Экзамен по биологии. Общая биология 22 Определение биологии как науки. Связь биологии с другими науками. Значение биологии для
 Скачать 0.97 Mb.
|
|
Диффузная (сетевидная) нервная система характерна для наиболее примитивных животных - кишечнополостных. У них нервная система состоит из диффузно расположенных по всему телу нейронов, которые своими отростками контактируют друг с другом и с иннервируемыми ими клетками, образуя подобие сети. Такой тип организации нервной системы обеспечивает высокую взаимозаменяемость нейронов и тем самым большую надежность функционирования. Однако ответные реакции при таком типе организации нервной, системы имеют неточный, расплывчатый характер. Узловой (ганглиозный) тип является следующей ступенью в развитии нервной системы. Он характерен для всех червей, иглокожих, моллюсков и членистоногих. У них имеет место концентрация тел нейронов в виде единых скоплений - узлов (ганглиев). Причем, у плоских и круглых червей такие узлы располагаются только на переднем конце тела, где сосредоточены органы захвата пищи и органы чувств. У кольчатых червей и членистоногих, тело которых разделяется на сегменты, кроме головных узлов, формируется брюшная цепочка нервных узлов, которые регулируют работу тканей и органов данного сегмента (кольчатые черви) или группы сегментов (членистоногие). Однако, всегда наиболее развитым остается головной узел, являющийся координирующим и регулирующим центром по отношению к остальным ганглиям. Этот тип нервной системы характеризуется некоторой организованностью: где возбуждение проходит строго по определенному пути, что дает выигрыш в быстроте и точности реакции. Но этот тип нервной системы весьма раним. Трубчатый тип нервной системы присущ хордовым животным. У них в эмбриональном периоде из эктодермы над хордой закладывается нервная трубка, которая у ланцетника сохраняется всю жизнь и выполняет функцию центрального отдела нервной системы, а у позвоночных она преобразуется в спинной и головной мозг. При этом головной мозг развивается из переднего отдела нервной трубки, а из остальной ее части - спинной мозг. Головной мозг у позвоночных состоит из пяти отделов: переднего, промежуточного среднего, продолговатого мозга и мозжечка. Систематика 2/2 54. Понятие о биологическом виде. Реальность биологического вида. Структура вида. Понятие о биологическом виде: Вид – основная структурная единица биологической систематики живых организмов, 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. По состоянию на 2011 год число описанных видов живых организмов составляло примерно 1,7 млн. Общее число видов, существующих на Земле, оценивается числом 8,7 млн, в том числе цветковые растения — около 400 тысяч видов (на 2011 год описано примерно 300 тысяч); учёные считают, что одних лишь грибов на нашей планете существует более 5 миллионов видов, при том, что сейчас описано всего лишь около 100 тысяч. Число вымерших видов, по некоторым оценкам, составляет около 500 миллионов. Один вид можно отделить от другого по пяти основным признакам. Морфологический критерий позволяет различать разные виды по внешним и внутренним признакам. Физиолого-биохимический критерий фиксирует неодинаковость химических свойств и физиологических процессов разных видов. Географический критерий свидетельствует, что каждый вид обладает своим ареалом. Экологический критерий позволяет различать виды по комплексу абиотических и биологических условий, в которых они сформировались, приспособились к жизни. Репродуктивный критерий обуславливает репродуктивную изоляцию вида от других, даже близкородственных. Нередко выделяют и другие критерии вида: цитологический (хромосомный), генетический и другие. Структура вида: Структурной единицей вида является популяция. Популяция (от лат. populatio — население) — совокупность организмов одного вида, длительное время обитающих на одной территории (занимающих определённый ареал) и частично или полностью изолированных от особей других таких же групп. В современных эволюционных теориях, например, в Синтетической теории эволюции, популяция считается элементарной единицей микроэволюционного процесса. 55. Популяционная структура вида. Генетическая структура популяции. Правило Харди-Вайнберга: содержание и математическое выражение. Популяционная структура вида: Каждый вид, занимая определенную территорию (ареал), представлен на ней системой популяций. Чем сложнее расчленена территория, занимаемая видом, тем больше возможностей для обособления отдельных популяций. Однако в не меньшей степени популяционную структуру вида определяют его биологические особенности, такие, как подвижность составляющих его особей, степень их привязанности к территории, способность преодолевать естественные преграды. Если члены вида постоянно перемещаются и перемешиваются на обширных пространствах, такой вид характеризуется небольшим числом крупных популяций. Большими миграционными способностями отличаются, например, северные олени и песцы. В некоторых случаях подвижный вид при относительно небольшом ареале может быть представлен одной-единственной популяцией. При слабо развитых способностях к перемещению в составе вида формируется множество мелких популяций, отражающих мозаичность ландшафта. У растений и малоподвижных животных число популяций находится в прямой зависимости от степени разнородности среды. Например, в горных районах территориальная дифференцировка таких видов всегда более сложна, чем на ровных открытых пространствах. Генетическая структура популяции: Генетическая структура популяции – соотношение в популяциях