Экзамен чгма. Экзамен(ЧГМА)-WPS Office. Экзамен(чгма) Раздел Биология клетки
 Скачать 0.72 Mb.
|
|
4. Гомеостаз 72. Понятие о гомеостазе. Проявление гомеостаза на разных уровнях организации биологических систем. Структурный гомеостаз, механизмы его поддержания. Гомеостаз — саморегуляция, способность открытой системы сохранять постоянство своего внутреннего состояния посредством скоординированных реакций, направленных на поддержание динамического равновесия. Стремление системы воспроизводить себя, восстанавливать утраченное равновесие, преодолевать сопротивление внешней среды. Структурный гомеостаз определяет материальную основу разнообразия физиологических реакций организма, осуществляющихся на субклеточном, клеточном, тканевом, органном, системном и организменном уровнях, поскольку особенности строения каждого из них не случайны, адаптированы к выполняемой функции. Структурные основы гомеостаза проявляются в структурных особенностях закономерной организации элементов каждого уровня, соответствующих их функции, а также поддержания закономерной структурной организации каждого уровня на основе непрерывного процесса восстановления структуры — физиологической и репаративной регенерации. Механизмы гомеостаза: обратная связь Когда происходит изменение в переменных, наблюдаются два основных типа обратной связи, на которые реагирует система: Отрицательная обратная связь, выражающаяся в реакции, при которой система отвечает так, чтобы изменить направление изменения на противоположное. Так как обратная связь служит сохранению постоянства системы, это позволяет соблюдать гомеостаз. Например, когда концентрация углекислого газа в организме человека увеличивается, лёгким приходит сигнал к увеличению их активности и выдыханию большего количество углекислого газа. Терморегуляция — другой пример отрицательной обратной связи. Когда температура тела повышается или понижается терморецепторы в коже и гипоталамусе регистрируют изменение, вызывая сигнал из мозга. Данный сигнал, в свою очередь, вызывает ответ — понижение температуры или повышение. Положительная обратная связь, которая выражается в усилении изменения переменной. Она оказывает дестабилизирующий эффект, поэтому не приводит к гомеостазу. Положительная обратная связь реже встречается в естественных системах, но также имеет своё применение. Например, в нервах пороговый электрический потенциал вызывает генерацию намного большего потенциала действия. Свёртывание крови и события при рождении можно привести в качестве других примеров положительной обратной связи. Устойчивым системам необходимы комбинации из обоих типов обратной связи. Тогда как отрицательная обратная связь позволяет вернуться к гомеостатическому состоянию, положительная обратная связь используется для перехода к совершенно новому и, вполне может быть, менее желанному состоянию гомеостаза, — такая ситуация называется «метастабильность». Такие катастрофические изменения могут происходить, например, с увеличением питательных веществ в реках с прозрачной водой, что приводит к гомеостатическому состоянию высокой эвтрофикации зарастание русла водорослями и замутнению. 5. Вопросы эволюции 74. Понятия о популяции. Основные характеристики популяции как эколого-генетической системы (ареал, численность особей и её динамика, возрастной и половой состав) Популяция — совокупность особей одного вида, занимающих определенный ареал, свободно скрещивающихся друг с другом, имеющих общее происхождение, генетическую основу и в той или иной степени изолированных от других популяций данного вида. Ареал — часть земной поверхности или акватории, в пределах которой встречается тот или иной вид род, семейство и т. д. животных или растений. Ареал вида представляет собой сочетание видовых требований с определённой суммой экологических условий на обширной территории или акватории. Однако эта эколого-географическая сопряжённость видов осложняется изменениями физико-географических условий в прошлом — климата, растительного покрова, формы земной поверхности и пр. Поэтому ареал вида является суммированным эффектом современных и предшествовавших условий. В результате, в географическом распределении видов и их комплексов — флор для растений и фаун для животных — наблюдается ряд неравномерностей и свои закономерности. Численность особей — это общее количество особей, обитающих на данной территории или в данном объеме биотопа. Возрастной состав – соотношение в популяции особей разных возрастных групп. Абсолютный возрастной состав выражает