Предмет и задачи биологии. История развития

Общая биология(от греч. вios – жизнь и logos – наука) изучает основные закономерности жизненных явлений, протекающих на различных уровнях организации живого. Предметом ее изучения являются живые организмы, их строение, функции, развитие, взаимоотношение со средой и происхождение.Выделяют следующие уровни организации биологических систем:

На молекулярно-генетическом уровне изучают биохимические и генетические процессы, протекающие в живых системах, в том числе хранение, изменение и реализацию генетической информации; на субклеточном уровне – строение и функции компонентов клетки: ядра, мембран, органоидов и включений; на клеточном уровне – строение и жизнедеятельность клеток, их специализацию в ходе развития, механизмы деления клеток; на тканевом уровне – строение и функции тканей и образованных ими органов; на организменном уровне – особенности строения функций отдельных особей; на популяционно-видовом уровне – взаимоотношения между популяциями, входящими в состав биогеоценозов, и окружающей их средой; на биосферно-биогеоценотическом уровне – круговорот веществ и энергии, обусловленный жизнедеятельностью организмов. Только при комплексном изучении явлений жизни на всех уровнях можно получить целостное представление об особой биологической форме движения материи.

2. Уровни организации живого.

Организменный- вкл.соглас-ое функционирование органов и систем. Н а нем проявляются антогенетические изменения строения многоклеточного организма, процессы управления онтогенеза(индивид.развитие организма), процессы реализации генетической информации, адаптационные р-ции организма на изменение условий внутр.ивнеш.среды, процессыобеспеч.постоянствавнутр.ср.организма(гомеостаз).Организменный уровень позволяет сформировать представление об уникальности внутр.ивнеш.строения особей определенного вида и охарактер-ть морфофизиологический процесс. Происходит реализация наследственной программы орг-ма закодированной в генотипе (онтогенез).Однако, генетическаясист.содержит информацию об историческом развитии орг-ма особи(филогенез)т.е. в процессе эмбрионального развития многокл.орг-мы в ускоренном темпе проходят все стадии историч.развития.

Популяционно-видовой- возникает на основе объединения особей одного вида. Вид-это важнейшая биологическая категория, котораяопред-ся как совокупность особей или орг-маоблад-х наследств-ым сходством по морфолог-им, физиологич-им генетич-им и экологогеографическим признакам и способ.свободного скрещивания и давать плодовитое потомство. Со времен Карла Линнея биолог-иее виды обознач-ся двойным наимен-ем на латинском языке.1-ое-род, 2-ое –вид.Способность особей скрещиваться и оставлять плодовитое потомство.Напопул.видовомур-не начинают появляться такие факторы эвол.как рекомбинации и естественный отбор. Ур-нь служит основой развития соц-х отношений и появл.коллективных поведен-х реакций.

Биогецинотический и Биосферный- Эти уровни объединяют процессы протекающие в биогеоценозах, а также функц-х ед-ц биосферы. Биогеоценоз-открытая и относительно стабильная сист, имеющая входы и выходы для в-ва энергии, по средствам котор-х биогеоценоз объед-ся в цикл или сети. На данном ур-не изучают круговорот в-в и потоки энергии в природе, производят оценку продуктивности, изучают их эволюцию, устанавливают причины глобальных экологич-х кризисови прогнозируют состояние и перспективу отдельных видов будущ.Биосфера- часть оболочки земли, населенная живыми орг-ми.Биосферныйур-нь охватывает нижнюю часть атмосферы, всю гидросферу, всю сушу, и верхний слой гидросферы.Вернадский. Верх.границы находящиеся в 15-30 от поверх-тиземли, наиболее населенная нижняя часть тропосферы.

3. Критерии живого. Все живые организмы обладают рядом общих признаков и свойств, которые делают их отличными от тел неживой природы.

1. Высокоупорядоченное строение. Живые организмы имеют определенный план строения — клеточный или неклеточный (вирусы), состоят из химических веществ более высокого уровня организации, чем вещества неживой природы.

2. Обмен веществ и энергии. Для живых организмов характерна совокупность процессов дыхания, питания, выделения, посредством которых они получают из внешней среды необходимые вещества и энергию, преобразуют и накапливают их в организме, выделяют в окружающую среду продукты своей жизнедеятельности.

3. Раздражимость. Организмы способны специфически реагировать на изменения окружающей среды, адаптироваться и выживать в изменяющихся условиях.

4. Размножение. Все живое способно к самовоспроизведению. Размножение связано с процессом передачи наследственной информации и является самым характерным признаком живого. Жизнь любого организма ограничена, но за счет размножения живая материя «бессмертна».

5. Рост и развитие. Живые организмы растут, увеличиваются в размерах, развиваются, изменяются за счет поступления питательных веществ.

6. Движение. Организмы способны к более или менее активному движению. Это один из ярких признаков живого. Движение характерно как для организма, так и для клетки.

7. Саморегуляция. Одним из самых характерных свойств живого является постоянство внутренней среды организма при изменении внешних условий. Регулируется температура тела, давление, насыщенность газами, концентрация веществ и т. д. Явление саморегуляции осуществляется не только на уровне всего организма и на уровне клетки. За счет деятельности всех живых организмов саморегуляцияприсуща и биосфере в целом. Саморегуляция связана с такими свойствами живого, как наследственность и изменчивость.

8. Наследственность — это способность передавать признаки и свойства организма из поколения в поколение в процессе размножения.

9. Изменчивость — это способность организма изменять свои признаки при взаимодействии со средой.

10. Эволюция. Все живое развивается от простого к сложному. В результате исторического развития возникло все многообразие живых организмов.

4. Химический состав организмов Хим. Состав клеток живого орган-ма отражает такой важный признак живой материи как высокий ур-нь структурной организации. Химические элементы, имеющиеся в клетке, делят на три большие группы: макроэлементы, мезоэлементы (олигоэлементы) и микроэлементы.

Содержание макроэлементов составляет около 98 % массы клетки. К ним относятся углерод, кислород, водород и азот, входящие в состав основных органических веществ. Мезоэлементы — это сера, фосфор, калий, кальций, натрий, железо, магний, хлор, составляющие в сумме около 1, 9 % массы клетки. Сера и фосфор являются компонентами важнейших органических соединений. Химические элементы, концентрация которых в клетке около 0, 1 %, отнёосятся к микроэлементам. Это цинк, йод, медь, марганец, фтор, кобальт и др.

Вещества клетки делят на неорганические и органические. К неорганическим веществам относятся вода и минеральные соли. К органическим: липиды, углеводы, белки, нуклеиновае кислоты.

Благодаря своим физико-химическим свойствам вода в клетке является растворителем, средой для протекания реакций, исходным веществом и продуктом химических реакций, выполняет транспортную и терморегуляторные функции, придает клетке упругость, обеспечивает ту prop растительной клетки.

