Красильникова Т.В. Биология. 10-11 классы: Наглядный справочник

Подождите немного. Документ загружается.

Тема 3. Человек и биосфера

БиоСфеРа и ее гРаницы

Биосфера—оболочкаЗемли,ко-

торую населяют живые организ-

мы Биогеоценоз является элемен-

тарнойструктуройбиосферыСама

биосфера состоит из совокупности

всех биогеоценозов и рассматрива-

ется как большая экологическая

система

В 1875 г австрийский геолог

Э Зюсс предложил понятие био-

сферы

Учениеобиосферекакобособой

части Земли, населенной живыми

организмами, создал украинский

ученыйВИВернадский

Биосфера не образует отдельной

оболочки Земли, а является час-

тьюгеологическихоболочекземно-

гошара,заселенныхживымиорга-

низмами, занимает верхнюю часть

литосферы,всюгидросферуиниж-

нийслойатмосферы

100км

Тропосфера

Озоновыйслой

Стратосфера

А т м о с ф е р а

15км

0км

Ионосфера

Гидросфера

Литосфера

Геологические оболочки Земли

Организмы могут проникать на

относительно незначительные глу-

бины литосферы Проникновение

живых существ вглубь литосферы

ограничено высокой температурой

горных пород и подземных вод на

глубинах1,5—15км

Распространение организмов

в атмосфере ограничено озоновым

экраном,таккаквышенеговсежи-

воегибнетподдействиемкосмичес-

когоизлучения

ВладимирИванович

Вернадский

(186—1945)

Тема 3. человек и биосфера

Роль живых оРганизМов в пРеоБРазовании БиоСфеРы

Всоставбиосферывходятживые

инеживыекомпонентыживое ве-

щество,поВИВернадскому,—со-

вокупностьвсехживыхорганизмов

планетынаданныймоментсущест-

вования

Свойства живого вещества

Характеризуетсяогромнойэнергией,содержащейсявнем,испособнопроизводитьработу

Скоростьтеченияхимическихреакцийвживомвеществеблагодаряучастиюферментоввтысячи,

аиногдавмиллионыразбольше,чемприпроизводствевеществсугубохимическимиметодами

Индивидуальныехимическиесоединения,входящиевсоставживоговещества,устойчивытолько

вживыхорганизмах

ЖивомувеществуприсущаподвижностьБлагодаряразнымформамдвиженияживоевещест

воспособнозаполнятьсобойвсевозможноепространство(«вездесущность»жизни)Этотпроцесс

ВИВернадскийназвалдавлением(«напором»)жизни

Имеетгораздобольшееморфологическоеихимическоемногообразие,чемнеживое

Живоевеществопредставленовбиосфереввидеотдельныхорганизмов,размерыкоторыхколеб-

лютсяот20нмубактерийдо100мурастений(диапазонболее109)

Индивидуумыникогданенаходятсяввидеотдельныхпопуляцийорганизмоводноговида,они

всегдавходятвсоставэкосистемы

Существуетвформебеспрерывногочередованияпоколений,способствующейееобновлению

Способнокэволюционномупроцессу,благодарякоторомупроисходитнарушениеабсолютногоко-

