 2000, creșterea anuală absolută a crescut de la 53 de milioane la 80 de milioane de oameni.
Tranziția demografică de la tipul tradițional de reproducere a populației (rata mare a natalității - rata mare a mortalității - creștere naturală scăzută) la tipul modern de reproducere a populației (natație scăzută - mortalitate scăzută - creștere naturală scăzută a populației) a fost finalizată în țările dezvoltate în prima treime a al XX-lea, iar în majoritatea țărilor cu economii în tranziție - la mijlocul secolului trecut. În același timp, în anii 1950-1960, a început o tranziție demografică într-un număr de țări și regiuni din restul lumii, care începe să se încheie doar în America Latină, Asia de Est și Sud-Est și continuă în multe țări din Asia, Africa, Orientul Mijlociu și Mijlociu.
Ritmul rapid al creșterii populației în comparație cu ritmul dezvoltării socio-economice în aceste regiuni duce la o agravare a problemelor de ocupare a forței de muncă, sărăcie, situația alimentară, problema funciară, la un nivel scăzut de educație și o deteriorare a sanatatea populatiei. Autoritățile acestor țări văd soluția (sau nu acordă atenție acestor probleme) problemei lor demografice în accelerarea creșterii economice și, în același timp, reducerea natalității (China poate fi un exemplu - o soluție de succes a problemei).
Principalul factor care influențează natalitatea în stadiul actual este cultural și civilizațional.
În Europa, Japonia și o serie de țări CSI începând cu ultimul sfert al secolului al XX-lea. există o criză demografică, manifestată prin creșterea lentă și chiar declinul natural și îmbătrânirea populației, stabilizarea sau reducerea părții apte a acesteia. Îmbătrânirea demografică (o creștere a ponderii populației cu vârsta peste 60 de ani peste 12% din totalul populației, peste 65 peste 7%) este un proces natural bazat pe progresele medicinei, îmbunătățirea calității vieții și alți factori care prelungirea vieţii unei părţi semnificative a populaţiei.populaţie.
În ceea ce privește un astfel de aspect al problemei demografice din aceste țări precum reducerea populației active economic, autoritățile din multe dintre aceste țări văd soluția acestuia, în primul rând în afluxul de imigranți din alte țări.
Citeste si:
|
Cauzele predominante ale pierderii diversității speciilor și ale degradării resurselor biologice (și pur și simplu LIFE pe Pământ) sunt defrișarea și arderea pe scară largă, distrugerea recifelor de corali, pescuitul necontrolat, distrugerea excesivă a plantelor și animalelor, comerțul ilegal cu specii de faună sălbatică. și flora, folosirea pesticidelor, drenarea mlaștinilor, poluarea aerului, folosirea naturii neatinsă pentru nevoile agricole și construcția de orașe.
Cele mai multe dintre speciile terestre cunoscute trăiesc în păduri, dar 45% din pădurile naturale ale Pământului au dispărut, în mare parte defrișate în ultimul secol. În ciuda tuturor eforturilor, suprafața pădurilor din lume scade rapid. Până la 10% din recifele de corali - unul dintre cele mai bogate ecosisteme - au fost distruse, iar 1/3 din cele rămase vor muri în următorii 10-20 de ani! Mangrovele de coastă - un habitat natural vital pentru puii multor specii de animale - sunt, de asemenea, sub amenințare, iar jumătate dintre ele au dispărut deja. Epuizarea stratului de ozon duce la pătrunderea mai multor raze ultraviolete la suprafața Pământului, unde acestea distrug țesutul viu. Încălzirea globală schimbă habitatele și distribuția speciilor. Mulți dintre ei vor muri dacă există o creștere a temperaturii medii anuale pe Pământ.
3. Rezolvați problema. La musca de fructe Drosophila, albirea ochilor este moștenită ca recesivă
trăsătură legată de cromozomul X. Au încrucișat o femelă cu ochi albi cu una cu ochi roșii
masculin. Determinați (în procente) numărul de masculi cu ochi albi din urmași.
1. Structura și funcțiile cromozomilor. Set cromozomal de celule sexuale și somatice în
diferite organisme.
3. Circulația materiei și conversia energiei în biosferă (pe exemplul ciclului carbonului sau al altor elemente).
Circulația substanțelor și transformarea energiei ca bază pentru existența biosferei. Activitatea organismelor vii din biosferă este însoțită de extragerea unor cantități mari de minerale din mediu. După moartea organismelor, elementele lor chimice constitutive sunt returnate în mediu. Așa apare o circulație biogenă (cu participarea organismelor vii) a substanțelor în natură, adică circulația substanțelor între litosferă, atmosferă, hidrosferă și organismele vii. Ciclul substanțelor este înțeles ca un proces repetitiv de transformare și mișcare a substanțelor în natură, care are un caracter ciclic mai mult sau mai puțin pronunțat.
Toate organismele vii iau parte la circulația substanțelor, absorbind unele substanțe din mediul extern și eliberând altele în el. Astfel, plantele consumă dioxid de carbon, apă și săruri minerale din mediul extern și eliberează oxigen în acesta. Animalele inhalează oxigenul eliberat de plante, iar mâncându-le, absorb substanțele organice sintetizate din apă și dioxid de carbon și eliberează dioxid de carbon, apă și substanțe din partea nedigerată a alimentelor. Când plantele și animalele moarte sunt descompuse de bacterii și ciuperci, se formează o cantitate suplimentară de dioxid de carbon, iar substanțele organice sunt transformate în minerale care intră în sol și sunt din nou absorbite de plante. Astfel, atomii principalelor elemente chimice migrează constant de la un organism la altul, de la sol, atmosferă și hidrosferă către organismele vii, și de la acestea către mediul înconjurător, completând astfel substanța neînsuflețită a biosferei. Aceste procese se repetă de un număr infinit de ori. Deci, de exemplu, tot oxigenul atmosferic trece prin materia vie în 2 mii de ani, tot dioxidul de carbon - în 200-300 de ani.
Circulația continuă a elementelor chimice în biosferă pe căi mai mult sau mai puțin închise se numește ciclu biogeochimic. Necesitatea unei astfel de circulații se explică prin disponibilitatea limitată a rezervelor lor pe planetă. Pentru a asigura infinitatea vieții, elementele chimice trebuie să se miște în cerc. Circulația fiecărui element chimic face parte din circulația generală grandioasă a substanțelor pe Pământ, adică toate ciclurile sunt strâns interconectate.
Ciclul materiei, ca toate procesele care au loc în natură, necesită o aprovizionare constantă cu energie. La baza ciclului biogenic care asigură existența vieții este energia solară. Energia legată în substanțele organice scade de-a lungul treptelor lanțului trofic, deoarece cea mai mare parte intră în mediu sub formă de căldură sau este cheltuită pentru implementarea proceselor care au loc în organisme.De aceea, se observă un flux de energie și transformarea acestuia. în biosferă. Astfel, biosfera poate fi stabilă numai în condiția unei circulații constante a substanțelor și a unui aflux de energie solară. Ciclul apei. Apa este cea mai abundentă substanță din biosferă. Principalele sale rezerve (97,1%) sunt concentrate sub formă de apă sărată amară a mărilor și oceanelor. Restul apei este proaspătă. Apele ghețarilor și zăpezilor veșnice (adică apa în stare solidă) alcătuiesc împreună aproximativ 2,24% (70% din rezervele totale de apă dulce), apele subterane - 0,61%, apele lacurilor și râurilor, respectiv, 0,016% și 0, 0001%, umiditate atmosferică-0,001%. Apa sub formă de vapori de apă se evaporă de pe suprafața mărilor și oceanelor și este transportată de curenții de aer pe diferite distanțe. Cea mai mare parte a apei evaporate se întoarce sub formă de ploaie în ocean, iar o parte mai mică la uscat. Din uscat, apa sub forma de vapori de apa se pierde din cauza proceselor de evaporare de la suprafata acestuia si de transpiratie de catre plante. Apa este transportată în atmosferă și se întoarce sub formă de precipitații pe uscat sau oceane. În același timp, scurgerea apei fluviale intră în mări și oceane de pe continente. După cum putem vedea, baza ciclului global al apei în biosferă este asigurată de procesele fizice care au loc cu participarea oceanului mondial. Rolul materiei vii în ele, s-ar părea, este mic. Cu toate acestea, pe continente, masa de apă evaporată de plante și suprafața solului joacă un rol major în ciclul apei. Astfel, în diferite zone forestiere, cantitatea principală de precipitații se formează din vaporii de apă care intră în atmosferă din cauza evaporării totale și, ca urmare, astfel de zone trăiesc, parcă, pe propriul bilanț de apă închis. Masa de apă transpirată de stratul de vegetație este foarte semnificativă. Astfel, un hectar de pădure evaporă 20-50 de tone de apă pe zi. Rolul acoperirii cu vegetație este și de a reține apa prin încetinirea scurgerii acesteia, de a menține un nivel constant al apei subterane etc. Ciclul carbonului. Carbonul este un element chimic obligatoriu al substanțelor organice din toate clasele. Plantele verzi joacă un rol important în ciclul carbonului. În procesul de fotosinteză, dioxidul de carbon din atmosferă și hidrosferă este asimilat de plantele terestre și acvatice, precum și de cianobacteriile și transformat în carbohidrați. În procesul de respirație al tuturor organismelor vii, are loc procesul invers: carbonul compușilor organici este transformat în dioxid de carbon. Ca rezultat, multe zeci de miliarde de tone de carbon sunt implicate în ciclu în fiecare an. Astfel, două procese biologice fundamentale - fotosinteza și respirația - determină circulația carbonului în biosferă. Organismele marine sunt un alt consumator puternic de carbon. Ei folosesc compuși de carbon pentru a construi cochilii, formațiuni scheletice. În viitor, rămășițele organismelor marine moarte formează depozite groase de calcar pe fundul mărilor și oceanelor. Ciclul carbonului nu este complet închis. Carbonul îl poate lăsa destul de mult timp sub formă de depozite de cărbune, calcar, turbă, sapropeli, humus etc. O persoană perturbă ciclul reglementat al carbonului în timpul activității economice intensive. Din cauza arderii unor cantități uriașe de combustibili fosili, conținutul de dioxid de carbon din atmosferă a crescut în secolul al XX-lea. a crescut cu 25%. Consecința acestui lucru poate fi o creștere a efectului de seră. Ciclul azotului. Azotul este o componentă necesară a celor mai importanți compuși organici: proteine, acizi nucleici, ATP etc. Principalele sale rezerve sunt concentrate în atmosferă sub formă de azot molecular, care este inaccesibil plantelor, deoarece acestea sunt capabile să-l folosească numai sub formă de compuși anorganici. Căile de intrare a azotului în sol și mediul acvatic sunt diferite. Deci, o cantitate mică de compuși azotați se formează în atmosferă în timpul furtunilor. Împreună cu apa de ploaie intră în mediul acvatic sau pe sol. O mică parte din compușii azotați provine din erupții vulcanice. Doar unele organisme procariote sunt capabile de fixarea directă a azotului molecular atmosferic: bacteriile și cianobacteriile. Cei mai activi fixatori de azot sunt bacteriile nodulare care se instalează în celulele rădăcinilor plantelor leguminoase. Ele transformă azotul