численность определенных возрастных групп в определенный момент времени. Относительный возрастной состав выражает долю или процент особей данной возрастной группы по отношению к общей численности популяции. Возрастной состав определяется рядом свойств и особенностей вида: время достижения половой зрелости, продолжительность жизни, длительность периода размножения, смертность и другое. Соотношение возрастных групп в структуре популяции характеризуют ее способность к размножению и выживанию, и согласуется с показателями рождаемости и смертности. В растущих популяциях с высокой рождаемостью преобладают молодые, еще не репродуктивные особи, в стабильных – обычно это разновозрастные, у которых регулярно определенное число особей переходит из младших возрастных групп в старшие, рождаемость равна убыванию населения. В сокращающихся популяциях основу составляют старые особи, возобновление в них отсутствует или совсем незначительно. Половой состав – соотношение особей мужского и женского пола в популяции. Половая структура свойственна только популяциям раздельнополых организмов. Популяции свойственно также определенное соотношение полов, причем соотношение самцов и самок не равно 1:1. В силу специфики физиологии и экологии, свойственной разным полам, в силу их разной жизнеспособности, влияния факторов внешней среды могут быть значительные различия в этом соотношении. И эти различия неодинаковы как в разных популяциях, так и в разных возрастных группах одной и той же популяции. 75. Элементарные эволюционные факторы: мутации, популяционные волны, изоляция и её формы, дрейф генов – генетико-автоматический процесс. Элементарные эволюционные факторы – это стохастические вероятностные процессы, протекающие в популяциях, которые служат источниками первичной внутрипопуляционной изменчивости. Мутация — стойкое то есть такое, которое может быть унаследовано потомками данной клетки или организма изменение генотипа, происходящее под влиянием внешней или внутренней среды. Популяционные волны — это вспышки численности, периодические или непериодические значительные изменения числа особей в популяции. Эволюционное значение популяционных волн в том, что они: изменяют частоты аллелей малочисленные на пике волны могут проявиться фенотипически, а на спаде — исчезнуть из генофонда; на пике волны изолированные популяции сливаются, растет миграция и панмиксия, растет гетерогенность генофонда; популяционные волны изменяют интенсивность природного отбора и его направление. Изоляция — это биологические барьеры межпопуляционному скрещиванию. Известны два механизма репродуктивной изоляции: презиготические и постзиготические. Презиготические механизмы препятствуют скрещиванию индивидов различных популяций и тем самым исключают возможность появления гибридного потомства. В презиготической изоляции выделяют следующие формы: Экологическая изоляция — изоляция вследствие экологического разобщения. Популяции живут на общей территории, но в различных местах обитания и поэтому друг с другом не встречаются. В горах обычны два вида традесканции: один на скалистых вершинах, другой — в тенистых лесах. Временная изоляция — изоляция вследствие разновременности половой активности или цветения. Максимум кладок серебристой чайки приходится на последнюю треть апреля, а у восточной клуши — не раньше середины мая. Этологическая изоляция — неспаривание вследствие различий в сексуальном поведении в ухаживании, пении, танцах, свечении, демонстрациях. Брачная окраска, поведение и сигналы самцов воспринимаются только самками того же вида. У млекопитающих важную роль играют химические сигналы. Механическая изоляция — безрезультатность спаривания вследствие разного строения половых органов. Межвидовые спаривания у дрозофилы приводят к травмам и даже к смерти партнеров. Шалфеи различаются строением цветка и поэтому опыляются разными видами пчел. Гаметическая изоляция — отсутствие таксиса между гаметами или же гибель микрогамет в половых путях самки или в рыльцах цветков. Постзиготическая репродуктивная изоляция возникает вследствие: нежизнеспособность гибридов: зигота развивается в гибрид, обладающий пониженной жизнеспособностью гибнет зародыш на разных стадиях развития, гибнет молодой организм, гибрид не достигает половой зрелости стерильность гибридов: гибриды жизнеспособны, но они не образуют полноценных гамет вырождение гибридов — разрушение гибридов: гибриды дают потомков, жизнеспособность и плодовитость которых понижена. Значение изоляции: нарушает панмиксию, усиливает