пированияпредыдущихпоколенийЭтаспособностьразрешаетживомувеществуприспособиться

кизменениюусловийсуществования

Живоевещество,вотличиеотнеживого,постояннопроизводитработу,выполняетопределенную

функцию

Функции живого вещества

Функция Происходящие процессы

Энергети-

ческая

Проявляетсявусвоенииживымвеществомпреимущественносолнечнойэнергии

ипередачиеепотрофическимцепямВосновележитфотосинтетическаядеятель-

ностьзеленыхрастений

Газовая

Осуществлениеэнергетическойфункциисопровождаетсявыделениемипоглощени-

емкислорода,углекислогогазаинекоторыхдругихгазообразныхвеществБлаго-

дарягазовойфункциисформировалсясовременныйсоставвоздуха

Концентра-

ционная

Проявляетсявотделениииизбирательномнакопленииживымиорганизмамихи-

мическихэлементовокружающейсредыВрезультатеконцентрационнойдеятель-

ностиорганизмовпроисходитнакоплениезалежейполезныхископаемых

Окислитель-

но-восстано-

вительная

Заключаетсявхимическомпревращениивеществ,содержащихатомысосменной

степеньюокисленияОкислительно-восстановительныереакциилежатвосновелю-

боговидабиологическогометаболизма

Деструкци-

онная

Обуславливаетпроцессразложенияорганизмовпослеихсмертидоминеральных

соединений,которыечерезавтотрофноезвеносновавтягиваютсявбиологический

круговорот

раздел IV

9

кРуговоРот вещеСтв в БиоСфеРе

Осуществлениефункцийживого

веществасвязано с миграцией ато-

моввпроцессекруговоротавеществ

в биосфере Часть миграции хими-

ческих элементов, происходящая

при участии живых организмов,

называется биогенной, а вне их,—

абиогенной

цикл углерода

Атом углерода входит в состав

углекислого газа (неорганическая

форма углерода) Растение погло-

щаетегоивовлекаетвпроцессфо-

тосинтеза, включая углерод в со-

став молекулы глюкозы (углерод

переходитворганическуюформу)

Травоядное животное поедает это

растение и таким образом переме-

щаетатомуглеродавсвоетелоТра-

воядное животное служит пищей

для хищника После гибели жи-

вотного организмы-разрушители

превращают часть его останков

в неорганическую форму — угле-

кислыйгаз,которыйпопадаетват-

мосферу В дальнейшем цикл по-

вторяется

дыхание

глюкоза

водяныерастения

мясо

бактерии

цикл кислорода

Природный цикл этого элемен-

тапротивоположенциклууглекис-

лого газа В результате фотосинте-

завокружающуюсредувыделяется

молекулярныйкислород(O

)Впро-

цесседыханияживотныевыделяют

углекислыйгаз(CO

)

Тема 3. человек и биосфера

цикл воды

Значение воды для живых ор-

ганизмов огромно В водной сре-

дезародиласьжизньнаЗемлеВсе

химическиереакции,которыепро-

исходят в организме, нуждаются

вприсутствииводыОнасоздаетне-

заменимую среду для осуществле-

нияобменавеществ(метаболизма),

отобразованияглюкозыврастениях

до переваривания пищи или регу-

лированиятемпературытелаВодо-

емы—средасуществованиямногих

видовживотных,растений,микро-

организмов Вода также проходит

непрерывныйциклвприроде,кото-

рыйпроисходиточеньактивнокак

внеорганизмов,такивихтеле

снегильды(твердаявода) конденсация водянойпар

реки,озераиподземныеводы

(преснаявода)

осадки

испарение

океаныиморя(соленаявода)

цикл фосфора

Фосфор—этоэлемент,который

распространенвприродевсоставе

минералов После ряда химичес-

кихреакцийводысгорнымипоро-

дами образуются фосфорсодержа-

щиевеществаОнивходятвсостав

почв и используются растениями

или попадают в моря, где стано-

вятся частью водорослей, прежде

всегофитопланктона В составе

живыхорганизмовфосфорперехо-

дит с одного трофического уровня

надругойпоцепям питанияивы-

свобождается в окружающую сре-

дупослегибелииразрушенияор-

ганизмов

Вживыхорганизмахфосфорвхо-

дитвсоставважнейшихсоединений

клетки—ДНК,РНК,АТФ

Морские птицы выделяют с экс-

крементами очень много фосфо-

ра,поэтомуптичийпометявляется

важным источником этого элемен-

та Накапливаясь, экскременты и

трупы птиц образуют гуано, кото-

роеиспользуюткакудобрениеФос-

форприсутствуетвводеввидеорто-

фосфата(PO

–

)

раздел IV

цикл азота

В состав земной атмосферы вхо-

дитбольшоеколичествоазотаввиде

газа,имеющегоформулуN

(78 %)

