Глобальные экологические проблемы
Глобальные экологические проблемы современности
Антропогенное изменение климата
Ежегодное увеличение содержания в атмосфере:
– сжигание ископаемого топлива;
– антропогенные нарушения условий жизни микробных сообществ почв Сибири и Северной Америки.
Последствия:
– ускоряется процесс опустынивания (в мире ежегодно 6 млн га);
– изменение климата Сибири и Скандинавии;
– ускоряется подъем уровня Мирового океана (за счет таяния полярных льдов). За последнее столетие уровень океана поднялся на 10–12 см, а к середине XXI в. прогнозируется подъем на 150 см.
Истончение озонового экрана в стратосфере
Антарктида – 2/3 южного материка озоновая «дыра»:
–1% O3 приводит к увеличению частоты заболеваний раком кожи на 5–7%, что составляет 6–9 тыс. населения на европейской территории страны.
Причины: выбросы фреонов (особая группа хлорфторуглеводородов), космические запуски, сверхзвуковые полеты на больших высотах.
Последствие: повышение и частоты раковых заболеваний, гибель лесов и даже гибель всей наземной жизни на земле.
Загрязнения окружающей среды
– неконтролируемое увеличение количества различных загрязнителей (сельское хозяйство, промышленность, транспорт, бытовое загрязнение);
– экстенсивное использование водных ресурсов;
– водохозяйственное строительство без учета воздействия на природу (например, проблема Аральского моря).
Экологические последствия производства энергии
Кислотные осадки
– уменьшают содержание элементов питания в листьях (хвойные) и увеличивают вынос минеральных веществ из почвы
– снижают урожай
– губят естественную растительность (леса Белоруссии и Украины)
– уничтожают жизнь в пресных водоемах при pH 5 или ниже (в США более 80% озер безжизненны)
– переводят нерастворимые соединения, находящиеся в почве, в растворимые; в результате закисления почв соединениями Al, Co и др. металлов, они накапливаются в растениях и в водах водоемов в больших количествах
Сокращение биологического разнообразия
Биоразнообра́зие (биологи́ческое разнообра́зие) - разнообразие жизни во всех её проявлениях. Также под биоразнообразием понимают разнообразие на трёх уровнях организации: генетическое разнообразие (разнообразие генов и их вариантов - аллелей), видовое разнообразие (разнообразие видов в экосистемах) и, наконец, экосистемное разнообразие, то есть разнообразие самих экосистем.
В причины исчезновение видов и того, что они становятся редкими делятся на две основные группы:
1. Прямое преследование охота и т.п.
2. Исчезновение или изменение, деградация среды обитания.
основные факторы, угрожающие позвоночным животным:
67% – разрушение или деградация местообитания;
37% – переэксплуатация;
19% – влияние интродуцированных видов, т.е. видов, которые преднамеренно или случайно были перенесены за пределы ареала;
4% – потеря, сокращение или ухудшение кормовой базы;
3% – уничтожение с целью защиты с/х растений, домашних животных, объектов промысла;
2% – случайная добыча.
(Цифры – число видов (в %), находящихся под угрозой исчезновения (сумма превышает 100% из-за того, что ряду видов угрожает более одного фактора)
КОЛИЧЕСТВО ВИДОВ ЖИВОТНЫХ, НАХОДЯЩИХСЯ ПОД УГРОЗОЙ
Международная Красная книга:
236 видов млекопитающих;
287 видов птиц;
119 видов рептилий;
36 видов амфибий.
Демографическая проблема
Глобальная демографическая проблема состоит из двух частей:
1. быстрый и слабо контролируемый рост населения развивающихся стран (так называемых стран «Южного региона»),
2. старение населения развитых стран и многих государстве переходной экономикой (так называемых стран «Северного региона»).
Никогда за всю историю человечества темпы роста населения мира не были столь высокими, как во второй половине XX - начале XXI в. За период с 1960 по 1999 г. население планеты удвоилось (с 3 млрд до 6 млрд чел.), а в 2007 г. составило 6,6 млрд чел. Хотя среднегодовые темпы прироста населения мира снизились с 2,2% в начале 60-х гг. до 1,5% в начале 2000-х гг., абсолютный годовой прирост возрос с 53 млн до 80 млн чел.
Демографический переход от традиционного (высокая рождаемость - высокая смертность - низкий естественный прирост) к современному типу воспроизводства населения (низкая рождаемость - низкая смертность - невысокий естественный прирост населения) завершился в развитых странах в первой трети XX в., а в большинстве стран с переходной экономикой - в середине прошлого столетия. Тогда же, в 1950-1960-е гг., начался демографический переход в ряде стран и регионов остального мира, который начинает завершаться лишь в Латинской Америке, Восточной и Юго-Восточной Азии и продолжается во многих странах Азии, в Африке, на Ближнем и Среднем Востоке.
Быстрые темпы роста населения по сравнению с темпами социально-экономического развития в этих регионах ведут к обострению проблем занятости, бедности, продовольственного положения, земельного вопроса, к низкому уровню образования, ухудшению здоровья населения. Власти этих стран видят решение (или не обращают внимание на эти проблемы) своей демографической проблемы в ускорении экономического роста и одновременном снижении рождаемости (примером может быть Китай –успешное решение проблемы).
Основной фактор влияющей на рождаемость на современном этапе - культурно-цивилизационный.
В странах Европы, в Японии и ряде стран СНГ с последней четверти XX в. происходит демографический кризис, проявляющийся в медленном росте и даже естественной убыли и старении населения, стабилизации или сокращении его трудоспособной части. Демографическое старение (увеличение доли населения в возрасте старше 60 лет свыше 12% общей численности населения, старше 65 лет - сверх 7%) - это закономерный процесс, в основе которого лежат успехи медицины, повышение качества жизни и другие факторы, способствующие продлению жизни значительной части населения.
Что касается такого аспекта демографической проблемы в этих странах, как сокращение экономически активного населения, то власти многих этих стран видят его решение, прежде всего в притоке иммигрантов из других стран.
Читайте также:
|
Преобладающими причинами потери разнообразия видов и деградации биологических ресурсов (а попросту ЖИЗНИ на Земле) являются широкомасштабная вырубка и сжигание лесов, разрушение коралловых рифов, неконтролируемое рыболовство, чрезмерное уничтожение растений и животных, незаконная торговля видами дикой фауны и флоры, использование пестицидов, осушение болот, загрязнение воздуха, использование уголков нетронутой природы под сельскохозяйственные нужды и строительство городов.
Леса населяет большинство известных наземных видов, однако 45% естественных лесов Земли исчезли, главным образом, вырублены за последнее столетие. Несмотря на все усилия площадь мировых лесов стремительно сокращается. До 10% коралловых рифов - одна из богатейших экосистем - разрушено, а 1/3 из оставшихся погибнет в ближайшие 10-20 лет! Прибрежные мангровые заросли - жизненно важная естественная среда обитания для детенышей многих видов животных - также находится под угрозой, а половина их уже исчезла. Истощение озонового слоя приводит к прониканию большего количества ультрафиолетовых лучей на поверхность Земли, где они разрушают живую ткань. Глобальное потепление приводит к изменению ареалов обитания и распространения видов. Многие из них погибнут, если произойдет повышение среднегодовой температуры на Земле.
3. Решите задачу. У плодовой мухи дрозофилы белоглазость наследуется как рецессивный
признак, сцепленный с Х-хромосомой. Скрестили белоглазую самку с красноглазым
самцом. Определите (в процентах) количество белоглазых самцов в потомстве.
1. Строение и функции хромосом. Хромосомный набор половых и соматических клеток у
разных организмов.
3. Круговорот веществ и превращение энергии в биосфере (на примере круговорота углерода или других элементов).
Круговорот веществ и превращение энергии как основа существования биосферы. Деятельность живых организмов в биосфере сопровождается извлечением из окружающей среды больших количеств минеральных веществ. После смерти организмов составляющие их химические элементы возвращаются в окружающую среду. Так возникает биогенный (с участием живых организмов) круговорот веществ в природе, т. е. циркуляция веществ между литосферой, атмосферой, гидросферой и живыми организмами. Под круговоротом веществ понимают повторяющийся процесс превращения и перемещения веществ в природе, имеющий более или менее выраженный циклический характер.
В круговороте веществ принимают участие все живые организмы, поглощающие из внешней среды одни вещества и выделяющие в нее другие. Так, растения потребляют из внешней среды углекислый газ, воду и минеральные соли и выделяют в нее кислород. Животные вдыхают кислород, выделенный растениями, а поедая их, усваивают синтезированные из воды и углекислого газа органические вещества и выделяют углекислый газ, воду и вещества непереваренной части пищи. При разложении бактериями и грибами отмерших растений и животных образуется дополнительное количество углекислого газа, а органические вещества превращаются в минеральные, которые попадают в почву и снова усваиваются растениями. Таким образом, атомы основных химических элементов постоянно совершают миграцию из одного организма в другой, из почвы, атмосферы и гидросферы - в живые организмы, а из них-в окружающую среду, пополняя таким образом неживое вещество биосферы. Эти процессы повторяются бесконечное число раз. Так, например, весь атмосферный кислород проходит через живое вещество за 2 тыс. лет, весь углекислый газ - за 200-300 лет.
Непрерывная циркуляция химических элементов в биосфере по более или менее замкнутым путям называется биогеохимическим циклом. Необходимость такой циркуляции объясняется ограниченностью их запасов на планете. Чтобы обеспечить бесконечность жизни, химические элементы должны совершать движение по кругу. Круговорот каждого химического элемента является частью общего грандиозного круговорота веществ на Земле, т. е. все круговороты тесно связаны между собой.
