Биогеографические доказательства

Билет 26

Биологический прогресс характеризуется следующими признаками:

1) Увеличение численности особей;

2) Расширение ареала распространения;

3) Усилением дифференциации прежней группы на новые (виды, подвиды);

Биологический регресс противоположен прогрессу и характеризуется:

1) Уменьшением численности особей;

2) Сокращением ареала распространения

3) Уменьшением числа систематических группировок;

Биологический прогресс - эволюционное развитие систематической группы: увеличение числа входящих в нее видов, подвидов и других таксонов, расширение ареала, повышение численности особей и

Регресс (биол.) морфо-физиологический — процесс частичной или полной редукции отдельных органов и систем органов, утративших приспособительное значени

«Теория естественного отбора основывается на том убеждении, что каждый новый вид образуется и сохраняется благодаря какому-нибудь преимуществу над тем, с которым он вступает в конкуренцию; из этого почти неизбежно следует вымирание форм менее благоприятствуемых. Конкуренция обычно бывает упорнее между формами, наиболее сходными между собой во всех отношениях. Поэтому улучшенные потомки какого-нибудь вида обычно вызывают истребление родоначального вида… Но нередко случалось, что новый вид, относящийся к какой-нибудь группе, захватывал место вида, принадлежащего к другой группе, и тем самым обусловливал его уничтожение. Если от такого преуспевшего пришельца разовьются многие близкие формы, то и многие другие формы должны будут уступить им своё место. Нам нечего изумляться факту вымирания… Вымирание видов и целых групп видов, игравшее такую выдающуюся роль в истории органического мира, является почти неизбежным следствием принципа естественного отбора» (Дарвин, 1991).

Билет 27

1. Креационизм – гипотеза, утверждающая, что жизнь создана сверхъестественным существом в результате акта творения, то есть Богом.

2. Гипотеза стационарного состояния, согласно которой жизнь существовала всегда.

3. Гипотеза самопроизвольного зарождения жизни, которая основывается на идее многократного возникновения жизни из неживого вещества.

4. Гипотеза панспермии, согласно которой жизнь была занесена на Землю из космического пространства.

5. Гипотеза исторического происхождения жизни путем биохимической эволюции.

Билет 29

Формирование человеческих рас. Исследование найденных останков показало, что кроманьонцы имели ряд черт, характерных для разных современных рас. В течение десятков тысяч лет их потомки занимали самые разнообразные места обитания (рис. 6.35). Длительное воздействие внешних факторов, характерных для конкретной местности, в условиях изоляции постепенно приводило к закреплению определенного комплекса морфологических признаков, свойственных локальной расе.

Различия между расами человека — результат географической изменчивости, имевшей адаптивное значение в далеком прошлом. Например, пигментация кожи более интенсивна у жителей влажных тропиков. Темная кожа менее повреждается лучами солнца, так как большое количество меланина препятствует проникновению ультрафиолетовых лучей вглубь кожи и предохраняет ее от ожогов. Курчавые волосы на голове негра создают своеобразную шапку, защищающую голову от палящих лучей солнца. Широкий нос и толстые вздутые губы с большой поверхностью слизистых оболочек способствуют испарению с высокой теплоотдачей. Узкая глазная щель и эпикантус у монголоидов — адаптация к частым пылевым бурям. Узкий выступающий нос европеоидов способствует согреванию вдыхаемого воздуха и т.д.

Единство человеческих рас. О биологическом единстве человеческих рас свидетельствует отсутствие генетической изоляции между ними, т.е. возможность плодовитых браков между представителями разных рас. Дополнительным доказательством единства человечества служит локализация на втором и третьем пальцах рук кожных узоров типа дуг (у человекообразных обезьян — на пятом) у всех представителей рас, одинаковый характер расположения волос на голове и т.д.

