Биология одна из наук относящихся к естественным наукам, то есть к тем самым, через которые мы познаем мир, еще точнее сказать та, которая как раз аккумулирует в себе знания об окружающем мире. Так вот эта самая наука в разных формах есть и в начальных классах, где так и называется Окружающий мир, но носит так скажем общий характер и вот в этом последнем 11, где она уже вполне специализированная и о конкретном.
Итак, что относительно нашего конкретного материала, то речь пойдет о учебнике по биологии автора Пасечник, по программе "Линия Жизни". Визуально учебник выглядит следующим образом. На его обложке раковина наутилуса и по ее эвольвенте надпись "биология". Также есть указание 11 класс. В верхнем левом углу есть указание издательства, а в правом указание учебной программы. Мы со своей стороны подготовили для вас ответы по этому учебнику. О них как раз и пойдет речь далее.
Далее по параграфам, заданиям и разберем вопросы и ответы по учебнику.
ГДЗ ответы для учебника по биологии 11 класс (Линия Жизни) Пасечник
Кликаем на интересующую нас вкладку и смотрим, что перед нами открылось.
§1. Организменный уровень Вспомните
-
§1. Вспомните. Номер №1
Что такое размножение?
Решение
Размножение, репродукция, воспроизводство − присущее всем живым организмам свойство воспроизведения себе подобных, обеспечивающее непрерывность и преемственность жизни.
Номер №2
Как размножаются бактерии, грибы, растения и животные?
Решение
Бактерии размножаются простым делением клетки надвое.
Грибы размножаются как бесполым, так и половым способом. Бесполое размножение происходит при помощи специализированных клеток − спор. Также к бесполому способу относится вегетативное размножение, которое осуществляется частями грибницы или почкованием. Половое размножение происходит в результате слияния специализированных половых клеток.
Растения размножаются как бесполым, так и половым способом. Половое размножение связано с образованием родительскими организмами специальных половых клеток. Образованная таким образом клетка затем многократно делится, и в результате образуется новый дочерний организм. Бесполое размножение может осуществляться двумя способами: путём образования спор и частями тела. Спорами размножаются одноклеточные и многоклеточные водоросли, мхи, папоротники, хвощи и плауны. Спора − специализированная клетка. Она отделяется от материнского растения и, попав в благоприятные условия, прорастает, образуя новое растение. Растения способны размножаться частями тела − стеблями, листьями, корнями, луковицами и клубнями. Такое размножение называется вегетативным.
У животных, как и других эукариотических организмов, существует 2 основных способа размножения – половое и бесполое. Половым называется размножение при помощи специальных половых клеток – гамет. Мужские гаметы называются спермиями, или сперматозоидами, женские – яйцеклетками. Бесполое размножение происходит у клеток тела.
Номер №3
Какой процесс лежит в основе размножения у организмов, имеющих клеточное строение?
Решение
Процесс деление клеток лежит в основе размножения у организмов, имеющих клеточное строение.
Номер №4
Чем половые клетки отличаются от соматических?
Решение
Отличия половых клеток от соматических:
1. Набор хромосом у половых клеток гаплоидный, а у соматических диплоидный.
2. Жизненный цикл у половых клеток сложный и многостадийный (гаметогенез).
3. Половые клетки имеют специальные приспособления для выполнения своих специфических функций (хвостик у сперматозоида). Подумайте
-
§1. Подумайте. Номер №1
Почему бесполое размножение, требующее меньших временных и энергетических затрат, не смогло вытеснить половое в процессе эволюции?
Решение
В результате полового размножения появились особи с новыми признаками, организмы приобрели новые свойства. Это повысило их шансы в условиях естественного отбора и борьбы за выживание, в отличие от организмов размножающихся бесполым путем.
Номер №2
Какие направления биологической науки занимаются изучением процессов размножения и развития организмов?
Решение
Направления биологической науки занимаются изучением процессов размножения и развития организмов:
• генетика
• селекция
• эмбриология Тренируемся
-
§1. Тренируемся. Номер №1
Какие виды размножения вам известны? Приведите примеры организмов, использующих разные формы размножения.
Решение
Виды размножения:
• Бесполое размножение
• Размножение делением
• Деление прокариотических клеток
• Амитоз
• Митоз
• Мейоз
• Размножение спорами
• Вегетативное размножение
• Почкование
• Фрагментация (деление тела)
• Половое размножение
• Гермафродитизм
• Партеногенез
Многие организмы могут размножаться как половым, так и бесполым путем. Примерами могут служить тля, слизевики, морские анемоны, некоторые виды морских звезд (путем фрагментации) и многие растения.
Номер №2
В чём особенность и биологический смысл гермафродитизма? Можно ли считать этот способ размножения успешным? Почему у млекопитающих гермафродиты встречаются крайне редко?
Решение
Среди примитивных животных достаточно много видов, особи которых являются гермафродитами, т.е. у них в равной степени развиты и мужские, и женские половые системы. Гермафродиты широко представлены в таких группах, как кишечнополостные, плоские и кольчатые черви, брюхоногие моллюски, хотя среди таковых, конечно же, имеются и раздельнополые виды. Когда организм содержит две половые системы, которые не добывают энергию, а лишь потребляют её (причём в больших количествах), он не может развивать никакие другие системы органов, в том числе и нервную, от которой зависит сложность поведения. Поэтому те животные, которые пошли по пути развития нервной системы, «предпочли» раздельнополость гермафродитизму, в том числе млекопитающие.
Номер №3
Приведите примеры растений, способных размножаться вегетативно: луковицами, корневищем, клубнем, черенком стебля.
Решение
Корневищем размножаются ландыш, ирис; клубнями − картофель; луковицами − лук, чеснок, лилия; усами−столонами − клубника, земляника. Частями стебля − черенками − размножают иву, тополь, виноград.
Номер №4
Высшие растения используют споры для бесполого размножения. А для чего необходимы споры бактериям?
Решение
Споры бактерий служат для пережидания неблагоприятных условий. Совершенствуемся
-
§1. Совершенствуемся. Номер №1
Рассмотрите обе гипотезы о возникновении полового размножения, представленные ниже, и выскажите мнение, какая из них, на ваш взгляд, более реалистична. Свой ответ обоснуйте.
По мнению учёных, половой процесс появился около 1,2 млрд лет назад. Но как он возник? По одной из теорий одна клетка могла съесть другую, но не переварила её гены, т. е. ДНК, а встроила эту ДНК в свой генетический аппарат. Если это дало «каннибалу» какие−то преимущества, то его потомки также стали встраивать в свой геном ДНК себе подобных.
Согласно другой гипотезе на ранних стадиях эволюции во время полового процесса две особи обменивались генетическим материалом, как это происходит сейчас у инфузории−туфельки. Количество особей при этом не увеличивается, но каждый участник данного процесса получил от партнёра новые гены.
Обмениваясь участками ДНК, бактерии «научились» передавать друг другу устойчивость к различным внешним воздействиям. Кстати, они и сейчас часто это делают — например, передают друг другу гены устойчивости к антибиотикам. Поэтому в настоящее время многие прежде надёжные лекарства стали бесполезными.
Решение
Мне кажется, что более реалистичной является гипотеза, что на ранних стадиях эволюции во время полового процесса две особи обменивались генетическим материалом, как это происходит сейчас у инфузории−туфельки, так как на данный момент остались доказательства состоятельности этой теории, например ее представители (инфузория− туфелька).
Номер №2
Предложите схему, отражающую способы размножения. Проиллюстрируйте её примерами. Задание также можно выполнить в форме презентации.
Решение
§2. Развитие половых клеток Вспомните
-
§2. Вспомните. Номер №1
Что такое мейоз? Где он происходит у разных организмов?
Решение
Мейоз – это особый вид деления клеток, при котором число хромосом в дочерних клетках становится гаплоидным. При мейозе из одной диплоидной клетки образуются четыре гаплоидные. Мейоз происходит при образовании половых клеток – гамет (у животных) – или при образовании гаплоидных спор у растений.
Номер №2
Для каких организмов характерно двойное оплодотворение?
Решение
Двойное оплодотворение характерно для цветковых растений.
Номер №3
У кого наблюдается самооплодотворение?
Решение
Самооплодотворение − это брачное поведение, которым занимаются особи нескольких видов плоских червей. Если мы берем царство растений, то самооплодотворение (самоопыление) наблюдается у высших растений. Подумайте
-
§2. Подумайте. Номер №1
Можно ли согласиться с утверждением, согласно которому зрелые сперматозоиды, готовые к оплодотворению, формируются лишь после завершения мейоза, в то время как ооциты созревают до его завершения?
Решение
Да, можно, так как зрелый сперматозоид, готовый к оплодотворению, формируется лишь по завершении мейоза, в то время как ооцит созревает до его завершения, более того, слияние гамет происходит ещё до завершения мейоза в ооците.
Номер №2
Можно ли согласиться с утверждением, согласно которому слияние гамет в ходе полового процесса происходит ещё до завершения мейоза в ооците?
Решение
Да, можно. После окончания мейоза I вторичный ооцит попадает в матку или фаллопиевы трубы. Мейоз II вторичного ооцита останавливается на стадии метафазы до попадания в него сперматозоида. Так что слияние гамет в ходе полового процесса происходит ещё до завершения мейоза в ооците.*Ооцит, или овоцит (др.-греч. ᾠόν — яйцо + κύτος — «клетка»), — женский гаметоцит или половая клетка, участвующая в размножении.
Тренируемся
-
§2. Тренируемся. Номер №1
Как называют мужские и женские половые клетки? В чём состоят особенности их строения?
Решение
Женские половые клетки (гаметы) − это яйцеклетки, мужские − сперматозоиды.
Яйцеклетки крупные, округлые, неподвижные; они могут содержать запас питательных веществ в виде желтка (особенно много желтка в икринках рыб, яйцах пресмыкающихся и птиц).
Сперматозоиды − мелкие подвижные клетки, которые, как правило, имеют головку, шейку и хвост жгутик, обеспечивающий их подвижность.
Номер №2
Как происходит развитие половых клеток?
Решение
Как мужские, так и женские половые клетки проходят общие стадии развития:
• размножение — гаметы имеют полный комплект хромосом;
• рост — гаметы скапливают питательные вещества и цитоплазму;
• удвоение ДНК — процесс происходит на стадии роста, в момент образования гаметоцитов;
• созревание — процессу созревания способствует мейотический процесс;
• на последней стадии у сперматозоидов появляется подвижность, а яйцеклетка покрывается оболочкой.* гаметоцит — Недифференцированная первичная половая клетка, из которой в результате гаметогенеза (с прохождением мейоза) образуются гаметы.
Номер №3
Почему бесполое размножение у гидры наблюдается в тёплое время года, а половое — осенью?
Решение
Бесполое размножение наблюдается исключительно в благоприятных условиях жизни (теплое время года), при достатке источников пищи и т.д. Половое − в неблагоприятное, так как новый организм (зигота) переживает все в яйце, защищенном оболочками, а родительская особь погибает. Также в половом размножении новый организм будет иметь гены обоих родителей (комбинативная изменчивость), соответственно, иметь больший шанс для выживания в новых условиях среды.
Номер №4
Почему в гаметах набор хромосом уменьшен вдвое по сравнению с соматическими клетками?
Решение
Половые клетки, в отличие от соматических, имеют вдвое меньшее количество хромосом. Это необходимо, потому что при половом процессе они сливаются, образуя новую диплоидную клетку – зиготу, происходит процесс оплодотворения (восстановление двойного набора хромосом).
Номер №5
Чем сперматозоиды отличаются от спермиев?
Решение
Сперматозоид является мужской половой клеткой у животных, а спермий − у растений. А также сперматозоид в отличие от спермия имеет хвостик для передвижения.
Номер №6
Что такое акросома и для чего она нужна?
Решение
Акросома — (от др.-греч. άκρος — вершина и σῶμα — тело) колпачок на головке сперматозоида, в котором содержатся химические вещества. Это растворитель для оболочки яйцеклетки, который помогает отцовской ДНК попасть внутрь. Совершенствуемся
-
§2. Совершенствуемся. Номер №1
Составьте сравнительную таблицу сперматогенеза и оогенеза.
РешениеПризнаки Сперматогенез Оогенез Половые клетки Сперматозоиды Яйцеклетки Подвижность Подвижные Неподвижные Стадия размножения Путем митоза образуются сперматоциты Путем митоза образуются ооциты Стадия роста Увеличиваются в размерах Увеличиваются в размерах Стадия созревания Путем мейоза образуются гаплоидные сперматиды, из которых формируются сперматозоиды Путем мейоза образуются гаплоидные ооциты, из которых формируется яйцеклетка §3. Индивидуальное развитие организмов Вспомните
-
§3. Вспомните. Номер №1
Где происходит развитие зародыша человека?
Решение
Развитие плода происходит в мышечном органе − матке, которая, сокращаясь во время родов, стимулирует изгнание плода через родовые пути.
Номер №2
Как называется личинка бабочки, лягушки?
Решение
Головастик — личинка лягушек и жаб.
Гусеница — личинка бабочек. Подумайте
-
§3. Подумайте. Номер №1
В XX в. многие учёные, критикуя биогенетический закон в формулировке Геккеля, говорили, что «в нём перепутались причина и следствие». Почему они так считали?
Решение
Биогенетический закон Геккеля — Мюллера (также известен под названиями «закон Геккеля», «основной биогенетический закон», «теория эмбриональной рекапитуляции»): каждое живое существо в своём индивидуальном развитии (онтогенезе) повторяет, в известной степени, формы, пройденные его предками или его видом (филогенез).
В данном случае в формулировке перепутались причина и следствие, так как онтогенез — основа филогенеза уже по той причине, что именно индивидуальные онтогенезы особей — объект действия естественного отбора.
Номер №2
Какой биологический смысл в рождении близнецов?
Решение
Количество здоровых яйцеклеток быстро уменьшается с возрастом женщины. Таким образом, переход к выпуску двух яйцеклеток увеличивает вероятность того, что хотя бы одна из них приведет к рождению. В результате на свет могут появиться близнецы. Также процесс является менее энергозатратным и за один раз рождается большее количество потомства. Тренируемся
-
§3. Тренируемся. Номер №1
Приведите примеры животных, которые проводят большую часть жизни в личиночном состоянии.
Решение
Большинство позвоночных животных почти всю свою жизнь проводят во взрослом состоянии. А вот у насекомых часто преобладает личиночная стадия. Так, например, личинка майского жука 3—4 года живёт в почве, а взрослые особи — всего 2—3 месяца. У бабочек жизнь взрослой особи бывает ещё короче: гусеница капустной белянки живёт 2 месяца, а бабочка всего 5—6 дней.
Номер №2
У кого из млекопитающих плацента не образуется?
Решение
У небольшой группы млекопитающих (утконос, ехидны) плацента не развивается, и они размножаются откладкой яиц. Но и в том и в другом случае детеныши вскармливаются молоком, которое содержит необходимые для развития органические и минеральные вещества.
Номер №3
На какой стадии развития зародыша закладываются внутренние органы?
Решение
На стадии нейрулы происходит закладка отдельных органов. Важно отметить, что на этом этапе нейрулы происходит процесс нейруляции − закладывание нервной трубки.
Номер №4
Какой процесс называют онтогенезом? Какие выделяют периоды онтогенеза?
Решение
Онтогенез (от др.−греч. ontos — сущий и genesis — зарождение) — индивидуальное развитие организма, совокупность последовательных морфологических, физиологических и биохимических преобразований, происходящих с организмом, от оплодотворения (при половом размножении) или от момента отделения от материнской особи (при бесполом размножении) до конца жизни.
Периоды онтогенеза:
1) эмбриональный — начинается с момента возникновения зиготы и длится до рождения или выхода из яйцевых оболочек;
2) постэмбриональный — начинается с выхода из яйцевых оболочек или рождения и продолжается до конца жизни особи.
Номер №5
Чем обычное деление клеток отличается от дробления?
Решение
Дробление — ряд последовательных митотических делений оплодотворенного или инициированного к развитию яйца. Дробление представляет собой первый период эмбрионального развития, который присутствует в онтогенезе всех многоклеточных животных. При этом масса зародыша и его объём не меняются, оставаясь такими же, как и в начале дробления. Совершенствуемся
-
§3. Совершенствуемся. Номер №1
Используя ключевые слова параграфа, постройте основу схемы (ментальной карты), показывающую эмбриональное развитие организма.
Решение
§4 Закономерности наследования признаков Вспомните
-
§4. Вспомните. Номер №1
Что представляет собой хромосома?
Решение
Хромосомы — нуклеопротеидные структуры в ядре эукариотической клетки, в которых сосредоточена бо́льшая часть наследственной информации и которые предназначены для её хранения, реализации и передачи.
Номер №2
Какие свойства живых организмов изучает генетика?
Решение
Живые организмы имеют два фундаментальных свойства – наследственность и изменчивость, которые изучает наука генетика.
Наследственность – это общее свойство живых организмов передавать свои признаки и особенности развития потомкам. Изменчивость – это способность всех живых организмов изменяться в процессе своего развития и передавать эти изменения своим потомкам.
Номер №3
В какой момент происходит передача наследственных признаков?
Решение
Передача наследственных признаков происходит преимущественно с помощью ДНК при делении ядер клеток, либо в процессе полового размножения.
Номер №4
Что такое самоопыление и перекрёстное опыление у растений?
Решение
Самоопыление − это форма опыления, при которой пыльца с одного и того же растения попадает на рыльце цветка (у цветковых растений) или на яйцеклетку (у голосеменных).
Перекрестное опыление определяется как процесс, при котором процесс опыления происходит между пыльцой другого цветка или растения или пыльцой нового вида. Перекрестное оплодотворение — это момент, когда одно растение опыляет растение другого сорта. Генетический материал двух растений объединяется, и последующие семена от этого удобрения будут обладать качествами обоих сортов и представляют собой другой организм с новым набором признаков. Подумайте
-
§4. Подумайте. Номер №1
Возможно ли совпадение фенотипов при различных генотипах?
Решение
Совпадение фенотипов при различных генотипах возможно в случае доминантности аллелей генотипов, только в одном случае генотип будет гетерозиготен Aa (где А− доминантный, а − рецессивный), а в другом гомозиготен по доминантному признаку АА. Фенотипы будут одинаковыми, так как в случае гетерозиготного организма А подавляет рецессивную а, соответственно внешне признак идентичен.
Номер №2
Может ли нарушаться закон чистоты гамет и если да, то в каких случаях?
Решение
Закон частоты гамет может нарушаться в случае анеуплоидии (нарушении в геноме человека, при котором число хромосом не кратно нормальному, т.е. каких−то хромосом больше или меньше, чем нужно). Соответственно, аллелей становится в клетке организма либо больше, чем надо, либо меньше, и нарушается закон частоты гамет. Тренируемся
-
§4. Тренируемся. Номер №1
Что представляет собой ген согласно современным данным молекулярной биологии?
Решение
Ген — это единица наследственности, определяющая наследование признака. Он представляет собой участок молекулы ДНК, хранящий информацию о последовательности аминокислот в определённом белке.
Номер №2
Что такое наследственность и изменчивость?
Решение
Наследственность — способность организмов передавать свои признаки и особенности развития потомству. Благодаря этой способности все живые существа сохраняют в своих потомках характерные черты вида. Такая преемственность наследственных свойств обеспечивается передачей генетической информации.
Изменчивость (генотипическая изменчивость) обусловлена возникновением разных типов мутаций и их комбинаций, которые передаются по наследству и впоследствии проявляются у потомства
Номер №3
Какие гены называют аллельными?
Решение
Аллельные гены − это гены, которые занимают одинаковое положение в локусах гомологичных хромосом и отвечают за развитие одного и того же признака.
Номер №4
Что такое доминирование?
Решение
Доминантность, или доминирование, — форма взаимоотношений между аллелями одного гена, при которой один из них (доминантный) подавляет (маскирует) проявление другого (рецессивного) и таким образом определяет проявление признака как у доминантных гомозигот, так и у гетерозигот.
Номер №5
Какие методы в своих исследованиях использовал Г. Мендель и какие закономерности он вывел?
Решение
В своих исследованиях Мендель использовал гибридологический метод.
Гибридологический метод — система скрещиваний, позволяющая проследить закономерности наследования признаков в ряду поколений.
Закономерности Менделя:
I Закон Менделя (закон единообразия гибридов первого поколения или правило доминирования) − при моногибридном скрещивании у гибридов первого поколения проявляются только доминантные признаки − оно фенотипически единообразно.
II Закон Менделя (закон расщепления) − при скрещивании двух гетерозиготных потомков первого поколения между собой во втором поколении наблюдается расщепление в определённом числовом отношении: по фенотипу 3:1, по генотипу 1:2:1.
III Закон Менделя (закон независимого наследования) — при скрещивании двух особей, отличающихся друг от друга по двум (и более) парам альтернативных признаков, гены и соответствующие им признаки наследуются независимо друг от друга и комбинируются во всех возможных сочетаниях (как и при моногибридном скрещивании). Совершенствуемся
-
§4. Совершенствуемся. Номер №1
Используя ключевые слова параграфа, постройте основу схемы (ментальной карты), характеризующей генетику как науку.
Решение
§5 Неполное доминирование Вспомните
-
§5. Вспомните. Номер №1
Чем гомозигота отличается от гетерозиготы?
Решение
Гомозиготные организмы имеют в своем генотипе два одинаковых аллеля — оба доминантные или оба рецессивные (АА или аа).
Гетерозиготные организмы имеют один из аллелей в доминантной форме, а другой — в рецессивной (Аа).
Гомозиготные особи не дают расщепления в следующем поколении, а гетерозиготные дают расщепление.
Номер №2
Сколько хромосом в ядрах гамет человека?
Решение
Человеческие гаметы содержат 23 хромосомы. Это число называется гаплоидным. В отличие от человеческих гамет, соматические клетки имеют диплоидное число хромосом (46 хромосом).
Номер №3
Что такое аллельные гены?
Решение
Аллельные гены (аллели) — парные (гомологичные) гены соматических клеток, доставшиеся от отца и матери, отвечающие за развитие определённого признака. В половых клетках (гаметах) оба аллеля находиться не могут, поскольку гаметы содержат лишь один набор хромосом, т.е. гаплоидны. Подумайте
-
§5. Подумайте. Номер №1
Какие объекты целесообразно использовать для изучения механизмов наследования признаков?
Решение
Чистая линия — группа генетически однородных организмов, являющихся ценным исходным материалом для селекции. Их выводят для закрепления желательных признаков. Соответственно, чистые линии используются для изучения механизмов наследования.
Номер №2
Почему после открытия неполного доминирования учёные усомнились в справедливости законов Менделя?
Решение
Сомнения ученых в законах Менделя после открытия неполного доминирования связаны с тем, что признаки в неполном доминировании нельзя строго разделить на доминантные и рецессивные. Тренируемся
-
§5. Тренируемся. Номер №1
Что такое неполное доминирование? Как оно проявляется?
Решение
Неполное доминирование – это такой тип наследования, при котором гетерозиготные особи имеют промежуточный фенотип по сравнению с родительскими организмами, и связано это с тем, что доминантный ген не полностью подавляет действие рецессивного. При неполном доминировании гетерозигота имеет фенотип, промежуточный между фенотипами гомозигот.
Номер №2
Что такое фенотип?
Решение
Фенотип — совокупность характеристик, присущих индивиду на определённой стадии развития. Фенотип формируется (в процессе феногенеза) на основе генотипа, при участии ряда факторов внешней среды. У гетерозиготных организмов в фенотипе проявляются доминантные гены.
Номер №3
Всегда ли по фенотипу можно определить генотип?
Решение
По фенотипу не всегда можно определить, какой генотип имеет данная особь. Генотип может быть неизвестен при полном доминировании: доминантная гомозигота и гетерозигота имеют одинаковые признаки. Например, горох с жёлтыми семенами может иметь генотипы AA и Aa. Анализирующим называют скрещивание особи, имеющей неопределённый генотип (AA или Aa), с рецессивной гомозиготной особью (aa).
Номер №4
Зная генотип, можно ли предсказать фенотип?
Решение
Генотип определяет фенотип, так что в случае знания генотипа организма можно предсказать его фенотип.
Номер №5
Для чего проводят анализирующее скрещивание?
Решение
Анализирующее скрещивание проводят для определения генотипа организма. Для этого подопытный организм скрещивают с организмом, являющимся рецессивной гомозиготой по изучаемому признаку. Совершенствуемся
-
§5. Совершенствуемся. Номер №1
Решите генетические задачи.
1. У овса невосприимчивость (иммунность) к грибковому поражению головнёй доминирует над восприимчивостью. Зная это, решили скрестить гомозиготную иммунную форму овса с растением, поражённым головнёй. Гетерозиготная форма фенотипически неотличима от гомозиготной. Определите:
1) генотипы исходных форм;
2) объясните, как исследователю удалось определить гомозиготность родителя;
3) составьте схему скрещивания;
4) анализируя схему скрещивания, определите, будут ли в урожае F1 встречаться растения, поражённые головнёй.
Решение
Дано:
A − восприимчивость к грибковому поражению
a − невосприимчивость к грибковому поражению
Решение:
Р: $\underset{восприимчив.}{♂АА}$ х $\underset{невосприимчив.}{♀ аа}$
G: А; а
F1: Аа − восприимчивый к грибковому поражению организм
Ответ: АА и аа − исходные (родительские организмы). Анализируя схему скрещивания, мы можем утверждать, что в урожае (F1) будут встречаться растения, пораженные головней. 2
-
Номер №2
У человека ген мелко вьющихся волос является геном неполного доминирования по отношению к гену прямых волос. От брака женщины с прямыми волосами и мужчины, имеющего волнистые волосы, рождается ребёнок с прямыми, как у матери, волосами. Может ли появиться в этой семье ребёнок с волнистыми волосами? С мелко вьющимися волосами? Известно, что у гетерозигот волосы волнистые.
Решение
Дано:
А − мелко вьющиеся волосы
а − прямые волосы
Аа − волнистые волосы
Решение:
Р: $\underset{волнистые.}{♂Аа}$ х $\underset{прямые.}{♀ аа}$
G: А, а; а
F1: Аа − волнистые волосы
аа − прямые волосы
Ответ: в этой семье может появиться ребенок с волнистыми волосами (50%), а вот ребенок с мелко вьющимися волосами не появится. §6 Дигибридное скрещивание Вспомните
-
§6. Вспомните. Номер №1
Могут ли в природе организмы одного вида отличаться только по одному признаку?
Решение
Критерии вида относительны, т.е. по одному критерию нельзя судить о виде. Например, существуют виды−двойники (у малярийного комара, у крыс и т.д.). Они морфологически друг от друга не отличаются, но имеют разное количество хромосом и поэтому не дают потомства. Соответственно, организмы одного вида обычно отличаются друг от друга по многим признакам.
Номер №2
Какие гены называют аллельными? Какие хромосомы называют гомологичными?
Решение
Аллельные гены (аллели) − парные (гомологичные) гены соматических клеток, доставшиеся от отца и матери, отвечающие за развитие определённого признака. В половых клетках (гаметах) оба аллеля находиться не могут, поскольку гаметы содержат лишь один набор хромосом, т.е. гаплоидны.
Гомологами или гомологичными называют хромосомы одинаковой формы и размера, несущие гены, отвечающие за одни и те же признаки. В каждой паре гомологов один получен от отца, а другой − от матери. Подумайте
-
§6. Подумайте. Номер №1
Как можно применить законы Менделя к человеку (выполнение соотношения 3 : 1 или 9 : 3 : 3 : 1), если в семье всего двое детей?
Решение
Законы Менделя в данном случае применяются для изучения генотипов детей (вероятности появления того или иного генотипа, и, соответственно, фенотипа). Тренируемся
-
§6. Тренируемся. Номер №1
Охарактеризуйте дигибридное скрещивание.
Решение
Если особи отличаются друг от друга по двум признакам, то скрещивание между ними называют дигибридным, если по трём − то тригибридным и т. д. В рассмотренном Менделем случае цвет семян определялся одной парой аллельных генов, а форма − другой парой. Жёлтая окраска горошин (А), как мы уже знаем, доминирует над зелёной (а), а гладкая форма горошин (В) доминирует над морщинистой (в).
Номер №2
Как называется скрещивание, при котором родительские пары различаются по трём признакам?
Решение
Если особи отличаются друг от друга по двум признакам, то скрещивание между ними называют дигибридным, если по трём — то тригибридным и т. д.
Номер №3
Сколько видов гамет образуется у гибридов первого поколения при дигибридном скрещивании?
Решение
У гибридов первого поколения при дигибридном скрещивании образуется 4 вида гамет. Совершенствуемся
-
§6. Совершенствуемся. Номер №1
У овец белая окраска шерсти доминирует над чёрной, а рогатость доминирует над комолостью (безрогостью). В результате скрещивания белой комолой овцы с чёрным рогатым бараном было получено следующее потомство: баранов — 25 % рогатых белых, 25 % рогатых чёрных, 25 % комолых белых, 25 % комолых чёрных; овец — 50 % комолых белых, 50 % комолых чёрных. Определите генотипы родителей и потомства, составьте схему скрещивания. Какое практическое значение может иметь данная задача?
Решение
Дано:
А − белый цвет
а − черный цвет
В − рогатый
в − комолый
Решение:
Р: $\underset{черный, рогатый}{♂ааВв}$ х $\underset{белый,комолый}{♀ Аавв}$
G: аВ, ав; Ав, ав
F1: АаВв − белый, рогатый (25%), Аавв− белый, комолый (25%), ааВв − черный, рогатый (25%), аавв − черный, комолый (25%)
Ответ: практическое значение данной задачи очень полезно для овцеводов (в разведении овец), т.к. таким образом можно вывести овец разных фенотипов. §7. Хромосомная теория Вспомните
-
§7. Вспомните. Номер №1
Сколько хромосом в клетках тела человека?
Решение
У человека соматические клетки (клетки тела) содержат 46 хромосом, которые организованы в 23 пары.
Номер №2
Сколько хромосом в гаметах человека?
Решение
Каждая гамета человека содержит 23 хромосомы — гаплоидный набор (в половых клетках). Подумайте
-
§7. Подумайте. Номер №1
Что может привести к нарушению сцепления генов?
Решение
Сцепление нарушается в результате кроссинговера, частота которого прямо пропорциональна расстоянию между генами в хромосоме (поэтому сила сцепления находится в обратной зависимости от расстояния между генами). Тренируемся
-
§7. Тренируемся. Номер №1
Почему закон независимого наследования признаков Г. Менделя часто не выполняется?
Решение
Закон независимого наследования признаков не выполняется, потому что в каждой хромосоме живого организма закодирована информация о сотнях и тысячах признаков. И если гены каких−либо признаков располагаются в одной хромосоме, то они и наследуются вместе.
Номер №2
Когда происходит перекрёст (кроссинговер) и почему он так важен для эволюции?
Решение
Кроссинговер происходит в первую профазу мейоза. Основное биологическое и эволюционное значение кроссинговера — в увеличении комбинативной изменчивости, которая дает материал для естественного отбора.
Номер №3
Перечислите положения хромосомной теории Т. Моргана.
Решение
Хромосомная теория наследственности:
1. Ген представляет собой участок (локус) хромосомы. Таким образом, хромосома представляет группу линейно сцепленных друг с другом генов.
2. Аллельные гены расположены в одних и тех же локусах гомологичных хромосом.
3. Во время мейоза может происходить перекрёст (кроссинговер), который представляет собой обмен аллельными генами между соответствующими локусами гомологичных хромосом.
Номер №4
Объясните явление кроссинговера и его значение.
Решение
Такое явление обмена участками ДНК между двумя гомологичными хромосомами получило название перекрёста (кроссинговера). Итак, кроссинговер приводит к тому, что в каждой из новообразованных хромосом присутствуют как собственные гены, так и гены её гомолога. Это повышает генетическую изменчивость, а значит, является очень важным фактором эволюционного процесса.
Номер №5
Какое значение имеет знание о наследовании, сцепленном с полом, у человека?
Решение
Наследование сцепленных с полом признаков имеет огромное значение для человечества. Связано это прежде всего с тем, что сцеплено с полом наследуются многие болезни, в том числе и опасные для жизни человека (например, гемофилия). Совершенствуемся
-
§7. Совершенствуемся. Номер №1
Используя материалы открытой энциклопедии, изучите таблицу 1.