различных генов и аллелей. Она определяется богатством генофонда популяции (совокупность генов всех особей популяции). Любая популяция представляет собой непрерывный поток поколений благодаря обмену генами, который происходит в результате скрещивания особей друг с другом. Признаки, появившиеся в ходе независимого комбинирования генов, определяют формирование фенотипа организмов и обусловливают изменчивость в популяции. В ходе естественного отбора адаптивные фенотипы сохраняются, а неадаптивные исчезают. Так формируется генетическая реакция всей популяции, которая определяет выживание данного вида. Только те особи популяции, которые выжили и оставили потомство, вносят вклад в будущее своего вида. Популяция включает огромное количество разнообразных генов, которые образуют ее генофонд. Каждый ген может существовать в нескольких формах, называемых аллелями. Число особей в конкретной популяции, несущих определенный аллель, определяет частоту данного аллеля. Правило Харди-Вайнберга: содержание и математическое выражение. Закон Харди-Вайнберга гласит, что в условиях идеальной популяции частоты генов и генотипов остаются постоянными от поколения к поколению. Условия выполнения закона Харди-Вайнберга: 1. Случайность скрещивания в популяции. Это важное условие подразумевает одинаковую вероятность скрещивания между всеми особями, входящими в состав популяции. Нарушения этого условия у человека могут быть связаны с кровнородственными браками. В этом случае в популяции повышается количество гомозигот. На этом обстоятельстве даже основан метод определения частоты кровнородственных браков в популяции, которую вычисляют, определяя величину отклонения от соотношений Харди-Вайнберга. 2. Еще одна причина нарушения закона Харди-Вайнберга - это так называемая Ассортативность браков, которая связана с не случайностью выбора брачного партнера. Например, обнаружена определенная корреляция между супругами по коэффициенту интеллекта. Ассортативность может быть положительной или отрицательной и соответственно повышать изменчивость в популяции или понижать ее. Ассортативность влияет не на частоты аллелей, а на частоты гомо- и гетерозигот. 3. Не должно быть мутаций. 4. Не должно быть миграций как в популяцию, так и из нее. 5. Не должно быть естественного отбора. 6. Популяция должна иметь достаточно большие размеры, в противном случае даже при соблюдении остальных условий будут наблюдаться чисто случайные колебания частот генов (так называемый дрейф генов). Математическое выражение: (p A +q a ) 2 = p 2 AA + 2pq Aa + q 2 aa = 1 Где буквами обозначены: A и a – аллели одного гена. p - частота встречаемости аллеля A; q - частота встречаемости аллеля a; pq – частота встречаемости генотипа Aa; Антропология 2/2 56. Человек в системе природы. Специфика проявления биологического и социального в человеке. Человек в системе природы: Царство Животные – использует готовые вещества для питания, то есть гетеротроф. Клетки не имеют целлюлозных оболочек, нет хлоропластов- то есть состоит из типично животных клеток. Тип Хордовые – зародыш имеет хорду, жаберные щели в полости глотки, дорзальную (спинную) полую нервную трубку и двустороннюю симметрию тела. Подтип Позвоночные – развивается позвоночный столб, сердце на брюшной стороне тела, две пары конечностей. Класс Млекопитающие – теплокровный, новорожденные детеныши питаются молоком матери. Подкласс Плацентарные – развитие зародыша происходит внутри тела матери, питание плода осуществляется через плаценту. Отряд Приматы – полушария переднего мозга мощно развиты, кора образует сложную систему извилин и борозд. Конечности хватательного типа с противопоставлением большого пальца остальным. Пальцы имеют ногти. Полушария переднего мозга мощно развиты, кора образует сложную систему извилин и борозд. Конечности хватательного типа с противопоставлением большого пальца остальным. Пальцы имеют ногти. Семейство Гоминиды (люди) – прямохождение, что в дальнейшем повлияло на строение таза. Изменение строения кисти, приспособленное к изделию простейших орудий. Род Человек – расширенный таз, специфический рост волос на теле. Вид Человек Разумный – ряд анатомических образований, высоко развитая материальная и нематериальная культура, членораздельная речь, развитое абстрактное мышление. Специфика проявления биологического и социального в человеке. В соответствии с характеристикой Карла Маркса сущности человека как совокупности общественных отношений, он предстает существом социальным. Вместе с тем человек — часть природы. С этой точки зрения люди принадлежат к высшим млекопитающим, образуя особый вид Homo sapiens, а, следовательно, человек оказывается существом биологическим. Как и всякий биологический вид, Homo sapiens характеризуется определенной совокупностью видовых признаков. Каждый из этих признаков у различных представителей вида может изменяться в довольно больших пределах, что само по себе нормально. Методы статистики позволяют выявить наиболее вероятные, широко распространенные значения каждого видового признака. На проявление многих биологических параметров вида могут влиять и социальные процессы. К примеру, средняя «нормальная» продолжительность жизни человека, по данным современной науки, составляет 80—90 лет, если он не страдает наследственными заболеваниями и не станет жертвой внешних по отношению к его организму причин смерти, таких, как инфекционные болезни или болезни, вызванные ненормальным состоянием окружающей среды, несчастные случаи и т.