в изолятах инбридинг, закрепляет генотипическую дифференцировку, усиливает генотипическую дифференцировку, ведет к формированию нескольких популяций из одной исходной. Дрейф генов или генетико-автоматические процессы— явление ненаправленного изменения частот аллельных вариантов генов в популяции, обусловленное случайными статистическими причинами. Один из механизмов дрейфа генов заключается в следующем. В процессе размножения в популяции образуется большое число половых клеток— гамет. Большая часть этих гамет не формирует зигот. Тогда новое поколение в популяции формируется из выборки гамет, которым удалось образовать зиготы. При этом возможно смещение частот аллелей относительно предыдущего поколения. 76. Естественный отбор – движущая и направляющая сила эволюции. Формы естественного отбора. Естественный отбор – главный, ведущий, направляющий фактор эволюции, лежащий в основе теории Ч.Дарвина. Определение: избирательное выживание и размножение наиболее приспособленных организмов. Роль: выбирая полезные признаки, естественный отбор создает новые виды. Причина: борьба за существование. Формы: -Стабилизирующий – действует в постоянных условиях, отбирает средние проявления признака, сохраняет признаки вида кистепёрая рыба латимерия -Движущий – действует в изменяющихся условиях, отбирает крайние проявления признака отклонения, приводит к изменению признаков берёзовая пяденица -Половой – конкуренция за полового партнера. Следствия естественного отбора результаты эволюции: Эволюция изменение, усложнение организмов Возникновение новых видов Приспособленность организмов к условиям окружающей среды. 77. Вид – результат микроэволюции. Определение, структура и критерии вида Генетическое единство, целостность вида. Пути и способы видообразования. Вид — основная структурная единица биологической систематики живых организмов. Микроэволюция — это систематическое изменение частот гомологичных аллелей, участков хромосом или целых хромосом в локальной популяции.Так же называют любое увеличение или уменьшение частоты в генофонде вариантной формы, которая встречается в популяции из поколения в поколение. Результаты микроэволюции: видообразование генетический полиморфизм адаптации механизмы видообразования и его этапы Критерии вида — совокупность определенных признаков, свойственных только одному какому-либо виду. Морфологический критерий заключается в сходстве внешнего и внутреннего строения организмов. Генетический критерий- иногда среди очень похожих особей обнаруживаются группы, которые не скрещиваются друг с другом. Физиологический критерий отражает сходство всех процессов жизнедеятельности у особей одного вида: одинаковые способы питания, размножения, сходные реакции на внешние раздражители, одинаковые биологические ритмы. Биохимический критерий определяется сходством или различием строения белков, химического состава клеток и тканей. Экологический критерий характеризуется определенными формами взаимоотношений организмов данного вида с представителями других видов и факторами неживой природы. Географический критерий определяет область распространения, т. е. ареал вида. Структура вида: Реально в природе особи любого вида внутри ареала распределены неравномерно: где-то они образуют скопления,а где-то могут вообще отсутствовать.Такие частично или полностью изолированные группировки особей одного вида называют популяциями. Популяция — это совокупность особей одного вида,записывают в течение достаточно длительного временинаселяющих определенную территорию внутри ареала вида, свободно скрещивающихся между собой и частично или полностью изолированных от особей других подобных совокупностей. Популяция является элементарной единицей эволюции. Целостность вида обеспечивается его обособленностью от других видов благодаря специфическому хромосомному набору. Видообразование — процесс возникновения новых видов. Пути:1преобразование существующих видов. В ходе эволюции вид А меняется и превращается в вид В. Такой процесс называется филетическим видообразованием и не предполагает изменения числа видов.2 со слиянием двух существующих видов А и В и образованием нового вида С. При этом говорят о гибридогенном происхождении видов.3 обусловлен дивергенцией разделением одного предкового вида на несколько независимо эволюционирующих видов. Именно по этому пути и шла в основном эволюция биоразнообразия на Земле. Способы: Аллопатрическое видообразование — связано со сменой родины, расселением и изменением, пространственным обособлением