5.Современная клеточная теория. Современная клеточная теория исходит из того, что клеточная теория яв-ся главнейшей формой сущ.жизни, присущая всем живым организмам, кроме вирусов.1) клеточная структура является главной, но единственной формой существования жизни.2)Неклеточными формами считают вирусы. С оговоркой, что признаки живого, обмен в-в они проявляют только внутри клеток, а вне клеток вирус яв-ся сложным хим.в-ом.По мнению ученых, вирусы в совем происхождении связаны с клетками и ияв-ся частью ее генетического материала, т.е.яв-ся «одитявшими генами».2)Выяснилось, что существует 2 вида клеток-прокариотическиекл(кл.бактерий)-не имеют ограниченного мембраной ядра.Эукариотическиекл(кл.растений, жив-х, грибов, простейших)-имеют ядро, окруженная 2ой мембранной с ядрышками порами.У большинства нет внутр-х мембранных органоидов. В соответствии с теорией симбиогенеза, эти органоидыяв-ся потомками бактериальных клеток.Эукориотическаякл.система более высокого уровня организации и она не может считаться гомологичной клеткой бактерии.Гомология всех клеток св-ся замкнутой наружной мембраной из 2ого слоя липидов, а также рибосом и хромосом(наслед.матер-х).3)Клеточная теор.рассм-маорг-м как клеток о жизни появления организма, растворяла в сумме жизни проявлений состава клеток.Игнорир-сь целостность орг-ма, о закономерности целого поднялись сумма частей.4) Клеточная теор.игнорируя специфичность неклет-ой стр-ры в организме или даже признавала их не живыми в действ-ти в организме клетки есть многоядерные надклеточные стр-ры, а также безядерное межклеточное в-во, облад-щее способ-ю к метаболизму и яв-ся живым. 5)Проблема части и целого разреш.клеточ.теор. метофизически и все внимание перен-сь на части орг-ма, т.е клетки

6.Структурно-функциональная организация прокариотических клеток. Прокариоты-безядерныеорг-мы(доядерные).Одноклеточные орг-мы, не облад.оформленнымядром.Для клеток прокариот хар-но отсут.ядернойоболчки и ДНК упакован.без участия белков гестонов. ДНК представлена замкнутым кольцом.В клетках отсут.органоиды имеющее мембранное строение. ДНК-линейное, она связана с белками гестонами, у которых нет бактерии, обычно присутст.2 ядерные фазы –гаппофаза и гиппофаза. 1-ая фаза хар-ся гаплоидным или одним набором хромосом, обр-т диплоидную кл, соед.диплоидный набор хромосом.Наличие у эукар-х клеток особ-х органелл имеющих свой генетич.аппарат, размнож.делением и окруж.мембран-ми.По своему строению и жизнедеятельности они похожи на бактерии. Имеют малое строение органелл, причем не одна из них не окружена мембраной.Наличие у эукариот фагоцетоза (способность эукариот.клеток захватывать заключая мембранный пузырек разные тв.частицы, обеспечивая важную защитную функцию.Фагоцетоз был открыт мечниковым у морских звезд.Большинство бактерий имеют кл.стенкуотлич.отэукар-ой.У прокариот это прочная стр-ра состоит из мурения.Клеточную стенку имеют простейшие, а также грибы и раст.У грибов она сост. Из хетина и глюканов.Унизжих растений-целлюлоза и глипопротеин.У высших-целлюлоза, лектин. У бактерий разнообр.обмен в-в, 4 вида: 1)фотоавтотрофы2)фотогетеротрофы3) хемоавтотрофы4)хемогетеротрофы.Эукариоты либо сами синтезируют энергию из солнеч.энергии, либо используют готовую энергию такого происх.

7.Структурно-функциональная организация эукариотической клетки. Образование эукариотической клетки стало вторым по своему значению (после появления самой жизни) эволюционным событием. Основным и принципиальным отличием эукариотов от прокариотических организмов является наличие более совершенной системы генома. Благодаря появлению и развитию клеточного ядра, резко возросла степень приспосабливаемости одноклеточных организмов к регулярно меняющимся условиям существования и способность к быстрой адаптации без внесения существенных наследственных изменений в генную систему.Эукариотическая клетка, цитоплазма которой является областью активных метаболических процессов, благополучно отделившейся от зоны хранения, считывания и редупликации генетической информации, оказалась способна к дальнейшей биологической эволюции. Это эпохальное и судьбоносное эволюционное событие, по подсчетам ученых, произошло не позднее 2, 6 млрд. лет назад на стыке двух геологических вех – Архея и Протерозоя. Рост приспосабливаемости и устойчивости биологических структур является непременным условием полноценной биологической эволюции. Именно своей высокой способностью к адаптации эукариотическая клетка смогла эволюционировать до многоклеточных организмов со сложной структурной организацией. Ведь в многоклеточных биологических системах клетки с одинаковым геномом, приспосабливаясь к меняющимся условиям, образуют совершенно различные, как по своим морфологическим свойствам, так и по функциональности, ткани. В этом и заключается великая эволюционная победа эукариотов, которая и обусловила появление такого грандиозного разнообразия форм жизни на планете и выход на эволюционную арену самого человека. Строение клеток эукариотического типа имеет несколько характерных особенностей, не свойственных прокариотам. Эукариотическая клетка содержит большое количество генетического материала (90%), который сосредоточен в хромосомных структурах, что обеспечивает их дифференцировку и специализацию. Любая эукариотическая клетка характеризуется наличием обособленного ядра. Это главная отличительная черта клеток данного типа. Еще одним важным отличием от прокариотов являются органоиды эукариотической клетки – постоянные и разнообразные внутриклеточные структуры. Эукариотическая клетка в сравнении с прокариотической обладает более сложной многоступенчатой системой восприятия разнообразных веществ. В природе не существует какой-то типичной универсальной клетки эукариотического типа. Все они характеризуются невероятным разнообразием, что обусловлено именно необходимостью эволюционной адаптации. Очень важной особенностью эукариотов является присущая им компартментализация – локализация всех биохимических процессов в отдельных клеточных отсеках, разделенных внутриклеточной мембраной. Эукариоты обладают рядом сложных структурных компонентов. Таких как мембранная система; цитоплазматический матрикс, являющийся основным внутриклеточным веществом; клеточные органеллы – главные функциональные компоненты эукариотов.

8.Отличие эукариот от прокариот. Эукариоты-редставляют собой надцарство живых организмов. В переводе с греческого языка «эукариот» обозначает «владеющий ядром». Соответственно эти организмы в своем составе имеют ядро, в котором закодирована вся генетическая информация. К ним относятся грибы, растения и животные.

Прокариоты – это живые организмы, в клетках которых ядро отсутствует. Характерными представителями прокариот являются бактерии и цианобактерии.