Некоторые болезни человека, вызванные аномалиями кариотиповКариотипы Болезнь Комментарий 47, ХХУ; 48, ХХХУ; Синдром Клайнфельтера Полисомия по Х−хромосоме у мужчин 45 Хо; 45Х0/46ХХ; 45Х/46, ХУ; 46, Х iso (Xq) Синдром Шершевского − Тернера Моносомия по Х−хромосоме, в том числе и мозаицизм 47, ХХХ; 48, ХХХХ; 49, ХХХХХ Полисомия по Х−хромосоме Наиболее часто − трисомия Х 47, ХХ, 21+; 47, ХY, 21+ Синдром Дауна Трисомия по 21−й хромосоме 47, ХХ, 18+; 47, ХУ, 18+ Синдром Эдвардса Трисомия по 18−й хромосоме 47, ХХ, 13+; 47, ХУ, 13+ Синдром Патау Трисомия по 13−й хромосоме 46, ХХ, 5р− Синдром кошачьего крика Делеция короткого плеча 5−й хромосомы 46 ХХ или ХУ, del 15q11−q13
Синдром Прадера−Вилли Делеция в длинном плече 15−й хромосомы
Решение
Синдром Клайнфельтера проявляется при полисомии по Х−хромосоме у мужчин.
Синдром Шершевского − Тернера при моносомии по Х−хромосоме, в том числе и мозаицизм.
Синдром Дауна проявляется при трисомии по 21−й хромосоме.
Синдром Эдвардса проявляется при трисомия по 18−й хромосоме.
Синдром Патау проявляется при трисомии по 13−й хромосоме.
Синдром кошачьего крика при делеции короткого плеча 5−й хромосомы.
Синдром Прадера−Вилли при делеции в длинном плече 15−й хромосомы.
Номер №2
Решите генетические задачи.
Женщина−правша с карими глазами и нормальным зрением выходит замуж за мужчину−правшу, голубоглазого и дальтоника. У них родилась голубоглазая дочь − левша и носительница дальтонизма. Какова вероятность того, что следующий ребёнок в этой семье будет левшой и будет страдать дальтонизмом, если известно, что карий цвет глаз и умение владеть преимущественно правой рукой − доминантные аутосомные не сцепленные между собой признаки, а дальтонизм − рецессивный, сцепленный с Х−хромосомой признак? Определите, какой цвет глаз возможен у больных детей.
Алкогольная зависимость определяется доминантным аутосомным геном (А), а потребность в курении табака − сцепленным с полом рецессивным геном (b). Курящий и пьющий мужчина женится на женщине, которая не курит и не пьёт. Мужчина гетерозиготен по гену алкоголизма, а женщина гетерозиготна по гену табакокурения. Определите:
1) с какой вероятностью в этой семье могут родиться дети со склонностью к алкоголизму;
2) с какой вероятностью могут родиться дети со склонностью к курению;
3) с какой вероятностью могут родиться дети со склонностью к курению и алкоголизму одновременно;
4) с какой вероятностью эти дети будут мальчиками.
Решение
Дано:
А − карий цвет глаз
а − голубой цвет глаз
В − праворукость
в − леворукость
$X^{D}$ − здоров
$X^{d}$ − дальтонизм
Pешение:
Р: $\underset{голуб. гл;\;праворукий;\;дальтонизм.}{♂ааВв X^{d}Y}$ х $\underset{карие\;глаза;\;праворукая;\;здоров.}{♀AaВвX^{D}X^{d}}$
G: аВ$X^{d}$, аВУ, ав$X^{d}$, авУ; АВ$X^{D}$, АВ$X^{d}$, Ав$X^{D}$, Ав$X^{d}$, аВ$X^{D}$, аВ$X^{d}$, ав$X^{d}$, ав$X^{D}$
F1:
1) AaBB$X^{D}X^{d}$ − женск.пол, карие глаза, праворукость, нормальное зрение.
2) AaBB$X^{d}X^{d}$ − женск.пол, карие глаза, праворукость, дальтонизм.
3) AaBb$X^{D}X^{d}$ − женск.пол, карие глаза, праворукость, нормальное зрение.
4) AaBb$X^{d}X^{d}$ − женск.пол, карие глаза, праворукость, дальтонизм.
5) aaBB$X^{D}X^{d}$ − женск.пол, голубые глаза, праворукость, нормальное зрение.
6) aaBB$X^{d}X^{d}$ − женск.пол, голубые глаза, праворукость, дальтонизм.
7) aaBb$X^{D}x^{d}$ − женск.пол, голубые глаза, праворукость, нормальное зрение.
8) aaBb$X^{d}X^{d}$ − женск.пол, голубые глаза, праворукость, дальтонизм.
9) AaBB$X^{D}Y$ − мужск.пол, карие глаза, праворукость, нормальное зрение.
10) AaBB$X^{d}Y$ − мужск.пол, карие глаза, праворукость, дальтонизм.
11) AaBb$X^{D}Y$ − мужск.пол, карие глаза, праворукость, здоров.
12) AaBb$X^{d}Y$ − мужск.пол, карие глаза, праворукость, дальтонизм.
13) aaBB$X^{D}Y$ − мужск.пол, голубые глаза, праворукость, нормальное зрение.
14) aaBB$X^{d}Y$ − мужск.пол, голубые глаза, праворукость, дальтонизм.
15) aaBb$X^{D}Y$ − мужск.пол, голубые глаза, праворукость, нормальное зрение.
16) aaBb$X^{d}Y$ − мужск.пол, голубые глаза, праворукость, дальтонизм.
17) AaBb$X^{D}X^{d}$ − женск.пол, карие глаза, праворукость, нормальное зрение.
18) AaBb$X^{d}X^{d}$ − женск.пол, карие глаза, праворукость, дальтонизм.
19) Aabb$X^{D}X^{d}$ −женск.пол, карие глаза, леворукость, нормальное зрение.
20) Aabb$X^{d}X^{d}$ − женск.пол, карие глаза, леворукость, дальтонизм.
21) aaBb$X^{D}X^{d}$ − женск.пол, голубые глаза, праворукость, нормальное зрение.
22) aaBb$X^{d}X^{d}$ − женск.пол, голубые глаза, праворукость, дальтонизм.
23) aabb$X^{D}X^{d}$ − женск.пол, голубые глаза, леворукость, нормальное зрение.
24) aabb$X^{d}X^{d}$ − женск.пол, голубые глаза, леворукость, дальтонизм.
25) AaBb$X^{D}Y$ − мужск.пол, карие глаза, праворукость, нормальное зрение.
26) AaBb$X^{d}Y$ − мужск.пол, карие глаза, праворукость, дальтонизм.
27) Aabb$X^{D}Y$ − мужск.пол, карие глаза, леворукость, нормальное зрение.
28) Aabb$x^{d}Y$ − мужск.пол, карие глаза, леворукость, дальтонизм.
29) aaBb$X^{D}Y$ − мужск.пол, голубые глаза, праворукость, нормальное зрение.
30) aaBb$X^{d}Y$ − мужск.пол, голубые глаза, праворукость, дальтонизм.
31) aabb$X^{D}Y$ − мужск.пол, голубые глаза, леворукость, нормальное здоровье.
32) aabb$X^{d}Y$ − мужск.пол, голубые глаза, леворукость, дальтонизм.
Ответ: Таким образом, вероятность рождения голубоглазого левши−дальтоника составляет 2/32, т.е. 0.0625 (6.25%). У больных детей возможен как голубой, так и карий цвет глаз.
Дано:
А − алкогольная зависимость
а − отсутствие алкогольной зависимости
$X^{B}$ − отсутствие потребности в курении
$X^{b}$ − потребность в куренииРешение:
Р: $\underset{алк.\;зависим;\;потребность\;в\;курении}{♂AaX^{b}Y}$ х $\underset{алк.\;независима;\;нет\; потребн.\;в\;курении}{♀ aa X^{B}X^{b}}$
G: аY, AY, а$X^{b}$, A$X^{b}$; а$X^{b}$, а$X^{B}$
F1: Аа$X^{B}X^{b}$ − женский пол, алкоголизм, не курит;
Аа$X^{B}Y$ − мужской пол, алкоголизм, не курит;
Аа$X^{b}X^{b}$ − женский пол, алкоголизм, курит;
Аа$X^{b}Y$ − мужской пол, алкоголизм, курит;
aа$X^{B}X^{b}$ − женский пол, нет алкоголизма, не курит;
aа$X^{b}X^{b}$ − женский пол, нет алкоголизма, курит;
aа$X^{B}Y$ − мужской пол, нет алкоголизма, не курит;
aа$X^{b}Y$ − мужской пол, нет алкоголизма, курит.Ответ: 1) только 50% потомков имеют склонность к алкогольной зависимости;
2) 50% не имеют склонности к алкогольной зависимости;
3) и к курению, и к алкоголизму склонны только 25%
4) с вредными привычками всего 12,5% и только мужской пол, так как у них нет второй X − хромосомы. §8 Закономерности изменчивости Вспомните
-
§8. Вспомните. Номер №1
Какими основными свойствами обладают живые организмы?
Решение
Свойства живых организмов:
1. Обмен веществ и энергии с окружающей средой (метаболизм).
2. Размножение (воспроизведение).
3. Раздражимость – способность реагировать на воздействия, например, рефлексы у животных.
4. Саморегуляция (гомеостаз) – способность поддерживать своё постоянство, например, саморегуляция в экосистемах.
5. Развитие, например онтогенез у животных, сукцессия в экосистемах.
Номер №2
Что такое изменчивость?
Решение
Наследственная изменчивость (неопределенная, индивидуальная, генотипическая) − форма изменчивости, вызванная изменениями генотипа организма, которые могут быть связаны с мутационной или комбинативной изменчивостью.
Номер №3
Что такое вегетативное размножение?
Решение
Вегетативное размножение — образование новой особи из многоклеточной части тела родительской особи, один из способов бесполого размножения, свойственный многоклеточным организмам. Подумайте
-
§8. Подумайте. Номер №1
Почему мутации проявляются редко?
Решение
Большинство мутаций рецессивно, и проявиться они могут только в гомозиготном состоянии. Вероятность такого события мала, поэтому рецессивные мутации долгое время накапливаются в популяции в скрытом виде.
Номер №2
Почему большинство мутаций вредные? Могут ли мутации быть полезными? Приведите примеры.
Решение
Вредоносное действие мутаций объясняется тем, что изменения касаются наследственных признаков, имеющих чаще всего адаптивное значение, т.е. признаков, полезных в данных условиях среды. Лишь небольшая часть мутаций повышает приспособленность организма, то есть является полезной. Например, синдром "Кошачьего крика" формируется при мутации в 5−ой хромосоме. Тренируемся
-
§8. Тренируемся. Номер №1
Что называют изменчивостью? Какие виды изменчивости вам известны? Что лежит в основе классификации этого свойства?
Решение
Изменчивость видов − разнообразие признаков среди представителей данного вида, а также свойство потомков приобретать отличия от родительских форм. На организменном уровне следует прежде всего различать фенотипическую, или, как её чаще называют, модификационную, а также генотипическую, которая подразделяется на комбинативную (комбинационную) и мутационную, изменчивости. В основе классификации этого свойства лежит способ приобретения организмом изменчивости.
Номер №2
Составьте сравнительную таблицу генотипической и фенотипической изменчивости.
РешениеПризнаки Фенотипическая изменчивость Генотипическая изменчивость Характер изменчивости Имеет направленный характер Имеет ненаправленный характер Наследование изменений Не сохраняются при половом размножении Однажды возникнув наследуются Польза Всегда полезны, способствуют приспособлению к колебаниям факторов среды В большинстве случаев вредны, редко нейтральные или полезные Значение Обеспечивает приспособление организмов к меняющимся условиям окружающей среды Основа органической эволюции и источник материала для селекции Зависимость изменения от среды обитания
Реакции особей соответствуют характеру воздействия среды Невозможно обнаружить связь
Номер №3
Приведите примеры признаков с широкой и узкой нормами реакции.
Решение
Пределы модификационной изменчивости определяются генами и называются нормой реакции. Например, рост самой маленькой женщины на Земле был всего−то около 50 см, а рост самого высокого мужчины — 286 см. Однако принципиально невозможно появление на свет человека с ростом 10 или, наоборот, 700 см, поскольку этого не позволяет норма реакции. Для некоторых признаков, таких как вес крупного рогатого скота или его удойность, норма реакции бывает очень широкой. Но, например, для такого признака, как окраска кроликов, она будет узкой.
Номер №4
Может ли модификационная изменчивость лежать в основе эволюционного процесса?
Решение
Модификации в биологии − спонтанные или вызванные факторами внешней среды изменения признаков организма (его фенотипа), не связанные с изменениями генотипа. Соответственно, если модификации не отражаются в генотипе, то не могут передаваться потомкам и участвовать в эволюционных процессах.
Номер №5
Какие признаки подвергаются модификациям чаще?
Решение
Чаще всего модификациям подвержены количественные признаки: рост, вес, плодовитость, семенная продуктивность, удой у крупного рогатого скота. При этом качественные характеристики (масть животных, окраска семян, цветков, плодов) мало варьируют при изменении условий среды.
Номер №6
Перечислите возможные причины мутаций.
Решение
Причины мутаций:
1. Физические факторы (ионизирующее, УФ излучение, температура).
2. Химические факторы (перекись, азотистые кислоты, нитриты).
3. Биологические факторы (вирусы, бактерии). Совершенствуемся
-
§8. Совершенствуемся. Номер №1
Прочитайте текст и, используя полученную информацию, ответьте на вопрос: какие вещества, содержащиеся в сигарете, наносят вред непосредственно курильщику, какие — его потомкам, а какие — и ему, и его потомкам? Ответ представьте в виде таблицы или схемы.
Решение
Вещества наносящие вред непосредственно курильщику − никотин, дивенил, акролеин, формальдегид, ароматические амины и бензол.
Вещества наносящие вред потомкам курильщика − N−нитрозамины, бензол, бензопирен
Вещества наносящие вред курильщику и его потомкам − бензол и N−нитрозамины. §9. Основные методы селекции растений животных и микроорганизмов Вспомните
-
§9. Вспомните. Номер №1
Чем искусственный отбор отличается от естественного?
Решение
Естественный отбор происходит без участия человека и основан на том, что разные особи из−за своих индивидуальных генетических особенностей имеют разную жизнестойкость. Искусственный отбор человек производит сознательно − для выведения новых пород животных или сортов растений.
Номер №2
Какие виды гибридизации вам известны?
Решение
Гибридизация — процесс скрещивания между собой двух или большего числа последовательно вовлекаемых в него наследственно различающихся родительских форм.
В зависимости от степени родства скрещиваемых растений различают внутривидовую, межсортовую (скрещивают растения разных сортов), межвидовую (растения относятся к разным видам) и межродовую (к разным родам) гибридизацию.
Номер №3
Какой процесс называют гаметогенезом?
Решение
Гаметогенезом называют процесс образования половых клеток (гамет). Этот процесс происходит у мужских и женских особей в гонадах (половых железах), представленных семенниками (яичками) и яичниками.
Номер №4
Что такое мутагенез?
Решение
Мутагенез − это процесс, посредством которого генетическая информация организма изменяется в результате производства мутации. Это может произойти спонтанно в природе или в результате воздействия мутагенов.
Номер №5
Что такое чистая линия?
Решение
Чистая линия — это совокупность организмов, которые на протяжении многих поколений скрещиваний друг с другом проявляют одинаковые признаки (не дают расщепления). Их получают путем близкородственных скрещиваний. Подумайте
-
§9. Подумайте. Номер №1
Почему методы клеточной и генной инженерии считаются перспективными в селекции и биотехнологии?
Решение
Благодаря методам клеточной и генной инженерии создается большое разнообразие высокопродуктивных сортов растений, полиплоидных форм, пригодных для выращивания в разных климатических условиях, также можно вывести определенное количество лекарственных средств (инсулин или антибиотики). Тренируемся
-
§9. Тренируемся. Номер №1
Что такое селекция?
Решение
Селекция — наука о методах создания новых и улучшения существующих пород животных, сортов растений и штаммов микроорганизмов.
Номер №2
Какие задачи решает селекция?
Решение
К задачам современной селекции относится создание новых и улучшение уже существующих сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов.
Номер №3
В чём заключаются методы гибридизации и отбора?
Решение
Гибридизация — скрещивание разнородных в генетическом отношении особей. Её сущность состоит в слиянии генотипически разных половых клеток и в развитии из зиготы нового организма, сочетающего наследственные признаки обоих родителей.
Отбор бывает массовым и индивидуальным. Массовый отбор — выделение из исходного материала целой группы особей с желательными признаками и получение от них потомства. Индивидуальный отбор — выделение отдельных особей с желательными признаками и получение от них потомства. Массовый отбор чаще применяют в селекции растений, а индивидуальный — в селекции животных, что связано с особенностями размножения растений и животных.
Номер №4
Что такое гетерозис и инбридинг? В чём их принципиальное различие?
Решение
Гибриды разных сортов одного вида часто отличаются особой плодовитостью и устойчивостью к неблагоприятным факторам. Это явление называют гетерозисом.
Часто для усиления ценных свойств растений и животных применяют близкородственное скрещивание, т. е. скрещивание организмов, имеющих общих предков, — инбридинг. Такое скрещивание приводит к повышению постоянства фенотипических признаков в потомстве и используется как для получения линий генетически идентичных особей (инбредные линии), на которых удобно проводить биологические и медицинские эксперименты, так и для закрепления нужного признака в данной породе или сорте.
Номер №5
Что такое биотехнология?
Решение
Биотехнология — прикладное направление биологической науки, изучающее возможности использования живых организмов, их систем или продуктов их жизнедеятельности для решения технологических задач, а также возможности создания живых организмов с необходимыми свойствами. Биотехнология занимается получением необходимых человеку соединений при помощи живых существ — чаще всего микроорганизмов, к которым относятся все прокариоты, а также микроскопические водоросли, одноклеточные животные и грибы.
Номер №6
Почему развитию биотехнологии уделяется большое внимание?
Решение
Роль биотехнологии очень велика, поскольку ее способами производят генноинженерные белки (интерфероны, вакцины против серьезных заболеваний), вещества для фармакологии (лекарства, антибиотики, гормоны, антитела). А различные ферментные препараты применяют в производстве стиральных порошков, спирта. Особая роль биотехнологии — синтез средств для защиты растений и создание трансгенных растений. Совершенствуемся
-
§9. Совершенствуемся. Номер №1
Используя дополнительные источники информации, подготовьте презентацию о достижениях в области биотехнологии.
Решение
Достижения в области биотехнологии
Нынешние достижения
Уже получены трансгенные мыши, кролики, свиньи, овцы, в геноме которых работают чужеродные гены различного происхождения, в том числе гены бактерий, дрожжей, млекопитающих, человека, а также трансгенные растения с генами других, неродственных видов. Например, в последние годы получено новое поколение трансгенных растений, для которых характерны такие ценные признаки, как устойчивость к гербицидам, к насекомым и др.
Гормоны и штаммы бактерий
На сегодняшний день методы генной инженерии позволили осуществить синтез в промышленных количествах таких гормонов, как инсулин, интерферон и соматотропин (гормон роста), которые необходимы для лечения ряда генетических болезней человека — сахарного диабета, некоторых видов злокачественных образований, карликовости, С помощью генетических методов были получены также штаммы микроогранизмов (Ashbya gossypii, Pseudomonas denitrificans и др.), которые производят в десятки тысяч раз больше витаминов (С, В3, В13, и др.), чем исходные формы.
Эмбриология
Очень важное направление клеточной инженерии связано с ранними стадиями эмбриогенеза. Например, оплодотворение яйцеклеток в пробирке уже сейчас позволяет преодолевать некоторые распространенные формы бесплодия у человека.
Проблемы загрязнения окружающей среды
Уже многие годы для решения проблемы загрязнения окружающей среды используются биологические методы, разработанные биотехнологами. Так, бактерии родов Rhodococcus и Nocardia с успехом применяют для эмульгирования и сорбции углеводородов нефти из водной среды. Они способны разделять водную и нефтяную фазы, концентрировать нефть, очищать сточные воды от примесей нефти.
Обсуждаем
-
§9. Обсуждаем. Номер №1
Биотехнологи научились воспроизводить многоклеточный организм из одной или нескольких его соматических клеток. Этот метод назвали клонированием. В 1997 г. научная общественность была взбудоражена сообщением о том, что в Шотландии были проведены успешные эксперименты по генетическому клонированию овцы. Для этого использовали ядра соматических клеток, полученных из ткани молочной железы взрослой овцы (рис. 37). Из яйцеклетки удалялось ядром замещалось ядром соматической клетки. Образовавшуюся диплоидную зиготу стимулировали к дроблению электрошоком и трансплантировали в овцу−реципиента. Через 148 дней приёмная мама родила живую овечку, её назвали Долли. Открытие английских учёных показало, что соматические клетки взрослого организма млекопитающих способны передавать полную информацию о развитии признаков и свойств, характерных для взрослой особи. Следовательно, открываются возможности воспроизведения многочисленных генетических копий выдающихся по продуктивности животных−рекордсменов. Однако вскоре выяснилось, что овечка Долли стала быстро стареть. Стало ясно, что из клетки старого животного невозможно воспроизвести молодое. Выскажите своё мнение по поводу этого эксперимента.
Рис. 37. Клонирование
Решение
В отношении данного эксперимента современному обществу требуется занять не настороженную и не восторженную, а ответственную позицию. Не может быть никакого сомнения в том, что достигнутый уровень в клонировании позвоночных животных — это выдающийся прорыв современной науки в области, имеющей самое непосредственное отношение к развитию биотехнологий будущего. Вместе с тем нет никаких оснований для ожидания скорых успехов в этой сфере. Процент выхода положительного результата остается чрезвычайно низким, так как клоны не живут долго. §10. Популяционно-видовой уровень Вспомните
-
§10. Вспомните. Номер №1
Что такое популяция?
Решение
Популяция — совокупность организмов одного вида, длительное время обитающих на одной территории (занимающих определённый ареал) и частично или полностью изолированных от особей других таких же групп.
Номер №2
Чем можно объяснить существование многообразия организмов на нашей планете?
Решение
Причина биологического разнообразия в экосистеме − умение живых организмов приспосабливаться к определенным условиям окружающей среды. Причины многообразия видов − результат взаимодействия движущих сил эволюции: наследственной изменчивости, борьбы за существование и естественного отбора.
Номер №3
Что в биологии обозначают термином «вид»?
Решение
Вид — основная структурная единица биологической систематики живых организмов (животных, растений и микроорганизмов); таксономическая, систематическая единица, группа организмов с общими морфофизиологическими, биохимическими и поведенческими признаками, способная к взаимному скрещиванию, которое даёт в ряду поколений плодовитое потомство, закономерно распространённая в пределах определённого ареала и сходно изменяющаяся под влиянием факторов внешней среды. Подумайте
-
§10. Подумайте. Номер №1
Почему межвидовые гибриды за редким исключением стерильны?
Решение
Стерильность гибридов объясняется тем, что как правило у «родителей» гибридов разное число хромосом, а также они не являются гомологичными, что может привести к плохим последствиям в мейозе (неправильному расхождению), и в итоге плод просто не сформируется (летален). Тренируемся
-
§10. Тренируемся. Номер №1
Какова основная цель классификации организмов?
Решение
Поэтому основной целью классификации организмов является создание единой системы описания биологических видов, которую принимали бы к использованию во всём мире. С помощью систематики человек может представить определенную группу живых организмов и систематизировать (классифицировать) естественную систему органического мира.
Номер №2
Что такое вид и критерии вида?
Решение
Биологический вид – это совокупность особей, способных в природных условиях скрещиваться с образованием плодовитого потомства, населяющих определенный ареал, обладающих рядом общих морфологических, физиологических и иных признаков.
Критерии вида – это ряд признаков, позволяющих отличить один вид от другого.
Выделяют пять критериев вида:
• морфологический;
• генетический;
• экологический;
• географический;
• репродуктивная изоляция.
Номер №3
Какие критерии вида вам известны?
Решение
Критерии вида – это ряд признаков, позволяющих отличить один вид от другого.
Выделяют пять критериев вида:
• морфологический;
• генетический;
• экологический;
• географический;
• репродуктивная изоляция.
Номер №4
Какова роль репродуктивной изоляции в поддержании целостности вида? Приведите примеры.
Решение
Репродуктивная изоляция — механизмы, предотвращающие обмен генов между популяциями. Разделение генофондов популяций в некоторых случаях ведет к образованию новых видов, а репродуктивная изоляция их сохраняет.
Репродуктивная изоляция может осуществляться путем предотвращения оплодотворения или путем образования нежизнеспособных или стерильных гибридов, как, например мул или лошак. (Мул – гибрид лошади и осла, лошак – гибрид осла и кобылы).
Номер №5
Что такое популяция?
Решение
Популяция — совокупность организмов одного вида, длительное время обитающих на одной территории (занимающих определённый ареал) и частично или полностью изолированных от особей других таких же групп.
Номер №6
Почему биологические виды существуют в форме популяций?
Решение
Любой вид состоит из популяций, потому что занимаемое им на земном шаре пространство или ареал – неоднородно по условиям, и это проявляется на равномерности распределения вида. Совершенствуемся
-
§10. Совершенствуемся. Номер №1
Составьте список известных вам видов растений и/или животных. Попытайтесь сгруппировать их по степени морфологического сходства.
Решение
Редис и горчица, капуста относятся к крестоцветным.
Морфологически они схожи:
• соцветие в виде кисти;
• стручковые плоды;
• очередное или розеточное расположение листьев;
• стержневая корневая система;
• а также, имеют одинаковые по форме цветки с правильными, крестообразно расположенными лепестками.
Номер №2
Объясните, почему нельзя выделить один универсальный критерий вида.
Решение
Ни один из критериев вида не является абсолютным и универсальным. Каждый имеет относительный характер и не может использоваться в качестве единственного для определения принадлежности особи к конкретному виду. Соответственно, каждый вид характеризуется комплексом признаков, и не существует одного−единственного критерия для каждого вида.
Номер №3
Изучив основной текст параграфа и познакомившись с дополнительным текстом, объясните, почему нельзя однозначно ответить на вопрос о количестве видов, живущих на нашей планете.
Решение
Причины того, почему сложно подсчитать количество видов, живущих на нашей планете:
1. Все виды на планете не изучены (есть неизвестные виды);
2. За счет процессов эволюции появляются новые виды;
3. При описании несколько видов рассматриваются одновременно несколькими учеными (биологами/ зоологами), в следствие может оказаться, что это один и тот же вид, что может влиять на данные о численности видов. Проводим исследование
-
§10. Проводим исследование. Номер №1
Выполните лабораторную работу №1 «Выявление приспособлений организмов к влиянию различных экологических факторов» на с. 259.
Цель работы: выявить, влияют ли экологические факторы на приспособления организмов к определённым условиям обитания.
Материал и оборудование: тушки и чучела животных, таблицы с их изображениями; комнатные растения.
Ход работы:
1. Рассмотрите трёх представителей животного мира: млекопитающее, птицу, рыбу. Отметьте:
а) особенности внешнего строения предлагаемых животных, связанных со средой обитания;
б) особенности внутреннего строения этих животных, которые можно рассматривать как приспособления к определённой среде обитания.
2. Рассмотрите трёх представителей растительного мира: ксерофита суккулента (кактус, алоэ), гидатофита (элодея), гигрофита, живущего при повышенной влажности почвы и воздуха (папоротник). Отметьте:
а) особенности внешнего строения, характерные для этих растений;
б) особенности внутреннего строения предлагаемых растений, связанные с условиями обитания.
3. По результатам работы сделайте выводы.
Решение
Выявление приспособлений организмов к влиянию различных экологических факторов
1. Как пример млекопитающего рассмотрим льва:
а) Для него характерны сильные, мощные ноги, необходимые для погони за добычей. Светло−коричневый маскирующий окрас помогает выслеживать и незаметно атаковать добычу. Передвижение на 4−х лапах ускоряет процесс передвижения в наземной среде. Короткая шерсть, светлого оттенка способствует отбиванию большинства солнечных лучей и не приводит к перегреванию в знойную погоду.
б) Хорошо развитые органы чувств, помогающие ориентироваться в быстрой динамике происходящего, что характерно для почвенной среды. Мощная львиная челюсть вмещает 30 зубов, в том числе огромные клыки. Лев имеет мощную мышечную систему
Как пример птицы рассмотрим голубя:
а) Передние конечности в виде крыльев − для полёта. Маленькая, очень вёрткая голова с далеко посаженными глазами, дающими голубю максимальный обзор для ориентации в пространстве. Обтекаемая форма тела, которое покрыто перьями для облегчения процесса перемещения в воздушной среде.
б) Многочисленные приспособления скелета (киль, воронья кость, цевка и т.д.) способствующие облегчению в процессе перемещения в воздушной среде. Наличие двойного дыхания и широкой грудной клетки, вмещающей большое количество кислорода для облегчения процесса дыхания в процессе полёта.
Как пример рыбы рассмотрим карася:
а) Обтекаемая форма тела. Наличие плавников, благодаря которым и происходит весь процесс передвижения. Выделяемая кожными покровами слизь, что облегчает трение с водой.
б) Боковая линия − специальный орган чувств, позволяющий ощущать колебания воды. Жабры − выходящий жаберными дугами на поверхность тела орган, предназначенный для дыхания под водой.
2. Рассмотрим алоэ:
а) Относится к листовым суккулентам, имеет толстые листья с большим запасом воды.
б) Листья имеют кутикулу, что уменьшает испарение воды.
Рассмотрим элодею:
а) Имеет тонкий стебель и мелкие листочки, гигрофиты имеют крупные листья.
б) Есть специальные клетки, локализованные в листьях, которые накапливают кислород.
Рассмотрим кактус:
а) Имеет толстый стебель с запасами воды и листья, превращенные в иголки (для защиты от поедания и уменьшения испарения воды).
б) Маленькое количество устьиц, в следствие чего сокращается уровень испарения.
Вывод: организмы имеют специальные идиоадаптации (внешнего и внутреннего характера), которые помогают им выживать в определенных условиях среды. §11 Развитие эволюционных идей Вспомните
-
§11. Вспомните. Номер №1
Что вам известно о происхождении растений и животных?
Решение
Растения и животные имеют общее происхождение. И те, и другие возникли в процессе длительной эволюции, т.е. в процессе длительного исторического развития, от общих предков − примитивных форм жизни. Появление на Земле растений и животных относится к далёким временам, исчисляемым миллионами лет. Имея общих предков, растения и животные обладают многими сходными чертами и одновременно значительно отличаются между собой. Растительным и животным организмам свойственны обмен веществ, питание, рост, движение, раздражимость и др. Особенно много сходных черт наблюдается у низших растений и животных.
Номер №2
Что такое эволюция? Какие доказательства её существования вам известны?
Решение
Эволюция − это процесс изменения всех форм жизни на протяжении поколений, а эволюционная биология − это изучение того, как происходит эволюция. Биологические популяции эволюционируют в результате генетических изменений, которые соответствуют изменениям в наблюдаемых признаках организмов.
Наблюдаемые сегодня изменения в популяциях доказывают не только существование эволюции, но и существование ряда механизмов, необходимых для эволюционного происхождения всех видов от общего предка. Подумайте
-
§11. Подумайте. Номер №1
Почему теория, предложенная Ч. Дарвинoм, уже более полутора веков является актуальной?
Решение
В данный момент нет точных теорий, опровергающих учение Дарвина, так как оно достаточно основательно и обосновано, соответственно, остается актуальным. Тренируемся
-
§11. Тренируемся. Номер №1
Что понимают под эволюцией живой природы в современной биологии?
Решение
Современная синтетическая эволюционная теория, в основе которой лежат представления о том, что все процессы, ведущие к изменениям вида, начинается на уровне его отдельных популяций. Эта теория сформировалась в основном к середине 40−х гг. XX в., после чего она постоянно дополнялась и продолжает дополняться в наше время положениями современной эволюционной биологии.
Номер №2
Что является фундаментальным следствием признания существования эволюции?