molecular în compuși care sunt asimilați de plante. După moartea plantelor și descompunerea nodulilor, solul este îmbogățit cu forme organice și minerale de azot. Cianobacteriile joacă un rol semnificativ în îmbogățirea mediului acvatic cu compuși azotați. Substanțele organice care conțin azot ale plantelor și animalelor moarte, precum și ureea și acidul uric secretate de animale și ciuperci, sunt descompuse de bacteriile putrefactive (amoniatoare) în amoniac. Cea mai mare parte a amoniacului rezultat este oxidat de bacteriile nitrificatoare la nitriți și nitrați, după care este reutilizat de plante. O parte din amoniac intră în atmosferă și, împreună cu dioxidul de carbon și alte substanțe gazoase, îndeplinește funcția de a reține căldura planetei. Diverse forme de compuși azotați din sol și din mediul acvatic pot fi reduse de unele tipuri de bacterii la oxizi și azot molecular. Acest proces se numește denitrificare. Rezultatul său este epuizarea solului și a apei de către compușii de azot și saturarea atmosferei cu azot molecular. Procesele de nitrificare și denitrificare au fost complet echilibrate până în perioada de utilizare intensivă a îngrășămintelor minerale cu azot de către om în vederea obținerii de recolte mari de plante agricole. Astfel, rolul organismelor vii în ciclul azotului este cel principal. Evoluția biosferei. Structura modernă a biosferei și limitele de habitat ale organismelor moderne s-au format treptat. Ele sunt rezultatul istoriei lungi a Pământului, de la începuturi până în prezent. Dovezile pentru dezvoltarea biosferei sunt numeroase și incontestabile. Acestea sunt în primul rând rămășițele fosile ale organismelor antice. Studiindu-le, oamenii de știință au stabilit principalele etape din istoria dezvoltării vieții organice a planetei. Se presupune că în întreaga istorie a biosferei a fost locuită, înlocuindu-se, cu aproximativ 500 de milioane de specii de organisme. Cea mai importantă etapă în dezvoltarea vieții pe Pământ este strâns legată de modificarea conținutului de oxigen din atmosferă și de formarea ecranului de ozon. Cianobacteriile fototrofice antice au oxigenat oceanul primar, datorită căruia organismele acvatice au putut să efectueze respirația aerobă. Intrarea oxigenului în atmosferă a dus la formarea unui strat puternic de ozon care absoarbe radiațiile ultraviolete cu unde scurte. Formarea stratului de ozon a permis organismelor să se deplaseze pe uscat și să populeze diversele sale habitate. Acest lucru a devenit posibil atunci când conținutul de oxigen din atmosferă a atins o valoare de 10% din concentrația sa actuală. Până la sfârșitul Paleozoicului, în perioada Permian, concentrația de oxigen din atmosferă a atins nivelul actual. Fiecare perioadă de dezvoltare a biosferei a fost caracterizată de propriul set de condiții de mediu și de organisme vii. În epoca cenozoică a avut loc formarea omului, care la începutul evoluției sale se încadra bine în natură. Revenind la activitatea de muncă activă, o persoană a scăpat din captivitatea dependenței naturale. De-a lungul timpului, societatea umană și-a sporit impactul asupra mediului natural. În prezent, în epoca revoluției științifice și tehnologice, care a coincis cu creșterea rapidă a populației lumii (explozia populației), activitatea umană este proporțională în consecințele ei asupra mediului natural cu impactul celor mai puternice fenomene naturale.
3. Rezolvați problema. La câini, culoarea blănii negre este dominantă față de maro. Din
încrucișând o femelă neagră cu un mascul brun, 4 negru și 3
catelusi maro. Determinați genotipurile părinților și urmașilor.
1. Concepte despre genă. Codul genetic, proprietățile sale.
Codul genetic este o modalitate de codificare a secvenței de aminoacizi a proteinelor folosind o secvență de nucleotide, caracteristică tuturor organismelor vii. În ADN sunt folosite patru nucleotide - adenina (A), guanina (G), citozina (C), timina (T), care în literatura rusă sunt notate cu literele A, G, C și T. Aceste litere alcătuiesc alfabetul a codului genetic. În ARN, se folosesc aceleași nucleotide, cu excepția timinei, care este înlocuită cu o nucleotidă similară - uracil, care este notat cu litera U (U în literatura de limbă rusă). În moleculele de ADN și ARN, nucleotidele se aliniază în lanțuri și, astfel, se obțin secvențe de litere genetice. Codul genetic Există 20 de aminoacizi diferiți folosiți în natură pentru a construi proteine. Fiecare proteină este un lanț sau mai multe lanțuri de aminoacizi într-o secvență strict definită. Această secvență determină structura proteinei și, prin urmare, toate proprietățile sale biologice. Setul de aminoacizi este, de asemenea, universal pentru aproape toate organismele vii. Implementarea informațiilor genetice în celulele vii (adică sinteza unei proteine codificate de o genă) se realizează folosind două procese matrice: transcripția (adică sinteza și ARN pe un șablon ADN) și traducerea codului genetic într-un amino. secvență acidă (sinteza unui lanț polipeptidic pe un șablon de ARNm). Trei nucleotide consecutive sunt suficiente pentru a codifica 20 de aminoacizi, precum și semnalul stop, ceea ce înseamnă sfârșitul secvenței de proteine. Un set de trei nucleotide se numește triplet. Abrevierile acceptate corespunzătoare aminoacizilor și codonilor sunt prezentate în figură.
Proprietățile codului genetic.
Tripletitate - o unitate semnificativă de cod este o combinație de trei nucleotide (triplet sau codon). Continuitate - între triplete nu există semne de punctuație, adică informația este citită continuu. Nesuprapunere - aceeași nucleotidă nu poate face parte din două sau mai multe triplete în același timp. (Nu este valabil pentru unele gene care se suprapun în viruși, mitocondrii și bacterii care codifică mai multe proteine de schimbare a cadrelor).
Neambiguitate - un anumit codon corespunde doar unui aminoacid. (Proprietatea nu este universală. Codonul UGA din Euplotes crassus codifică doi aminoacizi - cisteină și selenocisteină). Degenerare (redundanță) - mai mulți codoni pot corespunde aceluiași aminoacid. Universalitate - codul genetic funcționează în același mod în organisme cu diferite niveluri de complexitate - de la viruși la oameni (pe aceasta se bazează metodele de inginerie genetică).
2. Istoria dezvoltării ideilor evolutive. Evaluarea lucrărilor de C. Linnaeus, J.B. Lamarck,
Ch. Darwin.
1. Potrivit lui Lamarck, evoluția a fost prezentată ca o mișcare progresivă continuă de la formele inferioare de viață la cele superioare. Pentru a explica diferitele grade de complexitate structurală observate în rândul speciilor moderne, el a permis generarea spontană constantă a vieții: strămoșii formelor mai înalt organizate au apărut mai devreme și, prin urmare, descendenții lor au mers mai departe pe calea progresului. Lamarck a considerat mecanismul evoluției ca fiind efortul spre perfecțiune, spre dezvoltare progresivă, care a fost inițial inerent oricărui organism viu. Cum și de ce a apărut această dorință, Lamarck nu a explicat și nici măcar nu a considerat această problemă demnă de atenție. Potrivit lui Darwin: Selecția naturală a soiurilor individuale izolate în diferite condiții de existență duce treptat la divergența (divergența) caracteristicilor acestor soiuri și, în cele din urmă, la speciație.
2. Lamarck credea că schimbările care apar sub influența mediului pot fi moștenite. El credea că exercițiul sporit al organelor duce la creșterea lor, iar neexercițiul - la degenerare. Așa că Lamarck a explicat nasul lung al furnicarului prin faptul că strămoșii săi din generație în generație și-au exercitat nasul, adulmecând în căutarea furnicilor. El a considerat că reducerea ochilor în alunițe este rezultatul lipsei lor de exercițiu într-un număr de generații. Nici Lamarck, nici adepții săi nu și-au pus întrebarea de ce, de fapt, exercițiul intensiv, folosirea unui organ trebuie să conducă în mod necesar la îmbunătățirea, îmbunătățirea acestuia și nu, de exemplu, la uzură, deoarece piesele mașinii se uzează?
Darwin a susținut că modificările nu sunt moștenite, deoarece nu există și nu poate exista un mecanism care să conducă la o modificare a structurii ADN-ului celulelor germinale în paralel și adecvată modificărilor care apar în organe și țesuturi (oase, mușchi) în timpul modificărilor adaptative. Experimentele nu au reușit în niciun caz să demonstreze moștenirea stabilă postulată de Lamarck și adepții săi a trăsăturilor dobândite de strămoșii lor.
3. Examinați micropreparatele de celule vegetale și animale la microscop. Ce
Care sunt asemănările și diferențele dintre aceste celule?
1. Metabolismul și conversia energiei ca proprietate a organismelor. Rolul enzimelor și ATP în metabolism.
Toate organismele vii de pe Pământ sunt sisteme deschise capabile să organizeze activ fluxul de energie și materie din exterior. Energia este necesară pentru implementarea proceselor vitale, dar mai ales pentru sinteza chimică a substanțelor folosite pentru construirea și refacerea structurilor celulare și corporale. Ființele vii pot folosi doar două tipuri de energie: lumina (energia radiației solare) și chimică (energia legăturilor compușilor chimici) - pe această bază, organismele sunt împărțite în două grupe - fototrofe și chimiotrofe.
Principala sursă de molecule structurale este carbonul. În funcție de sursele de carbon, organismele vii se împart în două grupe: autotrofe, folosind o sursă de carbon neorganică (dioxid de carbon), și heterotrofe, folosind surse organice de carbon.Procesul de consum de energie și materie se numește nutriție. Sunt cunoscute două metode de nutriție: holozoică - prin captarea particulelor de alimente în interiorul corpului și holofitică - fără captare, prin absorbția nutrienților dizolvați prin structurile de suprafață ale corpului. Nutrienții care intră în organism sunt implicați în procesele metabolice. Metabolismul este un set de procese interconectate și echilibrate, inclusiv o varietate de transformări chimice în organism. Reacțiile de sinteză, efectuate cu consumul de energie, stau la baza anabolismului (schimb plastic sau asimilare). Reacțiile de scindare, însoțite de eliberarea de energie, formează baza catabolismului (metabolismul sau disimilarea energetică).
1. Importanța ATP în metabolism
Energia eliberată în timpul descompunerii substanțelor organice nu este utilizată imediat de celulă, ci este stocată sub formă de compuși cu energie înaltă, de obicei sub formă de adenozin trifosfat (ATP). Prin natura sa chimică, ATP aparține mononucleotidelor și constă dintr-o bază azotată adenină, un carbohidrat de riboză și trei resturi de acid fosforic.
Energia eliberată în timpul hidrolizei ATP este folosită de celulă pentru a efectua tot felul de lucrări. Cantități semnificative de energie sunt cheltuite pentru sintezele biologice. ATP este sursa universală de energie a celulei. Furnizarea de ATP în celulă este limitată și completată datorită procesului de fosforilare, care are loc la rate diferite în timpul respirației, fermentației și fotosintezei. ATP este reînnoit extrem de rapid (la om, durata de viață a unei molecule de ATP este mai mică de 1 minut).