Время возникновенияПервыми приблизительно 3, 5 миллиарда лет тому назад возникли прокариоты, которые через 2, 4 миллиарда лет положили начало развитию эукариотическихклеток. Размер Эукариоты и прокариоты сильно отличаются по размеру друг от друга. Так диаметр эукариотической клетки – 0, 01-0, 1 мм, а прокариотической – 0, 0005-0, 01 мм. Объем эукариота порядка 10000 раз больше, чем объем прокариота.

ДНК Прокариоты имеют кольцевую ДНК, которая располагается в нуклеоиде. Эта клеточная область отделена от остальной цитоплазмы при помощи мембраны. ДНК никак не связана с РНК и белками, отсутствуют хромосомы.ДНКэукариотических клеток линейная, располагается в ядре, в котором имеются хромосомы. Клеточное деление эукариот и прокариотПрокариоты размножаются в основном простым делением пополам, в то время как эукариоты делятся при помощи митоза, мейоза или сочетанием этих двух способов.

Органеллы Уэукариотических клеток имеются органеллы, характеризующиеся наличием собственного генетического аппарата: митохондрии и пластиды. Они окружены мембраной и имеют способность к размножению посредством деления.

В прокариотических клетках также встречаются органеллы, но в меньшем количестве и не ограниченные мембраной. Фагоцитоз Эукариоты, в отличие от прокариот, имеют способность к перевариванию твердых частиц, заключая их в мембранный пузырек. Существует мнение, что эта особенность возникла в ответ на необходимость полноценно обеспечить питанием клетку во много раз большую прокариотической. Следствием наличия уэукариот фагоцитоза стало появление первых хищников.

Двигательныеприспособления Жгутики эукариот имеют достаточно сложное строение. Они представляют собой тонкие клеточные выросты, окруженные тремя слоями мембраны, содержащие 9 пар микротрубочек по периферии и две в центре. Имеют толщину до 0, 1 миллиметра и способны изгибаться по всей длине.наличие ресничек.Некоторые прокариоты также имеют жгутики, однако, очень тонкие, около 20 нанометров в диаметре. Они представляют собой пассивно вращающиеся полые белковые нити.

9. Цитоплазматическая мембрана – строение и функции. Строение пленки достаточно разнообразно. В соответствии с химической организацией, она представляет собой комплекс белков и липидов. Цитоплазматическая мембрана клетки включает в себя бислой. Он выступает в качестве основы. Кроме этого, цитоплазматическая мембрана содержит холестерол и гликолипиды. Этим веществам свойственнаамфипатричность. Другими словами, в них присутствуют гидрофобные (" боящиеся влаги") и гидрофильные (" любящие воду") концы. Последние (фосфатная группа) направлены наружу от мембраны, вторые (остатки от жирных кислот) ориентированы друг к другу. За счет этого и формируется липидный биполярный слой. Липидные молекулы обладают подвижностью. Они способны перемещаться в собственном монослое либо (что редко) из одного в другой. Липидный слой может иметь состояние твердого или жидкого кристалла. Монослои отличаются асимметричностью. Это значит, что в них различен состав липидов. За счет этого свойства цитоплазматические мембраны обладают специфичностью даже в рамках одной клетки. Ко второму обязательному компоненту пленки относят белки. Многие из этих соединений могут перемещаться в мембранной плоскости либо совершать вращения вокруг собственной оси. При этом они не способны переходить из одной части бислоя в другую. Защита внутренней среды – основная задача, которую выполняет цитоплазматическая мембрана. Функции: Барьерная. Защитная пленка обеспечивает активный, пассивный, избирательный, регулируемый обмен соединений с внешней средой. За счет избирательной проницаемости осуществляется отделение клетки и ее компартментов и снабжение их нужными веществами. Транспортная. Сквозь пленку осуществляется переход соединений от клетки к клетке. Благодаря этому доставляются питательные соединения, удаляются конечные продукты обмена, происходит секреция разных веществ. Кроме этого, формируются ионные градиенты, на оптимальном уровне поддерживаются ионная концентрация и рН. Они необходимы для активной деятельности ферментов клетки. Матричная. Эта функция обеспечивает определенную ориентацию и взаиморасположение белков мембраны, а также оптимальное их взаимодействие. Механическая. За счет нее обеспечивается автономность клетки, внутренних структур. Энергетическая. На фоне фотосинтеза в хлоропластах и при осуществлении клеточного дыхания в мембранах активны системы энергетического переноса. В них также участвуют и белковые соединения. Рецепторная. Ряд белков, которые присутствуют в мембране, обеспечивает восприятие различных сигналов. К примеру, циркулирующие в крови стероиды оказывают воздействие только на те клетки-мишени, которые обладают соответствующими гормонам рецепторами. Химические соединения, обеспечивающие проведение импульсов.

10.Ядро: строение и функции.Ядро – основной компонент клетки, несущей генетическую информации Ядро – располагается в центре. Форма различная, но всегда круглая или овальная. Размеры различны. Содержимое ядра – жидкая консистенция. Различают оболочку, хроматин, кариолимфу (ядерный сок), ядрышко. Ядерная оболочка состоит из 2 мембран, разделённых перенуклеарным пространством. Оболочка снабжена порами, через которые происходит обмен крупными молекулами различных веществ. Оно может находиться в 2 состояниях: покоя – интерфазы и деления – митоза или мейоза. Функции ядра клетки: регуляция процессов обмена веществ в клетке; хранение наследственной информации и ее воспроизводство; синтез РНК; сборка рибосом.собственно с хранением генетической информации, другую - с ее реализацией, с обеспечением синтеза белка.

11.Цитоплазма: строение и функции. Цитоплазма, отделенная от окружающей среды плазмолеммой, включает в себя основное вещество (матрикс и гиалоплазма), находящиеся в ней обязательные клеточные компоненты – органеллы, а также различные непостоянные структуры – включения.

В электронном микроскопе матрикс цитоплазмы имеет вид гомогенного или тонкозернистого вещества с низкой электронной плотностью. Основное вещество цитоплазмы заполняет пространство между плазмалеммой, ядерной оболочкой и другими внутриклеточными структурами. Гиалоплазма является сложной коллоидной системой, включающей в себя различные биополимеры. Основное вещество цитоплазмы образует истинную внутреннюю среду клетки, которая объединяет все внутриклеточные структуры и обеспечивает взаимодействие их друг с другом. В электронном микроскопе матрикс цитоплазмы имеет вид гомогенного или тонкозернистого вещества с низкой электронной плотностью. Включает микротрабекулярную сеть, образованную тонкими фибриллами толщиной 2-3 нм и пронизывающей всю цитоплазму. Основное вещество цитоплазмы следует рассматривать так же, как сложную коллоидную систему, способную переходить из жидкого состояния в гелеобразное. Функции: - объединяет все клеточные структуры и обеспечивает их взаимодействие друг с другом. – является вместилищем для ферментов и АТФ. – откладываются запасные продукты. – происходят различные реакции (синтез белка). – постоянство среды. – является каркасом.

12. Эндоплазматическийретикулум: строение и функции. Наиболее протяженная цитоплазматическая органелла представляет собой систему мембранных цистерн, которые образуют эндоплазматический ретикулум.