Решение
Фундаментальным следствием признания существования эволюции стало развитие таких наук как палеонтология, сравнительной анатомия и эмбриология.
Номер №3
Как Жан Батист Ламарк объяснял многообразие видов и приспособленность организмов к конкретным условиям среды?
Решение
Одним из первых, кто попытался разработать эволюционную теорию, был выдающийся французский естествоиспытатель Жан Батист Ламарк (1744—1829), который предположил, что животные и растения не всегда были такими, каковы они есть в настоящее время. Учёный полагал, что они развились под действием естественных законов природы из очень простых организмов. Согласно идеям Ламарка все современные биологические виды, включая человека, произошли от других, более древних живых существ. С течением времени они постепенно изменялись, совершенствовались, пока не дошли до нынешнего, знакомого нам состояния.
Номер №4
В чём заключаются основные положения учения Чарлза Дарвина?
Решение
Основные положения теории эволюции Ч. Дарвина:
1. У особей в пределах каждого вида существует разброс индивидуальной наследственной изменчивости по морфологическим, физиологическим, поведенческим и любым другим признакам. Изменчивость может иметь непрерывный (количественный) или прерывистый (качественный) характер, но она существует всегда.
2. Все живые организмы способны к размножению в геометрической прогрессии (следует заметить, что это положение Дарвин сформулировал не сам, а позаимствовал из работы демографа Томаса Мальтуса «Опыт закона о народонаселении в связи с будущим совершенствованием общества»).
3. Жизненные ресурсы для любого вида живых организмов ограничены, и поэтому должна возникать борьба за существование либо между особями одного вида, либо между особями разных видов, либо с природными условиями. В понятие «борьба за существование» Дарвин включил не только собственно борьбу особи за жизнь, но и борьбу за успех в размножении.
4. В условиях борьбы за существование выживают и дают потомство наиболее приспособленные особи, имеющие те отклонения, которые случайно оказались адаптивными к данным условиям среды. Отклонения возникают не направленно (в ответ на действие среды), а случайно. Не многие из них оказываются полезными в конкретных условиях. Потомки выжившей особи, которые наследуют полезное отклонение, позволившее выжить их предку, оказываются более приспособленными к данной среде, чем другие представители популяции. Выживание и преимущественное размножение приспособленных особей Дарвин назвал естественным отбором.
Номер №5
Почему учение Дарвина не потеряло своей актуальности в настоящее время?
Решение
В данный момент нет точных теорий опровергающих учение Дарвина, так как оно достаточно основательно и обосновано, соответственно остается актуальным. Совершенствуемся
-
§11. Совершенствуемся. Номер №1
Изучив основной текст параграфа и познакомившись с дополнительным текстом, сделайте вывод о том, что объединяло взгляды большинства учёных−биологов в отношении происхождения видов и их многообразия на Земле до публикации Дарвином своих фундаментальных работ.
Решение
До Дарвина преобладали идеи Жана−Батиста Ламарка о том, что потомство наследует те особенности, которые были больше всего востребованы предками (упражнение−неупражнение). То есть жираф, который тянется к вершинам деревьев за листьями, произведет потомство с самыми длинными шеями. Некоторые ученые считали, что все − живое и неживое − было создано Богом (креационизм).
Номер №2
Подготовьте сообщения/мультимедиапрезентации о Ч. Дарвине как учёном−исследователе и основоположнике учения об эволюции органического мира. Для работы используйте интернет
Решение
Чарльз Дарвин – основоположник современной эволюционной теории. Его книга «Происхождение видов путем естественного отбора», 1859 г., объясняет многообразие живых организмов, их приспособленность к условиям существования как результат длительной эволюции. Дарвин вскрыл движущие силы эволюционного процесса: борьба за существование и естественный отбор на основе наследственной изменчивости.
Причиной борьбы за существование является ограниченность ресурсов: пищи, жизненного пространства. При этом живые организмы размножаются в геометрической прогрессии. Если бы все потомство выживало и принимало участие в размножении, неизбежно возникало бы перенаселение. Но этого не происходит, так как часть особей неизбежно погибает в результате борьбы за существование.
Под борьбой за существование Дарвин понимал многообразные отношения организмов с окружающей средой:
1. борьба межвидовая,
2. внутривидовая,
3. борьба с неблагоприятными условиями окружающей среды.При этом борьба выражается не только в соперничестве за пищу, воду, территорию, борьбе хищника и жертвы, но и в сотрудничестве организмов, повышающем шансы на выживание. Наиболее острой является конкуренция внутри вида, т.к. у организмов одного вида сходные потребности.
Выживают и участвуют в размножении те особи, которые наилучшим образом приспособлены к данным условиям. Это выживание наиболее приспособленных Дарвин назвал естественным отбором. Таким образом, естественный отбор – это процесс, в результате которого выживают и дают потомство особи, наиболее приспособленные к условиям обитания.
Номер №3
Составьте сравнительную таблицу взглядов учёных на развитие эволюционных идей.
РешениеПризнаки К. Линней Ж. Б. Ламарк Ч. Дарвин Существование видов Виды не существуют, есть лишь переходные формы Виды есть (созданы Богом) Виды реально существуют и дают начало новым (эволюция) Движущие силы Эволюции не существует (теория креационизма) Упражнение и неупражнение органов, наследование приобретенных признаков Борьба за существование, естественный отбор, неопределенная изменчивость и наследственность Положения Бинарная номенклатура Принцип градации от простого к сложному Три факта эволюции: изменчивость, борьба за существование, естественный отбор Изменчивость организмов Отсутствует Происходит под влиянием среды, за счет упражнения−неупражнения Происходит на основе неопределенной изменчивости под влиянием естественного отбора Приспособления у организмов Возникает в ходе эволюции Изначально целесообразна Возникает в ходе эволюции Обсуждаем
-
§11. Обсуждаем. Номер №1
Изучив материал параграфа об эволюционной теории Ч. Дарвина и дополнительный материал «Эволюционная теория Ламарка», проведите обсуждение в классе эволюции жирафов с точки зрения обеих теорий. Аргументируйте свои высказывания.
Решение
Об изменчивости природы говорили еще до появления эволюционной теории Чарлза Дарвина. Жан Батист Ламарк объяснял изменчивость видов на примере жирафа следующим образом.
В условиях недостатка низкорастущей зелени предки жирафа были вынуждены тянуться до высоко расположенных веток. В результате постоянных тренировок их шеи становились длиннее. Жирафы передавали длинные шеи потомству, а те удлиняли их еще больше.
Объяснение Дарвина звучит так. В группе жирафов были особи с более короткими и длинными шеями. Последние питались лучше и оставляли больше потомства. Постепенно в популяции не осталось жирафов с короткой шеей.
История Ламарка равносильна тому, как если бы человек, походив в спортзал и накачав себе мышечную массу, обзавелся ребенком, который родился бы сразу с приличной мышечной массой.
Очевидно, так не бывает. Модификационная изменчивость по наследству не передается.
Со своей стороны Дарвин понял, что в основе эволюции лежит наследственная изменчивость. И хотя на тот момент ничего не знали о генах, ученый осознал важную роль передающихся по наследству различий особей в пределах одного вида.
Эти различия служат материалом для естественного отбора и эволюции. §12 Движущие силы эволюции, их влияние на генофонд популяции Вспомните
-
§12. Вспомните. Номер №1
Что понимают под изменчивостью организмов? Какие её виды вам известны?
Решение
Изменчивость — способность организмов приобретать новые признаки. Это приводит к разнообразию свойств и признаков у особей различной степени родства. Изменения фенотипа могут быть связаны либо с влиянием среды на экспрессию генов, либо с изменениями самого генетического материала. В зависимости от этого различают ненаследственную (модификационную) изменчивость и наследственную (генетическую) изменчивость.
Номер №2
Что такое генотип и фенотип?
Решение
Генотип – это набор генов, присущий определённому организму. Гены передаются по наследству от родителей и влияют друг на друга, формируя индивидуальный генотип.
Фенотип – совокупность внешних и внутренних признаков, свойств, черт организма, приобретённых в процессе онтогенеза (индивидуального развития).
Номер №3
Что такое гены? Какие гены называют аллельными?
Решение
В молекулярной биологии установлено, что гены − это участки ДНК, несущие какую−либо целостную информацию − о строении одной молекулы белка или одной молекулы РНК, которые определяют развитие, рост и функционирование организма.
Аллельные гены − это гены, которые занимают одинаковое положение в локусах гомологичных хромосом и отвечают за развитие одного и того же признака.
Номер №4
Что такое мутации? Какие виды мутаций вам известны?
Решение
Мутация − устойчивое, передающееся по наследству изменение ДНК, происходящее под влиянием внешних или внутренних изменений.
Виды мутаций:
• генные (делеция, вставка (инсерция), дупликация, инверсия, замена);
• хромосомные (делеция, дупликация, инверсия, транслокация);
• геномные (гаплоидия, полиплоидия, анеуплоидия (гетероплоидия). Подумайте
-
§12. Подумайте. Номер №1
Почему популяцию, а не вид или особь считают элементарной единицей эволюции? Аргументируйте свой ответ.
Решение
Популяция — самая мелкая из групп особей, способная к эволюционному развитию, поэтому ее называют элементарной единицей эволюции. Отдельно взятый организм не может являться единицей эволюции. Эволюция происходит только в группе особей. Поскольку отбор идет по фенотипам, особи данной группы должны отличаться друг от друга, т.е. группа должна быть разнокачественной. Тренируемся
-
§12. Тренируемся. Номер №1
Что такое элементарные факторы эволюции?
Решение
Элементарные эволюционные факторы (ЭЭФ) — это процессы, которые изменяют генофонд популяции. К ним относят мутации, комбинативную изменчивость, дрейф генов и волны жизни (популяционные волны), а также изоляцию и естественный отбор.
Номер №2
Что является направляющим фактором эволюции?
Решение
Естественный отбор – направляющий фактор эволюции.
При создании сортов и пород направляющим фактором служит искусственный отбор.
Номер №3
Почему генофонд популяции постоянно изменяется?
Решение
Генофонд популяции постоянно изменяется под влиянием таких факторов, как дрейф генов, различные виды изоляции и естественного отбора. Благодаря этому меняется частота встречаемости генов в популяции.
Номер №4
Какое значение имеет изучение изменения генофонда популяций?
Решение
Благодаря изучению изменений в генофонде мы можем узнать про эволюционные процессы в популяции, встречаемость полезных и вредных генов, также проявление наследственных заболеваний, их частоту и встречаемость, а также развитие.
Номер №5
В чём состоит эволюционное значение изоляции?
Решение
Значение изоляции в процессе эволюции состоит в том, что она закрепляет и усиливает начальные стадии генотипической дифференцировки, а также в том, что разделенные барьерами части популяции или вида неизбежно попадают под различное давление отбора. Изоляция ведет к сохранению специфичности генофонда дивергирующих форм.
Номер №6
Какие факты могут служить доказательством приспособительного (адаптивного) характера изменений генофонда?
Решение
Естественный отбор влияет на состав популяции: «убирая» из неё генотипы менее приспособленных особей, он делает её в целом более адаптированной к условиям внешней среды. При этом особи, обладающие набором наиболее благоприятных признаков, в конце концов начинают оказывать всё большее и большее влияние на разнообразие генотипов особей следующих поколений и в результате — на генофонд популяции в целом.
Номер №7
Какие изменения генофонда позволяют делать вывод о происходящих в популяции эволюционных изменениях?
Решение
Длительное и направленное изменение генотипического состава популяции, т. е. её генофонда, получило название элементарного эволюционного процесса. Именно он является первым шагом в череде изменений, которые приводят к образованию новых видов. Совершенствуемся
-
§12. Совершенствуемся. Номер №1
Подумайте, какие выводы о причинах различия в генетическом составе разных популяций человека можно сделать, учитывая тот факт, что люди с разными группами крови обладают разной восприимчивостью к некоторым болезням (малярии, диабету, астме и т. д.).
Решение
Причины различия в генетическом составе разных популяций могут заключаться в определенных условиях среды, от которых и будет зависеть проявление генов и их реализация. Также это может быть связано с изоляцией определенной группы, у которой в последующем случилась мутация и был сформирован новый признак, который сохранился в этой популяции (увеличивается частота определенных генов).
Номер №2
Ознакомьтесь с текстом о законе Харди—Вайнберга и решите задачи на его применение.
Решение
Ознакомьтесь с текстом о законе Харди—Вайнберга и решите задачи на его применение. Обсуждаем
-
§12. Обсуждаем. Номер №1
Изучив основной текст параграфа и познакомившись с дополнительным текстом, обсудите с одноклассниками, какие свойства живого, процессы и явления могут рассматриваться в качестве главных движущих сил эволюции с позиций современной биологической науки. Ответ аргументируйте и подтвердите примерами.
Решение
Главными движущими силами эволюции являются:
1. Изоляция популяций. Изоляция как биологический термин обозначает разобщение особей или групп особей друг от друга. Такое разобщение приводит к видовым изменениям, что и является движущей силой эволюции, так как изолированные друг от друга группы приобретают совершенно разные видовые характеристики. Таким образом, изоляция является одним из факторов эволюции – движущей силой, которая вызывает и закрепляет изменения в отдельных популяциях.
2. Дрейф генов. Дрейф генов выступает как фактор эволюции видов, вместе такими факторами как естественный отбор, мутационный процесс, комбинативная изменчивость и изоляции.
Благодаря дрейфу генов частоты аллелей случайным образом меняются в локальных (местных) популяциях. Изменения эти происходят до тех пор, пока они не достигают равновесия. Происходит утрата одного аллеля и фиксация другого.
3. Естественный отбор. Естественный отбор обеспечивает приспособление живых организмов к постоянно меняющимся условиям внешней среды. Все живые организмы из поколения в поколение проходят суровую проверку по всем мельчайшим деталям их строения, функционирования всех их систем в разнообразных условиях.
4. Мутации. Значение мутаций в эволюции огромно — благодаря им возникают новые варианты генов. Говорят, что мутации — это сырой материал эволюции. Мутации носят индивидуальный (каждая мутация в отдельной молекуле ДНК возникает случайно) и ненаправленный характер. §13 Естественный отбор как фактор эволюции Вспомните
-
§13. Вспомните. Номер №1
Какие факторы эволюции вам известны?
Решение
К факторам эволюции относятся:
• наследственная изменчивость (мутационная и комбинативная);
• борьба за существование;
• естественный отбор;
• волны жизни;
• изоляция;
• миграция;
• дрейф генов.
Номер №2
Что такое адаптация?
Решение
Адаптация — это процесс, в ходе которого устанавливается или поддерживается функционирование организма (то есть поддержание его основных параметров) при изменении условий внешней и/или внутренней среды. Нередко адаптацией, или адаптированностью, называют и результат такого процесса — наличие у организма приспособленности к некоторому фактору среды.
Номер №3
Какие адаптации организмов к окружающей среде вы знаете?
Решение
Можно выделить следующие виды адаптации организмов:
• биологический;
• физиологический;
• социальный.
Как правило, эти виды адаптации организмов оказывают значительное влияние на жизнь не только человека, но других живых существ, позволяя им существовать и оставлять потомство. Пример адаптации – выживание растительного и животного мира в зоне повышенной радиации вокруг Чернобыльской АЭС Подумайте
-
§13. Подумайте. Номер №1
Что произойдёт, если условия среды будут изменяться быстрее, чем формирование адаптаций у популяции?
Решение
Организмы просто не будут успевать подстраиваться под условия среды, и, соответственно, шанс на их выживание будет близок к нулю. Тренируемся
-
§13. Тренируемся. Номер №1
Какие формы естественного отбора выделяют? Дайте их краткую характеристику.
Решение
Выделяют три формы естественного отбора: движущий, стабилизирующий и разрывающий (дизруптивный).
Движущий отбор — естественный отбор, который действует при направленном изменении условий внешней среды.
Особи с признаками, которые соответствуют изменяющейся среде, получают преимущества. При этом другие проявления признаков не сохраняются.
В случае дизруптивного отбора оставляют потомство особи с несколькими крайними вариантами признака, а особи со средним значением признака элиминируются.
Стабилизирующий отбор действует при постоянстве условий внешней среды, путем выбраковывания особей со значительными отклонениями признака.
Номер №2
Почему естественный отбор считают движущей силой эволюции? Что определяет направление его действия?
Решение
Естественный отбор считают движущей силой эволюции, так как в результате отбора выживают особи с новыми полезными признаками.
Направление для естественного отбора определяется сложным сочетанием внешних и внутренних условий существования, успехом в борьбе за существование. Механизм действия естественного отбора заключается в сохранении, накоплении и усилении в ряду поколений мелких, индивидуальных, наследственных уклонений в признаках и свойствах (накоплении и усилении в ряду поколений случайных уклонений с незначительной адаптивной ценностью). Совершенствуемся
-
§13. Совершенствуемся. Номер №1
Используя ключевые слова параграфа, постройте основу схемы (ментальной карты), показывающую формы естественного отбора.
Решение
Номер №2
Сравните формы естественного отбора, выделив черты сходства и различия. Ответ представьте в виде таблицы. Используя дополнительные источники информации, приведите примеры для каждой формы отбора.
РешениеПризнаки Стабилизирующий отбор Дизруптивный отбор Движущий отбор Направленность отбора Против особей с крайними значениями признака, благоприятствует особям со средним значением признака Благоприятствует особям с крайним значением признака, результатом которого является разделение популяции на подпопуляции В пользу особей, имеющих отклонения от средней нормы признака, благоприятствующие для выживания в новых условиях Условия среды В неизмененных, постоянных условиях существования При условии, если ареал популяции разбивается на зоны, с отличающимися жизненными условиями При постепенном и нерезком изменении условий существования организмов Результат отбора Сохранение и поддержание значения средней нормы признака Разделение популяции на две подпопуляции, которые будут отличаться между собой некоторыми важными признаками Возникновение новой средней нормы признака, более соответствующей изменившимся условиям Значение для эволюционного процесса Особо важного значения не имеет Имеет важное значение так как образуются новые подпопуляции Имеет важное значение, так как ранее проявляющиеся признаки станут доминирующими для всей популяции §14 Микроэволюция и макроэволюция Вспомните
-
§14. Вспомните. Номер №1
Что такое вид?
Решение
Вид – это совокупность особей, сходных по биохимическим и морфофизиологическим признакам, способных скрещиваться между собой, давать плодовитое потомство и образовывать общий ареал. Особи, принадлежащие к одному виду, не скрещиваются с особями другого вида.
Номер №2
Что называют популяцией?
Решение
Популяция — совокупность организмов одного вида, длительное время обитающих на одной территории (занимающих определённый ареал) и частично или полностью изолированных от особей других таких же групп.
Номер №3
Что такое изоляция? Чем она может быть обусловлена?
Решение
Изоляция (в генетике популяций) — исключение или затруднение свободного скрещивания между особями одного вида из разных популяций. Она может быть вызвана территориально−механической (географической) или биологической (поведенческой, физиологической, генетической) несовместимостью. Подумайте
-
§14. Подумайте. Номер №1
Как можно применить знания о микроэволюции в практической деятельности человека? Приведите примеры.
Решение
Знание закономерностей микроэволюции имеет огромное значение для практической деятельности человека. Понимание биологической сущности микроэволюционных процессов позволяет человеку при необходимости осуществлять управление природными популяциями. Примером что такое микроэволюция может служить появление разных пород собак от «правида» волка. Тренируемся
-
§14. Тренируемся. Номер №1
Что понимают под микроэволюцией? Что является её результатом?
Решение
Микроэволюция — это эволюционные изменения отдельных популяций и вида в целом вплоть до образования нового вида. Микроэволюция представляет собой эволюционные преобразования, происходящие в пределах популяций в сравнительно короткие промежутки времени (например, изменение частоты генов, гомо − и гетерозигот за несколько поколений).
Результатом микроэволюции является репродуктивная изоляция. Микроэволюция начинается с естественного отбора мутаций и дивергенции. В результате действия этих факторов образуются новые, генетически и морфологически отличающиеся от исходных, популяции.
Номер №2
Почему изоляцию считают ключевым фактором видообразования?
Решение
Изоляция — один из важных факторов видообразования, так как она препятствует скрещиванию и, тем самым, обмену генетической информацией между обособленными популяциями.
Номер №3
Какое значение имеет репродуктивная изоляция для процессов микроэволюции?
Решение
Репродуктивная изоляция — механизмы, предотвращающие обмен генов между популяциями. Разделение генофондов популяций в некоторых случаях ведет к образованию новых видов.
Номер №4
Почему гибриды различных видов организмов обычно неспособны к воспроизведению потомства (стерильны)? Приведите примеры известных вам межвидовых гибридов.
Решение
Стерильность гибридов объясняется тем, что как правило у «родителей» гибридов разное число хромосом, соответственно, во время мейоза формируется неодинаковое число хромосом в половых клетках, и при их слиянии формируется летальная зигота. Самый популярный пример гибрида в растительном царстве − капустно−редечный гибрид Карпеченко. Совершенствуемся
-
§14. Совершенствуемся. Номер №1
Используя рисунок 53, охарактеризуйте основные этапы географического видообразования.
Рис. 53. Дивергенция: разнообразие галапагосских вьюрков, происходящих от одного общего предка
Решение
Основные этапы видообразования:
1) Расширение ареала, миграция, начавшаяся из−за значительного изменения климатических условий, окружающего ландшафта;
2) Естественная коррекция критериев естественного отбора (явления мутагенеза, адаптация);
3) Закрепление приобретенных мутаций в генотипе (выживание особей, наиболее удачно приспособившихся к обновленным условиям);
4) Сохранение пространственной изоляции между приспособившимися и неприспособившимися представителями одной популяции;
5) Возникновение продолжительной репродуктивной изоляции; формирование нового вида.
Номер №2
Изучив основной текст параграфа и познакомившись с дополнительным текстом, сделайте предположение о том, какие ещё формы видообразования могут иметь место в природе. На каких изолирующих механизмах они могут быть основаны?
Решение
В природе имеют место симпатрическое видообразование − в популяциях, занимаемых определённую территорию, появляются независимые группы особей, с биологическими различиями. Они, не имея возможности скрещивания, друг с другом, образуют новый вид. Например, две разных формы люцерны – серповидной и клейкой. Одна произрастает внизу гор, другая – наверху.
Также в природе имеет место быть аллопатрическое (географическое) видообразование. Новые виды образуются при изолировании пространством (водоёмы, горы, пустыни) и отличиями в климатических условиях. Происходит двумя способами: фрагментацией при распадении ареала родителей или расселения исходных групп. При этом возникшие группы находятся в ареалах, не сообщающихся с родительскими местами обитания. Например, два подвида американских белок и три − голубой сойки, их местообитание − Северная Америка, но разные географические районы. Проводим исследование
-
§14. Проводим исследование. Номер №1
Выполните лабораторную работу №2 «Сравнение анатомического строения растений разных мест обитания» на с. 259.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2 «Сравнение анатомического строения растений разных мест обитания»
Цель работы: выявить особенности анатомического строения растений в связи с приспособлением к различным абиотическим факторам.
Материал и оборудование: комнатные растения из разных мест обитания (молочай, алоэ, гибискус, бегония, сенполия, папоротник, элодея, валлиснерия и др.); лезвия безопасной бритвы; пинцеты; препаровальные иглы; микроскопы; предметные и покровные стёкла.
Ход работы:
1. Приготовьте микропрепараты кожицы и поперечных срезов листьев разных растений. Кожицу листьев снимают путём надрыва листа. Для лучшего приготовления поперечного среза объект рекомендуется поместить в расщеп кубика картофеля или пенопласта и сделать лезвием срез такого кубика вместе с объектом. Срез, сделанный косым скользящим движением, должен быть как можно более тонким и прозрачным.
2. Полученный срез надо перенести на кончике препаровальной иглы в каплю воды на предметном стекле. Накройте объект покровным стеклом и изучите под микроскопом. Для изучения анатомического строения можно использовать готовые микропрепараты.
3. Изучите приготовленные микропрепараты, обращая внимание на признаки, указанные в таблице. Результаты исследования занесите в таблицу 1.
Таблица 1.Название растений Анатомическая характеристика растений Толщина стенок эпидермиса Наличие кутикулы и волосков на поверхности листа Развитие механической ткани Особенности строения и расположения клеток основной ткани Наличие и расположение устьиц 1 2 3 4 Особенности анатомического строения растений в связи с приспособлением к различным абиотическим факторам
4. На основе анализа изученных признаков, пользуясь данными, приведёнными в таблицах 2 и 3, укажите принадлежность растений к определённой группе по отношению к условиям увлажнения и световому режиму
Таблица 2.
Приспособительные признаки растений по отношению к водному режимуГидатофиты Нет устьиц, нет кутикулы, клетки основной ткани не дифференцированы Гидрофиты Есть эпидермис с устьицами, мякоть листа дифференцирована на столбчатую и губчатую ткани Гигрофиты Кутикула выражена плохо, могут быть гидатоды для выделения капель жидкой воды Мезофиты Есть устьица, кутикула тонкая, мякоть листа дифференциро−вана на столбчатую и губчатую ткани. Проводящие и механические ткани развиты хорошо Суккуленты Хорошо развита водозапасающая ткань, толстая кутикула, восковой налёт или густое опушение, устьица погружённые Склерофиты
Листья нередко покрыты волосками или восковым налётом. Хорошо развиты механические ткани Примечание к табл. 2. Экологические группы по отношению к водному режиму:
1. гидатофиты (растения, целиком или почти целиком погружённые в воду);
2. гидрофиты (наземно−водные растения, частично погружённые в воду);
3. гигрофиты (наземные растения, живущие в условиях повышенной влажности воздуха);
4. мезофиты (растения могут переносить непродолжительную и не очень сильную засуху);
5. ксерофиты (растения мест с недостаточным увлажнением, среди которых суккуленты обладают развитой водозапасающей паренхимой, а склерофиты имеют хорошо выраженную механическую ткань, из−за чего кажутся сухими).
Таблица 3.
Приспособительные признаки растений по отношению к светуСветолюбивые растения Теневыносливые растения Тенелюбивые растения Толстая кутикула, нередко с восковым налётом или опушением, большое число устьиц, клетки эпидермиса мелкие, хорошо развитая механическая ткань, столбчатая ткань — двух−трёхслойная, хлоропласты мелкие, в клетках их много В зависимости от степени теневыносливости и места произрастания имеют адаптации, сближающие их то со светолюбивыми, то с теневыносливыми растениями Тонкая кутикула, без воскового налёта, густого опушения, число устьиц небольшое, клетки эпидермиса крупные, механической ткани немного, столбчатая ткань однослойная, хлоропласты крупные, в клетках их не много
Примечание к табл. 3. Экологические группы растений по отношению к условиям освещённости:
1. светолюбивые растения (растения открытых, постоянно освещённых мест);
2. теневыносливые (могут переносить затенение);
3. тенелюбивые (растения нижних ярусов тенистых лесов, плохо переносят сильное освещение).
5. По результатам работы сделайте выводы
РешениеНазвание растений Анатомическая характеристика растений Толщина стенок эпидермиса Наличие кутикулы и волосков на поверхности листа Развитие механической ткани Особенности строения и расположения клеток основной ткани Наличие и расположение устьиц Алоэ Толстый кутинизированный эпидермис Восковой налёт или густое опушение Плохо развита механическая ткань Хорошо развита водозапасающая ткань Устьица погружённые Тростник Тонкая Почти не имеет кутикулы и тем более воскового налета Хорошо развиты механические ткани листа Мякоть листа дифференцирована на столбчатую и губчатую ткани Устьица на верхней стороне Папоротник Эпидермис тонкий Поверхность кожицы покрыта восковой кутикулой, дающей дополнительную защиту Хорошо развита механическая ткань Мякоть листа дифференцирова−на на столбчатую и губчатую ткани Есть устьица Элодея Эпидермис тонкий Нет волосков или воскового налета Механическая ткань развита умеренно Клетки основной ткани не дифференцированы Нет устьиц
Вывод: в зависимости от среды обитания формируется анатомическое (морфологическое) строение растения. §15 Направления эволюции Вспомните
-
§15. Вспомните. Номер №1
Как виды приспосабливаются к условиям среды? Приведите примеры.
Решение
Приспособленность организмов к среде обитания возникает в ходе эволюции для разрешения ими экологических проблем, имеющих место в определённой среде. Она изменяется, совершенствуется, порой исчезает. Вырабатывание адаптации позволяет достичь соответствия строения, поведения, физиологии существ условиям среды и образу их жизни. Приспособления служат основанием для исчезновения и появления органов, дивергенции и формирования новых биологических видов, усложнения конструкции.
Например, у белых медведей есть густой мех и слой жира, чтобы не терять тепло, также они имеют белую окраску для маскировки.
Номер №2
Что понимают под макроэволюцией?
Решение
Макроэволюция органического мира — это процесс формирования крупных систематических единиц: из видов — новых родов, из родов — новых семейств. В основе макроэволюции лежат те же движущие силы, что и в основе микроэволюции: наследственность, изменчивость, естественный отбор и репродуктивная изоляция.
Номер №3
Каковы движущие силы макроэволюции?
Решение
В основе макроэволюции лежат те же движущие силы, что и в основе микроэволюции: наследственность, изменчивость, естественный отбор и репродуктивная изоляция. Подумайте
-
§15. Подумайте. Номер №1
Какой характер носит естественный отбор при различных направлениях биологического прогресса?
Решение
Естественный отбор имеет два аспекта:
• отбор на выживание: различное выживание особей с разными генотипами и фенотипами;
• репродуктивный отбор (половой отбор): возможное участие данной особи в размножении.
Ароморфоз представляет собой прогрессивное эволюционное преобразование, повышающее уровень организации организмов.
Идиоадаптация подразумевает незначительные, частные изменения в строении и функциях организма, которые помогают приспособиться к условиям среды обитания.
Общей дегенерацией называют упрощение организации, которое заключается в утрате отдельных органов и систем органов.
Эволюционный процесс носит приспособительный характер и сопровождается усложнением среды для каждой из эволюционирующих групп организмов. Отсюда − повышение организации жизни, ее прогрессивное развитие. Одновременно идет специализация применительно к узким рамкам среды обитания, а в некоторых случаях и упрощение структурной организации форм.
Номер №2
Какие ароморфозы привели к появлению эукариотов?
Решение
Формирование эукариот связано с такими ароморфозами, как появление ядра, диплоидного набора хромосом и полового размножения. У них возникают настоящий митоз и мейоз. Все это способствует комбинативной изменчивости и появлению популяций, в которых происходит обмен наследственной информацией. У эукариот появляются органеллы − митохондрии и пластиды, которые осуществляют процессы аэробного дыхания и фотосинтеза. Тренируемся
-
§15. Тренируемся. Номер №1
Какие выделяют главные направления эволюции? Приведите примеры групп организмов, эволюционное развитие которых идёт по названным вами направлениям.
Решение
Выделяют три основных направления эволюции — ароморфоз, идиоадаптацию и общую дегенерацию. Все они ведут к биологическому прогрессу, т. е. процветанию видов и более крупных таксонов, когда группа увеличивает свою численность и видовое разнообразие, расширяет ареал. Примерами могут служить кроты, дятлы, черепахи, змеи, паразитические организмы и др.
Номер №2
Каковы основные пути достижения биологического прогресса? Приведите соответствующие примеры.
Решение
В настоящее время выделяют следующие пути биологического прогресса – ароморфоз, идиоадаптация и дегенерация.
Примеры ароморфозов:
1. Возникновение мембранных органелл. Появление «надцарства эукариоты».
2. Возникновение многоклеточности. Появление новых подцарств.
3. Возникновение особых систем органов. Появление новых типов.
Типичными примерами идиоадаптации является формирование больших клыков хищных млекопитающих и больших резцов у травоядных.
Пример дегенерации: у видов, обитающих в пещерах и почве, происходит редукция органов зрения, пигментации, снижается активность передвижения.
Номер №3
Можно ли паразитизм отнести к биологическому регрессу? Обоснуйте свой ответ.
Решение
Биологический регресс — это эволюционное движение, при котором происходит сокращение ареала; уменьшение численности особей из−за неприспособленности к среде обитания; снижение числа видов групп из−за давления других видов, вымирание вида.