2. Metabolismul energetic în celulă. sinteza ATP
Sinteza ATP are loc în celulele tuturor organismelor în procesul de fosforilare, adică. adăugarea de fosfat anorganic la ADP. Energia pentru fosforilarea ADP este generată în timpul metabolismului energetic. Metabolismul energetic, sau disimilarea, este un set de reacții de scindare a substanțelor organice, însoțite de eliberarea de energie. În funcție de habitat, disimilarea poate avea loc în două sau trei etape.
În majoritatea organismelor vii - aerobi care trăiesc într-un mediu cu oxigen - se desfășoară trei etape în timpul disimilării: pregătitoare, fără oxigen, oxigen. La anaerobii care trăiesc într-un mediu lipsit de oxigen, sau în aerobii cu deficiența acestuia, disimilarea are loc doar în primele două etape cu formarea de compuși organici intermediari încă bogați în energie.
Prima etapă - pregătitoare - constă în scindarea enzimatică a compușilor organici complecși în compuși mai simpli (proteine în aminoacizi; polizaharide în monozaharide; acizi nucleici în nucleotide). Scindarea intracelulară a substanțelor organice are loc sub acțiunea enzimelor hidrolitice ale lizozomilor. Energia eliberată în acest caz este disipată sub formă de căldură, iar moleculele organice mici rezultate pot suferi o scindare suplimentară și pot fi folosite de celulă ca „material de construcție” pentru sinteza propriilor compuși organici.
A doua etapă - oxidarea incompletă - se efectuează direct în citoplasma celulei, nu are nevoie de prezența oxigenului și constă în scindarea în continuare a substraturilor organice. Principala sursă de energie din celulă este glucoza. Defalcarea anoxică, incompletă a glucozei se numește glicoliză.
A treia etapă - oxidarea completă - continuă cu participarea obligatorie a oxigenului. Ca urmare, molecula de glucoză este descompusă în dioxid de carbon anorganic, iar energia eliberată în acest proces este cheltuită parțial pentru sinteza ATP.
3. Schimb plastic
Schimbul plastic, sau asimilarea, este un set de reacții care asigură sinteza compușilor organici complecși în celulă. Organismele heterotrofe își construiesc propria materie organică din componentele organice ale alimentelor. Asimilarea heterotrofa se reduce, in esenta, la rearanjarea moleculelor.
Substante organice alimentare (proteine, grasimi, carbohidrati) --> digestie --> Molecule organice simple (aminoacizi, acizi grasi, monozaharuri) --> sinteza biologica -->
Organismele autotrofe sunt capabile să sintetizeze complet independent substanțe organice din molecule anorganice consumate din mediul extern. În procesul de asimilare autotrofă, reacțiile de foto- și chemosinteză, care asigură formarea compușilor organici simpli, preced sinteza biologică a moleculelor macromoleculare:
Substante anorganice (dioxid de carbon, apa) --> fotosinteza, chemosinteza --> Molecule organice simple (aminoacizi, acizi grasi, monozaharuri) ----- sinteze biologice --> Macromolecule corporale (proteine, grasimi, carbohidrati)
4. Fotosinteza
Fotosinteza - sinteza compușilor organici din anorganici, mergând în detrimentul energiei celulare. Rolul principal în procesele de fotosinteză îl au pigmenții fotosintetici, care au o proprietate unică - de a capta lumina și de a transforma energia acesteia în energie chimică. Pigmenții fotosintetici sunt un grup destul de mare de substanțe asemănătoare proteinelor. Principalul și cel mai important din punct de vedere energetic este pigmentul clorofila a, care se găsește la toate fototrofele, cu excepția bacteriilor fotosintetice. Pigmenții fotosintetici sunt încorporați în membrana interioară a plastidelor la eucariote sau în invaginările membranei citoplasmatice la procariote.
În procesul de fotosinteză, pe lângă monozaharide (glucoză etc.), care sunt transformate în amidon și depozitate de plantă, sunt sintetizați monomeri ai altor compuși organici - aminoacizi, glicerol și acizi grași. Astfel, datorită fotosintezei, celulele vegetale sau, mai degrabă, celulele care conțin clorofilă, se asigură ele înșiși și întregii vieți de pe Pământ cu substanțele organice și oxigenul necesare.
2. Învățăturile lui N.I. Vavilov despre centrele de diversitate și originea plantelor cultivate,
evaluarea lui.
3. Luați în considerare pe exemplarele de herbar modificările diferitelor organe din plante (mazăre, arpaș, salcâm, păducel, trandafir sălbatic). Determinați care dintre organe sunt omoloage și care sunt asemănătoare. Explicați originea acestor organe și funcțiile lor.
1. Dezvoltarea cunoștințelor despre celulă. Prevederi de bază ale teoriei celulare.
Toate organismele vii sunt formate din celule. O celulă este o unitate elementară de structură, funcționare și dezvoltare a organismelor vii. Există forme necelulare de viață - viruși, dar își arată proprietățile numai în celulele organismelor vii. Formele celulare sunt împărțite în procariote și eucariote.
Descoperirea celulei îi aparține omului de știință englez R. Hooke, care, privind printr-o secțiune subțire de plută la microscop, a văzut structuri asemănătoare fagurilor și le-a numit celule. Mai târziu, organismele unicelulare au fost studiate de omul de știință olandez Anthony van Leeuwenhoek. Teoria celulară a fost formulată de oamenii de știință germani M. Schleiden și T. Schwann în 1839. Teoria celulară modernă a fost completată semnificativ de R. Birzhev și alții.
Principalele prevederi ale teoriei celulare moderne:
celulă - unitatea de bază a structurii, funcționării și dezvoltării tuturor organismelor vii, cea mai mică unitate a vieții, capabilă de autoreproducere, autoreglare și auto-reînnoire; celulele tuturor organismelor unicelulare și multicelulare sunt similare (omologii) în structura lor, compoziția chimică, manifestările de bază ale activității vitale și metabolismului; reproducerea celulară are loc prin divizare, fiecare celulă nouă se formează ca urmare a diviziunii celulei originale (mamă); în organismele pluricelulare complexe, celulele sunt specializate în funcțiile pe care le îndeplinesc și formează țesuturi; țesuturile constau din organe care sunt strâns interconectate și supuse reglementării nervoase și umorale. Aceste prevederi dovedesc unitatea originii tuturor organismelor vii, unitatea întregii lumi organice. Datorită teoriei celulare, a devenit clar că celula este cea mai importantă componentă a tuturor organismelor vii. O celulă este cea mai mică unitate a unui organism, limita de divizibilitate a acestuia, înzestrată cu viață și cu toate caracteristicile principale ale unui organism. Ca sistem de viață elementar, el stă la baza structurii și dezvoltării tuturor organismelor vii. La nivel celular, se manifestă proprietăți ale vieții precum capacitatea de a schimba substanțe și energie, autoreglare, reproducere, creștere și dezvoltare și iritabilitate.
2. Progresul biologic și regresia biologică. Motivele dispariției speciilor.
3. Determinați relația pe care cei enumerați o intră între ei.
organisme: alge și ciuperci în lichen, vulpe și iepure de câmp, vulpe și lup, hepatic
dorloat și vacă.
Cărui grup de factori de mediu aparțin aceste relații?
algele și ciupercile din lichen este o simbioză
vulpe și iepure - tip de relație „prădător-pradă”
Vulpe și lup - competiție
Aceste relații sunt biotanice cu factorii biotici.
1. Modele de ereditate stabilite de G. Mendel.
Genetica este o știință care studiază legile eredității și variabilității organismelor vii. Ereditatea este proprietatea tuturor organismelor vii de a-și transmite caracteristicile și proprietățile din generație în generație. Variabilitatea este proprietatea tuturor organismelor vii de a dobândi trăsături noi în procesul dezvoltării individuale. Unitățile elementare ale eredității - genele - sunt secțiuni ale ADN-ului cromozomilor. Modelele prin care semnele sunt transmise din generație în generație au fost descoperite pentru prima dată de marele om de știință ceh Gregor Mendel (1822-1884). Gregor Mendel s-a călugărit la vârsta de 25 de ani, după care a urmat un curs de matematică și științe naturale la Universitatea din Viena. Mai târziu, din 1868, a fost rector al mănăstirii augustiniene din orașul ceh Brno și, în același timp, a predat la școală istoria naturală și fizica. Timp de mulți ani, Mendel, ca botanist amator, a efectuat experimente în grădina mănăstirii și în 1865 a publicat lucrarea Experimente asupra hibridelor de plante, în care a conturat legile de bază ale eredității. metoda hibridă. La baza lucrării remarcabile a lui G. Mendel a stat așa-numita metodă hibridologică. Esența acestei metode constă în încrucișarea (hibridarea) organismelor care diferă unele de altele prin orice trăsătură și în analiza ulterioară a naturii moștenirii acestor trăsături la descendenți. Metoda hibridologică stă la baza cercetărilor tuturor geneticienilor. Când a efectuat experimente, Mendel a respectat mai multe reguli. În primul rând, când lucra cu mazărea de grădină, a încrucișat plante care aparțineau diferitelor soiuri. Deci, de exemplu, o varietate de mazăre era întotdeauna galbenă, în timp ce alta era întotdeauna verde. Deoarece mazărea este plante autopolenizate, în condiții naturale aceste soiuri nu se amestecă. Astfel de soiuri sunt numite linii pure. În al doilea rând, pentru a obține mai mult material pentru analiza legilor eredității, Mendel a lucrat nu cu una, ci cu mai multe perechi parentale de mazăre. În al treilea rând, Mendel a simplificat în mod deliberat sarcina observând moștenirea nu tuturor trăsăturilor de mazăre simultan, ci doar a uneia dintre ele. Pentru experimentele sale, a ales inițial culoarea semințelor de mazăre - mazărea. În cazurile în care organismele părinte diferă doar într-o singură trăsătură (de exemplu, doar prin culoarea semințelor sau doar prin forma semințelor), încrucișarea se numește monohibridă. În al patrulea rând, având o educație matematică, Mendel a aplicat metode cantitative la prelucrarea datelor: nu numai că a observat culoarea semințelor de mazăre la urmași, dar a și calculat cu exactitate câte astfel de semințe au apărut. Trebuie adăugat că Mendel a ales cu mare succes mazărea pentru experimente. Mazărea este ușor de cultivat, în condițiile Republicii Cehe se înmulțește de mai multe ori pe an, soiurile de mazăre diferă unele de altele printr-o serie de caracteristici bine marcate și, în sfârșit, în natură, mazărea se autopolenizează, dar în experimentul, această autopolenizare este ușor de prevenit, iar experimentatorul poate poleniza planta cu polen de la alte plante, adică în cruce.
Dacă folosim termeni care au apărut la mulți ani după munca lui Mendel, atunci putem spune că celulele plantelor de mazăre dintr-o varietate conțin două gene numai pentru culoarea galbenă, iar genele plantelor dintr-o altă varietate conțin două gene doar pentru culoarea verde. . Genele responsabile pentru dezvoltarea unei trăsături (de exemplu, culoarea semințelor) sunt numite gene alelice. Dacă un organism conține două gene alelice identice (de exemplu, ambele gene pentru semințe verzi sau, dimpotrivă, ambele gene pentru semințe galbene), atunci astfel de organisme sunt numite homozigote. Dacă genele alelice sunt diferite (adică una dintre ele determină culoarea galbenă, iar cealaltă culoarea verde a semințelor), atunci astfel de organisme sunt numite heterozigote.