На каналах шероховатой ЭПС в виде полисом расположены рибосомы. Здесь протекает синтез белков, преимущественно продуцируемых клеткой на экспорт (удаление из клетки), например, секретов железистых клеток. Здесь же происходят образование липидов и белков цитоплазматической мембраны и их сборка. Плотно упакованные цистерны и каналы гранулярной ЭПС образуют слоистую структуру, где наиболее активно протекает синтез белка. Это место называется эргастоплазмой.

На мембранах гладкой ЭПС рибосом нет. Здесь протекает в основном синтез жиров и подобных им веществ (например, стероидных гормонов), а также углеводов. По каналам гладкой ЭПС также происходит перемещение готового материала к месту его упаковки в гранулы (в зону комплекса Гольджи). В печеночных клетках гладкая ЭПС принимает участие в разрушении и обезвреживании ряда токсичных и лекарственных веществ (например, барбитуратов). В поперечно-полосатой мускулатуре канальцы и цистерны гладкой ЭПС депонируют ионы кальция. Комплекс ГольджиЭндоплазматическийретикулум строение. Обширная непрерывная сеть из уплощенных мембранных цистерн.Имеетрибосомапьные частицы, прилегающие к цитозольной поверхности

Функции эндоплазматическогоретикулума. Белки, синтезированные на связанных с ретикулумом рибосомах, проникают в его просвет, откуда перемещаются в другие органеллы или секретируются из клетки

Агранулярныйэндоплазматическийретикулум имеет трубчатую разветвленную структуру, и на его поверхности отсутствуют рибосомы. Это место синтеза липидов, а также резервуары, запасающие и высвобождающие попы кальция, которые участвуют в контроле различных вариантов клеточной активности.

Структура. Обширная непрерывная сеть из сильно разветвленных мембранных трубок, не несущая на поверхности рибосом. Может быть связана с гранулярным эндоплазматическим ретикулумом

Функция. Содержит ферменты для синтеза жирных кислот и стероидов. Хранит и освобождает ионы кальция, который контролирует различные клеточные процессыпродолжающиеся через всю сеч ьретикулума.

Гранулярный и агранулярныйэпдоплазматическиеретнкулумы существуют в одной н той же клетке, по их соотношение варьируется в разных клетках и иногда даже внутри той же самой клетки в зависимости от характера ее активности.

13. Комплекс Гольджи: строение и функции. Комплекс Гольджи - это мембранная структура, присущая любой эукариотической клетке. Комплекс Гольджи состоит из уплощенных цистерн, как правило, собранных в стопки (диктиосомы). Цистерны не изолированы, а соединены между собой системой трубочек. Первую от ядра цистерну называют цис-полюсом комплекса Гольджи, а последнюю, соответственно, транс-полюсом. Количество цистерн в разных клетках разных организмов может варьировать, но в целом строение комплекса Гольджи у всех эукариот примерно одинаково. В секреторных клетках он развит особенно сильно.

Функции комплекса Гольджи заключаются в переносе белков к месту назначения, а также их гликозилировании, дегликозилировании и модификации олигосахаридных цепочек. Комплексу Гольджи свойственна функциональная анизотропия. Новосинтезированные белки транспортируются из эндоплазматическогоретикулума к цис-полюсу диктиосом с помощью везикул. Далее они постепенно продвигаются по направлению к транс-полюсу, подвергаясь поэтапным модификациям (по мере удаления от ядра состав ферментных систем в цистернах меняется). И, наконец, белки отправляются к своему окончательному месту назначения в везикулах, отпочковывающихся от транс-полюса.

Комплекс Гольджи обеспечивает транспорт белков в три компартмента: к лизосомам (а также центральной вакуоли растительной клетки и сократительным вакуолям простейших), к клеточной мембране и в межклеточное пространство. Направление переноса белка определяется специальными гликозидными метками. Например, маркер лизосомальных ферментов - манноза-6-фосфат. Созревание и транспорт митохондриальных, ядерных и хлоропластных белков происходит без участия комплекса Гольджи: они синтезируются свободными рибосомами после чего попадают непосредственно в цитозоль.

Важная функция комплекса Гольджи - синтез и модификация углеводного компонента гликопротеинов, протеогликанов и гликолипидов. В нем же синтезируются и многие полисахариды, например гемицеллюлоза и пектин у растений. Цистерны комплекса Гольджи содержат целый набор различныхгликозилтрансфераз и гликозидаз. Также в них происходит сульфатирование углеводных остатков.

14. Митохондрии: строение и функции. Строение митохондрий

Митохондрия имеет две мембраны: наружную (гладкую) и внутреннюю (образующую выросты — листовидные (кристы) и трубчатые (тубулы)). Мембраны различаются по химическому составу, набору ферментов и функциям.

У митохондрий внутренним содержимым является матрике — коллоидное вещество, в котором с помощью электронного микроскопа были обнаружены зерна диаметром 20—30 нм (они накапливают ионы кальция и магния, запасы питательных веществ, например, гликогена).

В матриксе размещается аппарат биосинтеза белка органеллы:

2-6 копий кольцевой ДНК, лишенной гистоновых белков (как

упрокариот), рибосомы, набор т-РНК, ферменты редупликации,

транскрипции, трансляции наследственной информации. Этот аппарат

в целом очень похож на таковой у прокариот (по количеству,

структуре и размерам рибосом, организации собственного наследственного аппарата и др.), что служит подтверждением симбиотической концепции происхождения эукариотической клетки.

В осуществлении энергетической функции митохондрий активно участвуют как матрикс, так и поверхность внутренней мембраны, на которой расположена цепь переноса электронов (цитохромы) и АТФ-синтаза, катализирующая сопряженное с окислением фосфорилирование АДФ, что превращает его в АТФ.

Митохондрии размножаются путем перешнуровки, поэтому при делении клеток они более или менее равномерно распределяются между дочерними клетками. Так, между митохондриями клеток последовательных генераций осуществляется преемственность.

Таким образом, митохондриям свойственна относительная автономность внутри клетки (в отличие от других органоидов). Они возникают при делении материнских митохондрий, обладают собственной ДНК, которая отличается от ядерной системой синтеза белка и аккумулирования энергии. Основные функции митохондрий:

1)играют роль энергетических станций клеткок. В иих протекают процессы окислительного фосфорилирования (ферментативного окисления различных веществ с последующим накоплением энергии в виде молекул аденозинтрифосфата—АТФ);

2)хранят наследственный материал в виде митохондриальной ДНК. Митохондрии для своей работы нуждаются в белкаx, закодированных в генах ядерной ДНК, так как собственная митохондриальная ДНК может обеспечить митохондрии

лишь несколькими белками.

Побочные функции — участие в синтезе стероидных гормонов, некоторых аминокислот (например, глютаминовой).