Круговорот веществ, как и все происходящие в природе процессы, требует постоянного притока энергии. Основой биогенного круговорота, обеспечивающего существование жизни, является солнечная энергия. Связанная в органических веществах энергия но ступеням пищевой цепи уменьшается, потому что большая ее часть поступает в окружающую среду в виде тепла или же тратится на осуществление процессов, происходящих в организмах, Поэтому в биосфере наблюдается поток энергии и ее преобразование. Таким образом, биосфера может быть устойчивой только при условии постоянного круговорота веществ и притока солнечной энергии. Круговорот воды. Вода - самое распространенное вещество в биосфере. Основные ее запасы (97,1%) сосредоточены в виде солено-горькой воды морей и океанов. Остальные воды - пресные. Воды ледников и вечных снегов (т. е. вода в твердом состоянии) вместе составляют около 2,24% (70% от запасов всей пресной воды), грунтовые воды - 0,61%, воды озер и рек соответственно 0,016% и 0,0001%, атмосферная влага-0,001%. Вода в виде водяного пара испаряется с поверхности морей и океанов и переносится воздушными потоками на различные расстояния. Большая часть испарившейся воды возвращается в виде дождя в океан, а меньшая - на сушу. С суши вода в виде водяного пара теряется благодаря процессам испарения с ее поверхности и транспирации растениями. Вода переносится в атмосферу и в виде осадков возвращается на сушу или в океан. Одновременно с континентов в моря и океаны поступает речной сток воды. Как видим, основу глобального круговорота воды в биосфере обеспечивают физические процессы, происходящие с участием мирового океана. Роль живого вещества в них, казалось бы, невелика. Однако на континентах масса воды, испаряемая растениями и поверхностью почвы, играет главную роль в круговороте воды. Так, в различных лесных зонах основное количество осадков образуется из водяного пара, поступающего в атмосферу благодаря суммарному испарению, и в результате такие зоны живут как бы на собственном замкнутом водном балансе. Масса воды, транспи-рируемая растительным покровом, весьма существенна. Так, гектар леса испаряет 20-50 т воды в сутки. Роль растительного покрова заключается также в удержании воды путем замедления ее стока, в поддержании постоянства уровня грунтовых вод и др. Круговорот углерода. Углерод - обязательный химический элемент органических веществ всех классов. Огромная роль в круговороте углерода принадлежит зеленым растениям. В процессе фотосинтеза углекислый газ атмосферы и гидросферы ассимилируется наземными и водными растениями, а также циа-нобактериями и превращается в углеводы. В процессе же дыхания всех живых организмов происходит обратный процесс: углерод органических соединений превращается в углекислый газ. В результате ежегодно в круговорот вовлекаются многие десятки миллиардов тонн углерода. Таким образом, два фундаментальных биологических процесса - фотосинтез и дыхание - обусловливают циркуляцию углерода в биосфере. Еще одним мощным потребителем углерода являются морские организмы. Они используют соединения углерода для построения раковин, скелетных образований. В дальнейшем остатки отмерших морских организмов образуют на дне морей и океанов мощные отложения известняков. Цикл круговорота углерода замкнут не полностью. Углерод может выходить из него на довольно длительный срок в виде залежей каменного угля, известняков, торфа, сапропелей, гумуса и др. Человек нарушает отрегулированный круговорот углерода в ходе интенсивной хозяйственной деятельности. За счет сжигания огромного количества ископаемого топлива содержание углекислого газа в атмосфере за XX в. возросло на 25%. Последствием этого может стать усиление парникового эффекта. Круговорот азота. Азот - необходимый компонент важнейших органических соединений: белков, нуклеиновых кислот, АТФ и др. Основные его запасы сосредоточены в атмосфере в форме молекулярного азота, недоступного для растений, так как они способны использовать его только в виде неорганических соединений. Пути поступления азота в почву и водную среду различны. Так, небольшое количество азотистых соединений образуется в атмосфере во время гроз. Вместе с дождевыми водами они поступают в водную или почвенную среду. Небольшая часть азотистых соединений поступает при извержениях вулканов. К прямой фиксации атмосферного молекулярного азота способны лишь некоторые прокариотические организмы: бактерии и цианобактерии. Наиболее активными азотфиксаторами являются клубеньковые бактерии, поселяющиеся в клетках корней бобовых растений. Они переводят молекулярный азот в соединения, усваиваемые растениями. После отмирания растений и разложения клубеньков почва обогащается органическими и минеральными формами азота. Значительную роль в обогащении водной среды азотистыми соединениями играют цианобактерии. Азотсодержащие органические вещества отмерших растений и животных, а также мочевина и мочевая кислота, выделяемые животными и грибами, расщепляются гнилостными {аммонифицирующими) бактериями до аммиака. Основная масса образующегося аммиака окисляется нитрифицирующими бактериями до нитритов и нитратов, после чего вновь используется растениями. Некоторая часть аммиака уходит в атмосферу и вместе с углекислым газом и другими газообразными веществами выполняет функцию удержания тепла планеты. Различные формы азотистых соединений почвы и водной среды могут восстанавливаться некоторыми видами бактерий до оксидов и молекулярного азота. Этот процесс называется денитрификацией. Его результатом является обеднение почвы и воды соединениями азота и насыщение атмосферы молекулярным азотом. Процессы нитрификации и денитрификации были полностью сбалансированы вплоть до периода интенсивного использования человеком азотных минеральных удобрений в целях получения больших урожаев сельскохозяйственных растений. Таким образом, роль живых организмов в круговороте азота является основной. Эволюция биосферы. Современная структура биосферы и границы обитания современных организмов формировались постепенно. Они являются результатом долгой истории Земли, начиная с ее возникновения и до настоящего времени. Доказательства развития биосферы многочисленны и бесспорны. Это прежде всего ископаемые остатки древних организмов. Изучая их, ученые установили главные этапы в истории развития органической жизни планеты. Предполагают, что за всю историю биосферы ее населяли, сменяя друг друга, примерно 500 млн. видов организмов. Важнейший этап развития жизни на Земле тесно связан с изменением содержания кислорода в атмосфере и становлением озонового экрана. Древние фототрофные цианобактерии насытили кислородом первичный океан, благодаря которому водные организмы получили возможность осуществлять аэробное дыхание. Поступление кислорода в атмосферу обусловило образование мощного озонового слоя, поглощающего коротковолновое ультрафиолетовое излучение. Формирование озонового слоя позволило организмам выйти на сушу и заселить ее разнообразные местообитания. Это стало возможным тогда, когда содержание кислорода в атмосфере достигло величины, составляющей 10% от его современной концентрации. К концу палеозоя, в пермском периоде, концентрация кислорода в атмосфере достигла современного уровня. Каждый период развития биосферы характеризовался свойственным ему комплексом условий среды и живых организмов. В кайнозойскую эру произошло становление человека, который в начале своей эволюции хорошо вписывался в природу. Перейдя к активной трудовой деятельности, человек вырвался из плена естественной природной зависимости. Человеческое общество с течением времени усиливало свое воздействие на природную среду. В настоящее время в эпоху НТР, совпавшей с бурным ростом численности населения планеты (демографический взрыв), деятельность человека соизмерима по своим последствиям на природную среду с действием самых мощных природных явлений.
3. Решите задачу. У собак черный цвет шерсти доминирует над коричневым. От
скрещивания черной самки с коричневым самцом было получено 4 черных и 3
коричневых щенка. Определите генотипы родителей и потомства.
1. Понятия о гене. Генетический код, его свойства.
Генети́ческий код - это свойственный всем живым организмам способ кодирования аминокислотной последовательности белков при помощи последовательности нуклеотидов. В ДНК используется четыре нуклеотида - аденин (А) , гуанин (G), цитозин (С) , тимин (T), которые в русскоязычной литературе обозначаются буквами А, Г, Ц и Т. Эти буквы составляют алфавит генетического кода. В РНК используются те же нуклеотиды, за исключением тимина, который заменён похожим нуклеотидом - урацилом, который обозначается буквой U (У в русскоязычной литературе) . В молекулах ДНК и РНК нуклеотиды выстраиваются в цепочки и, таким образом, получаются последовательности генетических букв. Генетический кодДля построения белков в природе используется 20 различных аминокислот. Каждый белок представляет собой цепочку или несколько цепочек аминокислот в строго определённой последовательности. Эта последовательность определяет строение белка, а следовательно все его биологические свойства. Набор аминокислот также универсален для почти всех живых организмов. Реализация генетической информации в живых клетках (то есть синтез белка, кодируемого геном) осуществляется при помощи двух матричных процессов: транскрипции (то есть синтеза и РНК на матрице ДНК) и трансляции генетического кода в аминокислотную последовательность (синтез полипептидной цепи на матрице иРНК) . Для кодирования 20 аминокислот, а также сигнала «стоп» , означающего конец белковой последовательности, достаточно трёх последовательных нуклеотидов. Набор из трёх нуклеотидов называется триплетом. Принятые сокращения, соответствующие аминокислотам и кодонам, изображены на рисунке.
Свойства генетического кода.
Триплетность - значащей единицей кода является сочетание трёх нуклеотидов (триплет, или кодон) . Непрерывность - между триплетами нет знаков препинания, то есть информация считывается непрерывно. Неперекрываемость - один и тот же нуклеотид не может входить одновременно в состав двух или более триплетов. (Не соблюдается для некоторых перекрывающихся генов вирусов, митохондрий и бактерий, которые кодируют несколько белков, считывающихся со сдвигом рамки) .
Однозначность - определённый кодон соответствует только одной аминокислоте. (Свойство не является универсальным. Кодон UGA у Euplotes crassus кодирует две аминокислоты - цистеин и селеноцистеин) .Вырожденность (избыточность) - одной и той же аминокислоте может соответствовать несколько кодонов. Универсальность - генетический код работает одинаково в организмах разного уровня сложности - от вирусов до человека (на этом основаны методы генной инженерии) .
2. История развития эволюционных идей. Оценка работ К. Линнея, Ж.Б. Ламарка,
Ч.Дарвина.
1. Эволюция по Ламарку представлялась как непрерывное поступательное движение от низших форм жизни к высшим. Для объяснения разной степени сложности строения, наблюдаемой среди современных видов, он допускал постоянное самозарождение жизни: предки более высокоорганизованных форм зародились раньше и оттого их потомки ушли дальше по пути прогресса. Механизмом эволюции Ламарк считал изначально заложенное в каждом живом организме стремление к совершенству, к прогрессивному развитию. Как и почему возникло это стремление, Ламарк не объяснял и даже не считал этот вопрос заслуживающим внимания. По Дарвину: Естественный отбор отдельных изолированных разновидностей в разных условиях существования постепенно ведет к дивергенции (расхождению) признаков этих разновидностей и, в конечном счете, к видообразованию.
2. Ламарк считал, что изменения, возникающие под влиянием среды, могут передаваться по наследству. Он полагал, что усиленное упражнение органов ведет к их увеличению, а неупражнение - к дегенерации. Так Ламарк объяснял длинный нос муравьеда тем, что его предки из поколения в поколение упражняли нос, принюхиваясь в поисках муравьев. Редукцию глаз у кротов он считал следствием их неупражнения в ряду поколений. Ни Ламарк, ни его последователи не задавались вопросом, а почему, собственно, интенсивное упражнение, использование органа непременно должно вести к его улучшению, усовершенствованию, а не, например, к изнашиванию, как изнашиваются детали машин?