Biotic - conexiuni între organismele vii dintr-un ecosistem. Principalul tip de conexiuni biotice sunt conexiunile alimentare (lanțurile trofice).
Legături ale lanțului alimentar:
Producători - plante și unele bacterii care creează substanțe organice din cele anorganice;
Consumatori - animale, unele plante și bacterii care se hrănesc cu substanțe organice gata preparate;
Distrugători - ciuperci și unele bacterii care descompun substanțele organice în cele anorganice.
3. Relații intraspecifice – relații biotice între indivizii aceleiași specii. Exemple: competiția dintre masculi pentru o femelă, lupta indivizilor pentru conducerea unui grup, îngrijirea părinților pentru urmași, protecția de către masculi a animalelor tinere și a femelelor.
5. Predare - legături alimentare directe între organisme, în care unele organisme sunt distruse de alte organisme. Exemple: mâncarea de iepuri de câmp de către o vulpe, omizi de către un pițigoi.
6. Competiție - un tip de relație care apare între specii cu nevoi ecologice similare din cauza hranei, teritoriului etc. Exemplu: competiția dintre elan și zimbri care trăiesc în aceeași pădure din cauza hranei. Impactul negativ al competiției asupra ambelor specii concurente (de exemplu, o scădere a numărului de elani și zimbri din cauza lipsei de hrană).
8. Simbioză - un tip de relație interspecie în care ambele organisme beneficiază reciproc. Exemple de simbioză: crab pustnic și anemonă de mare, plante nodulare și bacterii, ciuperci și copaci cu șapcă, licheni (simbioza ciupercilor și algelor).
3. Pregătiți o micropreparare a pielii solzilor de ceapă și examinați-o la microscop.
Schițați celula și etichetați părțile vizibile și organelele celulei.
1. Variabilitatea fenotipică (neereditară).
Variabilitatea de modificare (fenotipică) este asociată cu reacția aceluiași genotip la o modificare a condițiilor externe în care are loc dezvoltarea organismelor și care creează diferențe în formele de manifestare a acestuia. Același genotip apare în fenotipuri diferite. Genotipul și fenotipul sunt cele mai importante concepte ale geneticii; ele au fost propuse de Wilhelm Ludwig Johansen (1857-1927) în 1909 (biolog danez, profesor la Institutul de Fiziologie a Plantelor de la Universitatea din Copenhaga, membru al Academiei Suedeze de Științe) . Genotipul (din greacă - naștere, amprentă, imagine) este totalitatea tuturor genelor unui organism, baza sa materială ereditară.
Fenotip (din greacă - fenomen, amprentă, imagine) - totalitatea tuturor semnelor și proprietăților organismului, formate pe baza genotipului. Orice fenotip al unui organism este rezultatul implementării genotipului în condiții specifice de mediu. În diferențele dintre fenotipurile care se dezvoltă pe baza aceluiași genotip se manifestă variabilitatea modificării. În forme specifice anumitor fenotipuri se exprimă interacțiunea dintre genotip și condițiile externe în care se realizează dezvoltarea organismului Condițiile externe au un impact uriaș asupra tuturor semnelor și proprietăților organismului în curs de dezvoltare.
Exemplu: Varza albă într-un climat cald nu formează un cap. Rasele de cai și vaci aduse la munți devin pipernici
variabilitate ereditară. Variabilitatea ereditară include astfel de modificări ale caracteristicilor unui organism care sunt determinate de genotip și persistă pe parcursul unui număr de generații. Uneori, acestea sunt schimbări mari, bine marcate. De exemplu, picioarele scurte la oaie, lipsa penajului la pui, lipsa pigmentului (albinism) sau polidactilia (multi-degetele, prezența degetelor în plus la mână sau picior).Variabilitatea genotipică este variabilitatea care apare ca urmare de noi combinații genetice, ca urmare.
Sau reproducere sexuală, crossing over (fenomenul schimbului de secțiuni de cromozomi omologi în timpul conjugării1 în timpul meiozei2). și alte rearanjamente la nivel cromozomial;
Sau sub influența mutațiilor (variabilitatea mutațională).
Variabilitatea genotipică este împărțită în mutațională și combinativă. Ele conduc la o creștere a diversității intraspecifice în natură.
Variabilitatea mutațională este asociată cu procesul de formare a mutațiilor. Mutațiile sunt modificări bruște, bruște, persistente în structura genotipului. Organismele care au mutat se numesc mutante. Teoria mutației a fost creată de Hugo de Vries (Hugo De Vries, Olanda. Hugo de Vries, 1848-1935 - botanist, genetician olandez) în 1901-1903. Genetica modernă se bazează pe principalele sale prevederi: mutații, modificări discrete ale eredității, sunt de natură spontană, mutațiile sunt moștenite, sunt destul de rare și pot fi de diferite tipuri.
Clasificarea mutațiilor.
1. După metoda de apariţie. Există mutații spontane și induse. Spontane apar în natură extrem de rar, cu o frecvență de 1-100 la un milion de copii ale unei anumite gene. În prezent, este evident că procesul de mutație spontană depinde atât de factori interni, cât și externi, care se numesc presiunea mutațională a mediului.
Mutațiile induse apar atunci când o persoană este expusă la agenți mutageni - factori care provoacă mutații. Există trei tipuri de mutageni:
* Fizice (radiații, radiații electromagnetice, presiune, temperatură etc.).
* Chimice (citostatice, alcooli, fenoli etc.).
* Biologic (bacterii și virusuri).
2. În raport cu calea germinativă. Există mutații somatice și generative. Mutațiile generative apar în țesuturile reproductive și, prin urmare, nu sunt întotdeauna detectate. Pentru ca o mutație generativă să fie dezvăluită, este necesar ca gametul mutant să participe la fertilizare.
3. Prin valoare adaptativă. Există mutații pozitive, negative și neutre. Această clasificare este asociată cu evaluarea viabilității mutantului rezultat.
4. Prin schimbarea genotipului. Mutațiile sunt genice, cromozomiale și genomice.
5. Prin localizare în celulă. Mutațiile sunt împărțite în nucleare și citoplasmatice. Mutațiile plasmatice rezultă din mutațiile plasmogenilor găsiți în mitocondrii. Se crede că acestea duc la infertilitate masculină. Mai mult, astfel de mutații sunt moștenite în principal prin linia feminină.
Variabilitatea combinativă a apărut odată cu apariția reproducerii sexuale, este asociată cu diverse variante de recombinare a înclinațiilor parentale și este sursa unei varietăți infinite de trăsături compatibile.
factori mutageni.
Un mutagen este un factor care provoacă o mutație.
Orice mutație poate apărea spontan sau poate fi indusă. Mutațiile spontane apar sub influența unor factori naturali necunoscuți și duc la erori în replicarea ADN-ului. Mutațiile induse apar sub influența unor factori țintiți speciali care cresc procesul de mutație. Factorii de natură fizică, chimică și biologică au un efect mutagen.
1. Dintre mutagenii fizici, radiațiile ionizante au cel mai puternic efect mutant - razele X, razele α-, β-, γ.
2. Mutagenii chimici trebuie să aibă următoarele calități:
Putere mare de penetrare;
Proprietatea de a modifica starea coloidală a cromozomilor;
Un anumit efect asupra stării cromozomului sau a genei. Substanțele chimice care provoacă mutații includ substanțe organice și anorganice, precum acizi, alcaline, peroxizi, săruri metalice, formaldehidă, pesticide, defolianți, erbicide, colchicină etc.
3. Pe lângă mutagenii de natură fizică și chimică, există factori biologici ai mutagenezei în mediu. Virușii variolei, rujeolei, varicelei, oreionului, hepatitei, rubeolei etc. pot provoca rupturi de cromozomi.
2. Comunități artificiale – agroecosisteme, rolul omului în ele.
VIAȚA ÎN ECOSISTEME AGRICOLE ȘI URBANE. VIAȚA ÎN CONDIȚII EXTREME.Viața în agroecosisteme se caracterizează prin poluarea mediului cu pesticide care sunt folosite în agricultură. Deci, insecticidele sunt folosite pentru a distruge insectele dăunătoare din punct de vedere economic; boli fungice ale plantelor - fungicide; buruieni – erbicide. În acest caz, există un impact asupra tuturor nivelurilor de viață în agroecosisteme - de la biogeocenoză în ansamblu până la populații și indivizi. În astfel de cazuri, oamenii de știință indică posibilitatea unor răspunsuri ale naturii și ale componentelor sale la oameni și mediul lor în agroecosisteme. Mai mult decât atât, agroecosistemele sunt, de fapt, artificiale odată cu crearea unei absurdități ecologice de către o persoană: o agrocenoză este formată dintr-unul, mai rar două tipuri de plante cultivate, iar lanțul trofic ideal pentru aceasta este format din doar două verigă: „o plantă”. - o persoană” sau „o plantă – animale domestice” . În natură, un astfel de sistem este imposibil din cauza instabilității sale. În lupta constantă a unei persoane cu buruienile și dăunătorii plantelor cultivate, apare adesea efectul „bumerangului ecologic”. Acesta este un set de fenomene negative, mai ales periculoase, care apar în mediu ca urmare a activităților economice necorespunzătoare ale unei persoane, care în cele din urmă se dovedesc a fi dăunătoare pentru aceasta. În special, atunci când se folosesc pesticide împotriva dăunătorilor culturilor, mor și insectele polenizatoare benefice (albine, viespi, bondari). Avantajele economice și sociale ale formelor urbane de așezare sunt incontestabile. Cu toate acestea, creșterea populației urbane odată cu crearea ecosistemelor urbane în ultimele decenii s-a dovedit a fi atât de rapidă, iar concentrarea și intensificarea activităților industriale și neindustriale este atât de mare încât mediul multor orașe din lume este atât de mare. nemaiputând satisface multe dintre cerințele biologice și sociale ale omului modern. Densitatea excesivă a populației în orașe dă naștere la astfel de probleme precum poluarea mediului, zgomotul, lipsa locuințelor, școli, spitale, transport, spații verzi, trafic haotic, șomaj, criminalitate, boli în masă de diverse tipuri etc. Viața în condiții extreme necesită din o persoană cu costuri mari de materiale și energie. Acest lucru se vede clar în exemplul orașelor din nordul Rusiei, din Arctica. Pentru a menține condiții normale de viață în aceste orașe, se cheltuiesc resurse uriașe de combustibil și energie, în timp ce mediul, și în special atmosfera, este poluat prin arderea combustibilului pe o perioadă lungă de frig. Locuirea pe termen lung a unei persoane în condiții extreme afectează negativ sănătatea. Speranța de viață în rândul nordici este mai mică decât în rândul locuitorilor din latitudinile temperate. În epoca sovietică, oamenilor care lucrau și trăiau în condiții extreme li se acordau creșteri salariale, în timp ce vechimea în muncă a fost de 1 la 2 sau de 1 la 1,5 ani, adică a crescut de 1,5-2 ori.