В случае паразитизма мы не видим всех этих признаков, так как особи жизнеспособны и плодовиты, соответственно, паразитизм относится к биологическому прогрессу, а именно − к дегенерации. Совершенствуемся
-
§15. Совершенствуемся. Номер №1
Используя ключевые слова параграфа, постройте основу схемы (ментальной карты), показывающую направления эволюции.
Решение
Номер №2
Объясните, что общего и в чём состоит различие между макро− и микро−эволюцией.
Решение
Сходства заключаются в том, что оба процесса происходят в природе по одной схеме: наследственность, изменчивость, естественный отбор и репродуктивная изоляция, а далее появление нового вида.
Различия:
• Микроэволюция происходит в короткое время, а макроэволюция за более длительное.
• В случае микроэволюции образуются подвиды − виды, а в случае макро это виды−рода−семейства.
• Микроэволюция происходит внутри вида, а макро − надвидовая эволюция.
Номер №3
Подготовьте сообщения и/или мультимедийные презентации о доказательствах эволюции. Для работы используйте интернет
Решение
Доказательства биологической эволюции
На протяжении многих веков в западной цивилизации общепринятым объяснением многообразия живых организмов оставалась библейская история сотворения мира. Однако в конце XVIII − начале XIX в. ученые накопили достаточно материала для понимания того, что формы животных и растений на Земле менялись на протяжении ее истории. Наибольшее значение имели работы Ламарка и Сент−Илера во Франции, развитые рядом других ученых в разных странах. Завершением работ в этом направлении были работы Ч. Дарвина. В «Происхождении видов» Дарвин систематизировал огромное количество данных, полученных в исследованиях по нескольким независимым направлениям и указывающих на существование органической эволюции, происходившей в прошлом и продолжающейся в настоящее время. Для объяснения движущей силы эволюционных изменений он разработал теорию естественного отбора.
Морфологические (сравнительно−анатомические) доказательства
Гомологичные органы − органы, имеющие одинаковое происхождение, но выполняющие различные функции.
Гомологичные органы развиваются из одинаковых эмбриональных зачатков сходным образом и являются следствием дивергентного пути эволюции. Сравнивая представителей какой−либо крупной группы, можно обнаружить, что они обладают сходным общим планом структурной организации, но различаются по некоторым частям тела. В качестве примеров можно привести разные формы, которые принимают передние конечности у представителей разных классов позвоночных; задние конечности у представителей разных отрядов млекопитающих. Например, передние конечности представителей разных отрядов млекопитающих изменяются, приспосабливаясь к выполнению новых функций: крылья летучей мыши, роющие конечности крота, хватательные конечности обезьяны, плавательные конечности дельфина.
Рудиментарные органы − недоразвитые и нефункционирующие органы.
Рудиментарный орган гомологичен хорошо развитому функционирующему органу у других представителей той же самой группы. Так, у некоторых нелетающих птиц имеются рудиментарные крылья, у некоторых китов − кости таза, а у некоторых змей, в том числе у питона, − рудиментарные задние конечности. Эти структуры интерпретируются как остатки органов, гомологи которых хорошо развиты у других членов той же самой крупной группы. Подгруппа, обладающая таким рудиментарным органом, перешла в новое местообитание или к новому образу жизни, в условиях которых прежде функционировавший орган оказался бесполезным и под действием отбора сильно редуцировался, но зачатки его сохранились в качестве филогенетических остатков.
Атавизмы − признаки, свойственные отдаленным предкам, но отсутствующие у ближайших.
Примеры атавизмов: увеличение количества хвостовых позвонков у человека (хвостатость);сплошной волосяной покров на теле человека; добавочные пары молочных желез; отсутствие сплошной перегородки в сердце человека.
Эмбриологические доказательства
В пользу эволюции органического мира говорят данные эмбриологии. Эмбриологами было обнаружено и изучено сходство начальных стадий эмбрионального развития животных. Все многоклеточные животные развиваются из одной оплодотворенной яйцеклетки. В процессе индивидуального развития они проходят стадии дробления, бластулы, гаструлы, образования трехслойного зародыша, формирования органов из зародышевых листков. Сходство зародышевого развития животных свидетельствует о единстве их происхождения.
• в эмбриональном развитии организмов проявляются признаки, которых во взрослом состоянии нет − это признаки эволюционных предков.
• все организмы начинают развитие с одноклеточной стадии (зиготы); двухслойный зародыш (гаструла) соответствует кишечнополостным.
Палеонтологические доказательства
Переходные формы − формы организмов, сочетающие признаки более древних и более молодых групп. Такие ископаемые переходные формы служат доказательством эволюции, поскольку свидетельствуют об исторической связи разных групп организмов.
Ископаемая форма юрского периода − археоптерикс − долгое время считалась связующим звеном между рептилиями и птицами. Археоптерикс − животное с длинным, как у рептилий, хвостом, свободными позвонками, развитыми зубами (признаки рептилий). Тело археоптерикса покрыто перьями, передние конечности в виде крыльев; частично пневматические кости (признаки птиц). На данный момент известно, что археоптерикс не являлся предком птиц, а был слепой ветвью эволюции рептилий.
Истинным примером переходной формы являются предки современных лошадей. Примерами переходных форм являются кистеперые рыбы, связывающие рыб с вышедшими на сушу земноводными; семенные папоротники − переходная форма между папоротниковидными и голосеменными.
Еще одним доказательством эволюции являются палеонтологические ряды.
Палеонтологические, или филогенетические, ряды − остатки ранее живших видов, которые связаны между собой родством, т. е. свидетельствуют о происхождении одного вида от другого.
Русский ученый В. О. Ковалевский, исследуя историю развития лошади, показал, что современные однопалые животные происходят от мелких пятипалых всеядных предков, живших 60–70 млн лет назад в лесах. Изменение климата Земли, повлекшее за собой сокращение площадей лесов и увеличение площадей степей, привело к тому, что предки современных лошадей начали расселяться по степям. Необходимость защиты от хищников и передвижения на большие расстояния в поисках пищи привела к преобразованию конечностей − уменьшению числа пальцев от пяти до одного. Параллельно изменению конечностей происходило преобразование всего организма; увеличение размеров тела, изменение формы черепа, усложнение строения зубов и др.
В настоящее время филогенетические ряды обнаружены в эволюции морских ежей, слонов, китов, лошадей, носорогов, некоторых родов моллюсков и других животных.
Номер №4
Почему животные вышли на сушу после растений? Аргументируйте свой ответ.
Решение
Животные вышли на сушу после растений, потому что растения являются автотрофами (могут синтезировать и создавать органические вещества, а также кислород, которым они в следствии дышат), животные же являются гетеротрофами (нужна готовая органическая пища). Животные смогли выйти на сушу только после того, как на суше образовалось достаточное количество кислорода, благодаря растениям. Обсуждаем
-
§15. Обсуждаем. Номер №1
Обсудите с одноклассниками вопрос о том, какие направления биологического прогресса сопровождали эволюцию человека вплоть до появления человека разумного.
Решение
Человек появился в результате длительных эволюционных процессов в классе млекопитающих. Принадлежит он к отряду «Приматы» вместе с обезьянами, однако, ему удалось стать человеком разумным, превзойдя обезьян в своем умственном и физическом развитии. В процессе превращения из обезьяны в человека произошло множество сложнейших изменений (ароморфозов), главными среди них можно отметить следующие изменения:
• Значительно увеличился объем головного мозга;
• Появилась развитая речь;
• Осваивание навыков прямохождения;
• Увеличились тазобедренные суставы;
• Увеличился пяточный отдел стоп;
• Увеличилась длина ног;
• У позвоночника сформировался двойной изгиб;
• Опустилась гортань, что сделало речь членораздельной у человека;
• Опустилась подъязычная кость;
• Совершенствование системы мышц;
• Разделение людей по группам крови;
• Замена молочных зубов постоянными зубами;
• Большие пальцы противопоставлены другим пальцам на конечностях. §16. Приниципы классификации Вспомните
-
§16. Вспомните. Номер №1
Какие систематические таксоны вы знаете?
Решение
Основными таксонами являются царство, тип (отдел), класс, отряд (порядок), семейство, род, вид.
Номер №2
Как таксоны соподчинены друг другу?
Решение
Основная таксономическая категория, используемая в биологической систематике, — вид. Специфика каждого вида выражена морфологически и служит выражением его генетических особенностей. Близкие виды образуют роды, близкие роды — семейства, семейства — порядки, порядки — классы, классы — отделы, и, наконец, отделы образуют царства органического мира.
Номер №3
Почему названия видов состоят из двух слов?
Решение
Бинарную номенклатуру ввел Карл Линней. Научные названия даются на латинском, потому что из него произошли многие современные языки. Двойная номенклатура нужна для обозначения рода (первое слово) и вида (второе). Подумайте
-
§16. Подумайте. Номер №1
Является ли современная система классификации организмов неизменной? Почему?
Решение
Современная система классификации организмов не может оставаться неизменной, так как в науке постоянно появляются новые открытия, вносящие дополнения в уже созданную систему. Тренируемся
-
§16. Тренируемся. Номер №1
Каковы принципы современной классификации?
Решение
В основе классификации организмов лежат два главных принципа: иерархичности (соподчиненности) и бинарной номенклатуры. Они были введены еще К. Линнеем и остаются актуальными по сей день. Классифицируя организмы, ученые распределяют их по группам. Такие группы называются систематическими (таксономическими) единицами или таксонами. Принцип иерархичности заключается в том, что систематические единицы последовательно «подчиняются» друг другу, т. е. крупные таксоны делятся на более мелкие, те в свою очередь на еще более мелкие и т. д. Выделяют семь основных систематических единиц, наименьшей из которых является вид.
Номер №2
На основе чего выделяют систематические категории?
Решение
Систематические категории — это название групп, в которые объединяют организмы по сходству строения и степени родства в систематике. Например: вид, род, семейство, отряд, класс, тип, царство. Виды объединяются в роды, роды объединяются в семейства, семейства — в отряды, отряды — в классы, классы — в типы, типы — в царства.
Номер №3
Обитают ли в природе виды, о существовании которых человек никогда не узнает? Почему?
Решение
Возможно и существует, так как есть вероятность того, что есть некие организмы, которые мы не можем увидеть из−за ограниченной увеличительной способности наших микроскопов. Совершенствуемся
-
§16. Совершенствуемся. Номер №1
Выполните в тетради задания:
К какому классу и семейству относят ландыш майский?
1) класс Однодольные, семейство Злаки
2) класс Однодольные, семейство Лилейные
3) класс Двудольные, семейство Сложноцветные
4) класс Двудольные, семейство Паслёновые
Систематика объединяет организмы в группы на основе
1) общности их местообитания
2) их практического значения
3) родства между ними
4) существующих между ними пищевых связей
Решение
Ландыш майский относится к классу Однодольные, семейству Лилейные.
Ответ: 2).
Систематика объединяет организмы в группы на основе родства между ними.
Ответ: 3).
Номер №2
Установите соответствие между признаком животного и классом, к которому его относят.
ПРИЗНАК ЖИВОТНОГО
А) кожа тонкая, слизистая
Б) дышит при помощи лёгких и влажной кожи
В) кожа сухая, органы дыхания − лёгкие
Г) сердце трёхкамерное с неполной перегородкой в желудочке
Д) сердце трёхкамерное без перегородки в желудочке
Е) размножается в воде
КЛАСС
1) Земноводные
2) Пресмыкающиеся
Решение
Ответ:А Б В Г Д Е 1 1 2 2 1 1 §17 Экосистемный уровень Вспомните
-
§17. Вспомните. Номер №1
Какие среды жизни вам известны?
Решение
По преобладающему фактору или комплексу факторов, которые называются средообразующими, выделяют 4 среды жизни: водную, наземно−воздушную, почвенную и организменную.
Номер №2
Какие экологические факторы вы знаете?
Решение
Экологические факторы :
• Биотические (живой природы) – воздействие на организм других живых существ или продуктов их жизнедеятельности (пища, хищники, паразиты).
• Абиотические (неживой природы) – физические условия среды (температура, влажность, освещенность, химический состав окружающей среды).
• Антропогенные факторы − связанные с воздействием человека на природу. Подумайте
-
§17. Подумайте. Номер №1
Приведите примеры адаптации (приспособленности) у животных и растений, живущих в сходных условиях.
Решение
Примеры адаптаций (приспособленностей) у животных и растений, живущих в сходных условиях:
• Растения пустынь отличает ряд анатомо−морфологических приспособлений: уменьшение размера или даже редукция листа, опушенность, толстая кутикула, восковой налет, уменьшение размера и числа устьиц.
• Многие животные на зиму впадают в спячку, чтобы экономить расход энергии. К таким относится, например, бурый медведь, который суровое время проводит в берлоге.
Чтобы холод был не так страшен, у многих животных есть хороший меховый покров.
Многих животных от холода защищает толстый слой жира, например, китов, тюленей, дельфинов, пингвинов. Тренируемся
-
§17. Тренируемся. Номер №1
Какие среды обитания организмов вам известны? Докажите, что среда обитания оказывает влияние на строение и жизнедеятельность организма.
Решение
Из−за того, что всем живущим приходится приспосабливаться к одним и тем же воздействиям извне, организмы из одной среды становятся похожими между собой. Зная это экологическое правило можно уже по внешности предположить, вместе обитают эти существа или нет, а также в какой среде живет данный организм. На планете имеются 4 среды обитания: водная, подземная, воздушная и внутриорганизменная. Приспособления к водной среде − форма тела должна быть всегда обтекаемой при самых разных ее вариантах: сплюснутой с боков (карась).
Номер №2
Что такое экологические факторы? Какие группы экологических факторов вам известны?
Решение
Экологические факторы — это условия среды (тела и явления), с которыми организм находится в определённых взаимоотношениях.
Экологические факторы можно разделить на три группы: абиотические, биотические и антропогенные.
Номер №3
Что такое толерантность? Что характеризует кривая толерантности?
Решение
Толерантность — социологический термин, обозначающий терпимость к иному мировоззрению, образу жизни, поведению и обычаям.
Кривая толерантности характеризует те положительные экологические факторы, которые влияют на организм.
Номер №4
В чём суть закона минимума и к каким последствиям может привести пренебрежение его требованиями в сельском хозяйстве?
Решение
Взаимоотношение организмов с факторами окружающей среды описывает закон минимума, сформулированный немецким химиком Юстусом Либихом.
Закон минимума: наиболее значим для организма тот фактор, который больше всего отклоняется от оптимального его значения в сторону минимального. То есть если в почве, например, достаточно азота, фосфора и других минеральных веществ, но не хватает калия, растение будет развиваться только до тех пор, пока не усвоит весь калий.
Номер №5
Что такое адаптация? Какую роль она играет в жизни организма?
Решение
Биологическая адаптация — приспособление организма к внешним условиям в процессе эволюции, включая морфофизиологическую и поведенческую составляющие. Адаптация может обеспечивать выживаемость в условиях конкретного местообитания, устойчивость к воздействию факторов абиотического и биологического характера, а также успех в конкуренции с другими видами, популяциями, особями. Совершенствуемся
-
§17. Совершенствуемся. Номер №1
Используя ключевые слова параграфа, постройте основу схемы (ментальной карты), показывающую взаимосвязь экологических факторов.
Решение
Проводим исследование
-
§17. Проводим исследование. Номер №1
Выполните лабораторную работу № 3 «Методы измерения факторов среды обитания» (учебно−исследовательский проект) на с. 262.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3 «Методы измерения факторов среды обитания» (учебно−исследовательский проект)
Экологи используют различные методы и средства измерения факторов среды обитания. Обычно их подразделяют на контактные, дистанционные и биологические методы.
Контактные методы позволяют добиться высокой точности измерений и строгого контроля в ограниченных объёмах. Контактные методы не всегда можно применить из−за недоступности многих точек наблюдения.
Применение биологических методов для оценки среды подразумевает выделение видов животных или растений, чутко реагирующих на тот или иной тип воздействия. Методом биоиндикации с использованием подходящих индикаторных организмов в определённых условиях может осуществляться качественная и количественная оценка (без определения степени загрязнения) эффекта антропогенного и естественного влияния на окружающую среду.
Биологические методы помогают диагностировать негативные изменения в природной среде при низких концентрациях загрязняющих веществ. Особую значимость имеет то обстоятельство, что биоиндикаторы отражают степень опасности соответствующего состояния окружающей среды для всех живых организмов, в том числе и для человека.
Методические рекомендации
Учитывая, что методов измерения факторов среды обитания достаточно много и многие из них требуют сложного оборудования, целесообразно провести изучение состояния окружающей среды в микрорайоне школы, используя наиболее простые и доступные методы.
С целью экономии времени класс можно разбить на группы. Каждая группа выполняет часть лабораторной работы. Затем полученные результаты обобщаются, анализируются, и в ходе их обсуждения делаются выводы.
Часть I. Анализ качества воды
Качество воды характеризуют её прозрачность, мутность, цвет, запах, вкус, реакция среды, содержание растворённых солей, степень загрязнения химического, бактериологического и др. Желательно провести анализ воды, взятой из разных источников. Учащихся можно разделить на группы, каждая из которых будет проводить анализ воды, взятой из определённого источника (водоём, река, ручей, вода из−под крана и т. д.).
Цель работы: дать характеристику качества воды, взятой из разных источников.
Материал и оборудование: пробы воды; стеклянные сосуды; предметное стекло; дистиллированная вода.
Ход работы:
1. Запишите, из какого источника взята проба воды.
2. Налейте в химический стакан эту воду и рассмотрите её на свет. Определите её прозрачность. Вода может быть: прозрачная, слабо мутная, сильно мутная.
3. Определите цвет воды. Для этого опустите в стакан с водой белую пластинку или лист белой бумаги. Цвет воды может быть: бурый, светло−коричневый, жёлтый, светло−жёлтый, зеленоватый, бесцветный.
4. Определите запах воды и его интенсивность. Естественный запах может быть болотным, глинистым, древесным, плесневым, травянистым, сероводородным. В случае попадания в воду инородных веществ она может пахнуть бензином, мазутом, хлором, навозом и т. п. По интенсивности запах может быть: слабый (он обнаруживается, если обратить на него внимание); заметный (легко обнаруживается), отчётливый (обращает на себя внимание), сильный (делает воду негодной для питья). Питьевая вода не должна иметь запаха.
5. Определите вкус воды. Вкус воды определяется только для питьевой воды. Вода может быть: солёная, горькая, кислая, с хлорным, металлическим или иным привкусом, безвкусная или с приятным для питья вкусом.
6. Определите, образуется ли осадок после суточного отстаивания воды в трёх−литровом сосуде. Если осадок образуется, он может быть: хлопьевидным слизистым, хлопьевидным желтовато−коричневым, плотным белым (желтоватым), плотным бурым (коричневым), сероватым, в виде песка, глины или растительных остатков.
7. Определите реакцию водной среды с помощью универсального индикатора. Запишите рН исследуемой воды и по его значению определите реакцию среды.
8. Определите наличие растворённых солей. Для проведения исследования подготовьте два чистых и обезжиренных предметных стекла. На одно нанесите несколько капель исследуемой воды, на другое − дистиллированной. Дистиллированная вода не содержит растворённых солей. Выпарите воду со стёкол и сравните их. Белый налёт указывает на наличие солей. Чем он больше, тем больше солей было растворено в воде.
9. Исследуйте разные пробы воды, а полученные результаты занесите в таблицу.Характеристика воды Пробы воды 1 Пробы воды 2 Пробы воды 3 1. Из какого источника взята проба 2. Прозрачность 3. Цвет 4. Запах и его интенсивность 5. Вкус 6. Осадок 7. Реакция среды (pH) 8. Наличие солей
10. Сделайте вывод по результатам работы
Часть II. Анализ дождевой или снеговой воды
Загрязнителями атмосферы могут быть вещества в твёрдом, жидком и газообразном состоянии. Так как аэрозоли и газообразные примеси улавливаются атмосферной влагой, то атмосферные осадки могут быть использованы для изучения степени загрязнения атмосферы.
Анализ дождевой воды даёт возможность судить о степени загрязнения атмосферы в данный момент времени. Снег является накопителем грязи и поэтому позволяет оценить степень загрязнения атмосферы за несколько месяцев.
Методические указания к взятию проб дождевой воды и снега
Для сбора дождевой воды используют стеклянные приёмники с воронками или обычные стеклянные банки ёмкостью 0,5 или 1 л. Они устанавливаются на открытой площадке на высоте 1 м от земли.
Для взятия проб снега выбирают ровные участки в разных местах микрорайона (рядом с дорогой, в сквере, на территории школы и т. п.).
Пробы берут при помощи специального прибора − весового снегомера. Его можно заменить самодельным снегомером, который представляет собой металлический цилиндр длиной около 1 м. Для последующих расчётов необходимо измерить площадь поперечного сечения цилиндра. В выбранном месте снегомер вертикально вкручивается в снег до земли. Около него расчищается снег и под снегомер подсовывается лопата.
В снежную пробу не должны попадать частицы почвы и растительности. Снег из снегомера вытряхивают в полиэтиленовый пакет. После взятия всех проб пакеты вносятся в тёплое помещение и воду из пакетов переливают в стеклянную посуду.
Цель работы: познакомиться с методикой взятия проб дождевой воды (снега) и выявления в них загрязнителей.
Материал и оборудование: приёмники осадков или снегомеры, универсальная индикаторная бумага, дистиллированная вода, стеклянные сосуды, фильтровальная бумага, предметные стёкла, аналитические весы.
Ход работы:
1. Возьмите в качестве эталона дистиллированную воду. Во время исследования пробы дождевой воды или снега соблюдайте правила, описанные выше. Определите количество выпавших осадков:
а) для дождя определите количество выпавших осадков в миллиметрах слоя воды, которое высчитывается по формуле:
К = $\frac{к\;х\;10}{S}$, где
К − количество выпавших осадков, в мм слоя воды;
к − количество осадков, в мм;
S − площадь сечения воронки (горлышка банки), в см;
б) для снега определите высоту снежного покрова (в мм).
2. Определите pH воды. Нанесите каплю исследуемой воды на универсальную индикаторную бумагу, сравните полученный цвет со шкалой pH.
3. Определите прозрачность воды. Налейте пробу воды в химический стакан и рассмотрите на свету. Вода может быть прозрачной, слабо прозрачной, сильно мутной.
4. Определите наличие твёрдых загрязнителей. Воду каждой пробы профильтруйте. Фильтр для каждой пробы предварительно взвесьте на аналитических весах с точностью до третьего−четвёртого знака. После фильтрования фильтр надо сложить и высушить, а затем снова его взвесить. Разность между первым и вторым взвешиванием показывает количество твёрдых частиц, выпавших на площадь, равную сечению приёмника воды или снегомера. Исходя из площади сечения снегомера или приёмника осадков, подсчитайте количество твёрдых загрязнений, выпавших на 1 $м^{2}$ поверхности конкретного участка.
5. Определите наличие растворённых веществ. Из каждой пробы нанесите по нескольку капель на предметные стекла. Выпарите воду. По белому налёту на стекле определите наличие растворённых веществ в каждой пробе. Результаты сравните с таковыми по исследованию дистиллированной воды.
6. Проанализируйте результаты всех исследований.
7. Сделайте вывод по результатам работы.Часть III. Определение химического загрязнения атмосферного воздуха с помощью лишайников (лихеноиндикация)
Лишайники весьма чувствительны к загрязнению среды обитания. На них избирательно действуют прежде всего вещества, увеличивающие кислотность среды ($SO_{2}$, HF, HCl, $NO_{2}$, $O_{3}$).
Особенно лишайники чувствительны к диоксиду серы. Наличие даже незначительного количества этого вещества в воздухе хорошо диагностируется по состоянию лишайников − сначала исчезают кустистые, потом листоватые и, наконец, накипные формы.
Цель работы: провести оценку загрязнённости воздуха по состоянию лишайников.
Материалы и оборудование: лупа, определитель лишайников.
Ход работы:
Работа выполняется в группах.
1. Выберите несколько площадок, на которых будут проводиться исследования (желательно в радиусе 2 км от школы).
2. Составьте карту района с указанием площадок.
3. Отметьте на карте близлежащие ТЭЦ, заводы, другие предприятия, дороги с интенсивным транспортным движением.
4. На каждой площадке осмотрите стволы старых, но здоровых деревьев.
5. Найдите деревья, на стволах которых есть лишайники.
6. На каждом дереве подсчитайте число видов лишайников. Необходимо также определить, к какой экологической группе относятся найденные виды: кустистые, листоватые, накипные.
7. Кроме деревьев, можно исследовать обрастание лишайниками камней, стен домов и т.п.
8. Определите степень загрязнения воздуха, используя простейшую шкалу:Наличие лишайников Степень загрязнения воздуха Встречаются лишайники трёх групп: кустистые, листоватые, накипные Воздух чистый Встречаются листоватые и накипные лишайники Слабое загрязнение Встречаются только накипные лишайники Среднее загрязнение Лишайников нет Сильное загрязнение
9. Сделайте вывод по результатам работы.
Решение
Часть I. Анализ качества водыХарактеристика воды Пробы воды 1 Пробы воды 2 Пробы воды 3 1. Из какого источника взята проба Вода из реки Вода из−под крана Вода из пруда 2. Прозрачность Прозрачная Прозрачная Прозрачная 3. Цвет Бесцветная, с взвешенными частицами Прозрачная без взвешенных частиц Прозрачная, с взвешенными частицами 4. Запах и его интенсивность Без запаха Без запаха Запах цветения (водорослей) 5. Вкус Вкус соленый Нет вкуса Вкус неприятный 6. Осадок Присутствует Отсутствует Присутствует 7. Реакция среды (pH) pH=6, слабо кислая pH=7, нейтральная pH=6, слабо кислая 8. Наличие солей Присутствие солей, NaCl Нет солей Присутствие солей в малом количестве Вывод: Анализ проб воды показал, что вода из первой и третьей пробы не пригодна для питья.
Часть II. Анализ дождевой или снеговой воды
1. а) К = 15 мм
б) Высота снежного покрова − 3 мм
2. pH воды = 6 (слабокислый)
3. Вода прозрачная.
4. Количество твердых загрязнений равно 8 $мг$/$м^{2}$
5. Присутствуют осадки в виде солей.
Вывод: данная вода не пригодна к питью.Часть III. Определение химического загрязнения атмосферного воздуха с помощью лишайников (лихеноиндикация)
В районе нашей школы не располагаются ТЭЦ, заводы, другие предприятия, дороги с интенсивным транспортным движением. Мы стали наблюдать за деревьями, и заметили на них достаточное количество лишайников (много кустистых, а также листоватые и накипные). Соответственно, исходя из таблицы, воздух в этой области чистый.
Вывод: по количеству лишайников мы можем обнаружить степень загрязнения изучаемой области. §18. Экологические сообщества Вспомните
-
§18. Вспомните. Номер №1
Какие экологические сообщества вам известны?
Решение
В экологии сообщество − это группа или ассоциация популяций двух или более различных видов, занимающих одну и ту же географическую область в одно и то же время, также известная как биоценоз, биотическое сообщество, биологическое сообщество, экологическое сообщество или жизненный комплекс.
Экологическими сообществами являются такие природные образования, как море, озеро, луг и другие. Экологическим сообществом может быть гниющее дерево в лесу с живущими организмами, а также муравейник с муравьями.
Номер №2
Что объединяет различные организмы, жизнь которых проходит на одной территории?
Решение
Организмы, жизнь которых проходит на одной территории объединяет одинаковые условия среды (пища, температура и другие ресурсы). Из этих факторов среды создаются определенные условия для размножения.
Номер №3
Какие факторы неживой природы влияют на растительный и животный мир сообщества?
Решение
На животный и растительный мир могут влиять такие факторы как температура окружающей среды, рельеф местности, влажность воздуха, состав почвы (богата минеральными веществами или нет) и другие. Подумайте
-
§18. Подумайте. Номер №1
Верно ли утверждение, что в сельской местности условия жизни для человека, как правило, более благоприятные, чем в крупных городах, и если да, то почему?
Решение
В сельской местности более приятный климат, нет загрязнений в воздухе, уровень шума значительно меньше (положительно влияет на орган слуха), менее сидячий образ жизни, а также продукты (обычно выращенные в этой местности) богаче витаминами.
Номер №2
Перечислите все плюсы и минусы городской жизни по сравнению с сельской.
Решение
Плюсы урбанизации:
• Повышение уровня жизни населения.
• В городе гораздо больше внимания уделяется качеству жизни граждан.
• Хорошо организован городской транспорт, благодаря чему люди могут быстро перемещаться на значительные расстояния.
• В отличие от сельской местности, в городе хорошо налажена подача холодной и горячей воды, присутствует быстрый доступ к интернету, кабельному телевидению и другим телекоммуникационным технологиям.
Минусы урбанизации:
• Перенаселённость.
• Плотность населения в городах очень высока по сравнению с сельской местностью, а в последние десятилетия она ещё и растёт намного быстрее, чем раньше.
• Поскольку инфраструктура развивается медленнее, наблюдаются такие проблемы как постоянные пробки на дорогах, нехватка готового жилья, заполненность детских садов и школ, большие очереди на получение различных услуг и прочее.
• Больше проблем с экологией.
Номер №3
Можно ли создать благоприятную среду обитания для человека в крупных городах?
Решение
В крупных городах можно создать благоприятную среду обитания для человека. Например, можно способствовать озеленению города, следить за сокращением количества личных транспортных средств и отдавать предпочтению общественному транспорту для улучшения качества воздуха в городе. Тренируемся
-
§18. Тренируемся. Номер №1
Какие вы знаете биоценозы и экосистемы?
Решение
Биоценоз (или сообщество) − исторически сложившаяся устойчивая совокупность популяций организмов разных видов, населяющих сравнительно однородный участок территории или акватории, и связанных определенными взаимоотношениями. Примеры биоценозов: сообщества на стволе дерева, в норе, на участке леса, луга, озера, болота, пруда и т.д.
Номер №2
В чём отличие биоценоза от экосистемы?
Решение
Экосистема и биогеоценоз — близкие понятия, но если термин «экосистема» подходит для обозначения систем любого ранга, то «биогеоценоз» относится только к участкам суши, на которых существуют растительные сообщества — фитоценозы.
Номер №3
Какие экосистемы называются антропогенными?
Решение
Искусственные, или антропогенные, экосистемы – природные экосистемы, коренным образом преобразованные в результате человеческой деятельности или созданные человеком целенаправленно.
Примерами таких экосистем могут быть космический корабль, город, поле, засеянное пшеницей, крупный промышленный комбинат, автомагистраль и т.п.
Номер №4
В чём различие естественных и антропогенных экосистем?
Решение
Плодородная почва формируется и восстанавливается в естественных экосистемах, а в антропогенных − преобразуется, разрушается и деградирует либо совсем уничтожается, например, при строительстве дорог, магистралей и домов. Пресная вода накапливается, очищается, проходя медленный круговорот в естественных экосистемах, а в антропогенных системах, наоборот, она быстро потребляется и сильно загрязняется. В естественных экосистемах формируются благоприятные условия обитания множества видов животных и растений, а в антропогенных − все меньше и меньше места остается для их обитания. Совершенствуемся
-
§18. Совершенствуемся. Номер №1
Опишите любой (знакомый вам по экскурсиям) биогеоценоз. Укажите, какие там могут встречаться растения и животные.
Решение
Биогеоценоз пресного водоема
Любой природный водоем, например, озеро или пруд, с его растительным и животным населением представляет собой отдельный биогеоценоз. Эта природная система, как и другие биогеоценозы, обладает способностью к саморегуляции и непрерывному самовозобновлению.
Растения и животные, населяющие водоем, распределяются в нем неравномерно. Каждый вид обитает в тех условиях, к которым приспособлен. Наиболее разнообразные и благоприятные для жизни условия создаются в прибрежной зоне. Здесь вода теплее, так как прогревается солнечными лучами. Она достаточно насыщена кислородом. Обилие света, проникающего до дна, обеспечивает развитие многих высших растений. Многочисленны и мелкие водоросли.
В прибрежной зоне живут и большинство животных. Одни приспособлены к жизни на водных растениях, другие активно плавают в толще воды (рыбы, хищные жуки−плавунцы и водяные клопы). Многие водятся на дне (перловицы, беззубки, личинки некоторых насекомых – ручейников, стрекоз, поденок, ряд червей и т. п.). Даже поверхностная пленка воды служит местом обитания специально приспособленных к ней видов. В тихих заводях можно видеть бегающих по поверхности воды хищных клопов−водомерок и быстро плавающих кругами жуков−вертячек.
