Контрольная работа по "Биологии"

Вопрос1.Традиционное и современное определение экологии. Учение В.И.Вернадского о биосфере и роли живого вещества. Понятие о ноосфере.

Эколо́гия (от др.-греч. οἶκος — обиталище, жилище, дом, имущество и λόγος — понятие, учение, наука) — наука об отношениях живых организмов и их сообществ между собой и с окружающей средой. Термин впервые предложил немецкий биолог Эрнст Геккель в 1866 году в книге «Общая морфология организмов»

Экология — биологическая наука, которая исследует структуру и функционирование систем надорганизменного уровня (популяции, сообщества, экосистемы) в пространстве и времени, в естественных и изменённых человеком условиях.

Учение В. И. Вернадского  о биосфере

Характеристика  главных типов веществ биосферы

По современным  представлениям, биосфера – это особая оболочка земли, содержащая всю совокупность живых организмов и ту часть вещества планеты, которая находится в непрерывном обмене с этими организмами. 

Эти представления  базируются на учении В. И. Вернадского(1863 –1945) о биосфере, являющимся крупнейшим из обобщений в области естествознания в ХХ в. Важнейшая значимость его учения во весь рост проявилась лишь во второй половине века. Этому способствовало развитие экологии и, прежде всего глобальной экологии, где биосфера является основополагающим понятием. 

Учение Вернадского  о биосфере – это целостное  фундаментальное учение, органично  связанное с важнейшими проблемами сохранения и развития жизни на Земле, знаменующее собой принципиально  новый подход к изучению планеты  как развивающейся саморегулирующейся системы в прошлом, настоящем и будущем. 

По представлениям В. И. Вернадского, биосфера включает в  себя живое вещество, образованное совокупностью организмов; биогенное  вещество, которое создается в  процессе жизнедеятельности организмов (газы атмосферы, каменный уголь, нефть, торф, известняки и др.); косное вещество, которое формируется без участия живых организмов (магматические горные породы); биокосное вещество, представляющее собой совместный результат жизнедеятельности организмов и небиологических процессов (например, почвы); а также радиоактивное вещество, вещество космического происхождения (метеориты и др.) и рассеяные атомы. Все эти семь типов веществ геологически связаны между собой. 

Косное вещество биосферы. 

Границы биосферы определяются факторами земной среды, которые делают невозможным существование живых организмов. Верхняя граница проходит примерно на высоте 20 км от поверхности планеты и ограничена слоем озона, который задерживает губительные для жизни коротковолновую часть ультрафиолетового излучения Солнца. Таким образом, живые организмы могут существовать в тропосфере и нижних слоях стратосферы. В гидросфере земной коры организмы проникают на всю глубину Мирового океана - до 10-11 км. В литосфере жизнь встречается на глубине 3,5-7,5 км, что обусловлено температурой земных недр и условием проникновения воды в жидком состоянии. 

Сущность учения В. И. Вернадского заключена в  признании исключительной роли «живого  вещества», преобразующего облик планеты. Суммарный результат его деятельности за геологический период времени огромен. По словам Вернадского, «на земной поверхности нет химической силы более постоянно действующей, а потому более могущественной по своим конечным последствиям, чем живые организмы, взятые в целом». Именно живые организмы улавливают и преобразуют энергию Солнца и создают бесконечное разнообразие нашего мира. 

Вторым главнейшим аспектом учения В. И. Вернадского является разработанное им представление  об организованности биосферы, которая  проявляется в согласованном взаимодействии живого и неживого, взаимной приспособляемости организма и среды. «Организм, - писал В. И. Вернадский, - имеет дело со средой, к которой он не только приспособлен, но которая приспособлена к нему». 

Это взаимодействие сказывается прежде всего в создании многочисленных новых видов культурных растений и домашних животных. Такие виды не существовали раньше и без помощи человека либо погибают, либо превращаются в дикие породы. Поэтому Вернадский рассматривает геохимическую работу живого вещества в неразрывной связи животного, растительного царства и культурного человечества как работу единого целого. 

По мнению В. И. Вернадского, в прошлом не придавали  значения двум важным факторам, которые  характеризуют живые тела и продукты их жизнедеятельности: 

    *открытию  Пастера о преобладании оптически  активных соединений, связанных  с дисимметричностью пространственной  структуры молекул, как отличительной  особенности живых тел;

    *явно  недооценивался вклад живых организмов  в энергетику биосферы и их  влияние на неживые тела. Ведь в состав биосферы входит не только живое вещество, но и разнообразные неживые тела, которые В. И. Вернадский называет косными (атмосфера, горные породы, минералы и т. д.), а также и биокосные тела, образованные из разнородных живых и косных тел (почвы, поверхностные воды и т. п.). Хотя живое вещество по объему и весу составляет незначительную часть биосферы, но оно играет основную роль в геологических процессах, связанных с изменением облика нашей планеты. 