Дарвин утверждал что модификации не наследуются, поскольку не существует и не может существовать механизма, который приводил бы к изменению структуры ДНК половых клеток параллельно и адекватно тем изменениям, которые происходят в органах и тканях (костях, мышцах) в ходе адаптивных модификаций. Экспериментами ни в одном случае не удалось доказать постулированного Ламарком и его последователями устойчивого наследования потомками признаков, приобретенных их предками.
3. Рассмотрите под микроскопом микропрепараты растительной и животной клетки. В чем
состоит сходство и различие этих клеток?
1.Обмен веществ и превращение энергии как свойство организмов. Роль ферментов и АТФ в обмене веществ.
Все живые организмы на Земле представляют собой открытые системы, способные активно организовывать поступление энергии и вещества извне. Энергия необходима для осуществления жизненно важных процессов, но прежде всего для химического синтеза веществ, используемых для построения и восстановления структур клетки и организма. Живые существа способны использовать только два вида энергии: световую (энергию солнечного излучения) и химическую (энергию связей химических соединении) – по этому признаку организмы делятся на две группы – фототрофы и хемотрофы.
Главным источником структурных молекул является углерод. В зависимости от источников углерода живые организмы делят на две группы: автотрофы, использующие не органический источник углерода (диоксид углерода), и гетеротрофы, использующие органические источники углерода.Процесс потребления энергии и вещества называется питанием. Известны два способа питания: голозойный – посредством захвата частиц пищи внутрь тела и голофитный – без захвата, посредством всасывания растворенных пищевых веществ через поверхностные структуры организма. Пищевые вещества, попавшие в организм, вовлекаются в процессы метаболизма. Метаболизм представляет собой совокупность взаимосвязанных и сбалансированных процессов, включающих разнообразные химические превращения в организме. Реакции синтеза, осуществляющиеся с потреблением энергии, составляют основу анаболизма (пластического обмена или ассимиляции). Реакции расщепления, сопровождающиеся высвобождением энергии, составляют основу катаболизма (энергического обмена или диссимиляции).
1. Значение АТФ в обмене веществ
Энергия, высвобождающая при распаде органических веществ, не сразу используется клеткой, а запасается в форме высокоэнергетических соединений, как правило, в форме аденозинтрифосфата (АТФ). По своей химической природе АТФ относится к мононуклеотидам и состоит из азотистого основания аденина, углевода рибозы и трех остатков фосфорной кислоты.
Энергия, высвобождающаяся при гидролизе АТФ, используется клеткой для совершения всех видов работы. Значительные количества энергии расходуются на биологические синтезы. АТФ является универсальным источником энергообеспечения клетки. Запас АТФ в клетке ограничен и пополняется благодаря процессу фосфорилирования, происходящему с разной интенсивностью при дыхании, брожении и фотосинтезе. АТФ обновляется чрезвычайно быстро (у человека продолжительность жизни одной молекулы АТФ менее 1 минуты).
2. Энергетический обмен в клетке. Синтез АТФ
Синтез АТФ происходит в клетках всех организмов в процессе фосфорилирования, т.е. присоединения неорганического фосфата к АДФ. Энергия для фосфорилирования АДФ образуется в ходе энергетического обмена. Энергетический обмен, или диссимиляция, представляет собой совокупность реакции расщепления органических веществ, сопровождающихся выделением энергии. В зависимости от среды обитания диссимиляция может протекать в два или три этапа.
У большинства живых организмов – аэробов, живущих в кислородной среде, - в ходе диссимиляции осуществляется три этапа: подготовительный, бескислородный, кислородный. У анаэробов, обитающих в среде лишенной кислорода, или у аэробов при его недостатке, диссимиляция протекает лишь в два первых этапа с образованием промежуточных органических соединений, еще богатых энергией.
Первый этап – подготовительный – заключается в ферментативном расщеплении сложных органических соединении на более простые (белков на аминокислоты; полисахаридов на моносахариды; нуклеиновых кислот на нуклеотиды). Внутриклеточное расщепление органических веществ происходит под действием гидролитических ферментов лизосом. Высвобождающаяся при этом энергия рассеивается в виде теплоты, а образующиеся малые органические молекулы могут подвергнутся дальнейшему расщеплению и использоваться клеткой как «строительный материал» для синтеза собственных органических соединений.
Второй этап – неполное окисление – осуществляется непосредственно в цитоплазме клетки, в присутствии кислорода не нуждается и заключается в дальнейшем расщеплении органических субстратов. Главным источником энергии в клетке является глюкоза. Бескислородное, неполное расщепление глюкозы, называют гликолизом.
Третий этап – полное окисление – протекает при обязательном участие кислорода. В его результате молекула глюкозы расщепляется до неорганического диоксида углерода, а высвободившаяся при этом энергия частично расходуется на синтез АТФ.
3. Пластический обмен
Пластический обмен, или ассимиляция, представляют собой совокупность реакций, обеспечивающих синтез сложных органических соединений в клетке. Гетеротрофные организмы строят собственные органические вещества из органических компонентов пищи. Гетеротрофная ассимиляция сводится, по существу, к перестройке молекул.
Органические вещества пищи (белки, жиры, углеводы) --> пищеварение --> Простые органические молекулы (аминокислоты, жирные кислоты, моносахара) --> биологические синтезы -->
Автотрофные организмы способны полностью самостоятельно синтезировать органические вещества из неорганических молекул, потребляемых из внешней среды. В процессе автотрофной ассимиляции реакции фото- и хемосинтеза, обеспечивающие образование простых органических соединений, предшествует биологическим синтезам молекул макромолекул:
Неорганические вещества (углекислый газ, вода) --> фотосинтез, хемосинтез --> Простые органические молекулы (аминокислоты, жирные кислоты, моносахара)-----биологические синтезы --> Макромолекулы тела (белки, жиры, углеводы)
4. Фотосинтез
Фотосинтез – синтез органических соединении из неорганических, идущий за счет энергии клетки. Ведущую роль в процессах фотосинтеза играют фотосинтезирующие пигменты, обладающие уникальным свойством – улавливать свет и превращать его энергию в химическую энергию. Фотосинтезирующие пигменты представляют собой довольно многочисленную группу белково-подобных веществ. Главным и наиболее важным в энергетическом плане является пигмент хлорофилл а, встречающиеся у всех фототрофов, кроме бактерии-фотосинтетиков. Фотосинтезирующие пигменты встроены во внутреннюю мембрану пластид у эукариот или во впячивания цитоплазматической мембраны у прокариот.
В процессе фотосинтеза кроме моносахаридов (глюкоза и др.), которые превращаются в крахмал и запасаются растением, синтезируются мономеры других органических соединении – аминокислоты, глицерин и жирные кислоты. Таким образом, благодаря фотосинтезу растительные, а точнее – хлорофиллосодержащие, клетки обеспечивают себя и все живое на Земле необходимыми органическими веществами и кислородом.
2. Учение Н.И. Вавилова о центрах многообразия и происхождения культурных растений,
его оценка.
3. Рассмотрите на гербарных экземплярах видоизменения различных органов у растений (горох, барбарис, акация, боярышник, шиповник). Определите, какие из органов являются гомологичными, а какие – аналогичными. Объясните происхождение этих органов и их функции.
1. Развитие знаний о клетке. Основные положения клеточной теории.
Все живые организмы состоят из клеток. Клетка - элементарная единица строения, функционирования и развития живых организмов. Существуют неклеточные формы жизни - вирусы, однако они проявляют свои свойства только в клетках живых организмов. Клеточные формы делятся на прокариот и эукариот.
Открытие клетки принадлежит английскому ученому Р. Гуку, который, просматривая под микроскопом тонкий срез пробки, увидел структуры, похожие на пчелиные соты, и назвал их клетками. Позже одноклеточные организмы исследовал голландский ученый Антони ван Левенгук. Клеточную теорию сформулировали немецкие ученые М. Шлейден и Т. Шванн в 1839 г. Современная клеточная теория существенно дополнена Р. Биржевым и др.
Основные положения современной клеточной теории:
клетка - основная единица строения, функционирования и развития всех живых организмов, наименьшая единица живого, способная к самовоспроизведению, саморегуляции и самообновлению; клетки всех одноклеточных и многоклеточных организмов сходны (гомологиины) по своему строению, химическому составу, основным проявлениям жизнедеятельности и обмену веществ; размножение клеток происходит путем их деления, каждая новая клетка образуется в результате деления исходной (материнской) клетки; в сложных многоклеточных организмах клетки специализированы по выполняемым ими функциям и образуют ткани; из тканей состоят органы, которые тесно взаимосвязаны и подчинены нервной и гуморальной регуляциям. Эти положения доказывают единство происхождения всех живых организмов, единство всего органического мира. Благодаря клеточной теории стало понятно, что клетка - это важнейшая составляющая часть всех живых организмов. Клетка - самая мелкая единица организма, граница его делимости, наделенная жизнью и всеми основными признаками организма. Как элементарная живая система, она лежит в основе строения и развития всех живых организмов. На уровне клетки проявляются такие свойства жизни, как способность к обмену веществ и энергии, авторегуляция, размножение, рост и развитие, раздражимость.
2. Биологический прогресс и биологический регресс. Причины вымирания видов.
3. Определите взаимоотношения, в которые вступают друг с другом перечисленные
организмы: водоросли и грибы в лишайнике, лисица и заяц, лисица и волк, печеночный
сосальщик и корова.
К какой группе экологических факторов относят эти взаимоотношения?
водоросли и грибы в лишайнике-это симбиоз
лисица и заяц-вид взаимоотношений "хищник-жертва"
Лисица и волк- конкуренция
К биотическим факторам относят эти взаимоотношения биотанические.
1. Закономерности наследственности, установленные Г. Менделем.