Номер №2
Преобразуйте текст на с. 141—143 «Классификация экосистем» в схему. Приведите примеры.
Решение
Номер №3
Составьте сравнительную таблицу для понятий «экосистема» и «биогеоценоз». Приведите 2—3 примера для каждого понятия.
РешениеПризнак Биогеоценоз Экосистема Компоненты Обязательный компонент фитоценоз, или растительное сообщество Может быть и без растительного сообщества Размер Отличается определенностью своего объема Не имеет понятие ранга и размерности Термин Введен в 1940 г − ботаником В. Н. Сукачевым Введен в 1935 г − английским ботаником А. Д. Тенсли Примеры биогеоценозов: ельник, дубрава, сфагновое болото, суходольный луг и др.
Пример экосистемы — пруд с обитающими в нём растениями, рыбами, беспозвоночными животными, микроорганизмами.
Номер №4
Используя дополнительные источники информации, подготовьте презентацию на тему «Мой город как экосистема».
Решение
Особенности экосистем города:
• Нарушенное экологическое равновесие.
• Все процессы регулирования потоков вещества и энергии осуществляет человек.
• Чрезмерная концентрация на сравнительно небольших территориях населения, транспорта и промышленных предприятий, образование антропогенных ландшафтов.
• Городские экосистемы гетеротрофны.
• Город выбрасывает в атмосферу ядовитые газы, пыль, концентрирует на свалках токсичные отходы, которые с потоками весенней воды попадают в водные экосистемы.
• Высокое содержание в атмосфере аэрозолей и газов.
• Коренным образом изменённый почвенный покров городских территорий.
В городах естественные стабилизаторы оказываются нарушенными. Город не живет по законам только природы, он является сосредоточением социальной жизни и в этом своем значении он противопоставляется девственной природе. Для защиты от стихийных сил люди строят дома и сложные технические сооружения. Для обеспечения жизненных потребностей жителей разрабатываются системы водоснабжения и водоотведения, прокладываются дороги, развиваются коммуникации. Высокая плотность населения в городах требует развития социальных институтов для регулирования отношений между людьми и поддержания порядка. Сегодня все более очевидно то, что созданные людьми технические и институциональные регуляторы не могут обеспечить стабильного и устойчивого развития города. Город как экосистема сам оказывается источником беспорядка в окружающей среде.
Город − неполная экосистема, получающая энергию, пищу, воду и другие вещества с больших площадей, находящихся за ее пределами. В разных районах мира города занимают от 1 до 5% площади суши.
Город отличается от природных неполных экосистем нижеследующими особенностями:
• На единицу площади расходуется большее количество энергии.
Для обеспечения собственных потребностей городу требуются большие поступления веществ извне (продукты питания, питьевая вода).
• Поток отходов с территории города является более мощным и ядовитым. Многие отходы − синтетические соединения, более токсичные, чем естественное сырье, из которого они получены.
• Города приводят к разрушению и деградации окружающих их естественных экосистем. Их строительство может быть основной причиной эрозии почв.
• Существуют определенные особенности и в функционировании трофических уровней в городе (аутотрофы, гетеротрофы).
Обсуждаем
-
§18. Обсуждаем. Номер №1
Обсудите в классе проблему загрязнения атмосферы. Насколько она актуальна для вашего населённого пункта?
Прочитайте текст и предложите свои способы борьбы с загрязнением воздуха в городах.
Что такое смог и как с ним бороться? Слово «смог» (smog) произошло от сочетания двух английских слов − smoke и fog (дым и туман). Термин появился примерно столетие назад для описания плотного, удушающего тумана в смеси с копотью, который стал привычным во многих городах (рис. 64).
Медики установили, что смог оказывает вредное влияние на общее состояние жителей города. Он может стать причиной возникновения многих заболеваний и даже смерти человека. Составные элементы смога резко снижают умственные возможности человека, его способности к обучению и творческой деятельности, приводя к ускоренной гибели нервных клеток. Мелкие частицы смога накапливаются в альвеолах и бронхиолах лёгких, вызывая в них воспаление. Высокий уровень загрязнения воздуха увеличивает вероятность возникновения сердечно−сосудистых заболеваний, вплоть до инсульта и инфаркта.
Особую опасность смог представляет для беременных женщин. Многие токсичные компоненты хорошо проникают через плаценту и способны повредить развитию плода.
Рис. 64. Смог над Пекином
Решение
Способы борьбы с загрязнением воздуха в городах:
1. Очищать выбросы загрязняющих веществ с помощью электрофильтров.
2. Использовать экологически чистые виды энергии.
3. Добиваться уменьшения токсичности автомобильных выхлопных газов.
4. Введение в учебных заведениях экологического воспитания, формирующем уважение к природе. Проводим исследование
-
§18. Проводим исследование. Номер №1
Начните работы по выполнению учебно−исследовательского проекта (лаб. раб. № 7) «Оценка антропогенных изменений в природе» на с. 268.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7 «Оценка антропогенных изменений в природе» (учебно−исследовательский проект)
Цель работы: изучить и оценить экологическое состояние населённого пункта (микрорайона), в котором вы живёте.
Ход работы:
1. Составьте план населённого пункта, микрорайона (он всегда есть у городской, поселковой и районной администрации).
2. Разделите населённый пункт на участки. Закрепите каждый участок за группой тех учащихся, которые будут изучать его экологическое состояние.
3. При обследовании экологического состояния участка необходимо:
а) выяснить площадь, занимаемую зелёными насаждениями, и видовой состав этих насаждений;
б) выяснить, в каком состоянии находятся растения; отметить на плане засохшие и суховершинные деревья, а также деревья с дуплами, с обнажённой корневой системой, с ободранной корой, с засохшими ветвями, обломанные и отмершие кустарники;
в) установить причины повреждений: антропогенные факторы, заболевания растений, повреждение их насекомыми−вредителями;
г) выявить источники загрязнений, свалки, захламлённые территории;
д) обследовать водоёмы и водные источники, установить степень их загрязнённости (используйте методику, изложенную в лабораторной работе № 3, часть I);
е) определить степень загрязнения атмосферы (используйте методику, изложенную в лабораторной работе № 3, часть III).
4. На основании обобщения полученных результатов составьте экологическую карту населённого пункта. Сформулируйте предложения, направленные на улучшение состояния окружающей среды (если это необходимо).
5. Познакомьте с результатами ваших исследований администрацию и общественность населённого пункта.
Решение
1. Возьмём территорию школы и рядом.
2. На школьном участке есть школьный садик, также территории парка, а также пруд.
3.
а) Территория зеленых насаждений занимает 30% от площади школы. На школьной территории много дереьев, кустарников и трав. Например, можно выделить, дубы, березы и клены, а также пару елей, рябины, кустарники бузины и сирени, из трав можно выделить ромашки, подорожники и клевер.
б) Наблюдаются также небольшое количество деревьев с дуплами и ободранной корой, обломанные кустарники.
в) Причиной данных поражений могут быть грызуны (дупла и ободранная кора), а также человек (поломанные ветки кустарников).
г) на территории школы есть одна большая мусорка.
д) пруд достаточно грязный и зацветший водорослями, не пригоден для питья, а также для жизни многих водных животных.
е) на территории школы достаточное количество лишайников всех трех типов, так что воздух можно считать чистым.
4. В данном случае улучшить школьную территорию за счет очищения пруда и прилежащую территорию, высаживания большего числа деревьев, профилактических бесед с учениками.
5. Мы ознакомили администрацию школы с результатами наших исследований. §19 Виды взаимоотношений организмов в экосистеме Вспомните
-
§19. Вспомните. Номер №1
Какие биотические факторы среды вам известны?
Решение
Биотические факторы влияют на живые организмы прямо или косвенно. К факторам прямого влияния относят трофические, топические, форические и фабрические факторы.
Номер №2
Что такое симбиоз?
Решение
Симбиоз — это тесное и продолжительное сосуществование представителей разных биологических видов, например берёзы и гриба−подберёзовика, кораллового полипа актинии и рыбы−клоуна.
Номер №3
Какое строение имеют лишайники?
Решение
Тело лишайника не разделено на корень, стебель, листья и представлено слоевищем (или талломом). Лишайник состоит из двух организмов – гриба и водоросли, которые живут в симбиозе (взаимовыгодное сожительство). Подумайте
-
§19. Подумайте. Номер №1
В чём состоит эволюционное значение биотических отношений популяций в экосистеме?
Решение
Биотические отношения между живыми организмами являются одним из основных регуляторов численности и пространственного распределения организмов в природе, а также естественного отбора, который необходим в процессе эволюции.
Номер №2
Можно ли утверждать, что в случае нейтрализма любые две популяции оказывают влияние друг на друга? Если да, то каким образом?
Решение
Нейтрализм происходит, когда два вида взаимодействуют без влияния на эволюционные адаптации друг друга. В нейтрализме взаимодействия являются случайными или косвенными и, как считается, не оказывают влияния ни на одну из популяций.
Номер №3
Могут ли разные виды занимать одну экологическую нишу? Может ли один вид занимать разные экологические ниши? От чего это зависит?
Решение
Экологическая ниша — совокупность факторов среды (абиотических и биотических), которые необходимы для существования определенного вида. Соответственно, несколько видов могут занимать одну и ту же нишу, если условия среды подходят для их жизнедеятельности, а также они питаются одним видом пищи, например хищники и падальщики. Тренируемся
-
§19. Тренируемся. Номер №1
Какие вам известны примеры положительных и отрицательных взаимодействий между организмами разных видов?
Решение
Положительные:
1. Мутализм (+;+).
2. Комменсализм (+;0).
3. Квартиранство (+;0).
4. Нахлебничество (+;0).
Отрицательные:
1. Хищничество (+;−).
2. Конкуренция (−;−).
3. Паразитизм (+;−).
Номер №2
Какие виды конкуренции вам известны? Какую роль они играют в сообществе?
Решение
Конкуренция – это борьба особей за необходимые им ресурсы.
Различают: внутривидовую и межвидовую конкуренцию. В результате конкурентных взаимоотношений формируется видовой состав сообщества и регулируется численность отдельных популяций в нём.
Номер №3
В чём сходство и различия хищничества и паразитизма?
Решение
Различия:
Основное различие между хищничеством и паразитизмом состоит в том, что хищник ловит и убивает добычу, тогда как паразит получает пользу от хозяина и иногда не убивает хозяина. Хищничество означает акт охоты одного вида на другой вид, в то время как паразитизм означает подготовку жизни в качестве паразита на другом организме или вместе с ним. Хищничество происходит между жертвой и хищником, тогда как паразитизм − это связь между хозяином и паразитом. Хищничество − это отсутствие какой−либо метаболической зависимости от добычи; с другой стороны, паразитизм − это метаболическая зависимость от организма−хозяина.
Сходства:
Один организм использует другого (продукты жизнедеятельности) в качестве пищи. Отношения (+;−).
Номер №4
В чём сходство и различия мутуализма и протокооперации?
Решение
Протокооперация – взаимовыгодные, но не обязательные отношения между организмами. Таковыми являются, например, опыление пчелами растений. Мутуализм отличается от протокооперации тем, что в данном случае симбиотические связи намного сильнее и выгоднее для обоих организмов. Например, в отличие от пчел, которые опыляют разные виды растений, шмель опыляет только клевер.
Номер №5
Какие наиболее известные примеры симбиотических взаимоотношений вы можете привести?
Решение
Примеры симбиотических организмов:
• Черные рыбки лабео занимаются чисткой шкур бегемотов, пока те находятся в воде (а они находятся там долго). Они словно пылесосы устраняют водоросли, отмершие частички ткани, различных паразитов и другой мусор. Больше того: рыбки чистят бегемотам зубы и десна. Многие другие рыбы занимаются дезинфекцией ран бегемота, а также удаляют грязь из труднодоступных мест.
• Есть еще более удивительный пример симбиоза: это взаимоотношения сенегальской авдотки и нильского крокодила. Стоит отметить, что крокодилы вполне себе охотятся на птиц, но с авдоткой все по−другому. Эта птица делает гнездо возле крокодильей кладки, поэтому крокодил ее не трогает, ведь птица выполняет роль часового: при возникновении угрозы гнезду птица кричит, и крокодил бросается защищать свое гнездо.
Номер №6
Что такое экологическая ниша?
Решение
Экологическая ниша − место, занимаемое видом в биоценозе, включающее комплекс его биоценотических связей и требований к факторам среды.
Номер №7
Какое значение имеют экологические ниши в жизни сообщества?
Решение
Экологические ниши позволяют видам существовать в окружающей среде. При правильных условиях этот вид будет процветать и играть уникальную роль. Без экологических ниш биоразнообразие было бы меньше, и экосистема не была бы сбалансирована. Совершенствуемся
-
§19. Совершенствуемся. Номер №1
Используя ключевые слова параграфа, постройте основу схемы (ментальной карты), показывающей симбиотические отношения. Приведите примеры.
Решение
Примеры симбиотических организмов:
Черные рыбки лабео занимаются чисткой шкур бегемотов, пока те находятся в воде (а они находятся там долго). Они словно пылесосы устраняют водоросли, отмершие частички ткани, различных паразитов и другой мусор. Больше того: рыбки чистят бегемотам зубы и десны. Многие другие рыбы занимаются дезинфекцией ран бегемота, а также удаляют грязь из труднодоступных мест.
Номер №2
В Центральной России обитает шесть близких видов синиц (рис. 73). Определите пищевые предпочтения каждого вида и ответьте на вопрос: эти виды синиц занимают одну или разные экологические ниши? Свой ответ обоснуйте.
Рис. 73. Синицы Европейской части России: 1 − длиннохвостая синица, или ополовничек (Aegithalos caudatus); 2 − большая синица (Parus major); 3 − черноголовая гаичка (Poecile (Parus) palustris); 4 − московка, или чёрная синица (Periparus (Parus) ater); 5 − лазоревка (Cyanistes caeruleus); 6 − хохлатая синица, или гренадёрка (Lophophanes (Parus) cristatus)
Решение
Экологические ниши разных видов синиц, которые определяются местом питания: синица большая − всюду; гаичка болотная − кусты; синица чёрная − хвойные деревья; синица голубая (лазорёвка) − кроны широколиственных деревьев; гаичка буроголовая − берёза.
Закон Гаузе (конкурентного исключения) − в одной экологической нише не могут существовать два вида. Проводим исследование
-
§19. Проводим исследование. Номер №1
Выполните лабораторную работу № 4 «Изучение экологической ниши у разных видов растений» на с. 266.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4 «Изучение экологических ниш разных видов растений»
Цель работы: сформировать умение выявлять факторы и ресурсы среды, необходимые для характеристики экологической ниши организма.
Ход работы:
1. Выберите 2−3 хорошо известных вам вида растений.
2. Опишите экологическую нишу для каждого вида растений, указав не менее четырёх факторов и ресурсов среды (температура, освещённость, влажность, плодородие, место в пищевой цепи и др.).
3. По результатам работы сделайте вывод.
Решение
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4 «Изучение экологических ниш разных видов растений»
1. Описываем два вида растения: кактус и ель
2.
а) Кактус (продуцент) растет в засушливых районах Северной и Южной Америки и в тропиках Африки. Он обладает способностью хранить воду внутри и имеет длинные корни для поглощения воды из подземных грунтов. Обычно это пища для пустынных видов, таких как грызуны.
Цепь питания: кактус − грызун − лев.
б) Ель (продуцент) теневынослива, поэтому может расти в смешанном лесу, в тени других деревьев. Ель может проживать на бедных на питательные вещества каменистых, известковых и подзолистых почвах. В требованиях к влажности почвы это дерево не переносит крайностей. Ни избыточно увлажненный грунт, ни пересушенный, ему не подходит. Корневая система ели относится к стержневому типу. Но главный корень у дерева развит слабо, а после десяти лет ель начинает отмирать.
Цепь питания: ель − заяц − волк.
3. Вывод: разные растения занимают разные экологические ниши, к которым они приспособлены. §20 Видовая и пространственная структура экосистемы Вспомним
-
§20. Вспомните. Номер №1
Что такое среда обитания?
Решение
Среда обитания (среда жизни) — это часть природы, которая окружает живой организм и с которой он взаимодействует.
Номер №2
Какова роль света в жизни растений и животных?
Решение
Освещение необходимо растениям, потому что от него зависит световая фаза процесса фотосинтеза. У животных освещенность определяет способность видеть (на свету или в темноте), нагревание поверхности тела, ряд важных биохимических и физиологических реакций, связанных с суточным циклом. Смена светлого и темного периода суток – периодизм – определяет суточную активность животных и растений. Подумайте
-
§20. Подумайте. Номер №1
Какое значение имеет пространственная структура сообщества?
Решение
Пространственная структура популяций выражается характером размещения особей и их группировок по отношению к определенным элементам ландшафта и друг к другу и отражает свойственный виду тип использования территории. Пространственная структурированность определяет наиболее эффективное использование ресурсов среды (пищевых, защитных, микроклиматических и др.), снижая хаотичность их использования и, как следствие, уровень конкурентных взаимоотношений между особями внутри популяции. Тренируемся
-
§20. Тренируемся. Номер №1
Какое значение имеет разнообразие видов в сообществе?
Решение
Значение биологического разнообразия видов в сообществе: позволяет видам формировать сообщества, занимать все экологические ниши и полнее использовать ресурсы среды.
Номер №2
Чем объясняется ярусное строение фитоценозов?
Решение
Растения каждого яруса и обусловленный ими микроклимат способствуют образованию определенной ярусности фауны − от насекомых, птиц до млекопитающих. Благодаря этому снижается межвидовая конкуренция и повышается биологичекое разнообразие видов.
Номер №3
Что такое пищевая цепь и пищевая сеть?
Решение
Пищевая (трофическая) цепь — ряд взаимоотношений между группами организмов (растений, животных, грибов и микроорганизмов), при которых происходит перенос вещества и энергии путём поедания одних особей другими.
Пищевая сеть (трофическая сеть) — пищевые отношения групп организмов в сообществе, где все живые существа являются объектами питания других. Совершенствуемся
-
§20. Совершенствуемся. Номер №1
Расскажите, основываясь на своих наблюдениях, о жизни животных, обитающих в разных ярусах лесного сообщества.
Решение
Самой устойчивой системой считаются смешанные леса − лиственные и хвойные породы образуют симбиоз. Здесь растет дуб, граб, бук, сосна, ель. В ярусе кустарников встречается лещина, клен, рябина, черемуха. Нижний ярус занимают теневыносливые растения, мхи и грибы.
Доминантами хвойников являются пихты, сосны, лиственницы и кедры. Эти деревья нуждаются в холодном климате. На среднем уровне можно встретить кизил, можжевельник, клен колосистый и жимолость. Мир травянистых растений представлен крапивой, папоротником, чистотелом, земляникой. Кору деревьев покрывают мхи и лишайники.
Верхний ярус широколиственных лесов − это дубы, клены, ильмы, вязы. Подлесок состоит из жимолости, бересклета и различных плодовых кустарников. В травяном покрове господствует сныть, осока, медуница, подснежник.
Тропические леса обладают наибольшим видовым разнообразием фауны среди всех лесов мира. Растительноядные животные обитают в кронах деревьев, а хищники прекрасно лазают по деревьям. Самыми многочисленными млекопитающими являются приматы, из хищников можно выделить ягуара и пуму. В тропиках много сумчатых, птиц и земноводных. Лесные сообщества умеренного пояса более скудны по разнообразию флоры и фауны, особенно тайга. Типичными представителями биогеоценозов являются белки, куницы, росомахи, зайцы, бобры, кабаны, олени и лоси. Мир хищников представлен тиграми, волками, лисами и медведями. Пернатые занимают средний ярус деревьев.
Экологические связи сообщества леса
Лес представляет собой сложную экосистему, все составляющие которой зависят друг от друга. Сосуществование некоторых растений нельзя назвать мирным. Они конкурируют за природные ресурсы, такие как солнечный свет, вода и почва. Деревья, кустарники и травы перерабатывают солнечную энергию в процессе фотосинтеза, вырабатывая органические вещества. Растениями питаются грибы, бактерии и животные. За разложение органики на простые вещества отвечают сапрофиты. Проводим исследование
-
§20. Проводим исследование. Номер №1
Выполните лабораторную работу № 5 «Описание экосистем своей местности» на с. 267.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5 «Описание экосистем своей местности»
Цель работы: описать экосистему как сообщество живых организмов вместе с физической средой их обитания.
Ход работы:
1. Дайте общее описание экосистемы, указав её тип: естественная (лес хвойный (еловый, сосновый), лес смешанный, степь, кустарники (ивняк), болото травянистое и т. д.) или искусственная (агробиоценоз − поле, огород, сад, пастбище и т. д., экосистема населённого пункта − парки, скверы и т. д.).
2. Определите условия окружающей среды экосистемы:
а) с помощью термометра определите температуру воздуха и почвы в двух−трёх местах;
б) определите вид почвы, указав её механические свойства (плотность, водопроницаемость, влагоёмкость, аэрацию, теплоёмкость, теплопроводность) и минеральный состав.
3. Определите видовой состав растений:
а) определяются древесные виды, из них выделяются доминирующие;
б) определяются травянистые виды, из них выделяются доминирующие.
4. Определите пространственную структуру сообщества: укажите число надземных ярусов, определите виды растений, входящие в различные ярусы.
5. Изучите животный мир сообщества. Определите беспозвоночных и позвоночных животных, обитающих в этой экосистеме.
6. Выявите примеры паразитических и мутуалистических отношений в экосистеме.
7. Составьте примерные схемы пищевых цепей в сообществе.
8. По результатам работы сделайте выводы.
Примечание. Каждая группа докладывает результаты своей работы, которые анализируются учениками класса, и на их основе делается вывод о состоянии окружающей среды в микрорайоне школы.
Решение
1. Возьмем экосистему смешанный лес − это естественная экосистема
2. а) Температура воздуха в лесе в каких−то областях равняется +19 − 20°C : температура почвы +12−13°C.
б) Смешанные леса растут на дерново−подзолистых почвах, которые обладают более мощным слоем гумуса. В течение года выпадает много осадков, которые вымывают и без того скудный слой перегноя. В почве присутствуют органические и неорганические компоненты, минеральные соли.
3. а) Основные породы смешанного леса – это березы, липы, осины, ели и сосны. Южнее встречаются дубы, клены и вязы. В нижних ярусах произрастают кусты бузины и лещины, малины и крушины.
б) Среди трав встречаются ягоды земляники и черники, грибы и мхи.
4. В биотопе смешанного леса выделяют 5−7 надземных ярусов.
Различные виды растений меняют друг друга, и создают своего рода этажи:
• верхний этаж, это высочайшие деревья, сосна, дуб и ель
• дальше идут такие, как, молодой дуб, береза, клен, вяз и плодовые деревья
• ниже растет кустарник, такой как, малина, калина, шиповник, лещина, боярышник
• самый последний ярус, это травы, покрытые мхом и лишайником
5. Беспозвоночные: разлагающие органику многие круглые черви, кольчатые черви (дождевой червь), а также личинки мух, насекомые, которые питаются вегетативными частями растений или ведут хищнический образ жизни, жуки (например, майские жуки), и перепончатокрылые (наездники, муравьи). Из позвоночных можно выделить: птиц, зайцев, волков, мелких грызунов и тд.
6. В качестве примера мутуализма можно выделить лишайники (симбиоз гриба и водоросли), а в качестве паразитизма − грибы трутовики на деревьях.
7. Цепи питания: орешник − белка − куница − гриб−редуцент
листопад − дождевой червь − мышь − лиса
Вывод: для каждой экосистемы характерна своя физическая среда, а также свой видовой состав растений и животных. §21. Пищевые связи в экосистеме Вспомним
-
§21. Вспомните. Номер №1
Какие организмы относят к продуцентам?
Решение
Продуценты — организмы, способные производить органические вещества из неорганических, то есть все автотрофы.
Номер №2
Чем консументы отличаются от редуцентов?
Решение
Редуценты (например, грибы, бактерии гниения) также являются гетеротрофами. От консументов их отличает способность полностью разлагать органические вещества (белки, углеводы, липиды и другие) до неорганических (углекислый газ, аммиак, мочевина, сероводород), завершая круговорот веществ в природе и создавая субстрат для деятельности продуцентов (автотрофов). Подумайте
-
§21. Подумайте. Номер №1
Какая доля энергии поступит на IV трофический уровень при условии, что её общее количество на I уровне составляло 500 кДж?
Решение
Падение количества энергии при переходе с одного трофического уровня на другой (более высокий) определяет число этих уровней и соотношение хищников и жертв. Подсчитано, что на любой данный трофический уровень поступает лишь около 10% (или чуть более) энергии предыдущего уровня. Соответственно, на 4 уровне количество энергии будет равно 0,5 кДж.
Ответ: 0,5 кДж. Тренируемся
-
§21. Тренируемся. Номер №1
Какие типы пищевых цепей вы знаете? В чём их различия?
Решение
В природе существует два основных типа пищевых цепей: пастбищные (цепи выедания), которые начинаются с продуцентов, детритные (цепи разложения), которые начинаются с растительных и животных остатков, экскрементов животных.
Номер №2
Что такое пищевая сеть?
Решение
Пищевая сеть — пищевые отношения групп организмов в сообществе, где все живые существа являются объектами питания других.
Номер №3
Что такое экологическая пирамида? Какие типы экологических пирамид вы знаете? Какие процессы в сообществе они отражают?
Решение
Экологическая пирамида — графическое изображение соотношения между продуцентами и консументами всех уровней (травоядных, хищников, видов, питающихся другими хищниками) в экосистеме. Различают три типа экологических пирамид: энергии, биомассы и численности. Соотношение живого вещества на разных уровнях подчиняется общему правилу: чем выше уровень, тем ниже общая биомасса и численность составляющих её организмов.
Пирамиды чисел основаны на подсчете организмов каждого трофического уровня.
Пирамиды биомассы основаны на суммарной массе (обычно сухой) организмов на каждом трофическом уровне.
Пирамиды энергии учитывают энергоемкость организмов каждого трофического уровня.
Номер №4
Какому правилу подчиняется изменение величины потока энергии по пищевой цепи?
Решение
Передача веществ и энергии по цепям питания подчиняется "правилу десяти процентов". В каждом последующем звене цепей питания количество задерживаемой энергии уменьшается примерно в 10 раз, и уже через 4−5 звеньев она практически иссякает.
Номер №5
Почему пирамиды численности и биомассы могут быть прямыми и перевёрнутыми, а пирамида энергии — только прямой?
Решение
Пирамиды потоков энергии никогда не бывают перевернутыми: на трофическом уровне может быть лишь часть энергии, усвоенной на предыдущем уровне. Совершенствуемся
-
§21. Совершенствуемся. Номер №1
Постройте пирамиду биомассы для следующей пищевой цепи:
Злаки → саранча → лягушки → ужи → орёл−змееяд,
учитывая следующие условия: животные каждого уровня питаются только организмами предыдущего уровня, соблюдается правило 10%, биомасса растений составляет 60 т.
Решение
Правило экологической пирамиды, или "Правило 10%":
Показатель каждого уровня экологической пирамиды приблизительно в 10 раз меньше предыдущего. С каждого трофического уровня на следующий переходит около 10% энергии.
Соответственно, биомасса злаков − 60 000 кг
Биомасса саранчи − 6000 кг
Биомасса лягушек − 400 кг
Биомасса ужей − 40 кг
Биомасса орлов−змееядов − 4 кг Обсуждаем
-
§21. Обсуждаем. Номер №1
Используя доступные информационные источники, подготовьте сообщения об особенностях экосистемы «чёрных курильщиков». Обсудите с учащимися класса, по каким причинам эти экосистемы процветают. На больших глубинах Океана, куда никогда не проникает солнечный свет и где вся фауна питается остатками отмерших организмов, падающих из богатых жизнью верхних слоёв воды, численность и биомасса животных очень малы. Рифтовые зоны с их горячими вулканическими газами, содержащими большие концентрации сероводорода, тяжёлых металлов и других ядовитых для большинства организмов соединений, казалось, должны быть долинами смерти среди и так не слишком богатых жизнью морских глубин.
Однако в 70−х гг. было совершено открытие, которое перевернуло многие представления учёных. Возле Галапагосских островов на глубине от 2 до 4 тысяч м были обнаружены разломы, а на дне находились маленькие гейзеры − гидротермы. Морская вода, попадая в разломы земной коры, испарялась вместе с различными газами через небольшие конусы высотой до 40 м. Их назвали «чёрными курильщиками» из−за того, что они выбрасывали пар чёрного цвета. Невероятным было то, что в такой среде, наполненной сероводородом, тяжёлыми металлами и различными ядовитыми веществами, процветает бурная жизнь.
На поверхностях «чёрных курильщиков» были найдены бактерии, покрывающие сплошным слоем поверхность дна. Ещё одним открытием стали вестиментиферы − причудливые животные, не имеющие рта (а вместо кишечника у них замкнутый мешок, внутри которого живут бактерии−хемосинтетики, которые синтезируют органику и кормят ею своих хозяев). Биологов обрадовала находка усоногих рачков из рода Vulcanolepas, которые считались вымершими, а также необычных крабов, десятиногих раков, осьминогов и рыб из семейства бельдюговых (Zoarcidae). Всего было описано около 500 видов животных, обитающих в экстремальных условиях «чёрных курильщиков».
Решение
Черные курильщики − это гидротермальные источники воды на дне океанов. Глубина их залегания − от двух до пяти тысяч метров. На дне океана в рифтовых долинах срединных океанических хребтов сквозь толщу коры вырываются под давлением струи очень горячей воды. Это та вода, которая по трещинам проникла в океаническую литосферу и там разогрелась за счёт вулканического тепла до 300–400 градусов. По пути в ней растворилось много сероводорода, сульфидов и оксидов металлов, твёрдые частицы которых, выпадая при охлаждении воды, придают ей черную окраску.
Обычно на больших океанских глубинах, куда никогда не проникает солнечный свет, численность и биомасса животных очень малы. А рифтовые зоны с их горячими вулканическими газами и высокими концентрациями ядовитых химических соединений тем более, как казалось, должны быть долинами смерти среди и так не слишком богатых жизнью морских глубин. Однако первые же фотографии, сделанные исследователями через иллюминаторы подводных аппаратов, показали колоссальное обилие живых существ вокруг курильщиков. Все вместе они образуют вокруг курильщика целостную иерархическую экосистему, в которой различные виды животных связаны между собой питательной цепочкой. В самой верхней части дымохода курильщика температура равна примерно 350–200 градусов. Там практически никто не живёт.
Пониже, где стенки трубы имеют толщину 4–6 см, а температура равна 100–120 градусам, живут бактерии. Сплетения миллиардов бактериальных клеток, способных, как ни странно, выживать при столь высоких температурах, образуют так называемые маты или подушки площадью до нескольких квадратных метров и толщиной в несколько сантиметров.
Ниже, при температуре 50–80 градусов, бактерии вытесняются помпейскими червями. Это единственные животные на Земле, способные выживать при таких высоких температурах. Тело червя находится в трубке и имеет длину около 12 сантиметров. Они окрашены в ярко−красный цвет, что обусловлено чрезмерно высоким содержанием гемоглобина в их крови. Ученые назвали их помпейскими червями потому, что они, как и жители древних Помпеев в Италии, живут на краю вулкана, который может в любое мгновение погубить их. Сверху на них постоянно сыпется «пепел» курильщика. А между помпейскими червями ползают мелкие кольчатые черви, которые выискивают покинутые хозяевами пустые трубки, чтобы поселиться в них.
Ещё ниже, в отдалении от устья курильщика, там, где температура опускается ниже 40 градусов, видны сплетения белых трубок гигантских (до 2,5 м) червей с ярко−алыми щупальцами. Эти черви живут в хитиновых или белковых трубках, которые нижней частью прикреплены к поверхности трубы курильщика. Их алые щупальца, наполненные кровью, висят сверху наподобие бороды. Отсюда и название такого типа червей: погонофоры − несущие бороду. А открытую на чёрных курильщиках разновидность погонофор назвали вестиментиферами.