15. Лизосомы: строение и функции. Лизосомы – это пузырьки диаметром 200—400 мкм. (обычно). Имеют одномембранную оболочку, которая снаружи иногда бывает покрыта волокнистым белковым слоем. Содержат набор ферментов (кислых гидролаз), которые осуществляют при низких значениях рН гидролитическое (в присутствии воды) расщепление веществ (нуклеиновых кислот, белков, жиров, углеводов). Основная функция — внутриклеточное переваривание различных химических соединений и клеточных структур.Выделяют первичные (неактивные) и вторичные лизосомы (в них протекает процесс переваривания). Вторичные лизосомы образуются из первичных. Они подразделяются на гетеролизосомы и аутолизосомы.Вгетеролизосомах (или фаголизосомах) протекает процесс переваривания материала, который поступает в клетку извне путем активного транспорта (пиноцитоза и фагоцитоза).В аутолизосомах (или цитолизосомах) подвергаются разрушению собственные клеточные структуры, которые завершили свою жизнь.Вторичные лизосомы, которые уже перестали переваривать материал, называются остаточными тельцами. В них нет гидролаз, содержится непереваренный материал.При нарушении целостности мембраны лизосом или при заболевании клетки гидролазы поступают внутрь клетки из лизосом и осуществляют ее самопереваривание (автолиз). Этот же процесс лежит в основе процесса естественной гибели всех клеток (апоптоза). Образование лизосом происходит за счет отпочковывания от цистерн аппарата Гольджи.

Микротельца составляют сборную группу органелл. Они представляют собой пузырьки диаметром 100—150 нм, отграниченные одной мембраной. Содержат мелкозернистый матрикс и нередко белковые включения.

К таким органеллам можно отнести и пероксисомы. В них содержатся ферменты группы оксидаз, которые регулируют образование пероксида водорода (в частности, каталаза).

Так как пероксид водорода — токсичное вещество, оно подвергается расщеплению под действием пероксидазы. Реакции образования и расщепления пероксида водорода включены во многие метаболические циклы, особенно активно протекающие в печени и почках.Поэтому в клетках этих органов количество пероксисом достигает 70—100.

16. Пероксисомы: строение и функции. Они представляют собой мембранные сферические или удлиненные пузырьки диаметром 0.05-1.5 мкм с умеренно плотным однородньм или мелкозернистым содержимым (матриксом), в котором иногда выявляется более плотная сердцевина (нуклеоид), имеющая кристаллическое строение и состоящая из фибрилл и трубочек. Мелкие пероксисомы (микропероксисомы) диаметром 0.05-0.25 мкм встречаются во всех клетках, крупные (макропероксисомы) диаметром 0.3-1.5 мкм – в гепатоцитах, макрофагах, клетках проксимальных почечных канальцев. Число пероксисом варьирует в клетках разных типов; в гепатоцитах оно составляет в среднем 500, а занимаемый ими относительный объем -около 2% объема клетки. Пероксисомы обновляются каждые 5-6 дней. Функции пероксисом. Пероксисомы (наряду с митохондриями) – главный центр утилизации кислорода в клетке. В результате окисления аминокислот, углеводов и других соединений в клетках образуется сильный окислитель – перекись водорода (Н2О2), которая далее благодаря действию каталазы пероксисом распадается с выделением кислорода и воды. Пероксисомы защищают клетку от действия перекиси водорода, оказывающей сильный повреждающий эффект.

Крупные пероксисомы печени и почек играют важную роль в обезвреживании ряда веществ. Например, в них окисляется около 50% поглощенного этилового спирта. Помимо реакций детоксикации, ферменты пероксисом катализируют расщепление жирных кислот, участвуют в ряде катаболических и анаболических реакций, в частности, в обмене аминокислот, оксалата и полиаминов. Некоторые из этих реакций протекают исключительно в пероксисомах, отчего их повреждение может привести к серьезным обменным нарушениям.

17. Рибосомы: строение и функции.Ультрамикроскопическис органеллы округлой или грибовидной формы, состоящие из двух частeй - субъединиц. Они не имеют мембранного строения и состоят из белка и рРНК. Субъединицы образуются в ядрышке. Объединяются вдоль молекулы иРНК в цепочки - полирибосомы - в цитоплазме. Функции. Универсальные органеллы всех клеток животных и растений. Находятся в цитоплазме в свободном состоянии или на мембранах ЭС; кроме того, содержатся в митохондриях и хлоропластах. В рибосомах синтезируются белки по принципу матричного синтеза; образуется полипептидная цепочка - первичная структура молекулы белка.

18. Микрофиламенты: строение и функции. Микрофиламенты представляют собой очень тонкие и длинные нитевидные белковые структуры, встречающиеся во всей цитоплазме. Под плазматической мембраной микрофиламенты образуют сплошное сплетение, формируя цитосклет. Вся эта структура очень лабильна. Под влиянием различных воздействий (большое значение имеет концентрация кальция) микрофиламенты распадаются на отдельные фрагменты и вновь собираются. Так как микрофиламенты являются сократимыми элементами цитоскелета, то участвуют в изменении формы клетки, во внутриклеточных перемещениях органелл, расхождении хромосом при делении клетки. Кроме этого микрофиламиенты выполняют исследующие функции: ответственны за перемещение: хлоропластов, которые могут изменять свое положение в зависимости от освещения; клеточныхядер; пузырьков; участвуют: в фагоцитозе (но, не в пино- или экзоцитозе); в образовании перетяжки при клеточном делении (здесь действует кольцо из пучков микрофиламентов, опоясывающих клетку); в движении хроматид и хромосом при делении ядра.

37-Ген (др.-греч. гЭнпт — род) — структурная и функциональная единица наследственности живых организмов. Ген представляет собой участок ДНК, задающий последовательность определённого полипептида либо функциональной РНК.

свойства гена: 1) дискретность — несмешиваемость генов;

2) стабильность — способность сохранять структуру;

3) лабильность — способность многократно мутировать;

4) множественный аллелизм — многие гены существуют в популяции во множестве молекулярных форм;

5) аллельность — в генотипе диплоидных организмов только две формы гена;

6) специфичность — каждый ген кодирует свой признак;

7) плейотропия — множественный эффект гена;

8) экспрессивность — степень выраженности гена в признаке;

9) пенетрантность — частота проявления гена в фенотипе;

10)амплификация — увеличение количества копий гена.

38-Генотип — это совокупность всех генов организма, являющихся его наследственной основой.

Фенотип — совокупность всех признаков и свойств организма, которые выявляются в процессе индивидуального развития в данных условиях и являются результатом взаимодействия генотипа с комплексом факторов внутренней и внешней среды.

39-Модификационная изменчивость - это эволюционно закрепленные реакции организма на изменения условий внешней среды при неизменном генотипе.

Норма реакции — предел модификационной изменчивости какого-либо признака. Норма реакции определяется генетически и наследуется. Изменчивость признака может быть очень существенной, но она никогда не выходит за пределы нормы реакции. Примером признака с широкой нормой реакции может служить молочность у коров. А у некоторых норма реакции может быть очень узкой, например, окраска шерсти у собак.