Поскольку живое  вещество является определяющим компонентом биосферы, можно утверждать, что оно может существовать и развиваться только в рамках целостной системы биосферы. Не случайно поэтому В. И. Вернадский считает, что живые организмы являются функцией биосферы и теснейшим образом материально и энергетически с ней связаны, являются огромной геологической силой, ее определяющей. 

Исходной основой  существования биосферы и происходящих в ней биогеохимических процессов  является астрономическое положение  нашей планеты и в первую очередь ее расстояние от Солнца и наклон земной оси к эклиптике, или к плоскости земной орбиты. Это пространственное расположение Земли определяет в основном климат на планете, а последний в свою очередь – жизненные циклы всех существующих на ней организмов. Солнце является основным источником энергии биосферы и регулятором всех геологических, химических и биологических процессов на нашей планете. Эту ее роль образно выразил один из авторов закона сохранения и превращения энергии Юлиус Майер (1814 – 1878), отметивший, что жизнь есть создание солнечного луча. 

Решающее отличие  живого вещества от косного заключается  в следующем: 

    * изменения  и процессы в живом веществе  происходят значительно быстрее,  чем в косных телах. Поэтому  для характеристики изменений  в живом веществе используется понятие исторического, а в косных телах – геологического времени. Для сравнения отметим, что секунда геологического времени соответствует примерно ста тысячам лет исторического;

    * в  ходе геологического времени  возрастают мощь живого вещества и его воздействие на косное вещество биосферы. Это воздействие, указывает В.И. Вернадский, проявляется прежде всего "в непрерывном биогенном токе атомов из живого вещества в косное вещество биосферы и обратно";

    *только  в живом веществе происходят качественные изменения организмов в ходе геологического времени. Процесс и механизмы этих изменений впервые нашли объяснение в теории происхождения видов путем естественного отбора Ч. Дарвина (1859 г.);

    *живые  организмы изменяются в зависимости от изменения окружающей среды, адаптируются к ней и, согласно теории Дарвина, именно постепенное накопление таких изменений служит источником эволюции. 

В. И. Вернадский высказывает предположение, что  живое вещество, возможно, имеет  и свой процесс эволюции, проявляющийся в изменении с ходом геологического времени, вне зависимости от изменения среды. 

Для подтверждения  своей мысли он ссылается на непрерывный  рост центральной нервной системы  животных и ее значение в биосфере, а также на особую организованность самой биосферы. По его мнению, в упрощенной модели эту организованность можно выразить так, что ни одна из точек биосферы "не попадает в то же место, в ту же точку биосферы, в какой когда-нибудь была раньше”. В современных терминах это явление можно описать как необратимость изменений, которые присущи любому процессу эволюции и развития. 

Непрерывный процесс  эволюции, сопровождающийся появлением новых видов организмов, оказывает  воздействие на всю биосферу в  целом, в том числе и на природные  биокосные тела, например, почвы, наземные и подземные воды и т. д. Это подтверждается тем, что почвы и реки девона совсем другие, чем третичной и тем более нашей эпохи. Таким образом, эволюция видов постепенно распространяется и переходит на всю биосферу. 

В. И. Вернадский обосновал также важнейшие представления  о формах превращения вещества, путях  биогенной миграции атомов, т.е. миграции химических элементов при участии  живого вещества, накоплении химических элементов, о движущих факторах развития биосферы и др. 

Одной из ключевых идей, лежащих в основе теории Вернадского  о ноосфере, является то, что человек  не является самодостаточным живым  существом, живущим отдельно по своим  законам, он сосуществует внутри природы  и является частью ее. Это единство обусловлено прежде всего функциональной неразрывностью окружающей среды и человека, которую пытался показать Вернадский как биогеохимик. Человечество само по себе есть природное явление и естественно, что влияние биосферы сказывается не только на среде жизни, но и на образе мысли.

Вопрос2.Жизненный цикл клетки. Клетка как целостная саморегулирующая система.

Закономерные  изменения структурно-функциональных характеристик клетки во времени  составляют содержание жизненного цикла клетки (клеточного цикла). Клеточный цикл — это период существования клетки от момента ее образования путем деления материнской клетки до собственного деления или смерти.