Далее пространство вокруг трубы курильщика на несколько десятков метров заселено огромными двустворчатыми моллюсками длиной 30–40 сантиметров. Между моллюсками и в зарослях трубок ползают тысячи белых крабов и слепых раков, миллионы креветок и т. д.
На вершине экологической пирамиды курильщиков находятся хищники − глубоководные осминоги и хищные рыбы термарцесы (адские церберы). Медленно и уверенно плавают они вокруг в поисках крабов или креветок на обед. §22 Круговорот веществ и превращение энергии в экосистеме Вспомним
-
§22. Вспомните. Номер №1
Какие организмы называют продуцентами, консументами и редуцентами? Какую роль они играют в экосистеме?
Решение
Продуценты – это организмы, которые сами производят себе еду. Им не нужно брать питательные вещества у других организмов. Они получают свою энергию от солнца и производят из нее органические вещества посредством фотосинтеза. Продуценты относятся к автотрофам (организмы, которые синтезируют органические вещества из неорганических).
Консументы – не производят питательные вещества самостоятельно. Они должны употреблять в пищу других животных или растения, чтобы получить энергию для поддержания жизнедеятельности. Консументы относятся гетеротрофами (организмы, которые не способны на синтез органических веществ из неорганических путём фотосинтеза или хемосинтеза.
Редуценты – это последнее звено в простой пищевой цепи. Их также называют деструкторы или сапротрофы. К ним относятся микроорганизмы и грибы, которые разрушают органический материал, перерабатывая его в неорганические и простейшие органические соединения. Если животное умирает, то его тело съедают редуценты. Они избавляются от всего, что больше не является живым, расщепляя органику на простые питательные вещества и возвращают их в почву. Затем эти вещества используются продуцентами, и цикл начинается снова.
Номер №2
Какова роль пищевых цепей в экосистеме?
Решение
В результате функционирования пищевых цепей и работы редуцентов осуществляются круговороты элементов питания, воды и кислорода. Подумайте
-
§22. Подумайте. Номер №1
Будет ли сохраняться устойчивость экосистемы, если продукция данного трофического уровня превысит пищевые потребности организмов следующего уровня? Какие процессы могут происходить в этих случаях?
Решение
Нет, не будет, так как при переходе на каждый трофический уровень количество энергии уменьшается в 10 раз. Соответственно если потребляется огромное количество энергии, то ее будет меньше в остальных нижележащих звеньях, что приводит к их вымиранию из−за недостатка ресурсов. Тренируемся
-
§22. Тренируемся. Номер №1
В чём заключаются сходство и различия потоков энергии и вещества в экосистеме?
Решение
Химические элементы в экосистеме совершают круговорот, т.е. неоднократно используются организмами, а получаемая экосистемой энергия непрерывно утрачивается, превращаясь в непригодную для использования биотой форму, главным образом в тепло. Следовательно, для сохранения равновесия необходимо регулярное поступление энергии извне.
Принципиальное различие между потоками вещества и энергии в экосистеме заключается в том, что биогенные элементы, составляющие органическое вещество, могут многократно участвовать в круговороте веществ, тогда как поток энергии однонаправлен и необратим.
Номер №2
Какие вещества называются биогенными?
Решение
Биогенное вещество — вещество, представляющее собой остатки отмерших организмов или продукты жизнедеятельности и линьки живых организмов.
Номер №3
Какие типы организмов играют основную роль в поддержании круговорота биогенных элементов?
Решение
Редуценты в процессе круговорота веществ возвращают минералы и водные ресурсы в почву, при этом они становятся доступными для автотрофных организмов. Таким образом, вся живая природа не может существовать без редуцентов.
Номер №4
Какое значение имеет круговорот биогенных веществ в природе?
Решение
Биологическое вещество, производимое продуцентами, и запасённая в нём энергия являются источником жизни для всех видов, составляющих сообщество. Передаваясь по цепям питания, вещество, как и энергия, претерпевает ряд превращений. Часть его может использоваться как материал для строительства тел организмов, питающихся растениями (которые, в свою очередь, поставляют такой же «строительный материал» хищникам). Из−за того, что все живые существа смертны, биологическое вещество в конечном счёте достаётся редуцентам, участвующим в превращении сложных органических соединений в простые, которые вновь используются растениями. Именно так и происходит круговорот вещества в экосистеме. Совершенствуемся
-
§22. Совершенствуемся. Номер №1
Предложите схему, показывающую перенос энергии в экосистеме.
Решение
Схема переноса веществ и энергии в экосистеме
Номер №2
Используя ключевые слова параграфа, постройте основу схемы (ментальной карты), показывающей круговорот веществ. Для примеров, иллюстрирующих карту, используйте организмы своей местности.
Решение
Биологический круговорот веществ
Обсуждаем
-
§22. Обсуждаем. Номер №1
Общая годовая продукция наземной растительности оценивается приблизительно в 180−200 млрд т. Основная её доля приходится на тропический пояс. Годовая продукция фитомассы Океана составляет около 50−100 млрд т. Таким образом, хотя Океан занимает более 2/3 поверхности земного шара, он даёт только 1/3 всей продукции биосферы.
В Океане основными продуцентами биомассы являются одноклеточные растительные организмы − фитопланктон. Они обладают большой скоростью воспроизводства, поэтому их годовая продукция в десятки и сотни раз превышает запас их фитомассы. Но вся первичная продукция быстро вовлекается в цепи питания, поэтому накопление фитомассы незначительно. В то же время в Океане происходит накопление зоомассы. Значит, здесь пирамида биомасс будет перевёрнутой, в то время как на суше она прямая. Объясните, какое значение в природе имеют эти закономерности.
Решение
Когда биомасса продуцентов оказывается меньше, чем консументов, и на высших трофических уровнях преобладают не растения, а животные, то пирамида переворачивается. §23. Экологическая сукцессия Вспомним
-
§23. Вспомните. Номер №1
Что называют трофической структурой сообщества?
Решение
Трофическая структура биоценоза − это пищевые взаимоотношения видов в сообществе, в ходе которых особи одной популяции получают пищу за счёт особей другой популяции.
Номер №2
Какие экологические факторы вам известны?
Решение
Экологические факторы – это все факторы окружающей среды, действующие на организм.
Они делятся на 3 группы:
1. Абиотические – факторы неживой природы: температура, влажность, соленость воды.
2. Биотические – воздействия живых организмов: хищничество, паразитизм, симбиоз, конкуренция.
3. Антропогенные – воздействия человека: вырубка леса, загрязнение воздуха, осушение болота, рыхление почвы.
Номер №3
Какое тело на нашей планете называют биокосным?
Решение
Биокосное вещество — результат взаимодействия живых и косных компонентов. К нему относят почву, современную атмосферу, природные воды. Подумайте
-
§23. Подумайте. Номер №1
Что характерно для искусственно созданных экосистем и с какими трудностями приходится сталкиваться человеку для поддержания целостности таких сообществ?
Решение
Искусственные экосистемы – это экосистемы, созданные и контролируемые людьми. Как правило, такие экосистемы соответствуют большинству критериев природных экосистем, но при этом не обладают механизмом саморегулирования. Главным отличием искусственных экосистем от естественных является то, что у последних более высокое генетическое разнообразие, сложные пищевые цепи и значительный круговорот питательных веществ. Экосистема, сотворенная человеком, очень хрупка и нуждается в постоянном уходе. Тренируемся
-
§23. Тренируемся. Номер №1
Что такое сукцессия?
Решение
Сукцессия — последовательная закономерная смена одного биологического сообщества (фитоценоза, микробного сообщества и т. д.) другим на определённом участке среды во времени в результате влияния природных факторов (в том числе внутренних сил) или воздействия человека.
Номер №2
Возможно ли равновесие в сообществе, где общее дыхание организмов не равно по величине валовой продукции?
Решение
Да, возможно, так как это происходит при сукцессии. Сукцессия будет происходить, если валовая продукция продуцентов превышает энергозатраты всех обитателей экосистемы, т.е. она больше общего дыхания сообщества. В этом случае в экосистеме накапливается органическое вещество. Оно служит ресурсом для живых организмов. Обязательно найдутся такие виды, которые этот ресурс используют.
Если валовая продукция меньше энергозатрат биоценоза, то некоторые организмы погибнут, и тоже произойдёт изменение видового состава сообщества. На начальных стадиях сукцессии происходит увеличение биомассы и продуктивности экосистемы. В зрелых (климаксовых) сообществах практически вся первичная продукция продуцентов (растений) расходуется в цепях питания.
Номер №3
Какие виды сукцессий вы знаете?
Решение
Различают два вида сукцессий: первичные и вторичные.
1. Первичные сукцессии возникают на участках свободных от зачатков растений и почв, которыми являются, например, лавовые потоки, обнажающееся дно морей и озер, отложения водных потоков, поверхности камней и т.д.
2. Вторичные сукцессии возникают на месте ранее существовавшей, но не сохранившейся растительности, однако в почве сохранилось большое количество зачатков растений.
Номер №4
В чём различия между первичной и вторичной сукцессией? Приведите примеры.
Решение
Главное различие между первичной и вторичной экологической сукцессией состоит в том, что первичная сукцессия является процессом, при котором растения и животные впервые заселяют бесплодную среду обитания, тогда как вторичная сукцессия является процессом, при котором растения и животные заселяют бесплодную среду обитания после серьезных потрясений — таких как разрушительное наводнение, оползень, или деятельность человека.
Широко известным примером первичной сукцессии является заселение застывшей лавы после извержения вулкана или склона после схода лавины, уничтожившей весь профиль почвы.
В качестве примера вторичной сукцессии обычно приводят ельник, уничтоженный пожаром. На занимаемой им ранее территории сохранилась почва и семена. Травяное сообщество образуется уже на следующий год.
Номер №5
Какими факторами определяется продолжительность сукцессии?
Решение
Продолжительность сукцессии зависит от продолжительности жизни организмов участвующих в процессе восстановления или создания экосистемы. Скорость наименее короткая в экосистемах с преобладанием травянистых растений, а наиболее продолжительная в хвойном или дубовом лесу.
Номер №6
В чём разница между молодым и зрелым сообществами?
Решение
Разница между молодым и зрелым сообществом:
• Зрелое сообщество достигло состояния равновесия и стабильности, а молодое − нет.
• У зрелого сообщества более разнообразная трофическая структура.
• Молодые сообщества более уязвимы по отношению к внешним факторам. Совершенствуемся
-
§23. Совершенствуемся. Номер №1
Используя дополнительные источники информации, подготовьте сообщение на тему «Влияние деятельности человека на экосистему моего города (края)». Представьте сообщение в виде презентации.
Решение
Влияние деятельности человека на экосистему моего города (края)
Общие характеристики влияния человека на окружающую среду города
Загрязнение городской среды и ее компонентов является совокупным результатом чрезмерной нагрузки на окружающую среду и способности к самоочистке. Экологические проблемы в городских районах растут, особенно в городах развивающихся стран. Наибольшую озабоченность вызывают качество воздуха, шум и большое скопление людей.
Проблемы увеличения количества транспорта в городах
В то же время в городах экономически развитых стран уменьшаются экологические проблемы, связанные с промышленным производством, жильем и базовой инфраструктурой. Однако усиливаются проблемы потребления (увеличение количества отходов) и увеличивающегося транспорта.
Проблемы увеличения количества отходов
Города потребляют все больше природных ресурсов, увеличиваются отходы и выбросы. Все это оказывает влияние на региональную и планетарную среду. Отходы, загрязнение воздуха и воды являются основными экологическими проблемами в большинстве городов.
Проблемы шума
Шум также является особой формой загрязнения, от которой страдает городское население. Урбанизация оказывает многочисленные воздействия на водные ресурсы. Повышение концентрации людей в одном месте может изменить гидрологию, качество воды и доступность водных сред обитания. При этом нужно различать:1. Ухудшение качества грунтовых и речных вод в городах – в основном связано с водопотреблением населения и промышленности.
2. Загрязнение водных ресурсов вызывается промышленной деятельностью, удалением отходов. Поэтому в городах преобладает загрязнение воды городскими и промышленными сточными водами.
Проводим исследование
-
§23. Проводим исследование. Номер №1
Выполните лабораторную работу № 6 «Моделирование структур и процессов, происходящих в экосистемах (на примере аквариума)» на с. 267.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6 «Моделирование структур и процессов, происходящих в экосистемах (на примере аквариума)»
Цель работы: научиться выделять структурные элементы экосистемы и анализировать происходящие в ней процессы.
Материал и оборудование: аквариум с живыми обитателями.
Ход работы:
1. Определите, какие организмы живут в аквариуме.
2. Определите, какие экологические факторы и ресурсы характерны для данной искусственной экосистемы. Проанализируйте, насколько они соответствуют требованиям, необходимым для нормальной жизни обитателей аквариума.
3. Составьте схемы всех возможных пищевых цепей в аквариумной экосистеме.
4. Выясните, какие из этих пищевых цепей имеют место в вашем аквариуме.
5. Сравните аквариум с естественным водоёмом. В чём заключается сходство этих экосистем? Чем обусловлены их различия?
6. По результатам работы сделайте вывод.
Решение
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6 «Моделирование структур и процессов, происходящих в экосистемах (на примере аквариума)»
1. В аквариуме могут жить рыбы, моллюски, дафнии, инфузории−туфельки.
2. Аквариум − это искусственная экосистема, функционирование и развитие которой регулируется человеком. Соответственно температура воды, наличие корма, уборка загрязнений регулируются человеком, в естественных экосистемах такого нет.
3. Цепи питания: водные растения − рыбы;
инфузория−туфелька − дафния − рыба.
4. В моем аквариуме имеют место быть все перечисленные цепи питания.
5. В естественных водоемах более разнообразные цепи питания. Также видовой состав намного выше, он не контролируется человеком. Ресурсы в естественных водоемах ограничены, в отличие от аквариумов, где рыбы и другие организмы получают достаточное количество пищи благодаря человеку.
6. Вывод: искусственные экосистемы полностью зависят от человека и находятся под его контролем. §24 Биосферный уровень Вспомните
-
§24. Вспомните. Номер №1
Что такое экосистема?
Решение
Экосистема − основная природная единица на поверхности Земли, совокупность совместно обитающих организмов (биотических) и условий их существования (абиотических), находящихся в закономерной взаимосвязи друг с другом и образующих систему.
Номер №2
Можно ли считать биосферу глобальной экосистемой?
Решение
Биосфера — оболочка Земли, заселенная живыми организмами, находящаяся под их воздействием и занятая продуктами их жизнедеятельности; можно сказать, что биосфера — это глобальная экосистема Земли. Подумайте
-
§24. Подумайте. Номер №1
Масса живого вещества в биосфере ничтожна, она составляет примерно 0,0001% от массы земной коры. Ежегодно в биосфере производится около 0,1% от существующей массы живого вещества. Следовательно, за 10 млн лет через живые организмы проходит масса вещества, равная массе земной коры. Биомасса, произведённая на Земле за последние 600 млн лет, должна была бы покрыть её слоем 2000 км. Почему этого не произошло?
Решение
Это не произошло в результате того, что организмы и популяции организмов в некоторых областях имеют свойство отмирать в результате условий среды, мутаций и естественного отбора и т.д. Тренируемся
-
§24. Тренируемся. Номер №1
Почему биосферу называют глобальной экосистемой?
Решение
Так как биосфера объединяет в себе все экосистемы на планете, то ее называют «Глобальной» экосистемой.
Номер №2
Что входит в состав биосферы?
Решение
В состав биосферы входят верхние слои литосферы, нижний слой атмосферы (тропосфера) и вся гидросфера, связанные между собой сложными круговоротами веществ и энергии.
Номер №3
Каковы границы биосферы?
Решение
В атмосфере верхняя граница жизни теоретически определяется озоновым экраном на высоте 16—20 км. Озон задерживает губительные для живых организмов ультрафиолетовые лучи Солнца. Вся толща Океана насыщена жизнью целиком. Нижняя граница жизни традиционно определяется дном Океана, максимальная глубина которого в районе Марианской впадины достигает 11 022 м.
Номер №4
Каковы важнейшие положения учения Вернадского о биосфере?
Решение
Основные положения учения Вернадского:
• постоянство количества живого вещества на Земле;
• зависимость живой материи от энергии Солнца и вулканического тепла;
• признание происхождения живых организмов только от себе подобных (жизнь – из жизни);
• ведущая роль зеленых растений в усвоении энергии Солнца (фотосинтез).
Русский ученый также доказал, что современная жизнь на планете связана генетически с жизнью прошедших эпох.
Номер №5
Какова роль живого вещества в эволюции биосферы?
Решение
Живое вещество, распределенное в биосфере, создает и изменяет ее. Живое вещество геологически является самой большой силой в биосфере и развивает огромную свободную энергию.
Номер №6
Что такое ноосфера и почему возникло это понятие?
Решение
Ноосфера — это новое состояние биосферы, при котором деятельность человека становится главным фактором, обусловливающим её развитие.
Понятие «ноосфера» было введено французским математиком Эдуардом Леруа и палеонтологом и философом Пьером Тейяром де Шарденом. Они характеризовали ноосферу как особый, надбиосферный «мыслительный пласт, который окутывает планету». Совершенствуемся
-
§24. Совершенствуемся. Номер №1
Используя материал параграфа и дополнительные источники информации, подготовьте презентацию о предпосылках учения о биосфере.
Решение
Впервые термин «биосфера» встречается в работах величайшего французского натуралиста и мыслителя Жана Батиста Ламарка (1744–1829).
В его научных трудах термин «биосфера» обозначал область жизни и влияния живых организмов на процессы, происходящие на Земле.
В своих работах Ламарк писал о влиянии живых организмов на земную поверхность и высказывал идею, что живые организмы и продукты их разложения играют огромную геологическую роль.
Но, в связи с тем, что Ламарк сильно опередил свое время, термин не прижился.
Практически сразу же после работ Ламарка выдающийся натуралист и географ Александр Гумбольдт (1769−1858) в своем пятитомном сочинении «Космос» дал синтез знаний того времени о Земле и Космосе и на основании этого развил идею о взаимосвязи всех природных процессов и явлений.
Определение биосферы как «сферы жизни» и само ее название в биологии были предложены вновь в 1875 г. австрийским геологом и палеонтологом Эдуардом Зюссом (1831−1914), в работе по геологии Альп, но без подробного освещения существа и роли биосферы.
Под «биосфе́рой» он понимал поверхностный географический «лик Земли», покрытый «пленка жизни» − живыми организмами и продуктами их жизнедеятельности;
С работ Зюсса датируется начало биологического представления о биосфере, как о совокупности организмов, населяющих Землю, как о живой оболочке планеты. Однако основное внимание естествоиспытателей XIX века уделялось зависимости живой природы от сил и веществ неорганической природы, а обратного влияния не выявляли.
В 1902 г. русский географ Дмитрий Николаевич Анучин (1843−1923) высказал мысль о том, что атмо−, гидро−, лито− и педиосфера (почвенная сфера), а также био− и антропосфера есть результат деятельности различных космических и теллурических (земных) сил.
В 1917 г. русский географ и метеоролог Пётр Иванович Броунов (1853−1927) в «Курсе физической географии» писал, что результат взаимодействия четырех сфер (атмо−, гидро−, лито− и биосферы) − самостоятельная оболочка на планете.
В первой половине XX в. русский геолог и естествоиспытатель Владимир Иванович Вернадский (1863 − 1945), разработав Учение о биосфере. Изучение эволюции земной коры привело его к проблемам изучения роли живого вещества в эволюции земной оболочки. В отличие от большинства геологов он видел связь минералообразования с жизнью земной коры, атмосферой и природными водами.
В.И. Вернадский первым стал исследовать жизнь, как своеобразное живое вещество, характеризующееся весом, химическим составом, энергией и геохимической активностью. Он был одним из первых, кто понял, что весь лик Земли, ее ландшафты, химизм океана, состав атмосферы – это порождение жизни.
Номер №2
Жизнь сосредоточена главным образом на поверхности Земли, в почве и в приповерхностном слое Океана. Общую массу живых организмов оценивают в 2,43 * $10^{12}$ т. Биомасса организмов, обитающих на суше, на 99,2% представлена зелёными растениями и на 0,8% − животными и микроорганизмами. Напротив, в Океане на долю растений приходится 6,3%, а на долю животных и микроорганизмов − 93,7% всей биомассы. Суммарная биомасса Океана составляет всего 0,03 * $10^{12}$ т, или 0,13% биомассы всех существ, обитающих на Земле. В то же время более 90% всего живого вещества приходится на наземную растительность.
В распределении живых организмов по видовому составу наблюдается важная закономерность. Из общего числа видов 21% приходится на растения, но их вклад в общую биомассу составляет 99%. Среди животных 96% видов − беспозвоночные и только 4% − позвоночные, из которых десятая часть − млекопитающие. Масса живого вещества составляет всего 0,01−0,02% от косного вещества биосферы. Какие выводы вы можете сделать из данной информации? Аргументируйте свой ответ.
Решение
В данном случае можно сказать, что информация основана на пирамиде биомассы. Так на суше содержится 99,2% растений, так как они являются продуцентами и составляют основу (1 трофический уровень) пирамиды. В случае океанов пирамида перервернута, и там на долю животных приходится 93,7%. Млекопитающих (позвоночных) так мало так как они находятся на самом последнем трофическом уровне и потребляют меньше всего энергии. Обсуждаем
-
§24. Обсуждаем. Номер №1
Почему считают, что человечество в настоящее время стало силой геологического масштаба?
Решение
Человек формирует антропогенные факторы, влияющие на географическую оболочку биосферы. В результате меняется флора и фауна, температура атмосферы, а также загрязненность воздуха и водных местностей.
Номер №2
Могут ли люди усовершенствовать биосферу?
Решение
Люди могут совершенствовать биосферу. Например, уменьшить количество источников загрязнений, вести более экологичный образ жизни, селекционировать больше пород и сортов, создавать больше заповедников и т.д. §25 Круговорот веществ в биосфере Вспомните
-
§25. Вспомните. Номер №1
В чём заключаются взаимосвязь и различия потоков энергии и вещества в экосистеме?
Решение
Все популяции продуцентов, консументов и гетеротрофов тесно взаимодействуют через трофические цепи и таким образом поддерживают структуру и целостность биоценозов, согласовывают потоки энергии и вещества, обуславливают регуляцию окружающей их среды.
Принципиальное различие между потоками вещества и энергии в экосистеме заключается в том, что биогенные элементы, составляющие органическое вещество, могут многократно участвовать в круговороте веществ, тогда как поток энергии однонаправлен и необратим.
Номер №2
Какое значение имеет круговорот веществ в экосистеме?
Решение
Круговорот веществ – это повторяющиеся химические, физические и биологические процессы превращения и перемещения веществ в природе. Вещества постоянно потребляются организмами из окружающей среды, но они в ней не заканчиваются. Благодаря круговороту, вещества приобрели свойство бесконечности. Питание, дыхание и размножение организмов и связанные с ними процессы создания, накопления, преобразования и распада органического вещества обеспечивают круговорот веществ и энергии.
Номер №3
Какие организмы играют основную роль в круговороте веществ в экосистемах?
Решение
В круговороте веществ растения — это производители питательных веществ, или «кормильцы». Растения поглощают углекислый газ из воздуха, а из почвы берут воду и минеральные соли. Из них на свету в листьях образуются богатые энергией питательные вещества (сахар, крахмал).
Номер №4
Какие вещества называются биогенными?
Решение
Биогенное вещество − вещество, представляющее собой остатки отмерших организмов или продукты жизнедеятельности и линьки живых организмов. Подумайте
-
§25. Подумайте. Номер №1
К каким последствиям ведёт незамкнутость биогеохимических круговоротов в биосфере? Существует ли взаимосвязь между устойчивостью биогеохимических циклов в биосфере и биоразнообразием организмов в экосистемах? Свой ответ проиллюстрируйте примерами.
Решение
Незамкнутость биогеохимических круговоротов в биосфере ведет к исчерпанию ресурсов, так как они не востанавливаются в результате круговорота веществ (не синтезируются вновь). Не существует взаимосвязи между устойчивостью биогеохимических циклов в биосфере и биоразнообразием организмов в экосистемах.
Тренируемся
-
§25. Тренируемся. Номер №1
В чём заключается главная функция биосферы?
Решение
Главная функция биосферы безусловно заключается в обеспечении круговорота химических элементов.
Номер №2
Какова роль растений в круговороте воды?
Решение
На суше большая часть воды испаряется растениями, уменьшая водосток и препятствуя эрозии почвы. Поэтому при вырубке лесов поверхностный сток увеличивается сразу в несколько раз и вызывает интенсивный размыв почвенного покрова. Лес замедляет таяние снега, и талая вода, постепенно стекая, хорошо увлажняет поля. Уровень грунтовых вод повышается, а весенние наводнения редко бывают разрушительными. Влажные тропические леса смягчают жаркий экваториальный климат, задерживая и постепенно испаряя воду (это явление называют транспирацией).
Номер №3
Какие организмы участвуют в круговороте азота в биосфере?
Решение
Азотофиксирующие бактерии связывают несколько десятков килограммов азота на 1 га в год. Количество азота, внесенного в почву растениями за счет деятельности клубеньковых бактерий, достигает 100−250 кг/га за сезон.
Номер №4
Как вы понимаете закон глобального замыкания биогеохимического круговорота в биосфере?
Решение
Закон глобального замыкания биогеохимического круговорота: биосфера не может существовать без замыкания биогеохимических циклов (круговоротов элементов) веществ. Беспрерывная циркуляция в биосфере химических элементов, переход их из внешней среды в организмы и обратно.
Номер №5
Может ли человек оказывать влияние на круговороты веществ в биосфере? Свой ответ обоснуйте.
Решение
В процессе эволюции биосферы увеличивается роль биологического компонента в замыкании биогеохимического круговорота. Ещё большую роль на биогеохимический круговорот оказывает человек. Но его роль осуществляется в противоположном направлении. Человек нарушает сложившиеся круговороты веществ, и в этом проявляется его геологическая сила, разрушительная по отношению к биосфере на сегодняшний день. Совершенствуемся
-
§25. Совершенствуемся. Номер №1
Сделайте прогноз ситуации: что произойдёт, если из круговоротов азота и углерода исключить редуцентов?
Решение
Редуценты обеспечивают круговорот веществ, они преобразуют накопленные организмами органические вещества в неорганические. Редуценты возвращают минеральные соли в почву и воду, делая их доступными для продуцентов−автотрофов, и таким образом замыкают биотический круговорот. Соответственно, круговорот азота и углерода нарушится, их запасы просто исчерпаются. Обсуждаем
-
§25. Обсуждаем. Номер №1
Выберите одну из предложенных ниже проблем и обсудите её с учителем и одноклассниками:
1. В биогеохимическом круговороте участвуют лишь доли процента углерода от общего его количества на Земле. Углерод атмосферы и гидросферы многократно проходит через живые организмы. Растения суши способны исчерпать его запасы в воздухе за 4−5 лет, запасы в почвенном гумусе за 300−400 лет. Основной возврат углерода в обменный фонд происходит за счёт деятельности живых организмов, и лишь небольшая его часть (тысячные доли процента) компенсируется выделением из недр Земли в составе вулканических газов. Как вы думаете, что препятствует возвращению остального углерода в глобальный круговорот?
Решение
Что препятствует возвращению остального углерода в глобальный круговорот?
Углерод в составе карбонатов надолго захоронен в недрах Земли и поступает в круговорот лишь в ходе эрозии при обнажении пород в тектонических циклах, которые случаются достаточно редко. Также в некоторых условиях органическое вещество, накопленное растительностью, не разлагается, превращаясь со временем в такие породы, как каменный или бурый уголь, торф, сапропели, горючие сланцы и другие, богатые накопленной солнечной энергией. Они пополняют собой резервный фонд углерода, надолго выключаясь из биологического круговорота.
Номер №2
2. Основным резервным фондом углерода на планете являются не живые организмы и не горючие ископаемые, а осадочные породы − известняки и доломиты. Углерод этих карбонатов надолго захоронен в недрах Земли и поступает в круговорот лишь в ходе эрозии при обнажении пород в тектонических циклах. Вспомните, как формируются данные осадочные породы.
Решение
Как формируются данные осадочные породы?
Известняки и долостоны (доломиты) составляют основную массу нетерригенных осадочных пород. Известняки по большей части являются первичными карбонатными камнями. Они состоят на 50 и более процентов из кальцита и арагонита. Доломиты образуются главным образом путем вторичного изменения или замены известняков, т.е. доломит заменяет минералы кальцита и арагонита в известняках при диагенезе.
Номер №3
3. В настоящее время мощным фактором перевода углерода из резервного в обменный фонд биосферы становятся добыча и сжигание огромных запасов горючих ископаемых. Как это отражается на состоянии современных экосистем и их обитателей?
Решение
Как добыча и сжигание огромных запасов горючих ископаемых отражается на состоянии современных экосистем и их обитателей?
Благодаря увеличению сгорания горючих веществ содержание углекислого газа в атмосфере удвоится. Такие быстрые изменения содержания углекислого газа в атмосфере, в следствие которого происходит так называемый парниковый эффект (нагревание атмосферы инфракрасными лучами, благодаря содержанию в ней $CO_{2}$), может привести к перегреву географической оболочки, и соответственно к вымиранию многих видов в животных и растений. §26. Эволюция биосферы Вспомните
-
§26. Вспомните. Номер №1
Что называется биосферой?
Решение
Биосфера — оболочка Земли, заселённая живыми организмами, находящаяся под их воздействием и занятая продуктами их жизнедеятельности, а также совокупность её свойств как планеты, где создаются условия для развития биологических систем; глобальная экосистема Земли.
Номер №2
Какие автотрофные организмы вам известны? Какова их роль в биосфере?
Решение
К автотрофам относятся практически все зелёные растения, многоклеточные водоросли и некоторые группы бактерий (в частности, цианобактерии, клетки которых содержат хлорофилл).
Автотрофы — организмы, синтезирующие органические вещества из неорганических. Именно они являются первичными продуцентами органического вещества в биосфере, обеспечивая пищей гетеротрофов. Подумайте
-
§26. Подумайте. Номер №1
Можно ли считать процесс развития биосферы завершённым? Свой ответ обоснуйте.
Решение
Процесс развития биосферы нельзя считать завершенным, так как биосфера постоянно меняется вследствие различных внешних факторов (деятельность человека, изменение климата и т.д.). Тренируемся
-
§26. Тренируемся. Номер №1
Какие процессы были характерны для раннего этапа эволюции биосферы?
Решение
На начальном этапе развития Земли на планете происходил медленный абиогенный синтез органических соединений, который в конечном счёте привёл к появлению примитивных форм жизни. Авто− и гетеротрофы, скорее всего, появились на нашей планете одновременно. Также не исключено, что самые первые организмы были миксотрофами, т.е. они умели и синтезировать органику, и употреблять уже готовую, и только потом, со временем, они разделились на авто− и гетеротрофов, т.е. получается, что жизнь возникла уже как экосистема, в которой были как продуценты (автотрофы), так и консументы вместе с редуцентами (гетеротрофы).
Особенности состава первичной атмосферы Земли привели к тому, что среди первых автотрофов была весьма велика доля таких организмов, которые умели получать энергию, восстанавливая углекислый газ до метана.
Номер №2
Почему на определённых этапах развития биосферы возникали экологические кризисы?
Решение
Экологический кризис возникал в результате противоречия между безграничной способностью организмов к размножению и ограниченностью ресурсов, доступных им в определённую геологическую эпоху.
Номер №3
Какие закономерности, происходящие в биосфере, характерны для преодоления экологического кризиса?
Решение
Преодоление экологического кризиса происходит за счет овладения живыми существами новыми источниками вещества и энергии за счёт приобретения ими новых свойств, т. е. эволюции.
Номер №4
Можно ли утверждать, что человек только лишь разрушает биосферу?