40-Мутационной называется изменчивость, вызванная возникновением мутации. Мутации — это наследуемые изменения генетического материала, приводящие к изменению тех или иных признаков организма.

41-У человека, как и у подавляющего большинства многоклеточных животных, большая часть клеток диплоидны. Гаплоидны только зрелые половые клетки, или гаметы. Нарушения плоидности приводят к серьёзным болезненным изменениям. Примеры анеуплоидии у человека: синдром Дауна — трисомия по 21-й хромосоме, синдром Кляйнфельтера — избыточная X хромосома, синдром Тернера — нулисомия по одной из половых хромосом. Описаны также трисомия по X хромосоме и случаи трисомии по некоторым другим аутосомам. Примеры полиплоидии редки, однако известны как абортивные триплоидные зародыши, так и триплоидные новорождённые и диплоидно-триплоидные мозаики.

42-Хромосомные аберрации (хромосомные мутации, хромосомные перестройки) — тип мутаций, которые изменяют структуру хромосом

1) Различают терминальные (утрата концевого участка хромосомы) и интеркалярные (утрата участка на внутреннем участке хромосомы) делеции. Если после образования делеции хромосома сохранила центромеру, она аналогично другим хромосомам передается при митозе, участки же без центромеры, как правило, утрачиваются. При конъюгации гомологичных хромосом во время мейоза у нормальной хромосомы на месте, соответствующем интеркалярной делеции у дефектной хромосомы, образуется делеционная петля, которая компенсирует отсутствие делетированного участка.

2) Дупликации представляют собой класс перестроек, который объединяет как внутри-, так и межхромосомные перестройки. Вообще, любая дупликация — это появление дополнительной копии участка хромосомы, которая может располагаться сразу за тем районом, который дуплицирован, тогда это тандемная дупликация, либо в новом месте или в другой хромосоме. Новая копия может образовать отдельную маленькую хромосому со своими собственными теломерами и центромерой, тогда это свободная дупликация

3) Инверсией называют поворот участка хромосомы на 180°. Различают парацентрические (инвертированный фрагмент лежит по одну сторону от центромеры) и перицентрические (инвертированный фрагмент лежит по разные стороны от центромеры) инверсии. При инверсиях не происходит потери генетического материала, поэтому инверсии, как правило, не влияют на фенотип носителя.

4) Транслокации представляют собой межхромосомную перестройку, при которой происходит перенос участка одной хромосомы на другую. Отдельно выделяют реципрокные транслокации (когда две негомологичные хромосомы обмениваются участками) и Робертсоновские транслокации, или центрические слияния (при этом две негомологичные акроцентрические хромосомы объединяются в одну с утратой материала коротких плеч).

43-ДОКАЗАТЕЛЬСТВА ЭВОЛЮЦИИ

Морфологические

Эмбриологические

Палеонтологические

Биохимические

Биогеографические

1. Биохимические доказательства эволюции.

1.Все организмы, будь то вирусы, бактерии, растения, животные или грибы, имеют удивительно близкий элементарный химический состав.

2.У всех у них особо важную роль в жизненных явлениях играют белки и нуклеиновые кислоты, которые построены всегда по единому принципу и из сходных компонентов. Высокая степень сходства обнаруживается не только в строении биологических молекул, но и в способе их функционирования. Принципы генетического кодирования, биосинтеза белков и нуклеиновых кислот едины для всего живого.

3.У подавляющего большинства организмов в качестве молекул-аккумуляторов энергии используется АТФ, одинаковы также механизмы расщепления сахаров и основной энергетический цикл клетки.

4.Большинство организмов имеют клеточное строение.

2.Эмбриологические доказательства эволюции.

Отечественные и зарубежные ученные обнаружили и глубоко изучили сходства начальных стадий эмбрионального развития животных. Все многоклеточные животные проходят в ходе индивидуального развития стадии бластулы и гаструлы. С особой отчетливостью выступает сходство эмбрионального стадий в пределах отдельных типов или классов. Например, у всех наземных позвоночных, так же и у рыб, обнаруживается закладка жаберных дуг, хотя эти образования не имеют функционального значения у взрослых организмов. Подобное сходство эмбриональных стадий объясняется единством происхождения всех живых организмов.

3.Морфологические доказательства эволюции.

Особую ценность для доказательства единства происхождения органического мира представляют формы, сочетающие в себе признаки нескольких крупных систематических единиц. Существование таких промежуточных форм указывает на то, что в прежние геологические эпохи жили организмы, являющиеся родоначальниками нескольких систематических групп. Наглядным примером этого может служить одноклеточный организм эвглена зеленая. Она одновременно имеет признаки, типичные для растений и для простейших животных.

Строение передних конечностей некоторых позвоночных несмотря на выполнение этими органами совершенно разных функций, в принципиальных чертах строение сходны. Некоторые кости в скелете конечностей могут отсутствовать, другие - срастаться, относительные размеры костей могут меняться, но их гомология совершенно очевидна. Гомологичными называются такие органы, которые развиваются из одинаковых эмбриональных зачатков сходным образом.

Некоторые органы или их части не функционируют у взрослых животных и являются для них лишними - это так называемые рудиментарные органыили рудименты. Наличие рудиментов, так же как и гомологичных органов, тоже свидетельство общности происхождения.

4. Палеонтологические доказательства эволюции.

Палеонтология указывает на причины эволюционных преобразований. В этом отношении интересна эволюция лошадей. Изменение климата на Земле повлекло за собой изменение конечностей лошади. Параллельно изменению конечностей происходило преобразование всего организма: увеличение размеров тела, изменения формы черепа и усложнение строения зубов, возникновения свойственного травоядным млекопитающим пищеварительного тракта и многое другое.

В результате изменения внешних условий под влиянием естественного отбора произошло постепенное превращение мелких пятипалых всеядных животных в крупных травоядных. Богатейший палеонтологический материал - одно из наиболее убедительных доказательств эволюционного процесса, длящегося на нашей планете уже более 3 миллиардов лет.

5. Биогеографические доказательства эволюции.

Ярким свидетельством происшедших и происходящих эволюционных изменений является распространение животных и растений по поверхности нашей планеты. Сравнение животного и растительного мира разных зон дает богатейший научный материал для доказательства эволюционного процесса. Фауна и флора Палеоарктической и Неоарктической областей имеют много общего. Это объясняется тем, что в пролом между названными областями существовал сухопутный мост - Берингов перешеек. Другие области имеют мало общих черт.

Таким образом, распределение видов животных и растений по поверхности планеты и их группировка в биографические зоны отражает процесс исторического развития Земли и эволюции живого.

44-Сущность эволюционного учения заключается в следующих основных положениях:

Все виды живых существ, населяющих Землю, никогда не были кем-то созданы.