Различия между расами касаются только второстепенных признаков, обычно связанных с частными приспособлениями к условиям существования. Однако многие признаки возникали в разных популяциях человека параллельно и не могут быть доказательствами тесного родства популяций. Независимо приобрели некоторые внешние сходные черты меланезийцы и негроиды, бушмены и монголоиды, независимо возникал в разных местах признак невысокого роста (карликовость), характерный для многих племен, попавших под полог тропического леса (пигмеи Африки и Новой Гвинеи)

Билет 30

Э. Геккель дал следующее определение экологии как науки: «...познание экономики природы, одновременное исследование всех взаимоотношений живого с органическими и неорганическими компонентами среды, включая непременно неантагонистические и антагонистические взаимоотношения животных и растений, контактирующих друг с другом. Одним словом, экология — это наука, изучающая все сложные взаимосвязи и взаимоотношения в природе, рассматриваемые Дарвином как условия борьбы за существование». Геккель относил экологию к биологическим наукам и наукам о природе, которых прежде всего интересуют все стороны существования живых организмов: «Под экологией мы подразумеваем науку об экономии, о домашнем быте животных организмов. Она исследует общие отношения животных как к их неорганической, так и к органической среде, их дружественные и враждебные отношения к другим животным и растениям, с которыми они вступают в прямые и непрямые контакты...»

К концу XIX в. термином «экология» начали пользоваться многие биологи, причем не только в Германии, но и в других странах. В 1868 г. в России под редакцией И.И. Мечникова вышел в конспективном изложении труд Э. Геккеля «Общая морфология», где впервые было упомянуто слово «экология» на русском языке.

Экология как наука возникла в середине XIX в. в недрах биологической науки, которая к тому времени стала интересоваться не только классификацией всего живого и строением организмов, но и реакцией животных и растений на условия существования.

Влияние факторов также зависит от природы и текущего состояния организма, поэтому они оказывают неодинаковое воздействие как на разные виды, так и на один организм на разных этапах онтогенеза: низкая влажность губительна для гидрофитов, но безвредна для ксерофитов; низкие температуры без вреда переносятся взрослыми хвойными умеренного пояса, но опасны для молодых растений.

Факторы могут частично замещать друг друга: при ослаблении освещённости интенсивность фотосинтеза не изменится, если увеличить концентрациюуглекислого газа в воздухе, что обычно и происходит в теплицах.

Результат воздействия факторов зависит от продолжительности и повторяемости действия их экстремальных значений на протяжении всей жизни организма и его потомков: непродолжительные воздействия могут и не иметь никаких последствий, тогда как продолжительные через механизместественного отбора ведут к качественным изменениям.

Билет 31

Экосисте́ма, или экологи́ческая систе́ма — биологическая система, состоящая из сообщества живых организмов (биоценоз), среды их обитания (биотоп), системы связей, осуществляющей обмен веществом и энергией между ними. Одно из основных понятий экологии.

Видовая структура экосистемы - это разнообразие видов, взаимосвязь и соотношение их численности. Различные сообщества, входящие в состав экосистемы, состоят из разного числа видов - видового разнообразия. В таежном лесу, например, на площади в 100 м , как правило, произрастают растения около 30 различных видов, а на лугу вдоль реки - в два раза больше. Видовое разнообразие степей еще шире: на той же площади произрастают сотни растений.

Видовое разнообразие зависит от соотношения численности видов в экосистеме. Например, в пригородном лесу обитают 1000 птиц: по 100 особей 10 разных видов. В другом пригородном лесу также 1000 птиц этих же 10 видов, но 920 из птиц - вороны и галки (двух видов), а особи остальных 8 видов встречаются значительно реже, в среднем по 10 особей. Ясно, что во втором случае ситуация вызывает тревогу: перспективы сохранения малочисленных видов незначительны.

Уменьшение видового разнообразия угрожает самому существованию вида в силу сокращения генетического разнообразия - запаса рецессивных аллелей, обеспечивающего приспособленность популяций к меняющимся условиям среды обитания.

В свою очередь, видовое разнообразие служит основой экологического разнообразия - разнообразия экосистем. Совокупность генетического, видового и экологического разнообразия составляет биологическое разнообразиепланеты.

Деятельность человека по влиянию на биологическое разнообразие планеты превосходит все известные в прошлом геологические катастрофы. Очень важно не допустить такого снижения биоразнообразия, которое привело бы к снижению устойчивости экосистем, перешло бы границы их самовосстановительных возможностей.

Пространственная структура экосистемы. Популяции разных видов в экосистеме распределены определенным образом - образуют пространственную структуру. Различают вертикальную и горизонтальную структуры экосистемы.