Генетика - наука, изучающая закономерности наследственности и изменчивости живых организмов. Наследственность - это свойство всех живых организмов передавать свои признаки и свойства из поколения в поколение. Изменчивость - свойство всех живых организмов приобретать в процессе индивидуального развития новые признаки. Элементарные единицы наследственности - гены - представляют собой участки ДНК хромосом. Закономерности, по которым признаки передаются из поколения в поколение, первым открыл великий чешский ученый Грегор Мендель (1822-1884). Грегор Мендель в 25 лет стал монахом, уже после этого он прослушал курс математики и естественных наук в Венском университете. Позднее, с 1868 г. , он был настоятелем августинского монастыря в чешском городе Брно и одновременно преподавал в школе естественную историю и физику. В течение многих лет Мендель как ботаник-любитель проводил опыты в монастырском саду и в 1865 г. опубликовал работу «Опыты над растительными гибридами» , в которой изложил основные законы наследственности. Гибридологический метод. Основой замечательной работы Г. Менделя был так называемый гибридологический метод. Суть этого метода заключается в скрещивании (гибридизации) организмов, отличающихся друг от друга какими-либо признаками, и в последующем анализе характера наследования этих признаков у потомства. Гибридологический метод до сих пор лежит в основе исследований всех генетиков. Ставя опыты, Мендель придерживался нескольких правил. Во-первых, работая с садовым горохом, он использовал для скрещивания растения, которые относились к различным сортам. Так, например, у одного сорта горошины всегда были желтые, а у другого - всегда зеленые. Так как горох самоопыляемое растение, то в природных условиях эти сорта не смешиваются. Такие сорта называют чистыми линиями. Во-вторых, чтобы получить больше материала для анализа законов наследственности, Мендель работал не с одной, а с несколькими родительскими парами гороха. В-третьих, Мендель намеренно упростил задачу, наблюдая за наследованием не всех признаков гороха сразу, а только одной их пары. Для своих опытов он изначально выбрал цвет семян гороха - горошин. В тех случаях, когда родительские организмы различаются лишь по одному признаку (например, только по цвету семян или только по форме семян) , скрещивание называют моногибридным. В-четвертых, имея математическое образование, Мендель применил для обработки данных количественные методы: он не просто замечал, каков цвет семян гороха у потомства, но и точно подсчитывал, сколько таких семян появилось. Надо добавить, что Мендель очень удачно выбрал для опытов горох. Горох легко выращивать, в условиях Чехии он размножается несколько раз в год, сорта гороха отличаются друг от друга рядом хорошо заметных признаков, и, наконец, в природе горох самоопыляем, но в эксперименте это самоопыление легко предотвратить, и экспериментатор может опылять растение пыльцой с другого растения, т. е. перекрестно.
Если пользоваться терминами, появившимися через много лет после работ Менделя, то можно сказать, что клетки растений гороха одного сорта содержат по два гена только желтой окраски, а гены растений другого сорта - по два гена только зеленой окраски. Гены, ответственные за развитие одного признака (например, цвета семян) , получили название аллелъных генов. Если организм содержит два одинаковых аллельных гена (например, оба гена зеленого цвета семян или, наоборот, оба гена желтизны семян) , то такие организмы называют гомозиготными. Если же аллельные гены различны (т. е. один из них определяет желтую, а другой - зеленую окраску семян) , то такие организмы называют гетерозиготными.
Биотические - связи между живыми организмами в экосистеме. Основной вид биотических связей - пищевые связи (цепи питания).
Звенья пищевой цепи:
Производители - растения и некоторые бактерии, создающие органические вещества из неорганических;
Потребители - животные, некоторые растения и бактерии, питающиеся готовыми органическими веществами;
Разрушители - грибы и некоторые бактерии, разрушающие органические вещества до неорганических.
3. Внутривидовые отношения - биотические связи между особями одного вида. Примеры: конкуренция между самцами из-за самки, борьба особей из-за лидерства в группе, забота родителей о потомстве, охрана самцами молодых животных и самок.
5. Хищничество - прямые пищевые связи между организмами, при которых одни организмы уничтожаются другими организмами. Примеры: поедание лисицей зайцев, синицей - гусениц.
6. Конкуренция - тип взаимоотношений, возникающий между видами со сходными экологическими потребностями из-за пищи, территории и др. Пример: конкуренция между лосями и зубрами, обитающими в одном лесу, из-за пищи. Отрицательное влияние конкуренции на оба конкурирующих вида (например, уменьшение численности лосей и зубров вследствие недостатка корма).
8. Симбиоз - тип межвидовых отношений, при котором оба организма получают взаимную пользу. Примеры симбиоза: рак-отшельник и актиния, клубеньковые растения и бактерии, шляпочные грибы и деревья, лишайники (симбиоз гриба и водоросли).
3. Приготовьте микропрепарат кожицы чешуи лука и рассмотрите его под микроскопом.
Зарисуйте клетку и подпишите видимые части и органоиды клетки.
1. Фенотипическая (ненаследственная) изменчивость.
Модификационная (фенотипическая) изменчивость связана с реакцией одного и того же генотипа на изменение внешних условий, в которых протекает развитие организмов и которые создают различия в формах его проявления. Один и тот же генотип проявляется в разных фенотипах. Генотип и фенотип - важнейшие понятия генетики, они были предложены Вильгельмом Людвигом Иогансеном (1857- 1927) в 1909 г.(датский биолог, профессор Института физиологии растений Копенгагенского университета, член Шведской Академии Наук). Генотип (от греческого - рождение, отпечаток, образ) - это совокупность всех генов организма, его наследственная материальная основа.
Фенотип (от греческого - явление, отпечаток, образ) - совокупность всех признаков и свойств организма, сформировавшихся на основе генотипа. Любой фенотип организма представляет собой результат реализации генотипа в конкретных условиях внешней среды. В различиях между фенотипами, развивающимися на основе одного и того же генотипа, проявляется модификационная изменчивость. В конкретных формах тех или иных фенотипов выражается взаимодействие между генотипом и внешними условиями, в которых осуществляется развитие организма.Внешние условия оказывают огромное влияние на все признаки и свойства развивающегося организма.
Пример: Белокочанная капуста в условиях жаркого климата не образует кочана. Породы лошадей и коров, завезенных в горы, становятся низкорослыми
Наследственная изменчивость. К наследственной изменчивости относят такие изменения признаков организма, которые определяются генотипом и сохраняются в ряду поколений. Иногда это крупные, хорошо заметные изменения. Например, коротконогость у овец, отсутствие оперения у кур, отсутствие пигмента (альбинизм) или полидактилия (многопалость, наличие лишних пальцев на кисти или стопе).Генотипическая изменчивость - изменчивость, возникающая в результате новых генетических комбинаций, в результате.
Либо полового размножения, кроссинговера (явление обмена участками гомологичных хромосом во время конъюгации1 при мейозе2). и других перестроек на хромосомном уровне;
Либо под влиянием мутаций (мутационная изменчивость).
Генотипическая изменчивость подразделяется на мутационную и комбинативную. Они ведут к увеличению внутривидового разнообразие в природе.
Мутационная изменчивость связана с процессом образования мутаций. Мутации – это внезапные скачкообразные стойкие изменения в структуре генотипа. Организмы, у которых произошла мутация, называются мутантами. Мутационная теория была создана Гуго де Фризом (Гуго Де Фрис, нидерл. Hugo de Vries, 1848-1935 - голландский ботаник, генетик) в 1901-1903 гг. На основных ее положениях строится современная генетика: мутации, дискретные изменения наследственности, в природе спонтанны, мутации передаются по наследству, встречаются достаточно редко и могут быть различных типов.
Классификация мутаций.
1. По способу возникновения. Различают спонтанные и индуцированные мутации Спонтанные происходят в природе крайне редко с частотой 1-100 на миллион экземпляров данного гена. В настоящие время очевидно, что спонтанный мутационный процесс зависит как от внутренних, так и от внешних факторов, которые называют мутационным давлением среды.
Индуцированные мутации возникают при воздействии на человека мутагенами –факторами, вызывающими мутации. Мутагены же бывают трех видов:
* Физические (радиация, электро – магнитное излучение, давление, температура и т.д.).
* Химические (цитостатики, спирты, фенолы и т.д.).
* Биологические (бактерии и вирусы).
2. По отношению к зачатковому пути. Существуют соматические и генеративные мутации. Генеративные мутации возникают в репродуктивных тканях и поэтому не всегда выявляются. Для того, чтобы выявилась генеративная мутация, необходимо, чтобы мутантная гамета участвовала в оплодотворении.
3. По адаптивному значению. Выделяют положительные, отрицательные и нейтральные мутации. Эта классификация связана с оценкой жизнеспособности образовавшегося мутанта.
4. По изменению генотипа. Мутации бывают генные, хромосомные и геномные.
5. По локализации в клетке. Мутации делятся на ядерные и цитоплазматические. Плазматические мутации возникают в результате мутаций в плазмогенах, находящихяс в митохондриях. Полагают, что именно они приводят к мужскому бесплодию. Причем такие мутации в основном наследуются по женской линии.
Комбинативная изменчивость возникла с появлением полового размножения, она связана с различными вариантами перекомбинации родительских задатков и является источником бесконечного разнообразия сочетаемых признаков.
Мутагенные факторы.
Мутаген – фактор, вызывающий мутацию.
Любые мутации могут возникнуть спонтанно или быть индуцированными. Спонтанные мутации появляются под влиянием неизвестных природных факторов и приводят к ошибкам при репликации ДНК. Индуцированные мутации возникают под воздействием специальных направленных факторов, повышающих мутационный процесс. Мутагенным действием обладают факторы физической, химической и биологической природы.
1. Среди физических мутагенов наиболее сильное мутантное действие оказывает ионизирующая радиация – рентгеновские лучи, α-, β-, γ-лучи.
2. Химические мутагены должны обладать следующими качествами:
Высокой проникающей способностью;
Свойством изменять коллоидное состояние хромосом;
Определенным действием на состояние хромосомы или гена. К химическим веществам, вызывающим мутации, можно отнести органические и неорганические вещества, такие, как кислоты, щелочи, перекиси, соли металлов, формальдегид, пестициды, дефолианты, гербициды, колхицин и др.
3.Кроме мутагенов физической и химической природы, в окружающей среде имеются биологические факторы мутагенеза. Вирусы оспы, кори, ветряной оспы, эпидемического паротита, гепатита, краснухи и др. способны вызывать разрывы хромосом.
2. Искусственные сообщества – агроэкосистемы, роль человека в них.