дивергирующихся групп. Это медленный путь видообразования, дающий виды, как правило, отличающиеся по морфофизиологическому критерию от вида-родоначальника. В зависимости от специфики изолирующего фактора выделяют два способа аллопатрического видообразования: географическое видообразование, экологическое видообразование. Симпатрическое видообразование не связано с пространственным разобщением популяций. Оно может осуществляться в пределах ареала исходного вида и изоляция здесь с самого начала является генетической. Это относительно быстрый путь видообразования в результате которого образуются виды, близкие к исходному по морфофизиологическим показателям. Можно видеть несколько способов: Видообразование путем полиплоидизации, Гибридогенное видообразование. 8. Экология 92. Экология как наука, история развития, междисциплинарный характер. Глобализация экологии и её значение для будущего человечества. Экология — наука об отношениях живых организмов и их сообществ между собой и с окружающей средой. Уже с давних времён люди стали замечать различные закономерности во взаимодействии животных друг с другом и с окружающей средой. Однако, в те времена даже биология не была отдельной наукой, являясь частью философии. 93. Основные направления и структура современной экологии: эндо-аут-синэкология, глобальная экология. Предмет, задачи и методы экологии. Синэкология — раздел экологии, изучающий взаимоотношения организмов различных видов внутри сообщества организмов. Часто синэкологию рассматривают как науку о жизни биоценозов, то есть многовидовых сообществ животных, растений и микроорганизмов. Аутэкология — раздел экологии, изучающий взаимоотношения организма с окружающей средой. В отличие от демэкологии и синэкологии, сосредоточенных на изучении Биотическая структура экосистем Экологические факторы Функционирование экосистем">взаимоотношений со средой популяций и экосистем, состоящих из множества организмов, исследует индивидуальные организмы на стыке с физиологией. Данный термин ныне считается устаревшим, а предмет раздела полагают неотличимым от такового демэкологии. Это связано с тем, что уровнем организации живого, на котором возможно изучение взаимодействия с косной средой, считают популяцию организмов определенного вида. Эндоэкология — это наука, которая изучает и разрабатывает методы и средства, позволяющие поддерживать чистоту внутренней среды организма, тем самым обеспечивая нормальную жизнедеятельность всех органов и тканей. Эндоэкология — новое ответвление научной медицины, которое призвано не лечить заболевания, а в первую очередь заниматься их профилактикой, что является крайне важным в современных условиях. Глобальная всеобщая экология рассматривает особенности взаимодействия природы и общества в рамках всего Земного шара, в том числе глобальные экологические проблемы потепление климата планеты, сокращение площади лесов, опустынивание, загрязнение среды обитания живых организмов и т. п.. Содержание современной экологии лучше всего можно определить, исходя из концепции уровней организации. Сообщество, популяция, организм, орган, клетка и ген – основные уровни организации жизни. Расположены в иерархическом порядке – от малых систем к крупным. На каждом уровне или ступени в результате взаимодействия с окружающей физической средой энергией и веществом возникают характерные функциональные системы. Экология изучает, главным образом, системы надорганизменных уровней организации: популяционные, экологические. Самой крупной и наиболее близкой к идеалу по «самообеспечению» веществом и энергией является биологическая система – биосфера. Иерархические подход дает удобную основу для подразделения и изучения экологических ситуаций. На этом основании можно дать определение экологии как науки, ее содержания, предмета и задач. Экология — наука о взаимоотношениях организмов между собой и с окружающей неживой природой. Основным содержанием современной экологии является исследование взаимоотношений организмов друг с другом и со средой на популяционно-биоценотическом уровне и изучение функционирования биологических макросистем более высокого ранга: биогеоценозов экосистем, биосферы, их продуктивности и энергетики. Предметом исследования экологии являются биологические макросистемы популяция, биоценозы и их динамика во времени и пространстве. Задачи экологии — изучение закономерностей размещения живых организмов в пространстве, изменения численности организмов, потока энергии через живые системы и круговорота веществ и т.д. |