Основу вертикальной структуры формирует растительность.

Растительное сообщество определяет, как правило, облик экосистемы. Растения в значительной мере влияют на условия существования остальных видов. В лесу это крупные деревья, на лугах и в степях - многолетние травы, а в тундрах господствуют мхи и кустарнички.

Обитая совместно, растения одинаковой высоты создают своего рода этажи - ярусы. В лесу, например, высокие деревья составляют первый (верхний) ярус, второй ярус формируется из молодых особей деревьев верхнего яруса и из взрослых деревьев, меньших по высоте. Третий ярус состоит из кустарников, четвертый - из высоких трав. Самый нижний ярус, куда попадает совсем мало света, составляют мхи и низкорослые травы.

Ярусность наблюдается также в травянистых сообществах (лугах, степях, саваннах). Имеется и подземная ярусность, что связано с разной глубиной проникновения в почву корневых систем растений: у одних корни уходят глубоко в почву, достигают уровня грунтовых вод, другие имеют поверхностную корневую систему, улавливающую воду и элементы питания из верхнего почвенного слоя.

Благодаря ярусному расположению растения наиболее эффективно используют световой поток, при этом снижается конкуренция: светолюбивые растения занимают верхний ярус, а теневыносливые развиваются под их пологом.

Животные тоже приспособлены к жизни в том или ином растительном ярусе (некоторые вообще не покидают свой ярус). Например, среди насекомых выделяют: подземных, обитающих в почве (медведка, норный паук); наземных, поверхностных (муравей, щитник); обитателей травостоя (кузнечик, тля, божья коровка) и обитателей более высоких ярусов (различные мухи, стрекозы, бабочки).

Вследствие неоднородности рельефа, свойств почвы, различных биологических особенностей растения и в горизонтальном направлении располагаются микрогруппами, различными по видовому составу. Это явление носит название мозаичности. Мозаичность растительности - это своего рода "орнамент", образованный скоплениями растений разных видов.

Билет 32

Каждый организм, участвующий в кругово­роте веществ и энергии, находится на опреде­ленном пищевом (трофическом) уровне, образуя пищевое (трофическое) звено. Пищевая цепь — это соединение нескольких трофических звень­ев. Выделяют несколько трофических уровней:

• первый уровень — автотрофы-продуценты (в основном зеленые растения);
• второй уровень — растительноядные жи­вотные (консументы 1-го порядка) и растения- паразиты;
• третий уровень — плотоядные животные, питающиеся травоядными (консументы 2-го порядка), и паразиты травоядных;
• четвертый уровень — крупные плотоядные животные (консументы 3-го порядка, или, ина­че, хищники 2-го порядка); к этому же уровню относятся паразиты консументов 2-го порядка;
• особый трофический уровень составляют редуценты, которые потребляют мертвое орга­ническое вещество.

· Пищевые цепи (сети) и трофические уровни. Основой любой экосистемы, ее фундаментом являются пищевые (трофические) и сопутствующие им энергетические связи. В них постоянно происходит перенос Вещества и энергии, которые заключены в пище, созданной преимущественно растениями.

· Перенос потенциальной энергии пищи, созданной растениями, через ряд организмов путем поедания одних видов другими называется цепью питания или пищевой цепью, а каждое ее звено —трофическим уровнем

Первый трофический уровень образуют продуценты (растения), второй — первичные консументы (растительноядные животные), третий — вторичные консументы (плотоядные животные и паразиты).

Существуют два основных типа пищевых цепей — пастбищные (цепи выедания, или цепи потребления) и детритные (цепи разложения). Пастбищные цепи начинаются с продуцентов: клевер —>кролик —> волк; фитопланктон (водоросли) —> зоопланктон (простейшие) —>плотва —> щука — > скопа.

Билет 33

Внутри одной популяции между организмами могут существовать как положительные взаимодействия, т.е. сотрудничество, без которого популяция не может существовать, так и отрицательные взаимодействия, проявляющиеся в конкуренции и внутривидовой борьбе.

Взаимодействия между различными популяциями могут также быть положительными, отрицательными и нейтральными.

Отношения, при которых организмы, занимая сходные местообитания, практически не оказывают влияния друг на друга, носят название нейтрализма.