Важным компонентом  клеточного цикла является митотический (пролиферативный) цикл —комплекс взаимосвязанных и согласованных во времени событий, происходящих в процессе подготовки клетки к делению и на протяжении самого деления. Кроме того, в жизненный цикл включается период выполнения клеткой многоклеточного организма специфических функций, а также периоды покоя. В периоды покоя ближайшая судьба клетки не определена: она может либо начать подготовку к митозу, либо приступить к специализации в определенном функциональном направлении (рис. 2.10).

Продолжительность митотического цикла для большинства  клеток составляет от 10 до 50 ч. Длительность цикла регулируется путем изменения продолжительности всех его периодов. У млекопитающих время митоза составляет 1—1,5 ч, 02-периода интерфазы —2—5 ч, S-периода интерфазы — 6—10 ч.

Биологическое значение митотического цикла состоит  в том, что он обеспечивает преемственность хромосом в ряду клеточных поколений, образование клеток, равноценных по объему и содержанию наследственной информации. Таким образом, цикл является всеобщим механизмом воспроизведения клеточной организации эукариотического типа в индивидуальном развитии.

Главные события  митотического цикла заключаются  в редупликации (самоудвоении) наследственного материала материнской клетки и в равномерном распределении этого материала между дочерними клетками. Указанным событиям сопутствуют закономерные изменения химической и морфологической организации хромосом — ядерных структур, в которых сосредоточено более 90% генетического материала эукари-отической клетки (основная часть внеядерной ДНК животной клетки находится в митохондриях).

Хромосомы во взаимодействии с внехромосомными механизмами обеспечивают: а) хранение генетической информации, б) использование этой информации для создания и поддержания клеточной организации, в) регуляцию считывания наследственной информации, г) удвоение (самокопирование) генетического материала, д) передачу его от материнской клетки дочерним 

Рис. 2.10. Жизненный  цикл клетки многоклеточного организма.

I — митотический цикл; II — переход клетки в дифференцированное состояние; III— гибель клетки:

G₁ — пресинтетический период, G₂ — постсинтетический (предмитотический) период, М —митоз, S — синтетический период, R₁ и R₂ — периоды покоя клеточного цикла; 2с —количество ДНК в диплоидном наборе хромосом, 4с —удвоенное количество ДНК

Вопрос3. Система выделения человека.

Конечные продукты обмена выделяются из организма человека легкими (углекислый газ, летучие соединения, пары воды), кожей, кишечником (непереваренные остатки пищи) и через мочевыделительную  систему. Органы мочевыделительной  системы — почки, мочеточники, мочевой пузырь, мочеиспускательный канал. 
Основной орган мочевыделительной системы — почки, которые представляют собой небольшие парные органы бобовидной формы массой 150 г, расположенные у позвоночника в поясничной области брюшной полости. Почка покрыта оболочками. На продольном разрезе у нее хорошо различимы два слоя: наружный — корковый и внутренний — мозговой. Мозговой слой слагается из отдельных участков — пирамид, разделенных столбиками коркового вещества. Основаниями пирамиды обращены к корковому слою, а верхушками — к центру почки, где расположена почечная лоханка. Ее узкий конец продолжается в мочеточник, открывающийся в мочевой пузырь, который представляет собой мышечный мешковидный орган, стенки которого могут растягиваться и утончаться. Выход из мочевого пузыря в мочеиспускательный канал закрыт двумя сильными мышечными утолщениями, которые открываются в момент мочеиспускания.  
В корковом слое почки находятся около 1 млн. почечных капсул, похожих на рюмочки, стенки которых образованы однослойным эпителием. В «рюмочке»-капсуле находится капиллярный почечный клубочек, который выходит из нее в виде выносящей артерии. После фильтрации в капсуле образуется первичная моча — эта плазма без белков и клеток крови. Извитые канальцы густо оплетены сетью капилляров выносящей артерии. В этом канальце начинается обратное всасывание воды и нужных организму веществ (сахаров, белков) в капилляры. Оставшаяся жидкость, содержащая лишние соли, мочевую кислоту, мочевину и другие вредные продукты распада, а также аммиак — это вторичная моча, которая через мочеиспускательный канал рефлекторно удаляется из мочевого пузыря.  
Функции почек:  
· Почки — биологические фильтры. Через почки из крови фильтруются и удаляются из организма лишняя вода, минеральные соли, продукты обмена, яды, лекарства.  
· Почки участвуют в гуморальной регуляции, поддерживают постоянство химического состава и свойств внутренних жидкостей организма.  
· Почки поддерживают гомеостаз — синтезируют биологически активные вещества, выделяют гормоны.  
Работа почек регулируется вегетативной, нервной и гуморальной системами за счет увеличения и уменьшения кровотока через почки, что достигается уменьшением или увеличением просвета сосудов.