ЖИЗНЬ В АГРО - И УРБОЭКОСИСТЕМАХ. ЖИЗНЬ В ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ.Жизнь в агроэкосистемах характеризуется загрязнением окружающей среды ядохимикатами, которые применяются в сельском хозяйстве. Так, для уничтожения хозяйственно вредных насекомых используют инсектициды; грибковых заболеваний растений – фунгициды; сорняков – гербициды. При этом происходит воздействие на все уровни жизни в агроэкосистемах – от биогеоценоза в целом до популяций и отдельных индивидуумов. В подобных случаях ученые указывают на возможность ответных реакций природы и ее компонентов на человека и среду его обитания в агроэкосистемах. Причем агроэкосистемы являются, по сути, искусственными с созданием человеком экологического абсурда: агроценоз состоит из одного, реже – двух видов культурных растений, а идеальная для него пищевая цепь – всего из двух звеньев: «растение – человек» или «растение – домашние животные» . В природе такая система из-за своей неустойчивости невозможна. В постоянной борьбе человека с сорняками и вредителями культурных растений часто возникает эффект «экологического бумеранга» . Это совокупность отрицательных, особо опасных явлений, возникающих в окружающей среде в результате неправильной хозяйственной деятельности человека, которые в итоге оказываются вредными для него самого. В частности, при применении ядохимикатов против вредителей сельхозкультур погибают и полезные насекомые-опылители (пчелы, осы, шмели) . Неоспоримы экономические и социальные преимущества городских форм расселения. Однако рост городского населения с созданием урбоэкосистем в последние десятилетия оказался настолько стремительным, а концентрация и интенсификация производственной и непроизводственной деятельности в такой степени высокой, что окружающая среда многих городов мира уже не в состоянии удовлетворить многие биологические и социальные требования современного человека. Чрезмерная плотность населения в городах порождает такие проблемы, как загрязнение окружающей среды, шум, недостаток жилья, школ, больниц, транспорта, зеленых насаждений, хаотичность уличного движения, безработица, преступность, массовые заболевания различных видов и т. д. Жизнь в экстремальных условиях требует от человека больших материальных и энергетических затрат. Это наглядно видно на примере северных городов России, в Заполярье. Для поддержания нормальных условий жизни в этих городах затрачиваются огромные топливно-энергетические ресурсы, при этом происходит загрязнение окружающей среды, и в первую очередь атмосферы, от сжигания топлива в течение долгого холодного периода. Длительное проживание человека в экстремальных условиях негативно сказывается на здоровье. Продолжительность жизни у северян ниже, чем у жителей умеренных широт. В советское время людям, работавшим и жившим в экстремальных условиях, делались надбавки к зарплате, стаж работы при этом шел 1 к 2 или 1 к 1,5 годам, т. е. увеличивался в 1,5-2 раза.
3. Из имеющихся организмов составьте пищевую цепь: беркут, кузнечик, землеройка,
травянистые растения. Определите, к какой функциональной группе относится беркут в
составленной пищевой цепи. Ответ поясните.
1. Причины устойчивости экосистем, их смена. Антропогенные изменения экосистем.
способность экосистемы возвращаться в исходное состояние после временного внешнего воздействия - восстанавливаемость системы (упругая устойчивость, эластичность).
Первые два понятия трактуются как адаптационная устойчивость, третье – как регенерационная. Если та или иная функция экосистемы под воздействием возмущения отклоняется от «нормы», степень этого отклонения показывает относительную устойчивость системы, а время, необходимое для восстановления «нормы», - ее относительную упругость.Существует несколько разных механизмов обеспечения экологической устойчивости:
1) постоянство достигается благодаря действию отрицательных обратных связей, сохраняющих экосистему в устойчивом состоянии (гомеостаз). В этом случае действует принцип Ле Шателье-Брауна: при внешнем воздействии, выводящем систему из состояния устойчивого равновесия, равновесие смещается в том направлении, при котором эффект внешнего воздействия ослабляется;
2) экологическая устойчивость обеспечивается избыточностью функциональных элементов. Напр., если в состав сообщества входят несколько популяций автотрофных организмов, каждая из которых имеет свой оптимум температуры для фотосинтеза, то
фотосинтез сообщества в целом будет слабо изменяться при колебании температуры в определенных условиях. В этом случае устойчивость экосистемы прямо связана с ее видовым разнообразием;
3) адаптация - перестройка структурных элементов системы без существенного изменения ее функций. Перестройка может быть и необратимой, например, в процессе эволюции.
Популяции или виды в целом развиваются в экосистемах в окружении других видов. При изучении палеоботаники «былых биосфер» Вернадский показал, что в процессе эволюции жизни на Земле структура биогеоценозов существенно менялась и усложнялась (вначале хемотрофы, затем фототрофы и т.д.). С появлением первых фототрофов (водорослей) процесс формирования первичных экосистем закончился, и цепь круговорота веществ замыкается, но были избыточные биогенные продукты → появились гетеротрофы и т.д., но эти экосистемы были неустойчивы, быстро появлялись и распадались (т.е. микроорганизмы быстро размножались – быстрая смена поколений) → эволюция ускорялась.Возникновение многоклеточных организмов сопровождалось увеличением устойчивости экосистем. При выходе растений на сушу → много новых местообитаний → быстрая эволюция → огромное количество органического вещества оказывалось не потребленным и выводилось из биотического круговорота в виде дошедших до нас угля, нефти и т.д. пока не появилось достаточное количество консументов. Середина мела – появились травянистые растения и однолетники → разное ускорение кругов биогенных веществ, т.к. было много животных и грызунов. Важным успехом было образование биотического круговорота – создание таких жизненных сред, в которых одна и та же порция вещества может многократно использоваться. Это стало возможным, когда возникла триада: продуцент → консумент → редуцент. Дальнейшее направление эволюции экосистем вело к уменьшению потребления вещества из биотических круговоротов и интенсификации миграции химических элементов (у животных это появление теплокровности, т.к. млекопитающие затрачивают на создание своей биомассы всего 1% потребляемых ими веществ; у растений это – появление однолетников). В процессе развития жизни происходит усложнение экосистем. Основной интегрирующий фактор в жизни биогеоценоза – пищевые взаимоотношения. Определенная сложная структура биогеоценоза оказывается необходимой предпосылкой для поддержания его устойчивости. Наиболее хрупкие и неустойчивые экосистемы с наименьшим числом компонентов (тундра). Наиболее устойчивы экосистемы тропического леса, где потоки вещества и энергии многократно дублируются (очень много видов и малая численность каждого) – выдерживает потерю процента составляющих их компонентов без ущерба для функционирования. Все экосистемы являются реальной средой для межвидовых взаимоотношений, → постоянные взаимодействия всех компонентов биогеоценоза оказываются причиной изменения биогеоценоза и других экосистем → преобразование биосферы.Смена биогеоценозов – сукцессия. Климаксовое сообщество – в равновесии с окружающей средой устойчиво.
Общие черты изменения биогеоценозов:
1) все биотические системы динамичны и подвижны, чутко реагируют на влияние внешней среды;
2) в процессе развития экосистемы наблюдается удлинение цепей питания, увеличение числа трофических уровней → происходит дифференциация потоков вещества и энергии (узкая пищевая специализация видов);
3) в результате удлинения цепей питания увеличивается время удержания вещества и энергии (появляется круг долгоживущих организмов).
2. Размножение, его роль в природе. Половое и бесполое размножение организмов.
Размножение - способность к воспроизведению себе подобных, присущая всем организмам и обеспечивающая сохранение биологического вида, а следовательно, и
жизни на Земле. В природе известны различные формы размножения. Бесполое размножение в широком смысле включает в себя деление, спорообразование, вегетативное размножение, в том числе почкование и фрагментацию. Своеобразными формами полового размножения являются конъюгация (у некоторых водорослей, инфузорий, бактерий), при которой происходит временное соединение двух одноклеточных особей, сопровождаемое обменом некоторых частей ядерного аппарата, и партеногенез. Последний феномен (буквально означающий девственное размножение - греч. parthenos - девственница и genesis - рождение) представляет однополое размножение, при котором развитие зародыша из яйцеклетки происходит без оплодотворения.Половое размножение характерно для большинства обитателей Земли. Конкретные механизмы роли раздельнополости в эволюционном процессе, проливающие свет на ряд проблем клинической сексопатологии, вскрыты в серии работ советского исследователя В. А. Геодакяна. У большинства организмов, размножающихся половым путем, половые клетки (гаметы) дифференцируются от остальных клеток тела, имеющих стандартный набор хромосом (аутосомы, или эухромосомы). У многоклеточных животных как женские гаметы (яйцеклетки), так и мужские (сперматозоиды) вырабатываются в специальных половых железах (гонадах), подразделяемых на женские - яичники и мужские - семенники, а встреча гамет и их слияние (оплодотворение) облегчаются наличием особых половых органов. Цитогенетическими исследованиями установлено, что у высших организмов все соматические клетки обоих полов имеют одинаковый двойной набор аутосом (2А) и разные половые хромосомы. При этом один пол дает только один тип гамет (например, в яичниках человека в норме образуются только половые хромосомы типа X), а другой пол дает два типа гамет (например, в семенниках человека - половые хромосомы типов X и Y). Таким образом, один из полов (у человека - мужской), образуясь из двух разных гамет, имеет гибридную генетическую конституцию (XY) и поэтому называется гетерогаметным. Противоположный пол, определяемый набором из двух гамет одного типа (XX), имеет однородную генетическую конституцию и называется гомогаметным. У большинства видов, в том числе у всех млекопитающих, гетерогаметным является мужской пол. Однако у некоторых видов, в частности у птиц и бабочек, гетерогаметен женский пол. Таким образом, у человека и других млекопитающих пол зародыша определяется сингамно, т. е. при акте оплодтворения. У организмов с мужской гетерогаметностыо оплодотворение яйцеклетки сперматозоидом, несущим Y-хромосому, приводит к развитию мужского зародыша, а оплодотворение сперматозоидом, несущим Х-хромосому, приводит к развитию женского зародыша. При этом подразумевается, что сперматозоиды, несущие Х- и Y-хромосомы, образуются в гонадах в равных количествах и, следовательно, появление того илм другого пола имеет равную степень статистической вероятности, целиком завися от игры случая.
3. На большой глубине в океане практически нет растительных организмов. Однако здесь обитают различные животные: губки, гидроидные полипы, роговые кораллы, двустворчатые моллюски, кольчатые черви, крабы, донные рыбы и др. Как можно объяснить отсутствие растений и что служит пищей для живущих здесь животных?
1. Трофические уровни организмов в экосистеме, их роль.
2. Деление клетки – основа роста, развития и размножения организмов. Митоз.