3. Dintre organismele disponibile, alcătuiți un lanț trofic: vultur auriu, lăcustă, scorpie,
plante erbacee. Determinați grupului funcțional căruia îi aparține vulturul auriu
lanț alimentar compus. Explicați răspunsul.
1. Motive pentru stabilitatea ecosistemelor, schimbarea lor. Modificări antropice în ecosisteme.
capacitatea unui ecosistem de a reveni la starea inițială după un impact extern temporar - reziliența sistemului (stabilitate elastică, elasticitate).
Primele două concepte sunt interpretate ca stabilitate adaptivă, al treilea - ca regenerativă. Dacă una sau alta funcție a ecosistemului se abate de la „normă” sub influența unei perturbări, gradul acestei abateri arată stabilitatea relativă a sistemului, iar timpul necesar pentru a restabili „norma” indică elasticitatea relativă a acesteia. Există mai multe diferite mecanisme pentru asigurarea durabilității mediului:
1) constanța se realizează datorită acțiunii feedback-urilor negative care mențin ecosistemul într-o stare stabilă (homeostazia). În acest caz, se aplică principiul Le Chatelier-Brown: când o acțiune externă scoate sistemul dintr-o stare de echilibru stabil, echilibrul se deplasează în direcția în care efectul acțiunii externe este slăbit;
2) sustenabilitatea mediului este asigurată de redundanța elementelor funcționale. De exemplu, dacă o comunitate include mai multe populații de organisme autotrofe, fiecare dintre ele având propria sa temperatură optimă pentru fotosinteză, atunci
fotosinteza comunității în ansamblu se va modifica ușor odată cu fluctuațiile de temperatură în anumite condiții. În acest caz, sustenabilitatea unui ecosistem este direct legată de diversitatea speciilor sale;
3) adaptare - restructurare a elementelor structurale ale sistemului fara modificarea semnificativa a functiilor acestuia. Restructurarea poate fi ireversibilă, de exemplu, în procesul de evoluție.
Populațiile sau speciile în ansamblu se dezvoltă în ecosisteme înconjurate de alte specii. Studiind paleobotanica „fostelor biosfere”, Vernadsky a arătat că în procesul de evoluție a vieții pe Pământ, structura biogeocenozelor s-a schimbat semnificativ și a devenit mai complicată (întâi chimiotrofe, apoi fototrofe etc.). Odată cu apariția primelor fototrofe (alge), procesul de formare a ecosistemelor primare s-a încheiat, iar ciclul materiei este închis, dar au existat produse biogene în exces → au apărut heterotrofe etc., dar aceste ecosisteme au fost instabile, au apărut rapid și degradate (adică microorganismele s-au înmulțit rapid – o schimbare rapidă a generațiilor) → evoluția s-a accelerat.Apariția organismelor pluricelulare a fost însoțită de o creștere a stabilității ecosistemelor. Când plantele au venit pe pământ → multe habitate noi → evoluție rapidă → o cantitate imensă de materie organică nu a fost consumată și a fost eliminată din ciclul biotic sub formă de cărbune, petrol etc. care au ajuns până la noi. până când a apărut un număr suficient de consumatori. Cretacicul mijlociu – au apărut plante erbacee și anuale → accelerare diferită a cercurilor biogene, deoarece erau multe animale și rozătoare. Un succes important a fost formarea ciclului biotic - crearea unor astfel de medii de viață în care aceeași porțiune de substanță poate fi reutilizată. Acest lucru a devenit posibil atunci când a apărut triada: producător → consumator → descompunetor. Direcția ulterioară a evoluției ecosistemelor a condus la o scădere a consumului de materie din ciclurile biotice și la o intensificare a migrației elementelor chimice (la animale, aceasta este apariția sângelui cald, deoarece mamiferele cheltuiesc doar 1% din substanțele pe care le consumă pentru a-și crea biomasa; la plante, acesta este aspectul anuale). Pe măsură ce viața se dezvoltă, ecosistemele devin mai complexe. Principalul factor integrator în viața biogeocenozei sunt relațiile nutriționale. O anumită structură complexă a biogeocenozei se dovedește a fi o condiție prealabilă necesară pentru menținerea stabilității acesteia. Cele mai fragile și instabile ecosisteme cu cel mai mic număr de componente (tundra). Cele mai stabile ecosisteme ale pădurii tropicale, unde fluxurile de materie și energie sunt duplicate în mod repetat (o mulțime de specii și un număr mic din fiecare) - rezistă la pierderea unui procent din componentele lor fără a compromite funcționarea. Toate ecosistemele sunt un mediu real pentru relații interspecifice, → interacțiunile constante ale tuturor componentelor biogeocenozei se dovedesc a fi cauza schimbărilor în biogeocenoza și în alte ecosisteme → transformarea biosferei. Modificarea biogeocenozelor – succesiune. Comunitatea climax este stabilă în echilibru cu mediul.
Caracteristici generale ale modificărilor biogeocenozelor:
1) toate sistemele biotice sunt dinamice și mobile, reacționează sensibil la influența mediului extern;
2) în procesul de dezvoltare a ecosistemului are loc o alungire a lanțurilor trofice, o creștere a numărului de niveluri trofice → are loc diferențierea fluxurilor de materie și energie (specializarea alimentară îngustă a speciilor);
3) ca urmare a prelungirii lanțurilor trofice, timpul de retenție al materiei și energiei crește (apare un cerc de organisme longevive).
2. Reproducerea, rolul ei în natură. Reproducerea sexuală și asexuată a organismelor.
Reproducere - capacitatea de a reproduce propriul lor fel, inerent tuturor organismelor și asigurând conservarea speciilor biologice și, prin urmare,
viata pe pamant. În natură sunt cunoscute diferite forme de reproducere. Reproducerea asexuată include în general fisiunea, sporularea, reproducerea vegetativă, inclusiv înmugurirea și fragmentarea. Formele deosebite de reproducere sexuală sunt conjugarea (la unele alge, ciliați, bacterii), în care are loc o conexiune temporară a doi indivizi unicelulari, însoțită de schimbul unor părți ale aparatului nuclear și partenogeneza. Ultimul fenomen (însemnând literal reproducere virgină - greacă parthenos - virgină și geneza - naștere) reprezintă reproducerea homosexuală, în care dezvoltarea embrionului din ou are loc fără fertilizare.Reproducția sexuală este caracteristică majorității locuitorilor Pământului. Mecanismele specifice ale rolului dioeciei în procesul evolutiv, punând în lumină o serie de probleme ale sexopatologiei clinice, au fost dezvăluite într-o serie de lucrări ale cercetătorului sovietic V. A. Geodakyan. În majoritatea organismelor cu reproducere sexuală, celulele germinale (gameții) se diferențiază de restul celulelor corpului care au un set standard de cromozomi (autozomi sau eucromozomi). La animalele pluricelulare, atât gameții feminini (ouă), cât și masculii (spermatozoizi) sunt produși în glande sexuale speciale (gonade), subdivizate în femele - ovare și masculi - testicule, iar întâlnirea gameților și fuziunea lor (fertilizarea) este facilitată de prezența organelor genitale speciale. Studiile citogenetice au stabilit că în organismele superioare toate celulele somatice ale ambelor sexe au același set dublu de autozomi (2A) și cromozomi sexuali diferiți. În același timp, un sex dă un singur tip de gameți (de exemplu, doar cromozomii sexuali de tip X se formează în mod normal în ovarele umane), iar celălalt sex dă două tipuri de gameți (de exemplu, în testiculele umane, cromozomii sexuali). de tipurile X și Y). Astfel, unul dintre sexe (la om - masculin), format din doi gameți diferiți, are o constituție genetică hibridă (XY) și de aceea este numit heterogametic. Sexul opus, determinat de un set de doi gameți de același tip (XX), are o constituție genetică omogenă și se numește omogametic. La majoritatea speciilor, inclusiv la toate mamiferele, sexul masculin este heterogametic. Cu toate acestea, la unele specii, în special la păsări și fluturi, sexul feminin este heterogametic. Astfel, la om și la alte mamifere, sexul embrionului este determinat în mod singam, adică în timpul actului de fertilizare. În organismele cu fertilizarea heterogametică masculină a ovulului de către un spermatozoid care poartă un cromozom Y duce la dezvoltarea unui embrion masculin, iar fertilizarea de către un spermatozoid care poartă un cromozom X duce la dezvoltarea unui embrion feminin. Aceasta implică faptul că spermatozoizii care poartă cromozomii X și Y se formează în gonade în cantități egale și, prin urmare, apariția acelui film de celălalt sex are un grad egal de probabilitate statistică, depinzând în întregime de jocul de noroc.
3. La adâncimi mari în ocean, practic nu există organisme vegetale. Totuși, aici trăiesc diverse animale: bureți, polipi hidroizi, corali corn, bivalve, anelide, crabi, pești de fund etc. Cum se explică absența plantelor și ce servește ca hrană pentru animalele care trăiesc aici?
1. Nivelurile trofice ale organismelor din ecosistem, rolul lor.
2. Diviziunea celulară este baza creșterii, dezvoltării și reproducerii organismelor. Mitoză.
Diviziunea celulară este baza pentru reproducerea și creșterea organismelor Diviziunea celulară este procesul care stă la baza reproducerii și dezvoltării individuale a tuturor organismelor vii. Nucleul joacă rolul principal în diviziunea celulară. Pe preparatele colorate ale celulei, conținutul nucleului în repaus este reprezentat de cromatina, care se distinge sub formă de fire subțiri (fibrile), granule mici și aglomerări. Cromatina este alcătuită din nucleoproteine, molecule lungi sub formă de fire.
ADN (cromatide) conectat la proteine specifice histonelor. În procesul de diviziune nucleară, nucleoproteinele se spiralizează, se scurtează și devin vizibile la microscop cu lumină sub formă de cromozomi compacti în formă de tijă. Fiecare cromozom are o constricție primară (o secțiune subțire, nespiralizată) - un centromer care împarte cromozomul în două brațe. Mitoza este o diviziune celulară indirectă care este larg răspândită în natură. Mitoza asigură distribuția uniformă a materialului genetic între două celule fiice. Mitoza constă din patru faze succesive. Perioada de viață celulară dintre două diviziuni migotice se numește interfază. Este de zece ori mai lungă decât mitoza. In aceasta faza are loc sinteza moleculelor si proteinelor ATP, are loc duplicarea ADN-ului, unele organite celulare se dubleaza.In profaza incepe spiralizarea ADN-ului. Catenele de ADN îngroșate și scurtate constau din două cromatide.La sfârșitul profazei, membrana nucleară și nucleolii dispar. Centriolii centrului celulei diverg spre poli, se formează un fus de diviziune. În metafază, are loc spiralizarea finală a cromozomilor, centromerii lor sunt localizați de-a lungul ecuatorului, atașându-se de firele fusului de diviziune. În anafază, centromerii se divid și cromatidele surori se separă.
3. Rezolvați problema. La șoareci, urechile lungi sunt dominante, iar urechile scurte
recesiv. Un mascul cu urechi lungi a fost încrucișat cu o femelă cu urechi scurte. ÎN
prima generație, toți urmașii s-au dovedit cu urechi lungi. Determinați genotipurile
părinţii şi urmaşii.