Возникнув естественным путем, органические формы медленно и постепенно преобразовывались и совершенствовались в соответствии с окружающими условиями.

В основе преобразования видов в природе лежат такие свойства организмов, как наследственность и изменчивость, а также постоянно происходящий в природе естественный отбор. Естественный отбор осуществляется через сложное взаимодействие организмов друг с другом и с факторами неживой природы; эти взаимоотношения Дарвин назвал борьбой за существование.

Результатом эволюции является приспособленность организмов к условиям их обитания и многообразие видов в природе.

45-вид, структура и критерии вида

Вид — это совокупность особей, обладающих наследственным сходством морфологических, физиологических и биологических особенностей, свободно скрещивающихся и дающих плодовитое потомство, приспособленных к определенным условиям жизни н занимающих в природе определенную область — ареал. (Современное определение вида)

структура вида:

Популяция — естественная элементарная структура вида, представляющая совокупность свободно скрещивающихся особей одного вида, занимающих определенную обособленную часть ареала.

Подвид — более крупная внутривидовая группировка, состоящая из популяций, близких по ареалу, или по своим экологи ческим особенностям.подвид более крупная внутривидовая группировка, состоящая из популяций, близких по ареалу, или по своим экологи ческим особенностям.

Критерии вида.

1. Морфологический — сходство внешнего и внутреннего строения организмов одного вида. Критерий не абсолютен, так как существуют виды-двойники, половой диморфизм особей одного вида, породы и сорта, значительно отличающиеся друг от друга.

2. Генетический — характеризует число и структуру хромосом вида, его кариотип. Каждый вид имеет строго определенный набор хромосом. Виды-двойники отличаются по числу хромосом. Критерий не абсолютен, так как в пределах одного вида число хромосом может меняться в результате мутаций.

3. Физиологический — определяет сходство процессов жизнедеятельности и возможность скрещивания. Особи разных видов, как правило, не скрещиваются, однако есть исключения.

4. Биохимический — позволяет различать виды по биохимическим параметрам (строению белков и нуклеиновых кислот). Однако наличие мутационной изменчивости приводит к многовариантным белкам, поэтому критерий не абсолютен.

5. Географический — определяет область распространения вида. Однако существуют виды с разорванным ареалом и виды с очень большим ареалом. Разные виды могут занимать один ареал.

6. Экологический — определяет условия существования вида, его экологическую нишу, положение в биоценозе. Но в одной экологической нише могут существовать разные виды. Часто виды-двойники занимают разную экологическую нишу.

Нет ни одного абсолютного критерия, поэтому для описания вида используют совокупность нескольких критериев.

46-Естественный отбор — природный процесс, при котором из всех живых организмов сохраняются во времени только те, которые обладают качествами, способствующими успешному воспроизведению себе подобных. По представлениям синтетической теории эволюции, естественный отбор является одним из важнейших факторов эволюции.

47-формы естественного отбора:

Стабилизирующий естественный отбор

Эта форма естественного отбора характерна для стабильных условий существования, не меняющихся продолжительное время. Поэтому в популяциях происходит накопление адаптаций и отбор генотипов (и образуемых ими фенотипов), целесообразных именно для существующих условий. Когда популяции достигают определенного набора приспособлений, оптимальных и достаточных для выживания в данных условиях, начинает действовать стабилизирующий отбор, отсекающий крайние варианты изменчивости и благоприятствующий сохранению некоторых средних консервативных признаков. Все мутации и половые рекомбинации, приводящие к отклонению от этой нормы, устраняются при стабилизирующем отборе.

Движущий отбор

Эта форма отбора типична для меняющихся условий среды, когда возникает направленный отбор в сторону изменяющегося фактора. Так происходит накопление мутаций и изменение фенотипа, связанных с данным фактором и приводящих к отклонению от средней нормы.

Дизруптивный, или разрывающий отбор

При этой форме отбора преимущества получают крайние варианты приспособлений, а промежуточные признаки, сложившиеся в условиях стабилизирующего отбора, становятся нецелесообразными в новых условиях, и их носители вымирают.

48-Экология– это наука о жизни живых организмов в их собственном «жилище» – в окружающей среде, включающей все действующие на организмы факторы, как живые, так и неживые.

Факторы внешней среды подразделяются на абиотические (свет, температура, влажность, соленость, ветер, глубина снежного покрова и т.д.), биотические (влияния со стороны других живых организмов), антропогенные (влияние деятельности человека).

49-Абиотические факторы. Свет. Излучение солнца выполняет по отношении к живой природе четыре основные функции:

1. Солнце – источник энергии видимого света, используемого хлорофиллоносными организмами для синтеза органических веществ из неорганических (фотосинтеза).

2. Солнце является источником инфракрасного (теплового) излучения, от которого напрямую зависит активность жизни.

3. Солнечный свет выполняет функцию основного сигнального фактора, от количества и периодичности проявления которого зависит характер течения огромного количества процессов, как внутри организмов, так и среди надорганизменных группировок.

4. Солнце является причиной появления в процессе эволюции такой сложнейшей адаптации, как орган зрения. Видимый свет, освещая Землю, дает возможность органам зрения осуществлять свою основную функцию — восприятие зрительной информации. Разнообразие световых условий, при которых живут различные организмы очень велико. Растения по отношению к свету можно подразделить на светолюбивые, тенелюбивые и теневыносливые. Различные животные обладают дневной, ночной или сумеречной активностью.

Биотические факторы. Биотические факторы среды можно выразить через способы взаимоотношения организмов разных видов между собой.

Нейтрализм – взаимонейтральные отношения (по типу 0: 0)организмы не влияют друг на друга, т.к. имеют различающиеся экологические ниши. Например, взаимоотношения крота и зайца (рис. 19).

Хищничество — питание одних животных другими с предварительной их поимкой и умерщвлением (взаимоотношения «хищник – жертва»)

Конкуренция (у животных) – соперничество, любые антагонистические отношения между организмами, определяемые стремлением качественнее и быстрее достигнуть какой-либо цели. Термин «конкурентные взаимоотношения» является более общим и может не подразумевать каких-либо осмысленных желаний и стремлений (рис. 21).