Деление клеток - основа размножения и роста организмов Деление клеток - процесс, лежащий в основе размножения и индивидуального развития всех живых организмов. Основную роль в делении клеток играет ядро. На окрашенных препаратах клетки содержимое ядра в состоянии покоя представлено хроматином, который различим в виде тонких тяжей (фибрилл), мелких гранул и глыбок. Основу хроматина составляют нуклеопротеины - длинные нитевидные молекулы
ДНК (хроматиды), соединенные со специфическими белками-гистонами. В процессе деления ядра нуклеопротеины спирализуются, укорачиваются и становятся видны а световой микроскоп в виде компактных палочковидных хромосом. У каждой хромосомы есть первичная перетяжка (утонченный неспирализованный участок) - центромера, которая делит хромосому на два плеча. Митоз - это непрямое деление клеток, широко распространенное в природе. Благодаря митозу обеспечивается равномерное распределение генетического материала между двумя дочерними клетками. Митоз состоит из четырех последовательных фаз. Период жизни клетки между двумя ми-готическими делениями называется интерфазой. Она в десятки раз продолжительнее митоза. В эту фазу происходит синтез молекул АТФ и белков, удваоение ДНК, удваиваются некоторые органоиды клетки.В профазе начинается спирализация ДНК. Утолщенные и укораченные нити ДНК состоят из двух хроматид, К концу профазы ядерная мембрана и ядрышки исчезают. Центриоли клеточного центра расходятся к полюсам, формируется веретено деления. В метафазе происходит окончательная спирализация хромосом, их центромеры располагаются по экватору, прикрепляясь к нитям веретена деления. В анафазе центромеры делятся, сестринские хроматиды отделяются
3. Решите задачу. У мышей длинные уши – доминантный признак, а короткие –
рецессивный. Скрестили самца с длинными ушами с самкой с короткими ушами. В
первом поколении все потомство получилось с длинными ушами. Определите генотипы
родителей и потомства.
По 1 закону Менделя все потомство будет длинноухим
Ответ 100% длинноухие гетерозиготы (Аа).
1. Оплодотворение, его значение. Особенности оплодотворения у животных.
Оплодотворение у растений. Значение водной среды для процесса оплодотворения у мхов и папоротников. Процесс оплодотворения у голосеменных в женских шишках, а у покрытосеменных - в цветке. Оплодотворение у животных. Внешнее оплодотворение - одна из причин гибели значительной части половых клеток и зигот. Внутреннее оплодотворение у членистоногих, пресмыкающихся, птиц и млекопитающих - причина наибольшей вероятности образования зиготы, защиты зародыша от неблагоприятных условий среды (хищников, колебаний
2. Уровни организации живой природы.
Молекулярный. Любая живая система, как бы сложно она ни была организована, состоит из биологических макромолекул: нуклеиновых кислот, белков, полисахаридов, а также других важных органических веществ. С этого уровня начинаются разнообразные процессы жизнедеятельности организма: обмен веществ и превращение энергии, передача наследственной информации и др. Клеточный. Клетка - структурная и функциональная единица, а также единица развития всех живых организмов, обитающих на Земле. На клеточном уровне сопрягаются передача информации и превращение веществ и энергии.
Организменный. Элементарной единицей организменного уровня служит особь, которая рассматривается в развитии - от момента зарождения до прекращения существования - как живая система. На этом уровне возникают системы органов, специализированных для выполнения различных функций.Популяционно-видовой. Совокупность организмов одного и того же вида, объединенная общим местом обитания, в которой создается популяция - надорганизменная система. В этой системе осуществляются элементарные эволюционные преобразования - процесс микроэволгоции.Биогеоценотический. Биогеоценоз - совокупность организмов разных видов "и различной сложности организации с факторами среды их обитания. В процессе совместного исторического развития организмов разных систематических групп образуются динамичные, устойчивые сообщества.Биосферный. Биосфера - совокупность всех биогеоценозов, система, охватывающая все явления жизни на нашей планете. На этом уровне происходит круговорот веществ и превращение энергии, связанные с жизнедеятельностью всех живых организмов.
3. Распределите по ярусам перечисленные растения дубравы: клен, дуб, лещина, ландыш,
липа, папоротник орляк, калина, яблоня, майник двулистный. Какое значение имеет
ярусное расположение растений в экосистеме?
1. Основные ароморфозы в эволюции растений.
Ароморфозы -крупное эволюционное изменение. Оно обеспечивает повышение уровня организации организмов, преимущества в борьбе за существование, возможность освоения новых сред обитания.
1.Возникновение в клетках хлоропластов с хлорофиллом, фотосинтеза - важный ароморфоз в эволюции органического мира, обеспечивший все живое пищей и энергией, кислородом. Появление от одноклеточных многоклеточных водорослей - ароморфоз, способствующий увеличению размеров организмов.
2.Четырехкамерное сердце, полное разделение артериальной и венозной крови, теплокровность, высокая степень развития коры больших полушарий, внутриутробное развитие зародыша, наличие молочных желез и выкармливание детеныша молоком, наличие диафрагмы
2. Биосфера – глобальная экосистема. Учение В.И. Вернадского о биосфере.
(тетрадь)
3. Решите задачу. У гороха нормальный рост наследуется как доминантный признак.
Растение гороха с нормальным ростом скрещено с карликовым. В потомстве произошло
расщепление признаков: половина растений имела нормальный рост, а половина –
карликовый. Определите генотипы родителей и потомков.
А - аллель гена нормального роста,
а - аллель гена карликового роста. Значит, карликовое растение имеет генотип аа, ну, и
т.к. потомки имели как нормальный, так и карликовый рост, следовательно родитель с нормальным ростом был гетерозиготным Аа. Смотри далее.
F1 2Аа (50% нормальный рост) и 2аа (50% карликовый рост)
ОТВЕТ: генотипы родителей (см. Р): Аа и аа, генотипы потомков (см.F1): Аа и аа
1. Основные ароморфозы в эволюции позвоночных животных.
Ароморфоз - крупное эволюционное изменение. Оно обеспечивает повышение уровня организации организмов, преимущества в борьбе за существование, возможность освоения новых сред обитания. Факторы, вызывающие ароморфозы, - наследственная изменчивость, борьба за существование и естественный отбор. Основные ароморфозы в эволюции многоклеточных животных:
1) появление многоклеточных животных от одноклеточных, дифференциация клеток и образование тканей;
2) формирование у животных двусторонней симметрии, передней и задней частей тела, брюшной и спинной сторон тела в связи с разделением функций в организме (ориентация в пространстве - передняя часть, защитная - спинная сторона, передвижение - брюшная сторона) ;
3) возникновение бесчерепных, подобных современному ланцетнику, панцирных рыб с костными челюстями, позволяющими активно охотиться и справляться с добычей:
4) возникновение легких и появление легочного дыхания наряду с жаберным;
5) формирование скелета плавников с мышцами, подобных пятипалой конечности наземных позвоночных, позволившими животным не только плавать, но и ползать по дну, передвигаться по суше;
6) усложнение кровеносной системы от двухкамерного сердца, одного круга кровообращения у рыб до четырех камерного сердца, двух кругов кровообращения у птиц и млекопитающих. Развитие нервной системы: паутинообразная у кишечно-полостных, брюшная цепочка у кольчатых червей, трубчатая нервная система, значительное развитие больших полушарий и коры головного мозга у птиц, человека и других млекопитающих. Усложнение органов дыхания (жабры у рыб, легкие у наземных позвоночных, появление у человека и других млекопитающих в легких множества ячеек, оплетенных сетью капилляров) . Возникновение в клетках хлоропластов с хлорофиллом, фотосинтеза - важный ароморфоз эволюции органического мира, обеспечивший все живое пищей и энергией, кислородом. Дальнейшее усложнение растений в процессе эволюции: появление корней, листьев, развитого стебля, тканей, позволивших им освоить сушу (папоротники, хвощи, плауны) . Ароморфозы, способствующие усложнению растений в процессе эволюции: возникновение семени, цветка и плода (переход семенных растений от размножения спорами к размножению семенами) . Спора - одна специализированная клетка, семя - зачаток нового растения с запасом питательных веществ. Преимущества размножения растений семенами - уменьшение зависимости процесса размножения от окружающих условий и повышение выживаемости.
2. Роль живых организмов в биосфере. Влияние человека на биосферу.
Все живые организмы, населяющие нашу планету, существуют не сами по себе, они зависят от окружающей среды и испытывают на себе ее воздействие. Живая природа представляет собой сложно организованную, иерархичную систему. Выделяют несколько уровней организации жизни на нашей планете и самый высокий из них - биосфера.
С современных позиций биосферу рассматривают как наиболее крупную экосистему планеты, поддерживающую глобальный круговорот веществ. Стабильность биосферы основывается на высоком разнообразии живых организмов, отдельные группы которых выполняют различные функции в поддержании общего потока вещества и распределении энергии. Однако стабильность биосферы имеет определенные пределы, и нарушение ее регуляторных возможностей чревато серьезными последствиями. Учитывая, что в биосфере действуют сложные системы обратных связей и зависимостей, то, соответственно, по мере усиления давления на окружающую среду, среда, в свою очередь, отвечает увеличением встречного давления. Так, например, человек всегда использовал окружающую среду в основном как источник ресурсов, однако в течение очень длительного времени его деятельность не оказывала заметного влияния на биосферу. Лишь в конце прошлого столетия изменения биосферы под влиянием хозяйственной деятельности обратили на себя внимание ученых. Эти изменения нарастали и в настоящее время обрушились на человеческую цивилизацию. Пришлось признать, что даже жизненно важные для экономики человека ресурсы оказываются подчас еще важней для сохранения экологического равновесия в биосфере и в конечном итоге - оптимальных природных условий существования и развития человечества, настоящего и будущего поколений. Вот почему актуально на сегодняшний день изучение проблемы взаимодействия человека с окружающей средой. Именно органичное "сотрудничество" этих двух элементов будет способствовать долгому и стабильному существованию биосферы. Цель настоящей работы заключается в следующем: показать, что человек не является самодостаточным живым существом, живущим отдельно по своим законам, он сосуществует внутри природы, является ее частью и подчиняется ее законам. Для этого необходимо определить место человечества в структуре биосферы; каким образом осуществляется воздействие человека на биосферу и каковы результаты данного воздействия; каким образом биосфера реагирует на любые изменения в протекающих в ней процессах. Только рассмотрев указанные вопросы можно сделать вывод, что человек во всех его проявлениях представляет собой часть биосферы и есть ее определенная функция в определенном пространстве-времени.