Например, белки и лоси в лесу.

Согласно классификации В.Н. Беклемищева (1951), прямые и косвенные межвидовые отношения подразделяются на 4 типа: *

Трофические; *

Топические; *

Форические; *

Фабрические.

Трофические связи возникают когда один вид питается другим (живым организмом, его остатками, продуктами жизнедеятельности). При этом возможна прямая связь (корова питается клевером, хищник жертвой, например, лиса – полевками, паразит соками хозяина), так и косвенная (конкуренция за объекты питания, комменсализм, мутуализм).

Хищничество — прямое уничтожение одного вида другим или однократное использование добычи хищником таким образом, что используемый организм погибает. Отношения типа «хищник — жертва» — это прямые пищевые связи, которые для одного из партнеров имеют отрицательные, для другого — положительные последствия.

Паразитизм — это форма взаимоотношений между организмами разных видов, при которой один организм (паразит) использует другой организм (хозяина) как среду обитания и источник питания, причиняя ему вред, но, как правило, не уничтожая его.

Конкуренция — это взаимоотношения, возникающие между организмами одного или различных видов в одинаковых условиях среды или со сходными экологическими требованиями, т.

е. между организмами одного трофического уровня (горизонтальные взаимоотношения). Конкуренция возникает в том случае, когда ресурсов недостаточно.

Кооперация (протокооперация) – форма взаимовыгодных отношений не обязательных для обоих партнеров.

Мутуализм — широко распространенная форма взаимовыгодных отношений между видами, причем оба вида полностью зависят друг от друга..

К мутуализму относится и симбиоз азотофиксирующих клубеньковых бактерий и бобовых растений.

Билет 34

Видовое разнообразие является определяю­щим фактором, обеспечивающим стабиль­ность экосистемы. Чем разнообразнее пище­вые цепи и сложнее их переплетение, тем ус­тойчивее биоценоз. Действительно, в сложных цепях с большим видовым разнообразием эко­логические возможности разных видов допол­няют и компенсируют друг друга. В результа­те даже при значительном изменении условий окружающей среды сложная система сохраня­ет свою целостность. Наиболее опасно (с точки зрения нарушения устойчивости) для экосис­темы уменьшение биомассы продуцентов, а также повреждения на уровне таких элемен­тов биотопа, как почва, вода, воздух

Сукце́ссия (от лат. succesio — преемственность, наследование) — последовательная необратимая и закономерная смена одного биоценоза(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.

Билет 35

Агроэкосисте́мы, или аграрные экологические системы, — сознательно спланированные человеком территории, на которых сбалансировано получение сельскохозяйственной продукции и возврат её составляющих на поля для обеспечения круговорота минеральных и органических веществ. В правильно спланированные агроэкосистемы, кроме пашен, входят пастбища или луга и животноводческие комплексы.

Урбоэкосистема — искусственно созданная и поддерживаемая человеком среда. Сюда относятся города, посёлки и урбанизированные людьми участки земли.

Билет 36

По Вернадскому биосфера – общепланетная оболочка, в состав которой входят нижние слои атмосферы, гидросфера, верхние слои литосферы. Состав и строение биосферы обусловлены современной и прошедшей жизнедеятельностью всей совокупности живых организмов - былых и современных.
Биосфера – природная система, состоящая из компонентов живой и неживой природы, в которой осуществляется непрерывный круговорот веществ, движение энергии и информации при непосредственном участии живых организмов.
То есть, существование биосферы – следствие взаимодействия её живых и неживых компонентов, аккумуляции и перераспределения в ней огромного количества энергии.
К основным свойствам биосферы относятся – термодинамическая открытость, самоорганизация, саморегуляция, динамическое равновесие, устойчивость, глобальность.
А что такое экосистема:
Биогеоценоз (экосистема) – совокупность сообщества живых организмов и среды. Иными словами, биоценоз (биотическая составляющая) и биотоп (абиотическая составляющая) образуют систему более высокого ранга – биогеоценоз.
Биосфера – высшая ступень иерархии, совокупность всех живых организмов и их экологической среды в пределах планеты.