Паразитизм — форма взаимоотношений между видами, при которых один вид является паразитом, а другой — хозяином. Паразит — организм, живущий за счет особей другого вида, более или менее с ним связанный в своем жизненном цикле (фаги — вирусы, являющимися паразитами бактерий; печеночный сосальщик имеет несколько хозяев, среди них – моллюск и травоядное млекопитающее)

Комменсализм – возможное постоянное или временное сожительство особей разных видов, при котором один из партнеров извлекает из другого одностороннюю пользу, не причиняя ему при этом вреда (многие членистоногие, использующие птиц и млекопитающих для расселения и перемещения)

Протокооперация – аналогичная комменсализму система взаимоотношений, при которой оба партнера извлекают друг из друга обоюдную пользу (крабы и гидроидные полипы, поселяющиеся на их панцире)

Мутуализм (симбиоз) — форма совместного существования организмов разных видов, при которой оба партнера (или один из них) не могут (не может) существовать без сожителя (лишайник — симбиоз грибов и водорослей или цианобактерии)

Аменсализм – межвидовые взаимоотношения, определяющие подавлением одного организма другим, как правило, за счет его продуктов жизнедеятельности. Термин обычно используется в биологии микроорганизмов

Антропогенные факторы – формы деятельности человеческого общества, приводящие к изменению природы как среды обитания других видов и среды обитания самого человека. В ходе истории человечества развитие сначала охоты, а затем сельского хозяйства, промышленности, транспорта сильно изменило природу. Значение антропогенного воздействия на весь живой мир земли продолжает стремительно возрастать. Человеческое общество влияет на природу в двух направлениях – на ресурсы, которые можно потреблять и, тем самым, снижать их доступность (полезные ископаемые), и условия, которые невозможно потреблять – ими можно только воспользоваться (температура, озоновый экран). Биологические ресурсы, за счет которых живет человеческое общество, можно разделить на три категории: жизнеобеспечивающие системы биосферы; биоресурсы, вовлеченные в непосредственно хозяйственную деятельность человека; ресурсы, необходимые для духовного и физического развития людей.

50-Биосфера- живая оболочка земли.

Биосфера — оболочка Земли, заселённая живыми организмами и преобразованная ими. Биосфера начала формироваться не позднее, чем 3, 8 млрд лет назад, когда на нашей планете стали зарождаться первые организмы.

Под биосферой понимается совокупность всех живых организмов вместе со средой их обитания, в которую входят: вода (гидросфера), нижняя часть атмосферы и верхняя часть земной коры, населенная микроорганизмами (литосфера). Живые организмы и среда их обитания непрерывно взаимодействуют между собой и находятся в тесном, органическом единстве, образуя целостную динамическую систему. Биосфера представляет собой глобальную природную суперсистему, которая в свою очередь состоит из множества подсистем. Эволюция биосферы обусловлена тремя группами факторов: развитием нашей планеты, биологической эволюцией живых организмов и развитием человеческого общества.

51-Экосистема, или экологическая система (от греч. пἶ кпт — жилище, местопребывание и уэуфзмб) —биологическая система, состоящая из сообщества живых организмов (биоценоз), среды их обитания (биотоп), системы связей, осуществляющей обмен веществом и энергией между ними. Термин введён английским экологом Артуром Тенсли в 1935 году. Понятие экосистемы абстрактное, то есть не привязано к какому либо конкретному участку территории, в отличии от биогеоценоза, который обычно привязан к какой-либо конкретной территории. Наиболее общая экосистема — это, несомненно, сама биосфера, единая биология планеты Земля

С функциональной точки зрения экосистему целесообразно анализировать в следующих направлениях:

1 потоки энергии;

2 пищевые цепи;

3 структура пространственно-временного разнообразия;

4 биогеохимические круговороты;

5 развитие и эволюция;

6 управление (кибернетика);

Можно также классифицировать экосистемы по:

1 Структуре;

2 Продуктивности;

3 Устойчивости;

4 Типы экосистем (по Комову):

5 Аккумулятивные (верховые болота);

6 Транзитные (мощный вынос вещества);

Структура экосистемы - естественное функционально-морфологическое членение экосистемы на подсистемы и блоки, играющие в экосистеме роль " кирпичиков". В число структурных элементов (рис. 2) входят популяции, консорции (совокупность разнородных организмов, тесно связанных между собой и зависящих от центрального члена или ядра сообщества), синузии (одноярусная группировка растений в пределах фитоценоза; совокупность популяций животных и растений, связанных между собой общими требованиями к среде обитания), ярусы растительности (расчлененность сообщества на ярусы), т.е. структуры биоценоза (фитоценоза) и структуры биогеоценоза (экосистемы). Каждая популяция одновременно входит в две структуры: в экологическую пирамиду (растениями питаются травоядные, травоядными - хищники и т.д.); в группу экологически сходных популяций, составляющих биотическое сообщество (напр. сообщество злаков на лугу). Вместе со своими неизменными спутниками - микроорганизмами, насекомыми, грибами - такие сообщества дают собрания как бы " по горизонтали" (их называют синузиями; напр., синузия мхов в лесу) и одновременно " по вертикали", на всю толщину слоя жизни в населяемой среде - это консорции). Сложение синузий (например деревьев, кустарников, трав, мхов) и входящих в них консорций дает новый вид парцелл - биогеоценотических.

свойства экосистем:

Устойчивость — это свойство сообщества и экосистемы выдерживать изменения, создаваемые внешними воздействиями. Например, если количество осадков понизилось на 50% по сравнению со средним количеством за много лет, а количество органического вещества, созданного продуцентами, упало лишь на 25%, численность травоядных консументов — только на 10%, то можно сказать: эта экосистема устойчива.

Саморегуляция. Поддержание определенной численности популяций основано на взаимодействии организмов в звеньях хищник — жертва, паразит — хозяин на всех уровнях пищевых цепей.Если по каким-либо причинам один из членов пищевых цепей исчезает, то виды, питавшиеся в основном исчезнувшим видом, начинают в большем количестве поедать ту пищу, которая раньше была для них второстепенной. Вследствие подобной замены пищи численность видов-потребителей сохраняется.

52- Популяция - это совокупность особей одного вида, населяющих определенное пространство, внутри которого осуществляется та или иная степень обмена генетической информацией, и воспроизводящая себя в течение большого числа поколений.

Каждая популяция имеет определенную структуру:

возрастную (соотношение особей разного возраста);

сексуальную (соотношение полов);

пространственную (колонии, семьи, стаи и т.д.).

Динамика плотности популяций отражает сложные закономерности взаимоотношений между различными животными, между животными и растениями, поскольку все они являются биологическими факторами по отношению друг к другу.

53-БИОЦЕНОЗ

Биоценоз - это самоподдерживающаяся, саморегулирующаяся система, состоящая из определенного комплекса видов, в которой осуществляется круговорот веществ и энергии.

Составными частями биоценоза являются фитоценоз (устойчивое сообщество растений), зооценоз (совокупность взаимосвязанных видов животных), микоценоз(сообщество грибов) и микробоценоз (сообщество микроорганизмов).

54- Сукцессия – это направленное предсказуемое развитие экосистемы до установления равновесия между биотическим сообществом – биоценозом и абиотической средой – биотопом. Развитие экосистем во времени известно под названием экологических сукцессий (преемственность, последовательность).

Экологическая сукцессия – это последовательная смена биоценозов, преемственно возникающих на одной и той же территории под воздействием природных или антропогенных факторов.

Автотрофная сукцессия – широко распространенное в природе явление, которое начинается в незаселенной среде: формирование леса на брошенных землях или восстановление жизни после извержения вулканов и других природных катастроф. Она характеризуется длительным преобладанием автотрофных организмов.