Ноазотом,которыйнаходитсявэтой

форме, не могуть воспользоваться

ни растения, ни животные; он при-

годенлишьдлянекоторыхбактерий

иморскихводорослей,которыепре-

образуютеговаммиак(NH



)Аммиа-

комрастениятоженемогутвосполь-

зоваться, бактерии другой группы

преобразуютего в нитраты(NO



) —

единственнуюформуазота,которую

растения могут использовать для

своего развития Они включают его

всвоиткани,ивэтомвидеазотмо-

жет перейти в организмы травояд-

ных животных, которые питаются

растениями,апотом—ворганизмы

хищниковидалеепопищевойцепи

атмосферныйазотN

ЦИКЛАЗОТА

промышленное

связывание:завод

химическихудобре-

ний

биологическоесвязывание:

бактерии(Clostridium,

Azotobacter,Rhizobium;сине-зе-

леныеводоросли)

частичноепогло-

щениерастениями

имикроорганизма-

ми

денитрификация:

бактерии-

денитрификаторы

(Pseudomonas)

аммиакNH



нитратыNO



–1

нитритыNO

–1

нитрификация:бактерии-

нитрификаторы(Nitrosomas,

Nitrobacter)

деятельность человека и состояние биосферы

Человечество— часть биосферы,

изкоторойоноберетвсесредствадля

существованияПреобразующаяде-

ятельностьчеловекавбиосферетак

велика, что может быть сопостави-

ма лишь с грандиозными геологи-

ческимипроцессамиВсвязисэтим

ВИВернадскийписал,чточелове-

чество, познавая законы природы,

совершенствуятехнику,своейрабо-

тойсоздаетвысшуюстадиюсущест-

вованиябиосферы—ноосферу,или

сферу ума Человек далеко не всег-

даумно подходитк использованию

естественныхсокровищнашейпла-

нетыВрезультатенерациональной

деятельностичеловекалишьнапро-

тяжениинескольких последних ве-

ков бесследно уничтожены многие

видыживотныхирастений

Тема 3. человек и биосфера

раздел V. иСТоричеСкое развиТие

органичеСкого Мира

Тема 1. Основы эволюционного учения

Становление эволюционных взглядов

Понятие «эволюция» означает

постепенный, закономерный пере-

ходизодногосостояниявдругое

Термин «эволюция» ввел в био-

логию швейцарский натуралист

ШБонне(1762г)

додарвиновский период

БлагодаряработамАристотеляиегоучениковвозниклизачаткисравнительнойанатомии

иэмбриологии,учениеосоответствииорганизмов,идеяградацииОсобоговниманиязаслуживает

разработкаобщихпринциповклассификации,которуюонприменилкживотным,аегоученик

Теофраст—крастениямУАристотелявиднеимелзначенияглавнойсистематическойединицы

ОгромнуюрольвнакоплениинаучныхфактовсыгралиВеликиегеографическиеоткрытияПери-

однакоплениязнанийоразнообразныхрастенияхиживотныхвошелвнаукукакописательный,

инвентаризационныйпериодНакоплениефактическогоматериалавыдвигалонеобходимость

созданиянаучнойтерминологииисистемырастенийиживотных

АнглийскийбиологДжРэйвпервыесвелвидкрангубиологическогопонятияБылиустановле-

нытриособенностивида:1)объединениемногихособей;2)морфологическоеифизиологическое

сходствомеждуними;)способностькобщемуразмножениюивоспроизведениюпотомства,кото-

роесохраняетсходствосродительскимиформами

КЛиннейполучилмировуюизвестностьблагодарясозданнойимсистемерас

тенийиживотныхЛиннейустановилреальностьвидов,четкоакцентировал

репродуктивнуюизоляциюмеждуними,обнаружилихстабильность,подгото-

вилпочвудляпостановкипроблемыобихпроисхождении;совершилреформу

языкаботаники,ввелнаучнуютерминологию

ЖБЛамарксоздалпервуюцелостнуюконцепциюэволюцииживойприроды(ламар

кизм)ВсоответствиисгипотезойЛамарка,эволюция—этопроцессприобретенияполезных

признаков,наследующихсяпотомкамиВидыизменяются,нооченьмедленно,поэтомунезамет-

ноЭволюцияноситпрогрессивныйхарактер,тоестьразвитиепроисходитотпростогоксложно-

муЛюбаяизменчивостьнаследственнаиобусловленавлияниемвнешнейсредыДвижущаясила

эволюции—внутреннеестремлениексовершенству

ПовышениеорганизацииживыхсуществотнижнейстепениквысшейвпроцессеэволюцииЛа-

маркназвалградацией

КарлЛинней

(1707—1778)