3. Рассмотрите несколько типов плодов различных растений (клена, одуванчика, лопуха,
рябины, гороха и др.). Назовите типы плодов и признаки приспособленности к
распространению семян у каждого растения.
1. Основные признаки живого.
Отличительные признаки живых организмов.
УМЕНЬШЕНИЕ БИОЛОГИЧЕСКОГО РАЗНООБРАЗИЯ.
По мере развития цивилизации усиливается её влияние на природу. Всё больше территории города и сельскохозяйственные угодья, всё меньше остаётся на нашей планете уголков, где животные могли бы существовать в естественных условиях. По мере роста населения и расширение хозяйственной деятельности сокращаются нетронутые участки природы. Основные территории размножения, миграционные пути, зоны охоты, районы питания травоядных исчезают под искусственными покрытиями, затопляются водой, «скармливаются» скоту или распахиваются. Лесные области оголяются лесозаготовителями, превращаются в пастбища, используются для посева или засаживаются чуждыми для данного района деревьями. Проблема уменьшения биологического разнообразия вследствие уничтожения естественных участков природы характерна для всех природных зон земли.
В последнее десятилетие сильно выросло антропогенное воздействие на природные ландшафты тундровой зоны. Антропогенная трансформация типичных тундр полуострова Ямал. На месте полного разрушения мохово -лишайниковых тундр начинают активно развиваться процессы термокарста и эрозии (рост оврагов в окрестностях населённых пунктов достигает 15-30 м в год). Тревожное положение сложилось в Яшкульском районе Калмыкии, где сосредоточено основное стадо европейской популяции сайгака. Когда-то эти копытные, современники мамонтов, паслись на огромных открытых пространствах от Тянь - Шаня до Карпат. Сейчас происходит резкое падение численности этого вида, идеально приспособленного к условиям сухих степей. Животные, особенно молодняк, тонут тысячами в водах оросительных каналов, перерезающие исконные миграционные пути сайгаков. Браконьеры отстреливают их сотнями за ночь. Но главная причина сокращения численности сайгаков - прогрессирующий процесс антропогенного опустынивания в степях Прикаспия, стремительно сокращающий площади, пригодных для обитания этих животных.
В результате бездумного промышленного и сельскохозяйственного освоение земель, загрязнение окружающей среды в США уничтожаются или отправляются в естественные районы обитания диких водоплавающих птиц, редких животных. Прилетающие туда из Канады и Аляски утки, гуси, лебеди и другие виды птиц гибнут миллионами. В мировом океане из-за хищнического вылова и все увеличивающегося загрязнения и разрушения окружающей среды 25 видов наиболее ценных промысловых рыб или почти полностью уничтожены или их численность резко сократилась. Ежегодно уничтожается до 250 тысяч особей различных видов дельфинов. Гибнут дюгони и морские черепахи, в рыболовных сетях ежегодно погибает около миллиона морских птиц.
В настоящее время почти все бассейны поверхностного стока европейской и азиатской части России преобразованы гидростроительством. Это существенно нарушило воспроизводство рыбных запасов внутренних водоёмов, прежде всего ценных проходных и полупроходных рыб, таких как осетровые, лососевые, каспийские сельди, вобла, рыбец. Потери только от колебания уровня воды в связи с работой гидроузлов равны величине годового улова в водохранилищах (50-70 тыс. тон) или превышают её. В ирригационных системах, гидроузлах и промышленных водозаборах погибает больше молоди промысловых рыб, чем производится всеми рыбными заводами России. Таким образом, в результате антропогенного разрушения среды обитания происходит резкое сокращение численности и даже исчезновение многих видов живых существ. Только за три последних столетия на нашей планете не стало 120 видов животных. По подсчетам специалистов, в ближайшие 30 лет такая же участь может постигнуть ещё примерно 100 видов, что отрицательно скажется и на жизни людей.
Научные экологические исследования в области изучения охраны генофонда диких животных и растений позволяют обеспечить сохранность многих ценных и редких животных и растений.
ЗАГРЯЗНЕНИЕ
ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ.
Проблема здоровой окружающей среды стала такой же жизненно важной, как проблема обеспечения человека продуктами питания или энергии. Общеизвестно, что от состояния окружающей среды зависит здоровье человека. Даже наследственные заболевания в конечном счете с исторической точки зрения представляют собой результат взаимодействия между неблагоприятной окружающей средой и многими предшествующими поколениями людей.
В настоящее время вследствие хозяйственной деятельности человека загрязнение окружающей среды пробрело гигантские масштабы и может иметь ряд нежелательных последствий: нанесение ущерба растительному и животному миру (снижение продуктивности лесов и культурных растений, вымирание животных); нарушение устойчивости природных биоценозов; нанесение ущерба имуществу (коррозия металлов, разрушение архитектурных сооружений); нанесение вреда здоровью человека. Многие из загрязнителей (пестициды, полихлордифенилы, пластмассы) крайне медленно разлагаются в естественных условиях, а таксические соединения (ртуть, свинец) вообще не обезвреживаются. Особенно много загрязнителей попадают в окружающую среду в результате получения энергии путем сжигания ископаемого топлива. Человек, высвобождая солнечную энергию таким путем, ускоряет круговорот веществ и энергии в природе. Отходы производства и загрязнители (окись углерода, окислы азота, углеводороды, твёрдые частицы и пр.) атмосферы нарушают естественный круговорот углерода, способствуя возникновению ряда негативных последствий (парниковый эффект, фотохимический смог и др.).
Большое количество загрязнителей в атмосферу выбрасывают различные отрасли промышленности, в частности металлургические предприятия мира ежегодно выбрасывают более 150 тыс. тон меди, 120 тыс. тон цинка, 90 тыс. тон никеля, кобальта, ртути и т.д.
Значительным загрязнителем окружающей среды является и сельское хозяйство. Так, одних только пестицидов в мире насчитывается более 1500 препаратов (в России пока применяется лишь 150-160). Особую опасность вызывает применение фосфорорганических пестицидов, которые представляют собой сильнодействующие ядовитые вещества, приводящие к массовой гибели птиц (скворцов, дроздов, сизых голубей и др.).
Экологи бьют тревогу по поводу катастрофического сокращения биоразнообразия на нашей планете, связанного с деятельностью современного человека, который в большинстве своём, проживая в городе, практически не сталкивается с природой, не имеет представления о её разнообразии и может видеть только по телевизору. Это создаёт у него чувство непричастности биоразнообразия к повседневной жизни, но это не так.
Что такое биоразнообразие?
Под термином биоразнообразие учёными принято понимать разнообразие жизни на Земле - растений, животных, насекомых, грибов, бактерий и экосистем, которые они образуют. В этом понятии также существует взаимосвязь, которая присутствует между ними. Биоразнообразие может протекать:
- на уровне генов, обуславливает изменчивость особей определённого вида;
- на уровне вида, отражает разнообразие видов (растения, животные, грибы, микроорганизмы);
- разнообразия сюда входят различия между ними и различные экологические процессы).
Следует учитывать, что все приведённые типы разнообразия находятся во взаимосвязи. Множество экосистем и различных ландшафтов создают условия для появления новых видов, генное разнообразие даёт возможность изменения внутри одного вида. Сокращение биоразнообразия говорит об определённых нарушениях этих процессов.
В настоящее время экологи бьют тревогу в связи с тем, что человеком нарушаются условия обитания, экологические процессы, человек создаёт новые виды растений, животных на генном уровне. Как это отразится на дальнейшей жизни на Земле, неизвестно. Ведь в природе всё взаимосвязано. Об этом говорит так называемый «эффект бабочки». О нём поведал миру писатель фантаст Рей Брэдбери в своём рассказе «И грянул гром» ещё в середине прошлого века.
Невозможность жизни без биоразнообразия
Самое ценное и важное, что существует на земле - это биологическое разнообразие. Знаем ли мы об этом или нет, но вся наша жизнь зависит от богатства земли именно биологического, так как животные и растительность дают нам её. Благодаря растениям, мы получаем достаточное количество кислорода, а материалы на их основе дают нам не только еду, но и древесину, бумагу, ткани.
В наш техногенный век необходимо огромное количество энергии, получаемой путём сжигания топлива, которое вырабатывается из нефти, образованной в результате разложения останков множества организмов, растений. Жизнь человека без биологического разнообразия невозможна.
Приходя в магазин, мы покупаем еду, упакованную в пакеты, мало думая о том, откуда она берётся. Жизнь большинства населения проходит в искусственной среде, которую составляют асфальт, бетон, металл и искусственные материалы, но это не говорит о том, что последствия сокращения биоразнообразия обойдут человечество стороной.
Жизнь на Земле и её многообразие
История планеты Земля говорит о том, что в различные времена её населяло множество живых организмов, большинство которых в результате эволюции, вымирали и уступали место новым видам. Этому способствовали условия и причины, но даже в периоды природного застоя не происходило сокращения биоразнообразия, многообразие увеличивалось.
Природа устроена таким образом, что всё в ней находится во взаимодействии. Ни один вид живых организмов не может жить и развиваться в закрытой среде. Это показали многочисленные опыты по созданию изолированных биосистем, потерпевших полнейший крах.
Современными учёными описаны и изучены 1,4 миллиона видов живых организмов, но по расчётам на Земле существует от 5 до 30 миллионов видов, которые живут, развиваются в зависимости от условий. Это происходит естественным образом. Живые организмы заселили всю планету. Они живут в воде, воздухе, на земле. Их можно встретить в пустыне и на Северном и Южном поясах. Природа обеспечивает всем необходимым, чтобы продолжить жизнь на Земле.
С помощью живых организмов проходит азотный и углеродный круговорот, который, в свою очередь, поддерживает возобновление и переработку природных ресурсов. Благоприятная для жизни среда, которую создаёт атмосфера Земли, также регулируется живыми организмами.
Что способствует сокращению биоразнообразия?
В первую очередь сокращение лесных массивов. Как говорилось выше, растения играют в жизни планеты очень важную роль. Тайгу и джунгли называют лёгкими планеты, благодаря им она получает достаточное количество кислорода. Кроме того, больше половины видов живых организмов существует именно в джунглях, занимающих всего лишь 6% земной поверхности. Их называют генетическим фондом, накопленным за 100 миллионов лет эволюции на Земле. Его потеря будет невосполнимой и может привести планету к полной экологической катастрофе.