Conform primei legi a lui Mendel, toți descendenții vor fi cu urechi lungi
Răspundeți 100% heterozigoți cu urechi lungi (Aa).
1. Fertilizarea, sensul ei. Caracteristicile fertilizarii la animale.
Fertilizarea în plante. Importanța mediului acvatic pentru procesul de fertilizare a mușchilor și ferigilor. Procesul de fertilizare la gimnosperme în conuri feminine și la angiosperme - într-o floare. Fertilizarea la animale. Fertilizarea externă este unul dintre motivele morții unei părți semnificative a celulelor germinale și a zigoților. Fertilizarea internă la artropode, reptile, păsări și mamifere este motivul pentru cea mai mare probabilitate de formare a unui zigot, protecția embrionului de condițiile de mediu nefavorabile (prădători, ezitare).
2. Niveluri de organizare a naturii vii.
Molecular. Orice sistem viu, oricât de complex este organizat, este format din macromolecule biologice: acizi nucleici, proteine, polizaharide și alte substanțe organice importante. De la acest nivel încep diverse procese ale activității vitale a organismului: metabolismul și conversia energetică, transmiterea informațiilor ereditare etc. Celular. O celulă este o unitate structurală și funcțională, precum și o unitate de dezvoltare a tuturor organismelor vii care trăiesc pe Pământ. La nivel celular se conjugă transmiterea informaţiei şi transformarea substanţelor şi energiei.
Organismic. Unitatea elementară a nivelului organismului este individul, care este considerat în dezvoltare - din momentul nașterii până la sfârșitul existenței - ca un sistem viu. La acest nivel există sisteme de organe specializate să îndeplinească diverse funcţii.Populaţie-specie. Un set de organisme din aceeași specie, unite printr-un habitat comun, în care se creează o populație - un sistem supraorganism. În acest sistem se realizează transformări evolutive elementare – procesul de microevoluție.biogeocenotică. Biogeocenoza este un ansamblu de organisme de diferite specii "și de complexitate variabilă de organizare cu factori ai habitatului lor. În procesul dezvoltării istorice comune a organismelor din diferite grupuri sistematice se formează comunități dinamice, stabile. Biosferică. Biosfera este un ansamblu de toate biogeocenozele, sistem care acoperă toate fenomenele vieții de pe planeta noastră.La acest nivel are loc o circulație a substanțelor și transformarea energiei asociate cu activitatea vitală a tuturor organismelor vii.
3. Distribuiți plantele de pădure de stejar enumerate în etaje: arțar, stejar, alun, crin,
tei, ferigă răiță, viburnum, măr, nurcă cu două frunze. Ce conteaza
aranjarea pe etaje a plantelor într-un ecosistem?
1. Principalele aromorfoze în evoluția plantelor.
Aromorfoza este o schimbare evolutivă majoră. Oferă o creștere a nivelului de organizare a organismelor, avantaje în lupta pentru existență, posibilitatea dezvoltării de noi habitate.
1. Apariția fotosintezei în celulele cloroplastice cu clorofilă este o aromorfoză importantă în evoluția lumii organice, care a furnizat tuturor viețuitoarelor hrană și energie, oxigen. Aspectul algelor multicelulare unicelulare este o aromorfoză care contribuie la creșterea dimensiunii organismelor.
2. Inima cu patru camere, separarea completă a sângelui arterial și venos, sângele cald, un grad ridicat de dezvoltare a cortexului cerebral, dezvoltarea intrauterină a embrionului, prezența glandelor mamare și hrănirea copilului cu lapte, prezența o diafragma
2. Biosfera este un ecosistem global. Învățăturile lui V.I. Vernadsky despre biosferă.
(caiet)
3. Rezolvați problema. La mazăre, creșterea normală este moștenită ca trăsătură dominantă.
O plantă de mazăre cu creștere normală este încrucișată cu una pitică. s-a întâmplat la urmași
împărțirea trăsăturilor: jumătate dintre plante au avut o creștere normală, iar jumătate -
pitic. Determinați genotipurile părinților și urmașilor.
A - alela genei pentru creșterea normală,
a - alela genei de creștere a piticului. Deci, planta pitică are genotipul aa, ei bine, și
deoarece descendenții aveau atât statură normală, cât și statură pitică, prin urmare părintele de mărime normală a fost heterozigot Aa. Uită-te mai departe.
F1 2Aa (50% creștere normală) și 2aa (50% creștere pitică)
RĂSPUNS: genotipurile părinților (vezi P): Aa și aa, genotipurile descendenților (vezi F1): Aa și aa
1. Principalele aromorfoze în evoluția vertebratelor.
Aromorfoza este o schimbare evolutivă majoră. Oferă o creștere a nivelului de organizare a organismelor, avantaje în lupta pentru existență, posibilitatea dezvoltării de noi habitate. Factorii care provoacă aromorfoze sunt variabilitatea ereditară, lupta pentru existență și selecția naturală. Principalele aromorfoze în evoluția animalelor pluricelulare:
1) apariția animalelor pluricelulare din animale unicelulare, diferențierea celulelor și formarea țesuturilor;
2) formarea la animale de simetrie bilaterală, părțile anterioare și posterioare ale corpului, părțile ventrale și dorsale ale corpului în legătură cu divizarea funcțiilor în organism (orientare în spațiu - partea din față, partea de protecție - partea dorsală, mișcare - partea ventrală);
3) apariția peștilor blindați non-cranian, similar cu lanceta modernă, cu fălci osoase, care vă permit să vânați activ și să faceți față pradei:
4) apariția plămânilor și apariția respirației pulmonare împreună cu respirația branhială;
5) formarea unui schelet de aripioare cu mușchi asemănători cu membrul cu cinci degete al vertebratelor terestre, care a permis animalelor nu numai să înoate, ci și să se târască de-a lungul fundului, să se deplaseze pe uscat;
6) complicație a sistemului circulator de la o inimă cu două camere, un cerc de circulație a sângelui la pești la o inimă cu patru camere, două cercuri de circulație a sângelui la păsări și mamifere. Dezvoltarea sistemului nervos: arahnoid în intestin, lanț abdominal în anelide, sistemul nervos tubular, dezvoltare semnificativă a emisferelor cerebrale și a cortexului cerebral la păsări, oameni și alte mamifere. Complicația organelor respiratorii (branhii la pești, plămâni la vertebratele terestre, apariția la om și la alte mamifere în plămâni a multor celule împletite de o rețea de capilare). Apariția cloroplastelor cu clorofilă în celule, fotosinteza este o aromorfoză importantă a evoluției lumii organice, care a furnizat tuturor viețuitoarelor hrană și energie, oxigen. Complicarea ulterioară a plantelor în procesul de evoluție: apariția rădăcinilor, frunzelor, a unei tulpini dezvoltate, a țesuturilor care le-au permis să stăpânească pământul (ferigi, coada-calului, mușchi de club). Aromorfoze care contribuie la complicarea plantelor în procesul de evoluție: apariția unei semințe, a unei flori și a unui fruct (trecerea plantelor cu semințe de la reproducerea prin spori la reproducerea prin semințe). Un spor este o celulă specializată, o sămânță este germenul unei noi plante cu aport de nutrienți. Avantajele înmulțirii plantelor prin semințe sunt reducerea dependenței procesului de înmulțire de condițiile de mediu și creșterea supraviețuirii.
2. Rolul organismelor vii în biosferă. Impactul uman asupra biosferei.
Toate organismele vii care locuiesc pe planeta noastră nu există de la sine, depind de mediu și experimentează impactul acestuia. Natura vie este un sistem complex organizat, ierarhic. Există mai multe niveluri de organizare a vieții pe planeta noastră, iar cel mai înalt dintre ele este biosfera.
Din poziții moderne, biosfera este considerată cel mai mare ecosistem de pe planetă, susținând circulația globală a substanțelor. Stabilitatea biosferei se bazează pe o mare diversitate de organisme vii, grupuri individuale ale cărora îndeplinesc diferite funcții în menținerea fluxului general de materie și distribuirea energiei. Cu toate acestea, stabilitatea biosferei are anumite limite, iar încălcarea capacităților sale de reglementare este plină de consecințe grave. Având în vedere că sistemele complexe de feedback și dependențe funcționează în biosferă, atunci, în consecință, pe măsură ce presiunea asupra mediului crește, mediul, la rândul său, răspunde cu o creștere a contrapresiunii. De exemplu, omul a folosit întotdeauna mediul îndeosebi ca sursă de resurse, dar pentru o perioadă foarte lungă de timp activitatea sa nu a avut un impact vizibil asupra biosferei. Abia la sfârșitul secolului trecut, schimbările din biosfere sub influența activității economice au atras atenția oamenilor de știință. Aceste schimbări s-au accelerat și acum mătură civilizația umană. A trebuit să recunosc că până și resursele vitale pentru economia umană sunt uneori și mai importante pentru menținerea echilibrului ecologic în biosferă și, în cele din urmă, pentru condiții naturale optime pentru existența și dezvoltarea omenirii, a generațiilor prezente și viitoare. De aceea este relevant astăzi să studiem problema interacțiunii omului cu mediul. „Cooperarea” organică a acestor două elemente este cea care va contribui la existența îndelungată și stabilă a biosferei. Scopul acestei lucrări este următorul: să arate că o persoană nu este o ființă vie autosuficientă, care trăiește separat conform propriilor legi, el coexistă în natură, face parte din ea și se supune legilor acesteia. Pentru a face acest lucru, este necesar să se determine locul omenirii în structura biosferei; cum este impactul omului asupra biosferei și care sunt rezultatele acestui impact; modul în care biosfera reacționează la orice modificări ale proceselor care au loc în ea. Doar luând în considerare aceste aspecte putem concluziona că o persoană în toate manifestările sale este o parte a biosferei și are funcția ei specifică într-un anumit spațiu-timp.
3. Luați în considerare mai multe tipuri de fructe de diferite plante (arțar, păpădie, brusture,
rowan, mazăre etc.). Numiți tipurile de fructe și semnele de adaptabilitate la
împrăștierea semințelor fiecărei plante.
1. Principalele caracteristici ale celor vii.
semnele distinctive ale organismelor vii.
REDUCEREA DIVERSITĂȚII BIOLOGICE.
Pe măsură ce civilizația se dezvoltă, influența ei asupra naturii crește. Din ce în ce mai multe zone urbane și terenuri agricole, pe planeta noastră rămân tot mai puține colțuri unde animalele ar putea exista în condiții naturale. Pe măsură ce populația crește și activitatea economică se extinde, zonele neatinse ale naturii se micșorează. Principalele zone de reproducere, rutele de migrație, zonele de vânătoare, zonele de hrănire a ierbivorelor dispar sub acoperire artificială, sunt inundate cu apă, „hrănite” animalelor sau ară. Suprafețele de pădure sunt denudate de tăietorii de lemn, transformate în pășuni, folosite pentru culturi sau plantate cu arbori străini zonei. Problema reducerii biodiversităţii din cauza distrugerii zonelor naturale ale naturii este tipică pentru toate zonele naturale ale pământului.