Решение
Оценка влияния хозяйственной деятельности человека на биосферу весьма неоднозначна. В ряде случаев она приводит к разрушению естественных экосистем, однако при этом может формироваться новая среда обитания, благоприятная для деятельности некоторых живых существ. В качестве примера можно привести нефтяное загрязнение, которое является причиной гибели многих живых существ. Однако есть и такие организмы, для которых оно является благом и которые формируют на этом месте свой, уникальный биоценоз. Обсуждаем
-
§26. Обсуждаем. Номер №1
Проанализируйте содержание приведённого ниже текста. Используя знания, полученные при изучении параграфа, докажите, что биогенез оказал существенное влияние на эволюцию нашей планеты. Приведите примеры, на основании которых можно утверждать, что существует взаимосвязь развития органического мира и эволюции биосферы.
Фотосинтез сыграл существенную роль в биогенезе, способствовал общему ускорению эволюции органической материи. На этом этапе преимущество получили аэробные организмы, способные жить только в присутствии кислорода. Появление автотрофов существенно повлияло на состав земной атмосферы. Считается, что нынешнее содержание кислорода в атмосфере (21%) было достигнуто 300−298 млн лет назад, но процесс начался более 2500 млн лет назад.
Около 2,7 млрд лет назад возникли первые ядерные существа − эукариоты, которые практически сразу после возникновения разделились на растительные и животные организмы. В дальнейшем растительные клетки эволюционировали в сторону использования фотосинтеза для обеспечения себя энергией, а животные клетки развивались в направлении совершенствования способов передвижения.
Следующим существенным шагом в биологической эволюции стало появление 1,2 млрд лет тому назад полового размножения. В 2000 г. в отложениях с канадского острова Сомерсет палеонтологи обнаружили гаметы красной водоросли Bangiomorpha pubescens. Она считается первым организмом, для которого доказано наличие полового размножения. Это размножение значительно повысило видовое разнообразие, что, с одной стороны, позволило живым организмам лучше приспособиться к условиям окружающей среды, а с другой − значительно ускорило эволюционный процесс.
Некоторое время вышеупомянутая водоросль считалась одновременно и самым древним многоклеточным организмом на Земле − до тех пор, пока в 2010 г. в африканских отложениях из местечка Франсвиль (Габон) не был найден неизвестный прежде науке червеобразный организм, чей возраст составил 2,1 млрд лет. Это ещё больше ускорило эволюцию.
Решение
В процессе своей жизнедеятельности автотрофные организмы выделяют большое количество кислорода и благодаря этому первичная атмосфера Земли постепенно преобразовалась во вторичную, сформировался озоновый слой, защищающий живые организмы от смертоносного действия ультрафиолетовых лучей, изменился состав воды в водоемах и т.п. Таким образом, биогенез оказал существенное влияние на эволюцию нашей планеты и гармонично «встроился» в геогенез, став его продолжением.
Эволюция органического мира (видообразование) также влияет на биосферную эволюцию, например, то как животные влияют на геологические процессы, на некоторые условия среды, и наоборот. §27 Происхождение жизни на Земле Вспомним
-
§27. Вспомните. Номер №1
Что такое жизнь?
Решение
Жизнь есть способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней природой, причем с прекращением этого обмена веществ прекращается и жизнь, что приводит к разложению белка.
Номер №2
Какие гипотезы происхождения жизни вам известны?
Решение
Можно выделить пять гипотез о происхождении жизни:
1. Креационизм − учение, утверждающее, что возникновение мира − это результат божественного творения.
2. Самопроизвольное зарождение − живые организмы возникают самопроизвольно из неживого вещества.
3. Гипотеза стационарного состояния − жизнь существовала всегда.
4. Гипотеза панспермии − жизнь занесена на нашу планету извне.
5. Гипотеза биохимической эволюции − жизнь возникла в результате процессов, подчиняющихся химическим и физическим законам.
Номер №3
В чём заключается основной принцип научного метода?
Решение
Научный метод — система категорий, ценностей, регулятивных принципов, методов обоснования, образцов и т. д., которыми руководствуется в своей деятельности научное сообщество. Принципом научного метода является его объективность, которая исключает любое произвольное толкование полученных результатов исследования. Подумайте
-
§27. Подумайте. Номер №1
Какие доводы за и против гипотезы панспермии можно привести?
Решение
О возможном появлении жизни на Земле посредством панспермии говорят следующие выводы и убеждения:
1. Появление метеоритов на Земле. С метеоритами падали и живые организмы.
2. Нехимическое появление жизни подтверждает хиральная чистота биологических молекул. У химических элементов равное количество правых и левых изомеров. У живых молекул дела обстоят иначе. Синтезируется только один вид изомера. Этот факт отличает живую материю от неживой.
3. Некоторые доказательства в пользу панспермии выдвигают знаменитые и уважаемые ученые. Были найдены бактерии, возрастом 3,8 миллиарда лет. Планета Земля существует около 4,5 миллиарда лет. По словам ученых, за такой короткий промежуток времени жизнь не могла появиться сама собой.
4. О панспермии говорит высокая устойчивость определенных организмов к другим, неземным условиям. Так, споры отлично переносят условия грязного вакуума.
Минусами панспермии считают:
1. Гипотеза не объясняет, как зародилась сама жизнь. Догадки ученых называют способы и причины попадания живого организма на Землю. Однако механизм и процесс создания живой материи представленная идея не может объяснить.
2. Панспермия не поясняет, когда именно и в какой части космического пространства зарождались микроорганизмы.
3. Микроорганизмы не защищены от влияния ультрафиолетовых лучшей. На пути к заветной цели, бактерии могут пострадать от солнечных лучей. Соприкоснувшись с солнечным лучом, неземной элемент скоропостижно погибает. Этот факт ставит под сомнение возможность попадания микроэлементов на Землю из космического пространства. Тренируемся
-
§27. Тренируемся. Номер №1
Почему представление о божественном происхождении жизни нельзя ни подтвердить, ни опровергнуть?
Решение
Гипотезу божественного возникновения живого можно принять только на веру, так как её нельзя экспериментально проверить или опровергнуть. Следовательно, она не может рассматриваться с научной точки зрения.
Номер №2
Каковы основные положения гипотезы Опарина−Холдейна?
Решение
Основные положения гипотезы Опарина−Холдейна:
1. На формирование сложных соединений оказала влияние атмосфера Земли, лишенная кислорода, а также разряды молний и УФ−лучи солнца.
2. Органические вещества стали основой появления биополимеров, которые, в свою очередь, использовались для образования примитивных форм жизни (пробионтов).
3. Когда в пробионтах появились нуклеиновые кислоты, они получили возможность передавать наследственную информацию и усложняться в следующих поколениях.
4. Результат естественного отбора − выжить смогли лишь те организмы, которые оказались способными к воспроизводству.
Номер №3
Какие экспериментальные доказательства можно привести в пользу этой гипотезы?
Решение
В 1953 г. американские учёные химик Стэнли Миллер и физик Гарольд Юри в лабораторных условиях в созданной ими установке смоделировали условия, предположительно существовавшие в первичной атмосфере Земли, состоявшей из метана, аммиака и паров воды. После, воздействуя на неё искровыми разрядами, они получили простые органические вещества — аминокислоты глицин, аланин и др. Тем самым была доказана принципиальная возможность абиогенного синтеза органических соединений (но не живых организмов) из неорганических веществ.
Номер №4
Какие доводы приводят оппоненты, критикуя гипотезу Опарина−Холдейна?
Решение
Но гипотеза Опарина−Холдейна имеет и слабую сторону, на которую неоднократно указывали её оппоненты. В рамках этой гипотезы не удаётся дать ответ на главный вопрос: как именно произошёл качественный скачок от неживого к живому? Ведь для репликации нуклеиновых кислот необходимы белковые ферменты, а для синтеза белков − нуклеиновые кислоты.
Номер №5
Почему учёные считают гипотезу абиогенного зарождения жизни в процессе биохимической эволюции наиболее приемлемой?
Решение
Гипотеза абиогенного зарождения жизни завоевала много сторонников, так как получила экспериментальное подтверждение тогда, когда была доказана возможность абиогенного синтеза органических биополимеров.
Номер №6
Почему учёные считают, что открытия, сделанные при изучении РНК, могут дать ключ к решению проблемы возникновения жизни?
Решение
В 80−х гг. XX в. были открыты рибозимы − молекулы РНК, обладающие каталитической активностью. Оказалось, что из всех известных нуклеиновых кислот только РНК может выполнять сразу обе главные жизненные функции − и хранение информации, и активную работу по её реализации. Так появилась гипотеза РНК−мира, согласно которой первые живые организмы были РНК−организмами без белков и ДНК. Совершенствуемся
-
§27. Совершенствуемся. Номер №1
Используя ключевые слова параграфа, постройте основу схемы (ментальной карты), показывающей гипотезы о происхождении жизни. Проиллюстрируйте примерами.
Решение
§28 Основные этапы эволюции органического мира на Земле Вспомним
-
§28. Вспомните. Номер №1
Что такое эволюция органического мира?
Решение
Эволюция органического мира − это исторический процесс адаптивных преобразований живой природы на разных уровнях ее организации − от макромолекулярного до биосферы в целом, характеризующийся необратимостью и общей прогрессивной направленностью.
Номер №2
Какая взаимосвязь существует между эволюцией неорганического мира и эволюцией биосферы?
Решение
Эволюция биосферы — это естественный процесс развития живой природы, сопровождающийся изменением генетического состава популяций, формированием адаптаций, видообразованием и вымиранием видов, преобразованием экосистем и биосферы в целом. Параллельно тому как эволюционировали органические формы жизни, они также влияли на эволюцию неорганического мира (влияние на геологические процессы, рельеф, температура воздуха и т.д.). Подумайте
-
§28. Подумайте. Номер №1
Чем можно объяснить процветание папоротникообразных в карбоне и их постепенное вымирание к концу палеозойской эры?
Решение
В палеозое, более 300 млн лет назад, климат был тёплым и влажным. На суше имелось множество озёр, болот, мелководных морских заливов. Из−за большого количества водяных паров освещение было мягким и рассеянным. Эти условия способствовали расцвету древовидных папоротников, хвощей и плаунов. К концу палеозойской эры климат стал суше и прохладнее, появились голосеменные, у которых размножение не зависело от воды.
Номер №2
Почему покрытосеменные растения и млекопитающие занимают господствующее положение на Земле в настоящее время?
Решение
Покрытосеменные заняли господствующее положение за счет:
1) появления цветка, обеспечившего генетическое разнообразие видов растений благодаря совместной эволюции с насекомыми;
2) приспособленности плодов к распространению различными способами;
3) многочисленности и защищенности семян.
Млекопитающие заняли господствующее положение за счет:
1) волосяного покрова;
2) кожных желез;
3) теплокровности;
4) постоянной температуры тела;
5) развития коры головного мозга;
6) живорождения;
7) заботы о потомстве;
8) сложного поведения. Тренируемся
-
§28. Тренируемся. Номер №1
На какие эры делят историю Земли?
Решение
История Земли:
1. Архейская эра Земли
2. Протерозойская эра Земли
3. Палеозойская эра Земли
3.1 Кембрийский период
3.2 Ордовикский период
3.3 Силурийский период
3.4 Девонский период
3.5 Каменноугольный период
3.6 Пермский период
4.Мезозойская эра
4.1 Триасовый период
4.2 Юрский период
4.3 Меловой период
5. Кайнозойская эра Земли
Номер №2
Как деятельность живых организмов повлияла на изменение состава атмосферы планеты?
Решение
Состав атмосферы начал радикально меняться с появлением на Земле живых организмов в результате фотосинтеза, сопровождающегося выделением кислорода и поглощением углекислого газа. Первоначально кислород расходовался на окисление восстановленных соединений − аммиака, углеводородов, закисной формы железа, содержавшейся в океанах и др. По окончании данного этапа содержание кислорода в атмосфере стало расти. Постепенно образовалась современная атмосфера, обладающая окислительными свойствами.
Номер №3
Какие условия способствовали выходу растений и животных на сушу?
Решение
Основные причины выхода растений и животных на сушу:
• формирование некоторых новых слоев почвы в процессе жизнедеятельности бактерий;
• защищенность суши от ультрафиолетовых лучей − это объясняется образованием озонового слоя, в результате чего существенно изменился климат;
• изменение климата на более умеренный и влажный;
• почвообразование;
• накопление в атмосфере молекулярного кислорода.
Номер №4
Какие важнейшие ароморфозы вы можете выделить в эволюции животных и растений?
Решение
Ароморфозы в эволюции животных:
• Четырехкамерное сердце, полное разделение артериального и венозного кровотоков, теплокровность (птицы, млекопитающие).
• Внутреннее оплодотворение, накопление желтка в яйцеклетке, размножение вне воды, ороговение кожи (пресмыкающиеся).
• Преобразование плавников в конечности, плавательных (воздушных) пузырей − в легкие, выход на сушу первых позвоночных (стегоцефалы).
• Расчленение тела на отделы (голова, туловище, хвост), образование позвоночных челюстей и поясов конечностей (рыбы).
• Двусторонняя симметрия, хорда, вторичная полость тела ядро (эукариоты), многоклеточность.
Ароморфозы в эволюции растений:
• Образование семени, появление пыльцевой трубки (семенные папоротники, голосеменные).
• Расчленение тела на органы: корень, стебель, лист (высшие споровые).
• Выход растений на сушу (псилофиты), дифференциация тела на ткани.
• Фотосинтез, аэробное дыхание. Совершенствуемся
-
§28. Совершенствуемся. Номер №1
Изучив § 28, иллюстрацию «Геологическая история Земли» (рис. 107 на с. 236—237) и материалы из доступных информационных источников, примите участие в диспуте «Возникновение и развитие жизни на Земле». Выскажите свою точку зрения по этому вопросу.
Рис. 107. Геологическая история Земл
Решение
Сторонники креационизма (от лат. creatio [креацио] − «создание») считают, что мир в его разнообразии был создан Богом (или богами) по заранее продуманному плану. Практически все религиозные учения утверждают, что человек и все другие живые существа созданы Богом. Фактов, подтверждающих эту концепцию, не существует. Главный аргумент сторонников креационизма: целесообразность устройства живых организмов и их сообществ, хорошая приспособленность к условиям обитания.
До XIX в. многие учёные−естествоиспытатели были креационистами. Основоположник систематики, шведский учёный Карл Линней считал, что все виды растений и животных существуют со времени сотворения мира и созданы Богом независимо друг от друга. Французский анатом и палеонтолог Жорж Кювье полагал, что после божественного акта творения в течение истории Земли происходили обширные катастрофы (землетрясения, потопы, извержения вулканов), после которых опустошённые места заселялись организмами, пережившими катаклизмы в отдалённых местах. Эту гипотезу Кювье называют теорией катастроф.
И Линней, и Кювье отрицали также изменение видов и их эволюцию. Они считали, что виды сразу были сотворены совершенными и всегда оставались такими, какими были созданы. Другие, более поздние последователи креационизма соглашались с существованием эволюционного процесса, но считали, что начало эволюции было связано с актом творения.
Так как концепцию креационизма невозможно ни доказать, ни опровергнуть, её нельзя рассматривать в качестве научной гипотезы и следует относить к вопросам веры.
Существует несколько научных гипотез о происхождении жизни. Все эти гипотезы формировались на основе двух противоположных идей. Идея биогенеза (от греч. bios [биос] − «жизнь» и genesis [генезис] − «происхождение») заключается в том, что живое происходит только от живого. Идея абиогенеза (от лат. a− [а] − отрицательная приставка) основывается на том, что живое возникло (или возникает до сих пор) из неживого.
Гипотеза стационарного состояния
Эта гипотеза утверждает, что Земля и жизнь на ней никогда не возникали, а существуют вечно. При этом живое может произойти только от живого (идея биогенеза), а у всех живущих видов есть две возможности развития: поддержание численности или вымирание. Эта гипотеза опровергнута данными астрономических наблюдений, геологических и палеонтологических исследований и всерьёз наукой не рассматривается.
Гипотеза панспермии
Согласно гипотезе панспермии (от др.−греч. pan [пан] − «весь, всякий» и sperma [сперма] − «семя»), жизнь занесена на Землю из космоса. Такое объяснение не предлагает решения проблемы происхождения жизни в целом, например во всей Вселенной, а лишь объясняет её появление на нашей планете.
Главный аргумент сторонников этой гипотезы состоит в том, что некоторые микроорганизмы, а особенно их споры, могут сохранять жизнеспособность при очень жёстких воздействиях − в отсутствие воды, при очень низких или высоких температурах, при радиоактивном облучении.
При этом до сих пор никаких форм жизни в космосе обнаружено не было, однако при изучении метеоритов и марсианского грунта были найдены органические молекулы. Предполагается, что их синтез осуществлялся абиогенным путём из неорганических веществ.
Гипотеза самозарождения жизни
Эта гипотеза − о возникновении жизни абиогенным путём − существовала с древности, параллельно с креационистскими представлениями о сотворении живых организмов. Сторонники гипотезы самозарождения считали, что условия, необходимые для возникновения жизни, имелись в далёком прошлом, поскольку они имеются и в настоящее время. Так, знаменитый древнегреческий учёный Аристотель считал, что лягушки родятся из ила; из домашней пыли образуется моль; из гниющего мяса появляются черви и мухи; роса, сгущаясь на листьях капусты, порождает гусениц, которые, в свою очередь, порождают бабочек−капустниц. Так же обстоит дело и у растений: лишь некоторые из них развиваются из семян, но многие под действием сил природы возникают из определённых частей растений, разлагающейся земли и гниющей травы. §29 Эволюция человека Вспомним
-
§29. Вспомните. Номер №1
Каково систематическое положение человека?
Решение
В системе животного мира человек занимает следующее положение:
Тип Хордовые,
Подтип Позвоночные,
Класс Млекопитающие,
Отряд Приматы,
Подотряд Человекоподобные,
Семейство Гоминиды,
Род Человек,
Вид Человек разумный (Homo sapiens).
Номер №2
Какие черты сходства и различия между человеком и животными вы можете назвать?
Решение
Черты сходства между человеком и животными:
1. Развитие зародыша внутри материнского организма в мышечном органе − матке и выкармливание детенышей молоком.
2. Интенсивный обмен веществ и постоянная температура тела.
3. Деление зубов на резцы, клыки и коренные.
4. Наличие ушной раковины.
5. Наличие рудиментов (копчиковая кость, складка в уголке глаза, тонкие волосы на теле и т.д.) и желез.
6. Общность плана строения и одинаковые системы органов (скелет, нервная система, кровообращение, дыхание, пищеварение и т.д.).
7. Наличие грудной и брюшной полостей.
8. Наличие одинаковых органов в полостях.
Черты отличия человека от животных:
1. Увеличение объёма мозга и развитие мыслительной деятельности. Мозговой отдел черепа преобладает над лицевым. Нижняя челюсть с выступающим подбородком, что связано с развитием мускулатуры языка
2. Человеку свойственна речь как средство общения.
3. Развитие кисти руки в связи с трудовой деятельностью.
4. Прямохождение:
• Человек находится в вертикальном, а животные в горизонтальном положении, поэтому позвоночник у человека изогнут S−образно, а у животных дугообразно.
• Изменения в расположении внутренних органов.
• Мимические мышцы лица и мышцы конечностей лучше развиты у человека, мышцы шеи − у животных.
• У человека больше развит головной мозг. Подумайте
-
§29. Подумайте. Номер №1
Почему на начальных этапах антропогенеза происходили быстрые изменения в морфолого−анатомическом строении человека, а за последние 40 тыс. лет оно практически не изменилось?
Решение
На начальных этапах антропогенеза происходили морфолого−анатомические изменения в строении человека, так как они способствовали физической и трудовой деятельности человека (прямохождение, изменение строения руки для работы оружием, преимущество головного отдела над лицевым). В случае современного человека − главной области преобразований стали социальные отношения и усложнение поведения, что никак не отражается на внешнем облике.
Номер №2
Можно ли считать, что эволюция человека прекратилась?
Решение
Развитие человека как биологического вида практически остановилось. Это произошло из−за ослабления в современном обществе действия факторов, обеспечивающих эволюцию: естественного отбора, мутаций и случайных изменений генотипа (совокупности генов конкретного человека). Тренируемся
-
§29. Тренируемся. Номер №1
Какая концепция лежит в основе современных научных представлений о происхождении человека?
Решение
Учёные считают, что общими предками современных человекообразных обезьян и человека были стадные обезьяны, жившие на деревьях в тропических лесах около 25 млн лет назад.
Номер №2
Какие научные данные указывают на связь человека с животными?
Решение
К фактам, доказывающим родство человека и животных, можно отнести сходство внешнего и внутреннего строения, сходство ранних стадий эмбрионального развития, а также наличие рудиментарных органов. Рудиментами являются копчик, кожная мускулатура, третье веко, аппендикс, ушная мышца, зубы мудрости и т.д.
Номер №3
Каково систематическое положение современного человека?
Решение
В системе животного мира человек занимает следующее положение:
Тип Хордовые,
Подтип Позвоночные,
Класс Млекопитающие,
Отряд Приматы,
Подотряд Человекоподобные,
Семейство Гоминиды,
Род Человек,
Вид Человек разумный (Homo sapiens).
Номер №4
Какие факторы антропогенеза вам известны?
Решение
Движущими силами антропогенеза являлись биологические факторы (наследственная изменчивость, борьба за существование и естественный отбор) и социальные факторы (трудовая деятельность, общественный образ жизни, речь и мышление).
Номер №5
Что такое человеческие расы?
Решение
Человеческие расы – это исторически сложившиеся группировки (группы популяций) людей, характеризующиеся сходством морфологических и физиологических черт. Расовые различия являются результатом приспособления людей к определенным условиям существования, а также исторического и общественно−экономического развития человеческого общества.
Номер №6
Чем можно объяснить формирование физических признаков, характеризующих различные расы?
Решение
Формирование рас происходило, пока существовала изоляция отдельных популяций людей, в результате приспособления к разным условиям географической среды.
Номер №7
Почему можно утверждать, что с биологической точки зрения все расы равноценны?
Решение
Различия между расами касаются второстепенных признаков, поскольку основные характеристики, свойственные человеку как виду в целом, были приобретены им задолго до расхождения рас. Об этом свидетельствует отсутствие генетической изоляции между расами, так как в результате браков между представителями разных рас рождается плодовитое потомство. Представители различных рас не отличаются по уровню своего умственного развития. Современные данные о строении ДНК людей каждой расы свидетельствуют о единстве человека как вида. Совершенствуемся
-
§29. Совершенствуемся. Номер №1
Проанализируйте таблицу «Черты сходства человека с другими видами организмов». К каким выводам вы пришли на основе анализа?
Таблица 4
Черты сходства человека с другими видами организмовПризнак Организмы, имеющие данный признак Генетический код Все организмы Клеточное строение Все организмы Клеточное ядро Все эукариоты Многоклеточный организм Все многоклеточные Вторичная полость тела Все высшие многоклеточные животные Позвоночник − осевой скелет Все позвоночные Зародышевые оболочки Рептилии, птицы, млекопитающие Теплокровность Птицы, млекопитающие Выкармливание детёныша молоком Все млекопитающие Наличие плаценты
Плацентарные млекопитающие Решение
Человек − представитель класса млекопитающих, он позвоночное животное и поэтому родствен рыбам, земноводным, пресмыкающимся и птицам.
О родстве человекообразных обезьян и человека свидетельствует сходство многих анатомических и физиологических особенностей. Впервые это установил соратник Ч. Дарвина – Т. Гексли. Проведя сравнительно−анатомические исследования, он доказал, что анатомические различия между человеком и высшими обезьянами менее значительны, чем между высшими и низшими обезьянами.
Организм человека разумного построен из тех же основных химических элементов, что и организм любого другого живого существа, т.е. из углерода, водорода, кислорода, азота и фосфора. Мы отличаемся от других млекопитающих лишь устройством и функционированием клеток, тканей и систем органов.
Организм человека обладает четырьмя важнейшими особенностями, сочетание которых присуще только ему, – это прямостоячий скелет, подвижные руки, способные манипулировать предметами, трехмерное цветовое зрение и уникальный по сложности мозг.
Прямостоячий скелет позволяет нам, в отличие от других животных, передвигаться на двух ногах. Не испытывая потребности опираться на передние конечности, мы пользуемся гибкими и чуткими пальцами рук, чтобы исследовать поверхность предметов.
Смотрящие вперед глаза обеспечивают бинокулярное зрение и позволяют нам точно фокусировать изображения, определять расстояние, различать не только цвет, но и форму. Мы можем следить за перемещением предмета, не поворачивая головы, – при помощи лишь движения глаз.
По сравнению с другими животными, головной мозг человека очень крупный относительно размеров тела. Благодаря мозгу человек обладает великолепными способностями к обучению, логическому мышлению, управлению речью; координацией зрения и движений рук. Обсуждаем
-
§29. Обсуждаем. Номер №1
Процесс возникновения и становления человеческих рас называется расогенезом. Существуют различные гипотезы, объясняющие происхождение рас. Одни учёные (полицентристы) считают, что расы возникли независимо друг от друга от разных предков и в разных местах. Другие (моноцентристы) признают общность происхождения, социально−психического развития, а также одинаковый уровень физического и умственного развития всех рас, возникших от одного предка. В пользу гипотезы моноцентризма свидетельствуют данные молекулярной биологии.
Результаты, полученные при использовании метода гибридизации ДНК представителей различных человеческих рас, позволяют утверждать, что первое разделение единой африканской ветви на австралоидную и негроидно−европеоидно−монголоидную произошло примерно 40 тыс. лет назад. Вторым было разделение на негроидную и европеоидно−монголоидную ветви, далее европеоидно−монголоидная ветвь распалась на западную (европеоиды) и восточную (монголоиды). И наконец, 12 тыс. лет назад от монголоидной ветви отделилась американоидная.
Факторами расогенеза являются естественный отбор, мутационная изменчивость, дрейф генов, изоляция, смешение популяций и др. Наибольшее значение, особенно на ранних стадиях формирования рас, играл естественный отбор. Он способствовал сохранению и распространению в популяциях адаптивных признаков, повышавших жизнеспособность особей в определённых условиях.
1. Какая из гипотез (полицентризма или моноцентризма), с вашей точки зрения, является более обоснованной и доказательной? Приведите свои доводы.
2. Выскажите своё мнение о проблеме межрасовых отношений и межрасовых браков в современном обществе.
Решение
1. Я считаю, что более обоснованной является гипотеза моноцентризма. Для этого приведу свои доказательства:
• Различия между расами касаются второстепенных признаков, так как основные признаки были приобретены человеком задолго до расхождения рас.
• Генетическая изоляция между расами отсутствует, так как браки между представителями разных рас дают плодовитое потомство.
• Наблюдаемые в настоящее время изменения, проявляющиеся в снижении общей массивности скелета и ускорения развития всего организма, характерны для представителей всех рас.
2. С точки зрения биологии межрасовые браки являются более удачными, так как полученное потомство имеет лучшие признаки, так как скрещиваются совершенно различные виды аллелей генов. Но в социальном плане у людей все еще остались предрассудки насчет межрасовых браков из−за различий, обусловленных разными культурами, внешними морфологическими различиями (во внешности) и т.д. Я считаю, что разные расы не являются проблемой в создании отношений между людьми. §30 Роль человека в биосфере Вспомним
-
§30. Вспомните. Номер №1
Какие глобальные экологические проблемы, стоящие перед человечеством, вам известны?
Решение
Непрерывный технический прогресс, продолжающееся порабощение природы человеком, индустриализация, до неузнаваемости изменившая поверхность Земли, стали причинами глобального экологического кризиса. В настоящее время перед населением планеты особенно остро стоят такие проблемы окружающей среды как загрязнение атмосферы, разрушение озонового слоя, кислотные дожди, парниковый эффект, загрязнение почвы, загрязнение вод мирового океана и перенаселение.
Номер №2
Какие природные ресурсы вы знаете?
Решение
Природные ресурсы: воздух, солнце, ветер, вода, земля, лес, естественные строительные материалы, полезные ископаемые и многое другое.
Номер №3
В чём причина экологического кризиса на нашей планете?
Решение
Причины экологического кризиса на нашей планете:
• ограниченное количество природных ресурсов;
• недостаток и плохая разработанность существующих программ по охране и защите окружающей среды;
• нехватка средств на изготовление и приобретение оборудования для очистки окружающей среды.
Одной из основных причин, которая приводит к дисбалансу в природе, является безответственное отношение самих людей. Отсутствие элементарной экологической культуры и понимания серьезности последствий человеческой деятельности способствует появлению проблем. Подумайте
-
§30. Подумайте. Номер №1
Что лично вы можете сделать на пути к устойчивому развитию человечества?
Решение
На пути к устойчивому развитию человечества можно позаботиться:
1. об источниках чистой воды и санитарии;
2. об ответственном потреблении и производстве;
3. о борьбе с изменением климата;
4. о сохранении морских и сухопутных экосистем. Тренируемся
-
§30. Тренируемся. Номер №1
С какого момента человек выделился из остальной природы?
Решение
Антропогенные кризисы связаны с хозяйственной деятельностью человека, и в этом их главное отличие от природных. Считается, что первый антропогенный экологический кризис произошёл 10 тыс. лет назад в результате интенсивного развития охоты, приведшей к резкому сокращению численности промысловых животных. Выходом из кризиса стал переход к земледелию и скотоводству, т.е. к производящему сельскому хозяйству.
Номер №2
Чем его жизнь стала отличаться от жизни других живых существ?
Решение
Человек, в отличие от всех других живых организмов, не приспосабливался к окружающей его среде, а стремился сделать её удобной для своей жизни.
Номер №3
Чем вызван экологический кризис на нашей планете?
Решение
Экологический кризис — это устойчивое нарушение равновесия между обществом и природой, заключающееся в деградации окружающей природной среды и неспособности государственных структур принять соответствующие меры для того, чтобы решить создавшуюся проблему и восстановить состояние благоприятной окружающей среды.
Экологические кризисы происходили на нашей планете и до появления человека. Но они решались благодаря процессам саморегуляции в биосфере и приспособлению живых организмов к новым условиям существования. Человек, в отличие от всех других живых организмов, не приспосабливался к окружающей его среде, а стремился сделать её удобной для своей жизни. Антропогенные кризисы связаны с хозяйственной деятельностью человека, и в этом их главное отличие от природных.
Номер №4
Существуют ли пути преодоления экологического кризиса?
Решение
В пути преодоления экологического кризиса у человечества имеются лишь два возможных пути развития. Первый из них предполагает то, что люди должны предоставить всё естественному ходу событий. Но в этом случае наступающий кризис скорее всего приведёт к вымиранию человека как вида.
Однако есть и второй путь, подразумевающий выработку общей для всего человечества разумной стратегии развития цивилизации. Она должна быть направлена на преобразование биосферы Земли в ноосферу — «сферу разума». Совершенствуемся
-
§30. Совершенствуемся. Номер №1
Основываясь на знаниях из курса истории, составьте примерную хронологическую таблицу, показывающую формы воздействия человека на окружающую природу в разные периоды развития цивилизации.
РешениеПериоды развития Воздействие человека на окружающую природу 10 тысяч лет назад Интенсивное развитие охоты, приведшей к резкому сокращению численности промысловых животных. Далее переход к земледелию и скотоводству, т.е. к производящему сельскому хозяйству. 2 тысячи лет назад Резкое усиление антропогенной нагрузки на природную среду, вырубка лесов и истощение почв. 200−150 лет назад Интенсивно используются ископаемые источники энергии (уголь, нефть, торф, газ и др.), что приводит к временному нарушению сложившихся биогеохимических круговоротов в биосфере. Середина XX в. Процесс промышленного производства создаёт большое количество веществ, которые невозможно разрушить биологическим путём (например, многие пластмассы). Загрязнение среды приобретает всё большие размеры. Начало XXI в. Растущее потребление энергии и выделение парниковых газов вызывает климатические изменения в биосфере, что грозит планете глобальной экологической катастрофой. Проводим исследование
-
§30. Проводим исследование. Номер №1
Подготовьтесь к защите учебно−исследовательского проекта «Оценка антропогенных изменений в природе».
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7 «Оценка антропогенных изменений в природе» (учебно−исследовательский проект)
Цель работы: изучить и оценить экологическое состояние населённого пункта (микрорайона), в котором вы живёте.
Ход работы:
1. Составьте план населённого пункта, микрорайона (он всегда есть у городской, поселковой и районной администрации).
2. Разделите населённый пункт на участки. Закрепите каждый участок за группой тех учащихся, которые будут изучать его экологическое состояние.