Билет 37

В атмосферу, воду и почву каждый год выбрасывается 980 миллионов тонн отходов, среди которых есть токсичные вещества, вызывающие онкологические и другие тяжелые заболевания людей и животных. Из-за чрезмерного загрязнения воздуха городов ежегодно преждевременно умирают миллионы людей, а половина детей имеют хронические недуги. Концентрация озона в атмосфере за последние 25 лет снизилась более чем на 25%, а над северной Америкой, Европой и Сибирью - на 5%. Это прямой результат загрязнения верхних слоев атмосферы выхлопными и промышленными газами. Истощение защитного озонового слоя является причиной примерно 2 миллионов случаев заболевания раком в год. В наиболее неблагоприятных с экологической точки зрения зонах сегодня проживает половина населения Африки, две трети - Азии и почти 4/5 - Латинской Америки. В России в таких зонах находится пятая часть городского населения. Однако, около 73% населения страны (а это свыше 110 миллионов человек) оказываются в ситуации, когда приходится дышать воздухом, содержащим вредные вещества в концентрациях в 5 и более раз превышающих предельно допустимые нормы. (Шандала М.Г., 1988) Почти половина (если так скажем, ошибкой не будет) населения России ощущает серьезность экологических проблем. Это проявляется в повышенном загрязнении атмосферного воздуха, низком качестве питьевой воды, загрязнении водоемов, земель и т.д.

От загрязнения воздуха страдает не только человек, но также животные и растения. Загрязнение атмосферы таит в себе угрозу здоровью людей, наносит большой экономический ущерб.

Билет 38

К числу таких способов (или возможных путей решения проблемы) можно отнести возникновение и деятельность разного рода «зеленых» движений и организаций. Кроме «Green Peaсe’а», отличающегося не только размахом своей деятельности, но и, порой, заметным экстремизмом действий, а также аналогичных организаций, непосредственно проводящих природоохранные акции, существует другой тип экологических организаций – структуры, природоохранную деятельность стимулирующие и спонсирующие – типа Фонда дикой природы, например. Все экологические организации существуют в одной из форм: общественные, частные государственные либо организации смешанного типа.

Международная 'Красная книга» – список редких и находящихся под угрозой исчезновения видов животных и растений – в настоящий момент включает 5 томов материалов. Кроме того, существуют национальные и даже региональные «Красные книги».

В числе важнейших путей решения экологических проблем большинство исследователей также выделяет внедрение экологически чистых, мало- и безотходных технологий, строительство очистных сооружений, рациональное размещение производства и использование природных ресурсов.

Билет 39

есурсы природных компонентов (минеральные, климатические, водные, растительные, земельные, почвенные, животного мира).
Ресурсы природно-территориальных комплексов (горнопромышленные, водохозяйственные, селитебные, лесохозяйственные).
Природные ресурсы (тела или явления природы)

билет 40

Био́ника (от др.-греч. βίον — живущее) — прикладная наука о применении в технических устройствах и системах принципов организации, свойств, функций и структур живой природы, то есть формы живого в природе и их промышленные аналоги. Проще говоря, бионика — это соединение биологии итехники. Бионика рассматривает биологию и технику совсем с новой стороны, объясняя, какие общие черты и какие различия существуют в природе и в технике.

Название бионики происходит от древнегреческого слова бион — «ячейка жизни». Изучает бионика биологические системы и процессы с целью применения полученных знаний для решения инженерных задач. Бионика помогает человеку создавать оригинальные технические системы и технологические процессы на основе идей, найденных и заимствованных у природы.

·

разработаны различные типы искусственных нейронов; созданы искусственные "нервные сети", способные к самоорганизации, т. е. возвращающиеся в устойчивые состояния при выводе их из равновесия

· разработка искусственной сетчатки

· создание определителя глубины пространства для анализа аэрофотоснимков

· работы по созданию "искусственного носа" — электронного прибора для анализа малых концентраций пахучих веществ в воздухе или воде

· изучение структуры кожи быстроходных водных животных (например, кожа дельфина не смачивается и имеет эластично-упругую структуру, что обеспечивает устранение турбулентных завихрений и скольжение с минимальным сопротивлением) позволило увеличить скорость кораблей (создана специальная обшивка — искусственная кожа "ламинфло", которая дала возможность увеличить скорость морских судов на 15—20%)