Причины сокращения биоразнообразия - это деятельность человека, преобразующего планету с целью удовлетворения своих, не всегда обоснованно увеличенных, потребностей. Бесконтрольная вырубка тайги и джунглей приводит к исчезновению многих видов жизни, даже неизученных и не описанных человеком, к нарушению экосистем и водного баланса.
Этому способствуют вырубки и выжигание лесов, заготовка различного вида растений и рыболовства, проводящихся в хищнических размерах, применение пестицидов, осушение болот, гибель коралловых рифов и вырубка мангровых зарослей, увеличение числа сельскохозяйственных угодий и площади населённых пунктов.
Понятно, что развитие технологий, технический прогресс не остановить. Но необходимо предпринять меры по решению экологических проблем сокращения биоразнообразия.
Международная Конвенция по биологическому разнообразию
С этой целью была принята «Конвенция по биологическому разнообразию», которую подписала 181 страна, чьи правительства приняли на себя обязательства по сохранению его в своих странах, обязались действовать совместно с другими государствами и делиться выгодами по использованию генетических ресурсов.
Но это не предотвратило сокращение биоразнообразия на планете. Экологическая обстановка на Земле становится как никогда угрожающей. Но существует надежда, что здравый смысл, который Бог даровал человеку, возобладает.
Эволюция - двигатель жизни
Двигателем жизни вперёд является эволюция, в результате которой одни виды вымирают и появляются новые. Все современные живые существа пришли на смену вымершим, причём, как подсчитали учёные, из всего разнообразия видов, существовавших на Земле, сегодняшнее их число составляет только 1% от их общего количества.
Вымирание видов - это естественный момент эволюции, но современные темпы сокращения биоразнообразия на планете принимают угрожающие размеры, происходит нарушение естественной саморегуляции и это стало одной из важнейших экологических проблем человечества.
Роль вида в биосфере
Познания человечества о роли, которую играют представители того или иного вида в биосфере, ничтожно малы. Но учёным доподлинно известно, что каждый вид имеет в природе определённое значение. Исчезновение одного вида и невозможность заменить его новым может повлечь за собой цепную реакцию, которая приведёт к вымиранию человека.
Необходимые действия
Первым делом человечество должно попытаться сохранить тропические леса. Тем самым оставив возможность сохранить некоторые виды живых существ и растений от вымирания. Сохранение джунглей приведёт к стабилизации климата.
Джунгли - прямой источник богатейшего генетического материала, сокровищница разнообразных видов живых существ. Кроме того, это источник растений, на основе которых человек создаёт уникальные лекарства. Увлажняя атмосферу, тропические леса предотвращают глобальное изменение климата.
Биологическое разнообразие (БР)- это совокупность всех форм жизни, населяющей нашу планету. Это то, что делает Землю не похожей на другие планеты Солнечной системы. БР-это богатство и многообразие жизни и ее процессов, включающее разнообразие живых организмов и их генетических различий, а так же разнообразие мест их существования. БР делится на три иерархические категории: разнообразие среди представителей тех же самых видов (генетическое разнообразие), между различными видами и между экосистемами. Исследования глобальных проблем БР на уровне генов- дело будущего.
Наиболее авторитетная оценка видового разнообразия выполнена в ЮНЕП в1995г. Согласно этой оценке, наиболее вероятное количество видов -13-14 млн, из которых описаны лишь1,75 млн, или менее13 %. Наивысший иерархический уровень биологического разнообразия- экосистемный, или ландшафтный. На этом уровне закономерности биологического разнообразия определяются в первую очередь зональными ландшафтными условиями, затем местными особенностями природных условий (рельефа, почв, климата), а также историей развития этих территорий. Наибольшим видовым разнообразием отличаются (в убывающем порядке): влажные экваториальные леса, коралловые рифы, сухие тропические леса, влажные леса умеренного пояса, океанические острова, ландшафты средиземноморского климата, безлесные (саванновые, степные) ландшафты.
В последние два десятилетия биологическое разнообразие стало привлекать внимание не только специалистов-биологов, но и экономистов, политиков, а также общественность в связи с очевидной угрозой антропогенной деградации биоразнообразия, намного превышающей нормальную, естественную деградацию.
Согласно «Глобальной оценке биологического разнообразия» ЮНЕП(1995), перед угрозой уничтожения стоят более чем30000 видов животных и растений. За последние400 лет исчезли484 вида животных и654 вида растений.
Причины современного ускоренного снижения биологического разнообразия -
1) быстрый рост населения и экономического развития, вносящие огромные изменения в условия жизни всех организмов и экологических систем Земли;
2) увеличение миграции людей, рост международной торговли и туризма;
3) усиливающееся загрязнение природных вод, почвы и воздуха;
4) недостаточное внимание к долговременным последствиям действий, разрушающих условия существования живых организмов, эксплуатирующих природные ресурсы и интродуцирующих неместные виды;
5) невозможность в условиях рыночной экономики оценить истинную стоимость биологического разнообразия и его потерь.
За последние400 лет основными непосредственными причинами исчезновения видов животных были:
1) интродукция новых видов, сопровождавшаяся вытеснением или истреблением местных видов(39 % всех потерянных видов животных);
2) разрушение условий существования, прямое изъятие территорий, заселенных животными, и их деградация, фрагментация, усиление краевого эффекта(36 % от всех потерянных видов);
3) неконтролируемая охота(23 %);
4) Прочие причины(2 %).
Основные причины необходимости сохранения генетического разнообразия.
Все виды (какими бы вредными или неприятными они ни были) имеют право на существование. Это положение записано во «Всемирной хартии природы», принятой Генеральной Ассамблеей ООН. Наслаждение природой, ее красотой и разнообразием имеет высочайшую ценность, не выражающуюся в количественных показателях. Разнообразие- это основа эволюции жизненных форм. Снижение видового и генетического разнообразия подрывает дальнейшее совершенствование форм жизни на Земле.
Экономическая целесообразность сохранения биоразнообразия обусловлена использованием дикой биоты для удовлетворения различных потребностей общества в сфере промышленности, сельского хозяйства, рекреации, науки и образования: для селекции домашних растений и животных, генетического резервуара, необходимого для обновления и поддержания устойчивости сортов, изготовления лекарств, а также для обеспечения населения продовольствием, топливом, энергией, древесиной и т. д.
Имеется много способов защиты биологического разнообразия. На уровне видов выделяются два основных стратегических направления: в месте и вне места обитания. Охрана биоразнообразия на уровне видов- дорогой и трудоемкий путь, возможный только для избранных видов, но недостижимый для охраны всего богатства жизни на Земле. Главное направление стратегии должно быть на уровне экосистем, чтобы планомерное управление экосистемами обеспечивало охрану биологического разнообразия на всех трех иерархических уровнях.
Наиболее эффективный и относительно экономичный способ охраны биологического разнообразия на экосистемном уровне-охраняемые территории.
В соответствии с классификацией Всемирного союза охраны природы, выделяются8 видов охраняемых территорий:
1.Заповедник. Цель- сохранение природы и природных процессов в ненарушенном состоянии.
2.Национальный парк. Цель- сохранение природных областей национального и международного значения для научных исследований, образования и отдыха. Обычно это значительные территории, в которых использование природных ресурсов и другие материальные воздействия человека не допускаются.
3.Памятник природы. Это обычно небольшие территории.
4.Управляемые природные резерваты. Сбор некоторых природных ресурсов разрешается под контролем администрации.
5.Охраняемые ландшафты и приморские виды. Это живописные смешанные природные и окультуренные территории с сохранением традиционного использования земель.
В статистику по охраняемым территориям обычно включают земли категорий1-5.
6.Ресурсный резерват, создаваемый чтобы предотвратить прежде-временное использование территории.
7.Антропологический резерват, создаваемый для сохранения традиционного образа жизни коренного населения.
8.Территория многоцелевого использования природных ресурсов, ориентированная на устойчивое использование вод, леса, животного и растительного мира, пастбищ и для туризма.
Имеются еще две дополнительные категории, накладывающиеся на вышеперечисленные восемь.
9.Биосферные заповедники. Создаются с целью сохранения биологического разнообразия. Включают несколько концентрических зон различной степени использования: от зоны полной недоступности (обычно в центральной части заповедника) до зоны разумной, но достаточно интенсивной эксплуатации.
10.Места всемирного наследия. Создаются для охраны уникальных природных особенностей мирового значения. Управление осуществляется в соответствии с Конвенцией по всемирному наследию.
Всего в мире насчитываетсяоколо 10000 охраняемых территорий (категорий 1-5) общей площадью 9,6 млн км, или 7,1 % от общей площади суши (без ледников). Цель, которую ставит перед мировой общественностью Всемирный Союз охраны природы, -добиться расширения охраняемых территорий до размеров, составляющих 10 % площади каждой крупной растительной формации (биома) и, следовательно, мира в целом. Это способствовало бы не только охране биоразнообразия, но и повышению устойчивости географической среды в целом.
Стратегия расширения числа и площади охраняемых территорий находится в противоречии с использованием земли для других целей, в особенности имея в виду растущее население мира. Поэтому для охраны биологического разнообразия необходимо, наряду с охраняемыми территориями, в возрастающей степени совершенствовать использование «обычных», заселенных, земель и управление популяциями диких видов, причем не только исчезающих, и местами их обитания на таких землях. Необходимо применять такие приемы, как зонирование территорий по степени использования, создание коридоров, соединяющих массивы земель с меньшим антропогенным давлением, сокращение степени фрагментации очагов биоразнообразия, управление экотонами, сохранение природных переувлажненных земель, управление популяциями диких видов и местами их обитания.
К эффективным способам защиты биологического разнообразия относятся биорегиональное управление значительными территориями и акваториями, а также международные соглашения по этой проблеме. Конференция ООН по окружающей среде и развитию (1992) приняла Международную конвенцию по охране биологического разнообразия.
Важным соглашением является Конвенция о международной торговле видами дикой фауны и флоры, находящимися под угрозой уничтожения. Существует также ряд других конвенций, охраняющих различные аспекты биологических ресурсов и биоразнообразия: Конвенция по охране мигрирующих видов диких животных, Конвенция по охране водно-болотных угодий, Конвенция по защите китов и др. Наряду с глобальными конвенциями существуют и многочисленные региональные и двухсторонние соглашения, регулирующие конкретные вопросы биоразнообразия.
К сожалению, пока можно констатировать, что, несмотря на многочисленные меры, ускоренная эрозия биологического разнообразия мира продолжается. Однако без этих мер защиты степень потери биоразнообразия была бы еще выше.