3. При обследовании экологического состояния участка необходимо:
а) выяснить площадь, занимаемую зелёными насаждениями, и видовой состав этих насаждений;
б) выяснить, в каком состоянии находятся растения; отметить на плане засохшие и суховершинные деревья, а также деревья с дуплами, с обнажённой корневой системой, с ободранной корой, с засохшими ветвями, обломанные и отмершие кустарники;
в) установить причины повреждений: антропогенные факторы, заболевания растений, повреждение их насекомыми−вредителями;
г) выявить источники загрязнений, свалки, захламлённые территории;
д) обследовать водоёмы и водные источники, установить степень их загрязнённости (используйте методику, изложенную в лабораторной работе № 3, часть I);
е) определить степень загрязнения атмосферы (используйте методику, изложенную в лабораторной работе № 3, часть III).
4. На основании обобщения полученных результатов составьте экологическую карту населённого пункта. Сформулируйте предложения, направленные на улучшение состояния окружающей среды (если это необходимо).
5. Познакомьте с результатами ваших исследований администрацию и общественность населённого пункта.
Решение
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7 «Оценка антропогенных изменений в природе» (учебно−исследовательский проект)
1. Возьмем территорию школы и рядом.
2. На школьном участке есть школьный садик, также территория парка, а также пруд.
3.
а) Территория зеленых насаждений занимает 30% от площади школы. На школьной территориии много дерьев, кустарников и трав. Например, можно выделить, дубы, березы и клены, а также пару елей, рябины, кустарники бузины и сирени, из трав можно выделить ромашки, подорожники и клевер.
б) Наблюдаются также небольшое количество деревьев с дуплами и ободранной корой, обламанные кустарники.
в) Причиной данных поражений могут быть грызуны (дупла и ободранная кора), а также человек (поломанные ветки кустарников).
г) на территории школы есть одна большая мусорка.
д) пруд достаточно грязный и зацветший водорослями, не пригоден для питья, а также для жизни многих водных животных.
е) на территории школы достаточное количество лишайников всех трех типов, так что воздух можно считать чистым.
4. В данном случае улучшить школьную территорию за счет очищения пруда и прилежащую территорию, высаживания большего числа деревьев, профилактических бесед с учениками.
5. Мы ознакомили администрацию школы с результатами наших исследований. Лабораторная работа №1
-
Лабораторная работа №1. Номер №1
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1 «Выявление приспособлений организмов к влиянию различных экологических факторов»
Цель работы: выявить, влияют ли экологические факторы на приспособления организмов к определённым условиям обитания.
Материал и оборудование: тушки и чучела животных, таблицы с их изображениями; комнатные растения.
Ход работы:
1. Рассмотрите трёх представителей животного мира: млекопитающее, птицу, рыбу. Отметьте:
а) особенности внешнего строения предлагаемых животных, связанных со средой обитания;
б) особенности внутреннего строения этих животных, которые можно рассматривать как приспособления к определённой среде обитания.
2. Рассмотрите трёх представителей растительного мира: ксерофита суккулента (кактус, алоэ), гидатофита (элодея), гигрофита, живущего при повышенной влажности почвы и воздуха (папоротник). Отметьте:
а) особенности внешнего строения, характерные для этих растений;
б) особенности внутреннего строения предлагаемых растений, связанные с условиями обитания.
3. По результатам работы сделайте выводы.
Решение
Выявление приспособлений организмов к влиянию различных экологических факторов
1. Как пример млекопитающего рассмотрим льва:
а) Для него характерны сильные, мощные ноги, необходимые для погони за добычей. Светло−коричневый маскирующий окрас помогает выслеживать и незаметно атаковать добычу. Передвижение на 4−х лапах ускоряет процесс передвижения в наземной среде. Короткая шерсть, светлого оттенка способствует отбиванию большинства солнечных лучей и не приводит к перегреванию в знойную погоду.
б) Хорошо развитые органы чувств, помогающие ориентироваться в быстрой динамике происходящего, что характерно для почвенной среды. Мощная львиная челюсть вмещает 30 зубов, в том числе огромные клыки. Лев имеет мощную мышечную систему
Как пример птицы рассмотрим голубя:
а) Передние конечности в виде крыльев, для полёта. Маленькая, очень вёрткая голова с далеко посаженными глазами, дающими голубю максимальный обзор для ориентации в пространстве. Обтекаемая форма тела, которое покрыто перьями для облегчения процесса перемещения в воздушной среде.
б) Многочисленные приспособления скелета (киль, воронья кость, цевка и т.д.) способствующие облегчению в процессе перемещения в воздушной среде. Наличие двойного дыхания и широкой грудной клетки, вмещающей большое количество кислорода для облегчения процесса дыхания в процессе полёта.
Как пример рыбы рассмотрим карася:
а) Обтекаемая форма тела. Наличие плавников, благодаря которым и происходит весь процесс передвижения. Выделяемая кожными покровами слизь, что облегчает трение с водой.
б) Боковая линия − специальный орган чувств, позволяющий ощущать колебания воды. Жабры − выходящий жаберными дугами на поверхность тела орган, предназначенный для дыхания под водой.
2. Рассмотрим алоэ:
а) (относится к листовым суккулентам) имеет толстые листья с большим запасом воды;
б) листья имеют кутикулу, что уменьшает испарение воды.
Рассмотрим элодею:
а) имеет тонкий стебель и мелкие листочки, гигрофиты имеют крупные листья;
б) Есть специальные клетки, локализованные в листьях, которые накапливают кислород.
Рассмотрим кактус:
а) имеют толстый стебель с запасами воды и листья, превращенные в иголки (для защиты от поедания и уменьшения испарения воды);
б) маленькое количество устьиц, в следствие чего сокращается уровень испарения.
Вывод: Организмы имеют специальные идиоадаптации (внешнего и внутреннего характера), которые помогают им выживать в определенных условиях среды. Лабораторная работа №2
-
Лабораторная работа №2. Номер №1
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2 «Сравнение анатомического строения растений разных мест обитания»
Цель работы: выявить особенности анатомического строения растений в связи с приспособлением к различным абиотическим факторам.
Материал и оборудование: комнатные растения из разных мест обитания (молочай, алоэ, гибискус, бегония, сенполия, папоротник, элодея, валлиснерия и др.); лезвия безопасной бритвы; пинцеты; препаровальные иглы; микроскопы; предметные и покровные стёкла.
Ход работы:
1. Приготовьте микропрепараты кожицы и поперечных срезов листьев разных растений. Кожицу листьев снимают путём надрыва листа. Для лучшего приготовления поперечного среза объект рекомендуется поместить в расщеп кубика картофеля или пенопласта и сделать лезвием срез такого кубика вместе с объектом. Срез, сделанный косым скользящим движением, должен быть как можно более тонким и прозрачным.
2. Полученный срез надо перенести на кончике препаровальной иглы в каплю воды на предметном стекле. Накройте объект покровным стеклом и изучите под микроскопом. Для изучения анатомического строения можно использовать готовые микропрепараты.
3. Изучите приготовленные микропрепараты, обращая внимание на признаки, указанные в таблице. Результаты исследования занесите в таблицу 1.
Таблица 1.
Особенности анатомического строения растений в связи с приспособлением к различным абиотическим факторамНазвания растений Анатомическая характеристика растений Толщина стенок эпидермиса Наличие кутикулы и волосков на поверхности листа Развитие механической ткани Особенности ст роения и расположения клеток основной ткани Наличие и расположение устьиц 1 2 3 4 4. На основе анализа изученных признаков, пользуясь данными, приведёнными в таблицах 2 и 3, укажите принадлежность растений к определённой группе по отношению к условиям увлажнения и световому режиму
Таблица 2.
Приспособительные признаки растений по отношению к водному режимуГидатофиты Нет устьиц, нет кутикулы, клетки основной ткани не дифференцированы Гидрофиты Есть эпидермис с устьицами, мякоть листа дифференцирована на столбчатую и губчатую ткани Гигрофиты Кутикула выражена плохо, могут быть гидатоды для выделения капель жидкой воды Мезофиты Есть устьица, кутикула тонкая, мякоть листа дифференциро−вана на столбчатую и губчатую ткани. Проводящие и механические ткани развиты хорошо Суккуленты Хорошо развита водозапасающая ткань, толстая кутикула, восковой налёт или густое опушение, устьица погружённые Склерофиты
Листья нередко покрыты волосками или восковым налётом. Хорошо развиты механические ткани
Примечание к табл. 2. Экологические группы по отношению к водному режиму:
1. гидатофиты (растения, целиком или почти целиком погружённые в воду);
2. гидрофиты (наземно−водные растения, частично погружённые в воду);
3. гигрофиты (наземные растения, живущие в условиях повышенной влажности воздуха);
4. мезофиты (растения могут переносить непродолжительную и не очень сильную засуху);
5. ксерофиты (растения мест с недостаточным увлажнением, среди которых суккуленты обладают развитой водозапасающей паренхимой, а склерофиты имеют хорошо выраженную механическую ткань, из−за чего кажутся сухими).
Таблица 3.
Приспособительные признаки растений по отношению к свету
Светолюбивые растения Теневыносливые растения Тенелюбивые растения Толстая кутикула, нередко с восковым налётом или опушением, большое число устьиц, клетки эпидермиса мелкие, хорошо развитая механическая ткань, столбчатая ткань — двух−трёхслойная, хлоропласты мелкие, в клетках их много В зависимости от степени теневыносливости и места произрастания имеют адаптации, сближающие их то со светолюбивыми, то с теневыносливыми растениями Тонкая кутикула, без воскового налёта, густого опушения, число устьиц небольшое, клетки эпидермиса крупные, механической ткани немного, столбчатая ткань однослойная, хлоропласты крупные, в клетках их не много Примечание к табл. 3. Экологические группы растений по отношению к условиям освещённости:
1. светолюбивые растения (растения открытых, постоянно освещённых мест);
2. теневыносливые (могут переносить затенение);
3. тенелюбивые (растения нижних ярусов тенистых лесов, плохо переносят сильное освещение).
5. По результатам работы сделайте выводы.
Решение
Таблица 1.
Особенности анатомического строения растений в связи с приспособлением к различным абиотическим факторам
Анатомическая характеристика растенийНазвания растений Толщина стенок эпидермиса Наличие кутикулы и волосков на поверхности листа Развитие механической ткани Особенности строения и расположения клеток основной ткани Наличие и расположение устьиц Алоэ Толстый кутинизированный эпидермис Восковой налёт или густое опушение Плохо развита механическая ткань Хорошо развита водозапасающая ткань Устьица погружённые Тростник Тонкая Почти не имеет кутикулы и тем более воскового налета Хорошо развиты механические ткани листа Мякоть листа дифференцирована на столбчатую и губчатую ткани Устьица на верхней стороне Папоротник Эпидермис тонкий Поверхность кожицы покрыта восковой кутикулой, дающей дополнительную защиту Хорошо развита механическая ткань Мякоть листа дифференцирова−на на столбчатую и губчатую ткани Есть устьица Элодея Эпидермис тонкий Нет волосков или воскового налета Механическая ткань развита умеренно Клетки основной ткани не дифференцированы Нет устьиц Вывод: в зависимости от среды обитания формируется анатомическое (морфологическое) строение растения.
Лабораторная работа №3
-
Лабораторная работа №3. Часть I. Номер №1
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3 «Методы измерения факторов среды обитания» (учебно−исследовательский проект)
Экологи используют различные методы и средства измерения факторов среды обитания. Обычно их подразделяют на контактные, дистанционные и биологические методы.Контактные методы позволяют добиться высокой точности измерений и строгого контроля в ограниченных объёмах. Контактные методы не всегда можно применить из−за недоступности многих точек наблюдения.
Применение биологических методов для оценки среды подразумевает выделение видов животных или растений, чутко реагирующих на тот или иной тип воздействия. Методом биоиндикации с использованием подходящих индикаторных организмов в определённых условиях может осуществляться качественная и количественная оценка (без определения степени загрязнения) эффекта антропогенного и естественного влияния на окружающую среду.
Биологические методы помогают диагностировать негативные изменения в природной среде при низких концентрациях загрязняющих веществ. Особую значимость имеет то обстоятельство, что биоиндикаторы отражают степень опасности соответствующего состояния окружающей среды для всех живых организмов, в том числе и для человека.Методические рекомендации
Учитывая, что методов измерения факторов среды обитания достаточно много и многие из них требуют сложного оборудования, целесообразно провести изучение состояния окружающей среды в микрорайоне школы, используя наиболее простые и доступные методы.
С целью экономии времени класс можно разбить на группы. Каждая группа выполняет часть лабораторной работы. Затем полученные результаты обобщаются, анализируются, и в ходе их обсуждения делаются выводы.Часть I. Анализ качества воды
Качество воды характеризуют её прозрачность, мутность, цвет, запах, вкус, реакция среды, содержание растворённых солей, степень загрязнения химического, бактериологического и др. Желательно провести анализ воды, взятой из разных источников. Учащихся можно разделить на группы, каждая из которых будет проводить анализ воды, взятой из определённого источника (водоём, река, ручей, вода из−под крана и т. д.).
Цель работы: дать характеристику качества воды, взятой из разных источников.
Материал и оборудование: пробы воды; стеклянные сосуды; предметное стекло; дистиллированная вода.
Ход работы:
1. Запишите, из какого источника взята проба воды.
2. Налейте в химический стакан эту воду и рассмотрите её на свет. Определите её прозрачность. Вода может быть: прозрачная, слабо мутная, сильно мутная.
3. Определите цвет воды. Для этого опустите в стакан с водой белую пластинку или лист белой бумаги. Цвет воды может быть: бурый, светло−коричневый, жёлтый, светло−жёлтый, зеленоватый, бесцветный.
4. Определите запах воды и его интенсивность. Естественный запах может быть болотным, глинистым, древесным, плесневым, травянистым, сероводородным. В случае попадания в воду инородных веществ она может пахнуть бензином, мазутом, хлором, навозом и т. п. По интенсивности запах может быть: слабый (он обнаруживается, если обратить на него внимание); заметный (легко обнаруживается), отчётливый (обращает на себя внимание), сильный (делает воду негодной для питья). Питьевая вода не должна иметь запаха.
5. Определите вкус воды. Вкус воды определяется только для питьевой воды. Вода может быть: солёная, горькая, кислая, с хлорным, металлическим или иным привкусом, безвкусная или с приятным для питья вкусом.
6. Определите, образуется ли осадок после суточного отстаивания воды в трёх−литровом сосуде. Если осадок образуется, он может быть: хлопьевидным слизистым, хлопье−видным желтовато−коричневым, плотным белым (желтоватым), плотным бурым (коричневым), сероватым, в виде песка, глины или растительных остатков.
7. Определите реакцию водной среды с помощью универсального индикатора. Запишите рН исследуемой воды и по его значению определите реакцию среды.
8. Определите наличие растворённых солей. Для проведения исследования подготовьте два чистых и обезжиренных предметных стекла. На одно нанесите несколько капель исследуемой воды, на другое − дистиллированной. Дистиллированная вода не содержит растворённых солей. Выпарите воду со стёкол и сравните их. Белый налёт указывает на наличие солей. Чем он больше, тем больше солей было растворено в воде.
9. Исследуйте разные пробы воды, а полученные результаты занесите в таблицу.Характеристика воды Пробы воды 1 Пробы воды 2 Пробы воды 3 1. Из какого источника взята проба 2. Прозрачность 3. Цвет 4. Запах и его интенсивность 5. Вкус 6. Осадок 7. Реакция среды (рН) 8. Наличие солей 10. Сделайте вывод по результатам работы
РешениеХарактеристика воды Пробы воды 1 Пробы воды 2 Пробы воды 3 1. Из какого источника взята проба Вода из реки Вода из−под крана Вода из пруда 2. Прозрачность Прозрачная Прозрачная Прозрачная 3. Цвет Бесцветная, с взвешенными частицами Прозрачная без взвешенных частиц Прозрачная, с взвешенными частицами 4. Запах и его интенсивность Без запаха Без запаха Запах цветения (водорослей) 5. Вкус Вкус соленый Нет вкуса Вкус неприятный 6. Осадок Присутствует Отсутствует Присутствует 7. Реакция среды (рН) pH=6, слабо кислая pH=7, нейтральная pH=6, слабо кислая 8. Наличие солей
Присутствие солей, NaCl Нет солей Присутствие солей в малом количестве
Вывод: Анализ проб воды показал, что вода из первой и третьей пробы не пригодна для питья.
Лабораторная работа №3. Часть II. Номер №1
Часть II. Анализ дождевой или снеговой воды
Загрязнителями атмосферы могут быть вещества в твёрдом, жидком и газообразном состоянии. Так как аэрозоли и газообразные примеси улавливаются атмосферной влагой, то атмосферные осадки могут быть использованы для изучения степени загрязнения атмосферы.
Анализ дождевой воды даёт возможность судить о степени загрязнения атмосферы в данный момент времени. Снег является накопителем грязи и поэтому позволяет оценить степень загрязнения атмосферы за несколько месяцев.
Методические указания к взятию проб дождевой воды и снега
Для сбора дождевой воды используют стеклянные приёмники с воронками или обычные стеклянные банки ёмкостью 0,5 или 1 л. Они устанавливаются на открытой площадке на высоте 1 м от земли.
Для взятия проб снега выбирают ровные участки в разных местах микрорайона (рядом с дорогой, в сквере, на территории школы и т. п.).
Пробы берут при помощи специального прибора − весового снегомера. Его можно заменить самодельным снегомером, который представляет собой металлический цилиндр длиной около 1 м. Для последующих расчётов необходимо измерить площадь поперечного сечения цилиндра. В выбранном месте снегомер вертикально вкручивается в снег до земли. Около него расчищается снег и под снегомер подсовывается лопата.
В снежную пробу не должны попадать частицы почвы и растительности. Снег из снегомера вытряхивают в полиэтиленовый пакет. После взятия всех проб пакеты вносятся в тёплое помещение и воду из пакетов переливают в стеклянную посуду.
Цель работы: познакомиться с методикой взятия проб дождевой воды (снега) и выявления в них загрязнителей.
Материал и оборудование: приёмники осадков или снегомеры, универсальная индикаторная бумага, дистиллированная вода, стеклянные сосуды, фильтровальная бумага, предметные стёкла, аналитические весы.
Ход работы:
1. Возьмите в качестве эталона дистиллированную воду. Во время исследования пробы дождевой воды или снега соблюдайте правила, описанные выше. Определите количество выпавших осадков:
а) для дождя определите количество выпавших осадков в миллиметрах слоя воды, которое высчитывается по формуле:
К = $\frac{к\;х\;10}{S}$, где
К − количество выпавших осадков, в мм слоя воды;
к − количество осадков, в мм;
S − площадь сечения воронки (горлышка банки), в см;
б) для снега определите высоту снежного покрова (в мм).
2. Определите pH воды. Нанесите каплю исследуемой воды на универсальную индикаторную бумагу, сравните полученный цвет со шкалой pH.
3. Определите прозрачность воды. Налейте пробу воды в химический стакан и рассмотрите на свету. Вода может быть прозрачной, слабо прозрачной, сильно мутной.
4. Определите наличие твёрдых загрязнителей. Воду каждой пробы профильтруйте. Фильтр для каждой пробы предварительно взвесьте на аналитических весах с точностью до третьего−четвёртого знака. После фильтрования фильтр надо сложить и высушить, а затем снова его взвесить. Разность между первым и вторым взвешиванием показывает количество твёрдых частиц, выпавших на площадь, равную сечению приёмника воды или снегомера. Исходя из площади сечения снегомера или приёмника осадков, подсчитайте количество твёрдых загрязнений, выпавших на 1 $м^{2}$ поверхности конкретного участка.
5. Определите наличие растворённых веществ. Из каждой пробы нанесите по нескольку капель на предметные стекла. Выпарите воду. По белому налёту на стекле определите наличие растворённых веществ в каждой пробе. Результаты сравните с таковыми по исследованию дистиллированной воды.
6. Проанализируйте результаты всех исследований.
7. Сделайте вывод по результатам работы.
Решение
Часть II. Анализ дождевой или снеговой воды
1. а) К = 15 мм
б) Высота снежного покрова − 3 мм
2. pH воды = 6 (слабокислый)
3. Вода прозрачная.
4. Количество твердых загрязнений равно 8 $мг$/$м^{2}$
5. Присутствуют осадки в виде солей.
Вывод: данная вода не пригодна к питью.
Лабораторная работа №3. Часть III. Номер №1
Часть III. Определение химического загрязнения атмосферного воздуха с помощью лишайников (лихеноиндикация)
Лишайники весьма чувствительны к загрязнению среды обитания. На них избирательно действуют прежде всего вещества, увеличивающие кислотность среды ($SO_{2}$, HF, HCl, $NO_{2}$, $O_{3}$).
Особенно лишайники чувствительны к диоксиду серы. Наличие даже незначительного количества этого вещества в воздухе хорошо диагностируется по состоянию лишайников − сначала исчезают кустистые, потом листоватые и, наконец, накипные формы.
Цель работы: провести оценку загрязнённости воздуха по состоянию лишайников.
Материалы и оборудование: лупа, определитель лишайников.
Ход работы:
Работа выполняется в группах.
1. Выберите несколько площадок, на которых будут проводиться исследования (желательно в радиусе 2 км от школы).
2. Составьте карту района с указанием площадок.
3. Отметьте на карте близлежащие ТЭЦ, заводы, другие предприятия, дороги с интенсивным транспортным движением.
4. На каждой площадке осмотрите стволы старых, но здоровых деревьев.
5. Найдите деревья, на стволах которых есть лишайники.
6. На каждом дереве подсчитайте число видов лишайников. Необходимо также определить, к какой экологической группе относятся найденные виды: кустистые, листоватые, накипные.
7. Кроме деревьев, можно исследовать обрастание лишайниками камней, стен домов и т.п.
8. Определите степень загрязнения воздуха, используя простейшую шкалу:Наличие лишайников Степень загрязнения воздуха Встречаются лишайники трёх групп: кустистые, листоватые, накипные Воздух чистый Встречаются листоватые и накипные лишайники Слабое загрязнение Встречаются только накипные лишайники Среднее загрязнение Лишайников нет Сильное загрязнение 9. Сделайте вывод по результатам работы.
Решение
Часть III. Определение химического загрязнения атмосферного воздуха с помощью лишайников (лихеноиндикация)
В районе нашей школы не располагаются ТЭЦ, заводы, другие предприятия, дороги с интенсивным транспортным движением. Мы стали наблюдать за деревьями, и заметили на них достаточное количество лишайников (много кустистых, а также листоватые и накипные). Соответственно, исходя из таблицы, воздух в этой области чистый.
Вывод: по количеству лишайников мы можем обнаружить степень загрязнения изучаемой области. Лабораторная работа №4
-
Лабораторная работа №4. Номер №1
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4 «Изучение экологических ниш разных видов растений»
Цель работы: сформировать умение выявлять факторы и ресурсы среды, необходимые для характеристики экологической ниши организма.
Ход работы:
1. Выберите 2−3 хорошо известных вам вида растений.
2. Опишите экологическую нишу для каждого вида растений, указав не менее четырёх факторов и ресурсов среды (температура, освещённость, влажность, плодородие, место в пищевой цепи и др.).
3. По результатам работы сделайте вывод.
Решение
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4 «Изучение экологических ниш разных видов растений»
1. Описываем два вида растения: кактус и ель.
2.
а) Кактус (продуценты) растёт в засушливых районах Северной и Южной Америки и в тропиках Африки. Он обладает способностью хранить воду внутри и имеет длинные корни для поглощения воды из подземных грунтов. Обычно это пища для пустынных видов, таких как грызуны.
Цепь питания: кактус − грызун − лев
б) Ель (продуцент) теневынослива, поэтому может расти в смешанном лесу, в тени других деревьев. Ель может проживать на бедных на питательные вещества каменистых, известковых и подзолистых почвах. В требованиях к влажности почвы это дерево не переносит крайностей. Ни избыточно увлажненный грунт, ни пересушенный, ему не подходит. Корневая система ели относится к стержневому типу. Но главный корень у дерева развит слабо, а после десяти лет ель начинает отмирать.
Цепь питания: ель − заяц − волк
3. Вывод: разные растения занимают разные экологические ниши, к которым они приспособлены. Лабораторная работа №5
-
Лабораторная работа №5. Номер №1
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5 «Описание экосистем своей местности»
Цель работы: описать экосистему как сообщество живых организмов вместе с физической средой их обитания.
Ход работы:
1. Дайте общее описание экосистемы, указав её тип: естественная (лес хвойный (еловый, сосновый), лес смешанный, степь, кустарники (ивняк), болото травянистое и т. д.) или искусственная (агробиоценоз − поле, огород, сад, пастбище и т. д., экосистема населённого пункта − парки, скверы и т. д.).
2. Определите условия окружающей среды экосистемы:
а) с помощью термометра определите температуру воздуха и почвы в двух−трёх местах;
б) определите вид почвы, указав её механические свойства (плотность, водопроницаемость, влагоёмкость, аэрацию, теплоёмкость, теплопроводность) и минеральный состав.
3. Определите видовой состав растений:
а) определяются древесные виды, из них выделяются доминирующие;
б) определяются травянистые виды, из них выделяются доминирующие.
4. Определите пространственную структуру сообщества: укажите число надземных ярусов, определите виды растений, входящие в различные ярусы.
5. Изучите животный мир сообщества. Определите беспозвоночных и позвоночных животных, обитающих в этой экосистеме.
6. Выявите примеры паразитических и мутуалистических отношений в экосистеме.
7. Составьте примерные схемы пищевых цепей в сообществе.
8. По результатам работы сделайте выводы.
Примечание. Каждая группа докладывает результаты своей работы, которые анализируются учениками класса, и на их основе делается вывод о состоянии окружающей среды в микрорайоне школы.
Решение
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5 «Описание экосистем своей местности»
1. Возьмем экосистему смешанный лес − это естественная экосистема.
2.
а) Температура воздуха в лесу в каких−то областях равняется +19 − 20°C : температура почвы +12−13°C.
б) Смешанные леса растут на дерново−подзолистых почвах, которые обладают более мощным слоем гумуса. В течение года выпадает много осадков, которые вымывают и без того скудный слой перегноя. В почве присутствуют органические и неорганические компоненты, минеральные соли.
3.
а) Основные породы смешанного леса – это березы, липы, осины, ели и сосны. Южнее встречаются дубы, клены и вязы. В нижних ярусах произрастают кусты бузины и лещины, малины и крушины.
б) Среди трав встречаются ягоды земляники и черники, грибы и мхи.
4. В биотопе смешанного леса выделяют 5−7 надземных ярусов.
Различные виды растений меняют друг друга, и создают своего рода этажи:
• верхний этаж, это высочайшие деревья, сосна, дуб и ель
• дальше идут такие, как, молодой дуб, береза, клен, вяз и плодовые деревья
• ниже растет кустарник, такой как, малина, калина, шиповник, лещина, боярышник
• самый последний ярус, это травы, покрытые мхом и лишайником
5. Беспозвоночные: разлагающие органику многие круглые черви, кольчатые черви (дождевой червь), а также личинки мух, насекомые, которые питаются вегетативными частями растений или ведут хищнический образ жизни, жуки (например, майские жуки), и перепончатокрылые (наездники, муравьи). Из позвоночных можно выделить: птиц, зайцев, волков, мелких грызунов и т.д.
6. В качестве примера мутуализма можно выделить лишайники (симбиоз гриба и водоросли), а в качестве паразитизма − грибы трутовики на деревьях.
7. Цепи питания: орешник − белка − куница − гриб−редуцент
листопад − дождевой червь − мышь − лиса
8. Вывод: для каждой экосистемы характерна своя физическая среда, а также свой видовой состав растений и животных. Лабораторная работа №6
-
Лабораторная работа №6. Номер №1
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6 «Моделирование структур и процессов, происходящих в экосистемах (на примере аквариума)»
Цель работы: научиться выделять структурные элементы экосистемы и анализировать происходящие в ней процессы.
Материал и оборудование: аквариум с живыми обитателями.
Ход работы:
1. Определите, какие организмы живут в аквариуме.
2. Определите, какие экологические факторы и ресурсы характерны для данной искусственной экосистемы. Проанализируйте, насколько они соответствуют требованиям, необходимым для нормальной жизни обитателей аквариума.
3. Составьте схемы всех возможных пищевых цепей в аквариумной экосистеме.
4. Выясните, какие из этих пищевых цепей имеют место в вашем аквариуме.
5. Сравните аквариум с естественным водоёмом. В чём заключается сходство этих экосистем? Чем обусловлены их различия?
6. По результатам работы сделайте вывод.
Решение
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6 «Моделирование структур и процессов, происходящих в экосистемах (на примере аквариума)»
1. В аквариуме могут жить рыбы, моллюски, дафнии, инфузории−туфельки.
2. Аквариум − это искусственная экосистема, функционирование и развитие которой регулируется человеком. Соответственно температура воды, наличие корма, уборка загрязнений регулируются человеком, в естественных экосистемах такого нет.
3. Цепи питания: водные растения − рыбы;
инфузория−туфелька − дафния − рыба.
4. В моем аквариуме имеют место быть все перечисленные цепи питания.
5. В естественных водоемах более разнообразные цепи питания. Также видовой состав намного выше, он не контролируется человеком. Ресурсы в естественных водоемах ограничены, в отличие от аквариумов, где рыбы и другие организмы получают достаточное количество пищи благодаря человеку.
6. Вывод: искусственные экосистемы полностью зависят от человека и находятся под его контролем. Лабораторная работа №7
-
Лабораторная работа №7. Номер №1
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7 «Оценка антропогенных изменений в природе» (учебно−исследовательский проект)
Цель работы: изучить и оценить экологическое состояние населённого пункта (микрорайона), в котором вы живёте.
Ход работы:
1. Составьте план населённого пункта, микрорайона (он всегда есть у городской, поселковой и районной администрации).
2. Разделите населённый пункт на участки. Закрепите каждый участок за группой тех учащихся, которые будут изучать его экологическое состояние.
3. При обследовании экологического состояния участка необходимо:
а) выяснить площадь, занимаемую зелёными насаждениями, и видовой состав этих насаждений;
б) выяснить, в каком состоянии находятся растения; отметить на плане засохшие и суховершинные деревья, а также деревья с дуплами, с обнажённой корневой системой, с ободранной корой, с засохшими ветвями, обломанные и отмершие кустарники;
в) установить причины повреждений: антропогенные факторы, заболевания растений, повреждение их насекомыми−вредителями;
г) выявить источники загрязнений, свалки, захламлённые территории;
д) обследовать водоёмы и водные источники, установить степень их загрязнённости (используйте методику, изложенную в лабораторной работе № 3, часть I);
е) определить степень загрязнения атмосферы (используйте методику, изложенную в лабораторной работе № 3, часть III).
4. На основании обобщения полученных результатов составьте экологическую карту населённого пункта. Сформулируйте предложения, направленные на улучшение состояния окружающей среды (если это необходимо).
5. Познакомьте с результатами ваших исследований администрацию и общественность населённого пункта.
Решение
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7 «Оценка антропогенных изменений в природе» (учебно−исследовательский проект)
1. Возьмем территорию школы и рядом.
2. На школьном участке есть школьный садик, также территории парка, а также пруд.
3.
а) Территория зеленых насаждений занимает 30% от площади школы. На школьной территории много дереьев, кустарников и трав. Например, можно выделить, дубы, березы и клены, а также пару елей, рябины, кустарники бузины и сирени, из трав можно выделить ромашки, подорожники и клевер.
б) Наблюдаются также небольшое количество деревьев с дуплами и ободранной корой, обломанные кустарники.
в) Причиной данных поражений могут быть грызуны (дупла и ободранная кора), а также человек (поломанные ветки кустарников).
г) На территории школы есть одна большая мусорка.
д) Пруд достаточно грязный и зацветший водорослями, не пригоден для питья, а также для жизни многих водных животных.
е) На территории школы достаточное количество лишайников всех трех типов, так что воздух можно считать чистым.
4. В данном случае улучшить школьную территорию за счет очищения пруда и прилежащую территорию, высаживания большего числа деревьев, профилактических бесед с учениками.
5. Мы ознакомили администрацию школы с результатами наших исследований.