În ultimul deceniu, impactul antropic asupra peisajelor naturale din zona tundrei a crescut foarte mult. Transformarea antropogenă a tundrelor tipice din Peninsula Yamal. La locul distrugerii complete a tundrei mușchi-lichen, procesele de termocarst și eroziune încep să se dezvolte activ (creșterea ravenelor în vecinătatea așezărilor ajunge la 15-30 m pe an). O situație alarmantă s-a dezvoltat în regiunea Yashkul din Kalmykia, unde se concentrează principalul efectiv al populației europene de saiga. Pe vremuri, acești ungulați, contemporani mamuților, pășteau în vaste spații deschise de la Tien Shan până la Carpați. Acum există o scădere bruscă a numărului acestei specii, adaptată ideal la condițiile stepelor uscate. Animalele, în special cele tinere, se îneacă în mii în apele canalelor de irigare care întrerup rutele inițiale de migrație ale saiguelor. Braconierii împușcă sute dintre ei pe noapte. Însă principalul motiv al scăderii numărului de saigas este procesul progresiv de deșertificare antropică în stepele Caspice, care reduce rapid zonele potrivite pentru habitatul acestor animale.
Ca urmare a dezvoltării terenurilor industriale și agricole necugetate, poluarea mediului din Statele Unite este distrusă sau trimisă în habitatele naturale ale păsărilor de apă sălbatice, animale rare. Rațele, gâștele, lebedele și alte specii de păsări care sosesc acolo din Canada și Alaska mor cu milioane de oameni. În oceanele lumii, din cauza pescuitului de pradă și a poluării și distrugerii mediului în continuă creștere, 25 de specii dintre cei mai valoroși pești comerciali au fost fie aproape complet distruse, fie numărul lor a scăzut brusc. În fiecare an, până la 250 de mii de indivizi din diferite specii de delfini sunt distruși. Dugongi și țestoase marine mor, iar aproximativ un milion de păsări marine mor în plasele de pescuit în fiecare an.
În prezent, aproape toate bazinele de scurgere de suprafață din părțile europene și asiatice ale Rusiei au fost transformate prin hidroconstrucție. Acest lucru a perturbat semnificativ reproducerea stocurilor de pește în apele interioare, în primul rând pești migratori și semi-anadromi valoroși, cum ar fi sturionii, somonul, heringul Caspic, gândacul, peștele. Pierderile numai din fluctuațiile nivelului apei în legătură cu exploatarea instalațiilor hidroelectrice sunt egale cu capturile anuale din rezervoare (50-70 mii tone) sau o depășesc. În sistemele de irigare, instalațiile de apă și prizele industriale de apă, mor mai mulți puii de pești comerciali decât cei produși de toate fabricile de pește din Rusia. Astfel, ca urmare a distrugerii antropice a habitatului, are loc o scădere bruscă a numărului și chiar dispariția multor specii de ființe vii. Numai în ultimele trei secole, 120 de specii de animale au dispărut de pe planeta noastră. Potrivit experților, în următorii 30 de ani, încă aproximativ 100 de specii ar putea avea aceeași soartă, ceea ce va afecta negativ viața oamenilor.
Cercetarea științifică ecologică în domeniul studierii protecției fondului genetic al animalelor și plantelor sălbatice face posibilă asigurarea siguranței multor animale și plante valoroase și rare.
POLUAREA MEDIULUI.
Problema unui mediu sănătos a devenit la fel de vitală ca și problema furnizării unei persoane de hrană sau energie. Este bine cunoscut faptul că sănătatea umană depinde de starea mediului. Chiar și bolile ereditare sunt în cele din urmă din punct de vedere istoric rezultatul unei interacțiuni între un mediu nefavorabil și multe generații anterioare de oameni.
În prezent, din cauza activităților umane, poluarea mediului a devenit gigantică și poate avea o serie de consecințe nedorite: deteriorarea florei și faunei (scăderea productivității pădurilor și a plantelor cultivate, dispariția animalelor); încălcarea stabilității biocenozelor naturale; daune materiale (coroziune a metalelor, distrugerea structurilor arhitecturale); daune asupra sănătății umane. Mulți dintre poluanți (pesticide, bifenili policlorurați, materiale plastice) se descompun extrem de lent în condiții naturale, iar compușii taxici (mercur, plumb) nu sunt deloc neutralizați. Mai ales mulți poluanți intră în mediu ca urmare a obținerii de energie prin arderea combustibililor fosili. Omul, eliberând astfel energia solară, accelerează circulația substanțelor și a energiei în natură. Deșeurile industriale și poluanții (monoxid de carbon, oxizi de azot, hidrocarburi, particule solide etc.) ai atmosferei perturbă ciclul natural al carbonului, contribuind la o serie de consecințe negative (efect de seră, smog fotochimic etc.).
Un număr mare de poluanți sunt emiși în atmosferă de diverse industrii, în special, întreprinderile metalurgice ale lumii emit anual peste 150 de mii de tone de cupru, 120 de mii de tone de zinc, 90 de mii de tone de nichel, cobalt, mercur etc.
Agricultura este, de asemenea, un poluant semnificativ de mediu. Astfel, doar în lume există peste 1.500 de pesticide (în Rusia, până acum sunt folosite doar 150-160). Un pericol deosebit este folosirea pesticidelor organofosforice, care sunt substanțe foarte toxice care duc la moartea în masă a păsărilor (grauri, sturzi, porumbei de stâncă etc.).
Ecologiștii trag un semnal de alarmă cu privire la reducerea catastrofală a biodiversității de pe planeta noastră, asociată cu activitățile omului modern, care, în cea mai mare parte, trăind în oraș, practic nu întâlnește natura, habar nu are despre diversitatea ei și poate doar vezi la televizor. Acest lucru îi dă un sentiment de neimplicare a biodiversității în viața de zi cu zi, dar nu este așa.
Ce este biodiversitatea?
Termenul de biodiversitate este înțeles în mod obișnuit de oamenii de știință ca fiind diversitatea vieții de pe Pământ - plante, animale, insecte, ciuperci, bacterii și ecosistemele pe care le formează. În acest concept, există și o relație care este prezentă între ei. Biodiversitatea poate curge:
- la nivelul genelor, determină variabilitatea indivizilor unei anumite specii;
- la nivel de specie, reflectă diversitatea speciilor (plante, animale, ciuperci, microorganisme);
- diversitatea, aceasta include diferențele dintre ele și diferite procese ecologice).
Trebuie avut în vedere faptul că toate tipurile de diversitate de mai sus sunt interconectate. Multe ecosisteme și peisaje diferite creează condiții pentru apariția de noi specii, diversitatea genetică face posibilă schimbarea în cadrul unei singure specii. Reducerea biodiversităţii indică anumite încălcări ale acestor procese.
În prezent, ecologistii trag un semnal de alarmă din cauza faptului că ființele umane încalcă condițiile de viață, procesele ecologice, omul creează noi tipuri de plante și animale la nivel de gene. Nu se știe cum va afecta acest lucru viața viitoare pe Pământ. La urma urmei, totul în natură este interconectat. Acesta este așa-numitul „efect fluture”. Scriitorul de science fiction Ray Bradbury a povestit lumii despre el în povestea sa „Thunder Came”, la mijlocul secolului trecut.
Imposibilitatea vieții fără biodiversitate
Cel mai valoros și important lucru care există pe pământ este diversitatea biologică. Fie că știm despre asta sau nu, dar întreaga noastră viață depinde de bogăția biologică a pământului, deoarece animalele și vegetația ni le dă. Datorită plantelor, obținem suficient oxigen, iar materialele bazate pe ele ne oferă nu numai hrană, ci și lemn, hârtie, țesături.
În epoca noastră tehnologică este nevoie de o cantitate uriașă de energie, obținută prin arderea combustibilului, care este produs din uleiul format ca urmare a descompunerii resturilor multor organisme și plante. Viața umană fără diversitate biologică este imposibilă.
Venind la magazin, cumpărăm alimente ambalate în pungi, ne gândim puțin de unde provine. Viața majorității populației se desfășoară într-un mediu artificial, care este format din asfalt, beton, metal și materiale artificiale, dar asta nu înseamnă că consecințele reducerii biodiversității vor ocoli omenirea.
Viața pe Pământ și diversitatea ei
Istoria planetei Pământ sugerează că, în diferite momente, aceasta a fost locuită de multe organisme vii, dintre care majoritatea, ca urmare a evoluției, s-au stins și au făcut loc unor noi specii. Condițiile și motivele au contribuit la acest lucru, dar chiar și în perioadele de stagnare naturală nu a existat o reducere a biodiversității, diversitatea a crescut.
Natura este aranjată în așa fel încât totul în ea este în interacțiune. Nicio specie de organisme vii nu poate trăi și dezvolta într-un mediu închis. Acest lucru a fost demonstrat de numeroase experimente privind crearea de biosisteme izolate care au suferit un colaps complet.
Oamenii de știință moderni au descris și studiat 1,4 milioane de specii de organisme vii, dar, conform calculelor, există de la 5 până la 30 de milioane de specii pe Pământ care trăiesc și se dezvoltă în funcție de condiții. Acest lucru se întâmplă în mod natural. Organismele vii au populat întreaga planetă. Ei trăiesc în apă, aer și pământ. Ele pot fi găsite în deșert și în centurile nordice și sudice. Natura oferă tot ce este necesar pentru a continua viața pe Pământ.
Cu ajutorul organismelor vii are loc ciclul azotului și carbonului care, la rândul său, sprijină reînnoirea și prelucrarea resurselor naturale. Mediul favorabil vieții, pe care îl creează atmosfera Pământului, este, de asemenea, reglementat de organismele vii.
Ce contribuie la reducerea biodiversitatii?
În primul rând, reducerea suprafețelor forestiere. După cum am menționat mai sus, plantele joacă un rol foarte important în viața planetei. Taiga și jungla sunt numite plămânii planetei, datorită lor primește o cantitate suficientă de oxigen. În plus, mai mult de jumătate din speciile de organisme vii există în junglă, care ocupă doar 6% din suprafața pământului. Ele sunt numite fondul genetic acumulat pe parcursul a 100 de milioane de ani de evoluție pe Pământ. Pierderea sa va fi de neînlocuit și poate duce planeta la o catastrofă ecologică completă.
Motivele reducerii biodiversităţii sunt activităţile unei persoane care transformă planeta pentru a-şi satisface propriile nevoi, nu întotdeauna rezonabil crescute. Tăierea necontrolată a taiga și a junglei duce la dispariția multor specii de viață, chiar neexplorate și nedescrise de om, la perturbarea ecosistemelor și a echilibrului apei.
Acest lucru este facilitat de defrișarea și arderea, recoltarea diferitelor tipuri de plante și pescuitul efectuat la dimensiuni răpitoare, utilizarea pesticidelor, drenarea mlaștinilor, moartea recifelor de corali și tăierea mangrovelor, creșterea numărului. a terenurilor agricole și a suprafeței așezărilor.
Este clar că dezvoltarea tehnologiei, progresul tehnic nu poate fi oprită. Dar este necesar să se ia măsuri pentru a rezolva problemele de mediu ale reducerii biodiversităţii.