раздел

оСновные положения эволюционного учения чаРлза даРвина

Ч Дарвин — английский естес-

твоиспытатель, основоположник

теории эволюции Во время круго-

светногопутешествия(181—186)

собралбогатыйнаучныйматериал,

который стал основой его главно-

го труда  «Происхождение видов»

(1859) Эволюция, по Ч Дарвину,

состоит в беспрерывных приспосо-

бительныхизмененияхвидов

основные положения учения ч. дарвина

Предпосылкаэволюции:наследственная(индивидуальная)изменчивость

Движущиесилы:борьбазасуществованиеиестественныйотбор

Эволюция—постепенноеосложнениеиповышениеорганизацииживыхсуществ(уэволюции

прогрессивныйхарактер)

Изменчивость

Групповая(ненаслед-

ственная,определенная)

Индивидуальная

(наследственная,неопределенная)

Соотносительная

(корреляционная)

Подобноеизменениевсех

особейпотомстваводном

направлениивследствие

влиянияопределенных

условий

Появлениеразнообразныхнезначительных

отличийуособейодногосорта,породы,вида,

которыми,существуявсхожихусловиях,

однаособьотличаетсяотдругихНеисклю-

ченавозможностьиразныхотклонений

Изменениеструктуры

илифункцииоднойчас-

тинередкообуславлива-

еттакжеопределенные

изменениядругих

Движущие силы эволюции

Борьба за существование

—внутривидовая;

—межвидовая;

—снеблагоприятными

условиямиокружающейсреды

Естественный отбор

Выживаниенаиболееприспособ-

ленныхигибельнаименеепри-

способленных

естественный отбор

ЧДарвиндалтакоеопределение

естественного отбора: «Сохранение

полезных отличий или изменений

иуничтожениевредныхяназвалес-

тественнымотборомилипережива-

нием наиболее приспособленных»

Подестественнымотборомпонима-

ютосуществляемыйвприродепро-

цесс сохранения и преобладающе-

го размножения в ряде поколений

особей, имеющих полезные для их

жизнииразвитияприспособитель-

ныепризнаки,возникшиеврезуль-

тате разнонаправленности индиви-

дуальнойизменчивости

ЧарлзДарвин

(1809—1882)

Тема 1. основы эволюционного учения

Формы естественного отбора

Движущий

КаждыйвидсостоитнеизабсолютноодинаковыхособейПрипродолжи-

тельномизменениивнешнейсредыводномнаправлениисоздаютсяусло-

вия,прикоторыхотдельныемутацииоказываютсяполезнымиисохраня-

ютсявходеотбора

Обуславливаетпостоянноеизменениеприспособленийвидовсоответствен-

ноизменениямусловийсреды

Стабилизирующий

Вмалоизменяемыхусловияхсуществованияувеличиваетсячисленностьосо-

бейсосреднейнормойреакцииИзпоколениявпоколениеотсекаютсякрай-

ниеформы,азакрепляютсяорганизмысопределеннойнормойреакции

Дизруптивный

(розрывающий,

направленный против

промежуточных форм)

Иногдаусловиявнешнейсредыизменяютсятакимобразом,чтопреиму-

ществополучаюткрайниеформыКоличествотакихформбыстроувеличи-

вается,чтоможетпривестикпреобразованиювида

Время

Движущий отбор Дизруптивный отбор Стабилизирующий отбор

обстоятельства, способствующие естественному отбору

Количествоособейиихразнообразие

Частотамутаций

Интенсивностьразмножения

Частотаизмененияпоколений

Размерыареалаиразнообразиеусловийжизнивнем

Изоляция,препятствующаяскрещиванию

Индустриальный меланизм

раздел V

СинтетичеСкая теоРия эволюции

Синтетическая теория эволюции

сформироваласьвначале40-хгг

ХХстОнапредставляетсобой

учениеобэволюцииорганическо-

гомира,разработанноенаоснове

данныхсовременнойгенетики,эко-

логиииклассическогодарвинизма



основные положения синтетической теории эволюции

Материаломдляэволюциислужат,какправило,оченьмелкиеизменениянаследственности—

мутацииМутационнаяизменчивость—поставщикматериаладляотбора—носитслучайный

инаправленныйхарактер

Основнымдвижущимфакторомэволюцииявляетсяестественныйотбор,возникающийнабазе

борьбызасуществование

Наименьшаяединицаэволюции—популяция

Эволюцияноситдивергентныйхарактер,тоестьодинтаксонможетстатьпредкомнесколькихдо-

чернихтаксонов,нокаждыйвидимеетединыйпредковыйвид,единуюпредковуюпопуляцию

УэволюциипостепенныйипродолжительныйхарактерВидообразованиекакэтапэволюционно-

гопроцессапредставляетсобойпоследовательноеизменениеоднойвременнойпопуляциирядом

следующихвременныхпопуляций

ВидсостоитизогромногомножестваподвидовипопуляцийОднакоизвестнонемаловидовсогра-

ниченнымиареалами,вграницахкоторыхнеудаетсяотделитьсамостоятельныеподвиды,арелик-

товыевидымогутсостоятьизединойпопуляцииСудьбатакихвидов,какправило,недолговечна

ВидсуществуеткакцелостноеизамкнутоеобразованиеЦелостностьвидаподдерживаетсямигра-

циямиособейсоднойпопуляциивдругую,прикоторыхнаблюдаетсяобменгенами

Посколькуосновнымкритериемвидаявляетсянескрещиваемостьсдругимивидами(репродук-

тивнаяизоляция),тоэтоткритерийнекасаетсяформ,вкоторыхненаблюдаетсяполовойпроцесс

Макроэволюцияидетлишьпутеммикроэволюции(одниитежепредпосылкиидвижущиесилы)

Любойреальныйтаксонимеетмонофилитическое(отодногопредка)происхождение

Эволюцияимеетненаправленныйхарактер,тоестьнеидетвнаправлениикакой-нибудьконечной

цели

ЭволюцияимеетневозвратныйхарактерОрганизм(популяция,вид)неможетвозвратиться

впрежнеесостояние,ужеосуществленноеврядуегопредков

МикРоэволюция

Микроэволюция — это совокуп-

ность эволюционных процессов,

происходящих на уровне популя-

цийМикроэволюциязаканчивает-

сяобразованиемновыхвидов

Согласно синтетической теории

эволюции,впопуляциях действуют,

кромемутаций, борьбызасущество-

ваниеиотбора,итакназываемыеэле-

ментарные факторы эволюции: вол-

ныжизни,дрейфгенов,изоляция

Тема 1. основы эволюционного учения

100

Популяционные волны

волны жизни (популяционные

волны) — это периодические ко-

лебания размеров популяций по

числу особей (С С Четвериков)

Причины этих колебаний разно-

образны, они могут быть биотич-

ны и абиотичны (запасы пищи,

количество хищников, конкурен-

тов, климатические условия года

и т п) После увеличения числа

особейвпопуляциипроисходитза-

кономерное его уменьшение Вол-

ныжизнисамипосебеневызыва-

ют наследственной изменчивости,

но они способствуют изменению

частоталлелейвпопуляциях

Числоособей(тыс)

Год

Заяц

Рысь

1850 1860 1870 1880 1890 1900 1910 1920 190

150

125

100

соотношения численности хищника и жертвы

дрейф генов

дрейф генов открыли С Райт

и Р Фишер и независимо от них

М П Дубинин и Д Д Романов

Это случайное изменение концен-

трации аллелей в популяции Она

происходит в малочисленных по-

пуляцияхСлучайныесобытия,на-

пример преждевременная гибель

особи,котораябылаединственным

собственником какого-либо алле-

ля,приведуткисчезновениюэтого

аллелявпопуляции,инаоборот—

частотааллеляможетслучайнопо-

выситься Дрейф генов является

фактором, поставляющим матери-

алдляэволюции

Дрейфгенов

Гибель

раздел

Гибель