Convenția internațională privind diversitatea biologică
În acest scop, a fost adoptată „Convenția privind diversitatea biologică”, care a fost semnată de 181 de țări, ale căror guverne și-au asumat obligații de a o păstra în țările lor, s-au angajat să acționeze în comun cu alte state și să împărtășească beneficiile utilizării resurselor genetice.
Dar acest lucru nu a împiedicat reducerea biodiversităţii de pe planetă. Situația ecologică de pe Pământ devine mai amenințătoare ca niciodată. Dar există speranță că bunul simț pe care Dumnezeu l-a dat omului va prevala.
Evoluția este motorul vieții
Motorul vieții înainte este evoluția, în urma căreia unele specii se sting și apar altele noi. Toate ființele vii moderne le-au înlocuit pe cele dispărute și, după cum au calculat oamenii de știință, din întreaga varietate de specii care au existat pe Pământ, numărul lor actual este doar de 1% din numărul lor total.
Dispariția speciilor este un moment natural al evoluției, dar ritmul actual de reducere a biodiversității pe planetă este fulgerător, există o încălcare a autoreglementării naturale și aceasta a devenit una dintre cele mai importante probleme de mediu ale omenirii.
Rolul speciei în biosferă
Cunoașterea omenirii despre rolul jucat de reprezentanții unei specii sau alteia în biosferă este neglijabilă. Dar oamenii de știință știu sigur că fiecare specie are o anumită semnificație în natură. Dispariția unei specii și incapacitatea de a o înlocui cu una nouă poate duce la o reacție în lanț care va duce la dispariția omului.
Acțiunile necesare
În primul rând, omenirea ar trebui să încerce să salveze pădurile tropicale. Astfel, lăsând posibilitatea de a salva de la dispariție unele specii de ființe vii și plante. Păstrarea junglei va duce la stabilizarea climei.
Jungla este o sursă directă a celui mai bogat material genetic, un tezaur de diferite tipuri de ființe vii. În plus, este o sursă de plante, pe baza cărora o persoană creează medicamente unice. Prin umezirea atmosferei, pădurile tropicale previn schimbările climatice globale.
Diversitatea biologică (BD) este totalitatea tuturor formelor de viață care locuiesc pe planeta noastră. Acesta este ceea ce face Pământul diferit de alte planete din sistemul solar. BR reprezintă bogăția și diversitatea vieții și a proceselor sale, inclusiv diversitatea organismelor vii și diferențele lor genetice, precum și diversitatea locurilor lor de existență. BR este împărțit în trei categorii ierarhice: diversitate între membrii aceleiași specii (diversitate genetică), între specii diferite și între ecosisteme. Cercetarea problemelor globale ale BD la nivel de gene este afacerea viitorului.
Cea mai autorizată evaluare a diversității speciilor a fost făcută de UNEP în 1995. Conform acestei estimări, cel mai probabil număr de specii este de 13-14 milioane, dintre care doar 1,75 milioane, sau mai puțin de 13%, au fost descrise. Cel mai înalt nivel ierarhic al diversității biologice este ecosistemul sau peisajul. La acest nivel, modelele de diversitate biologică sunt determinate în primul rând de condițiile peisajului zonal, apoi de caracteristicile locale ale condițiilor naturale (relief, sol, climă), precum și de istoria dezvoltării acestor teritorii. Cea mai mare diversitate a speciilor este (în ordine descrescătoare): păduri ecuatoriale umede, recife de corali, păduri tropicale uscate, păduri tropicale temperate, insule oceanice, peisaje de climă mediteraneană, peisaje fără copaci (savana, stepă).
În ultimele două decenii, diversitatea biologică a început să atragă atenția nu numai a biologilor, ci și a economiștilor, politicienilor și publicului în legătură cu amenințarea evidentă a degradării antropice a biodiversității, care este mult mai mare decât în mod normal, degradarea naturală.
Conform Evaluării globale a biodiversității UNEP (1995), peste 30.000 de specii de animale și plante sunt amenințate cu dispariția. În ultimii 400 de ani, 484 de specii de animale și 654 de specii de plante au dispărut.
Cauzele declinului accelerat de astăzi a biodiversităţii-
1) creșterea rapidă a populației și dezvoltarea economică, producând schimbări uriașe în condițiile de viață ale tuturor organismelor și sistemelor ecologice ale Pământului;
2) creșterea migrației umane, creșterea comerțului internațional și a turismului;
3) creșterea poluării apelor naturale, solului și aerului;
4) insuficienta atentie la consecintele pe termen lung ale actiunilor care distrug conditiile de existenta a organismelor vii, exploateaza resursele naturale si introduc specii alohtone;
5) imposibilitatea într-o economie de piață de a evalua adevărata valoare a diversității biologice și pierderile acesteia.
În ultimii 400 de ani, principalele cauze directe ale dispariției speciilor de animale au fost:
1) introducerea de noi specii, însoțită de strămutarea sau exterminarea speciilor locale (39% din toate speciile de animale pierdute);
2) distrugerea condițiilor de viață, retragerea directă a teritoriilor locuite de animale și degradarea acestora, fragmentarea, efectul de margine crescut (36% din toate speciile pierdute);
3) vânătoare necontrolată (23%);
4) Alte motive (2%).
Principalele motive pentru necesitatea păstrării diversității genetice.
Toate speciile (oricât de dăunătoare sau neplăcute ar fi) au dreptul de a exista. Această prevedere este scrisă în „Carta Mondială a Naturii”, adoptată de Adunarea Generală a ONU. Desfătarea naturii, frumusețea și diversitatea ei este de cea mai mare valoare, neexprimată în termeni cantitativi. Diversitatea este baza pentru evoluția formelor de viață. Scăderea speciilor și a diversității genetice subminează îmbunătățirea în continuare a formelor de viață de pe Pământ.
Fezabilitatea economică a conservării biodiversității se datorează utilizării biotei sălbatice pentru a satisface diversele nevoi ale societății în industrie, agricultură, recreere, știință și educație: pentru creșterea plantelor și animalelor domestice, rezervorul genetic necesar pentru actualizarea și menținerea rezistenta soiurilor, fabricarea medicamentelor, precum si pentru asigurarea populatiei cu alimente, combustibil, energie, lemne etc.
Există multe modalități de a proteja diversitatea biologică. La nivel de specie, există două direcții strategice principale: în loc și în afara habitatului. Protecția biodiversității la nivel de specie este o cale costisitoare și laborioasă, posibilă doar pentru speciile selectate, dar de neatins pentru protecția întregii bogății a vieții de pe Pământ. Direcția principală a strategiei ar trebui să fie la nivelul ecosistemelor, astfel încât managementul sistematic al ecosistemelor să asigure protecția diversității biologice la toate cele trei niveluri ierarhice.
Cea mai eficientă și relativ economică modalitate de a proteja diversitatea biologică la nivel de ecosistem este arii protejate.
În conformitate cu clasificarea Uniunii Mondiale pentru Natură, există 8 tipuri de arii protejate:
1. Rezervă. Scopul este de a păstra natura și procesele naturale într-o stare netulburată.
2.Parcul national. Scopul este conservarea zonelor naturale de importanță națională și internațională pentru cercetare științifică, educație și recreere. De obicei, acestea sunt zone mari în care nu este permisă utilizarea resurselor naturale și a altor impacturi umane materiale.
3. Monumentul naturii. Acestea sunt de obicei zone mici.
4. Rezervații naturale gestionate. Colectarea anumitor resurse naturale este permisă sub controlul administrației.
5.Peisaje protejate și priveliști la malul mării. Acestea sunt zone pitorești mixte naturale și cultivate, cu păstrarea utilizării tradiționale a terenurilor.
Statisticile privind ariile protejate includ de obicei terenuri din categoriile 1-5.
6. Rezervă de resurse creată pentru a preveni utilizarea prematură a teritoriului.
7. Rezervație antropologică creată pentru păstrarea modului tradițional de viață al populației indigene.
8. Teritoriu de utilizare multifuncțională a resurselor naturale, axat pe utilizarea durabilă a apei, pădurilor, florei și faunei, pășunilor și pentru turism.
Există două categorii suplimentare care se suprapun cu cele opt de mai sus.
9. Rezervaţiile biosferei. Creat pentru a păstra diversitatea biologică. Acestea includ mai multe zone concentrice de diferite grade de utilizare: de la o zonă de inaccesibilitate completă (de obicei în partea centrală a rezervației) la o zonă de exploatare rezonabilă, dar destul de intensivă.
10. Situri din patrimoniul mondial. Creat pentru a proteja caracteristicile naturale unice de importanță mondială. Gestionarea se realizează în conformitate cu Convenția Patrimoniului Mondial.
În total, în lume există aproximativ 10.000 de arii protejate (categorii 1-5) cu o suprafață totală de 9,6 milioane km, sau 7,1% din suprafața totală a uscatului (excluzând ghețarii). Scopul pe care Uniunea Mondială pentru Conservare și-l pune în fața comunității mondiale este de a realiza extinderea ariilor protejate la dimensiunea de 10% din suprafața fiecărei formațiuni mari de plante (biom) și, în consecință, a lumii în ansamblu. Acest lucru ar contribui nu numai la protecția biodiversității, ci și la creșterea durabilității mediului geografic în ansamblu.
Strategia de extindere a numărului și suprafeței zonelor protejate este în conflict cu utilizarea terenului în alte scopuri, mai ales având în vedere creșterea populației mondiale. Prin urmare, pentru a proteja diversitatea biologică, este necesară, alături de ariile protejate, să se îmbunătățească din ce în ce mai mult utilizarea terenurilor „obișnuite”, locuite, și gestionarea populațiilor de specii sălbatice, și nu numai a celor pe cale de dispariție, precum și a habitatelor acestora pe asemenea terenuri. Este necesară aplicarea unor tehnici precum zonarea teritoriilor în funcție de gradul de utilizare, crearea de coridoare care leagă masele de pământ cu o presiune antropică mai mică, reducerea gradului de fragmentare a punctelor fierbinți de biodiversitate, gestionarea ecotonurilor, conservarea terenurilor naturale îmbibate cu apă, gestionarea populațiilor de specii sălbatice și habitatele lor.
Modalitățile eficiente de protejare a diversității biologice includ gestionarea bioregională a teritoriilor mari și a zonelor de apă, precum și acordurile internaționale pe această temă. Conferința ONU pentru Mediu și Dezvoltare (1992) a adoptat Convenția Internațională pentru Protecția Diversității Biologice.
Un acord important este Convenția privind comerțul internațional cu specii de faună și floră sălbatice pe cale de dispariție. Există, de asemenea, o serie de alte convenții care protejează diverse aspecte ale resurselor biologice și ale biodiversității: Convenția pentru conservarea speciilor migratoare de animale sălbatice, Convenția pentru protecția zonelor umede, Convenția pentru protecția balenelor etc. convenții globale, există numeroase acorduri regionale și bilaterale care reglementează probleme specifice de biodiversitate.
Din păcate, deocamdată se poate afirma că, în ciuda numeroaselor măsuri, erodarea accelerată a diversității biologice a lumii continuă. Cu toate acestea, fără aceste măsuri de protecție, amploarea pierderii biodiversității ar fi și mai mare.