п. Такова биологическая константа вида, которая, однако, изменяется под воздействием социальных закономерностей. В результате реальная (в отличие от «нормальной») средняя продолжительность жизни возросла с 20—22 лет в древности до примерно 30 лет в XVIII веке, 56 лет в Западной Европе к началу XX века и 75—77 лет — в наиболее развитых странах на исходе XX века. Биологически обусловлена продолжительность детства, зрелого возраста и старости человека; задан возраст, в котором женщины могут рожать детей (в среднем 15—49 лет); определяется соотношение рождений одного ребенка, близнецов и т. д. Биологически запрограммирована последовательность таких процессов в развитии человеческого организма, как способности усваивать различные виды пищи, осваивать язык в раннем возрасте, появление вторичных половых признаков и многое другое. По некоторым данным, передается по наследству, то есть биологически обусловлена, и одаренность разных людей в различных видах деятельности (музыка, математика и т. п.). Подобно другим биологическим видам, вид Homo sapiens имеет устойчивые вариации (разновидности), которые обозначаются, когда речь идет о человеке, чаще всего понятием расы. Расовая дифференциация людей связана с тем, что группы, населяющие различные районы планеты, адаптировались к конкретным особенностям среды их обитания, и это выразилось в появлении специфических анатомических, физиологических и биологических признаков. Но, относясь к единому биологическому виду Homo sapiens, представитель любой расы обладает такими свойственными этому виду биологическими параметрами, которые позволяют ему с успехом участвовать в любой из сфер жизнедеятельности человеческого общества. Если же говорить о человеческой предыстории, то вид Homo sapiens является последней из известных сегодня ступеней развития рода Homo. В прошлом нашими предшественниками были другие виды этого рода (такие, как Homo habilis — человек способный; Homo erectus — человек прямоходящий и пр.), наука не дает пока однозначной генеалогии нашего вида. Биологически каждый из когда-либо живших или живущих ныне человеческих индивидов является уникальным, единственным, ибо неповторим набор генов, получаемых им от родителей (исключение составляют однояйцевые близнецы, наследующие идентичный генотип). Эта неповторимость усиливается в результате взаимодействия социальных и биологических факторов в процессе индивидуального развития человека. 57. Популяционная структура человечества. Демы. Изоляты. Люди как объект действия эволюционных факторов. Популяционная структура человечества. В антропогенетике популяцией называют группу людей, занимающих общую территорию и свободно вступающих в брак. Изоляционные барьеры, препятствующие заключению брачных союзов, нередко несет выраженный социальный характер (например, вероисповедание). Размер, уровень рождаемости и смертности, возрастной состав, экономическое состояние, уклад жизни являются демографическими показателями популяций людей. Генетически они характеризуются генофондами. Большое значение в определении структуры браков имеет размер группы. Дем — популяция людей численностью от 1500 до 4000 человек. Обычно демы в известной степени перекрываются с соседними демами. В природе демы, как и виды, могут оставаться неизменными на протяжении многих поколений. Эта неизменность означает, что за данное время не произошло никаких изменений ни в генетической конституции дема, ни в условиях окружающей среды, которые влияют на выживание организмов. Обычно дем — относительно кратковременная группировка особей, которая существует несколько поколений. Представители разных демов одной популяции могут отличаться друг от друга по морфофизиологическим признакам. Изоляты – сравнительно небольшие группы людей, численностью до 1500 человек, которые в силу своего территориального положения (например, расселения на небольшом острове, в горах и других труднодоступных местах) или иных причин (религиозных, этнических) оказались оторванными от массы населения. Люди как объект действия эволюционных факторов. Эволюционные факторы, действующие на популяции людей, приводят к изменению генофонда. Влияние элементарных эволюционных факторов на изменение генофонда человеческих популяций сводится к действию мутационного процесса, миграциям, дрейфу генов, естественному отбору. Мутационный процесс является постоянно действующим элементарным эволюционным фактором. Он обеспечивает изменчивость популяции по отдельным генам. Мутации являются элементарным эволюционным материалом. Частота возникновения отдельных спонтанных мутаций находится в пределах 10 -4 - 10 -8 . Давление мутационного процесса определяется изменением частоты аллеля по отношению к другому. Мутационный процесс постоянно поддерживает гетерогенность популяции, однако численность преобладания гетерозигот Аа над гомозиготами аа существенна, так как большинство патологических мутаций рецессивно. Учитывая большое количество генов у человека, следует предположить, что до 10% его гамет несут мутантные гены. Доминантные мутации проявляются уже в первом поколении и подвергаются действию естественного отбора сразу. Рецессивные - накапливаются, проявляются фенотипически только в гомозиготном состоянии. Накопление мутантных аллелей создает гетерогенность популяции и способствует комбинативной изменчивости. Средняя степень гетерозиготности у человека составляет 6,7%, а в целом у позвоночных - 6,0%. Учитывая, что у человека имеется около 32000 структурных генов, то это означает, что каждый человек гетерозиготен более чем по 2000 локусам. При этом, теоретически возможное число различных типов гамет составляет 22150. Такое число гамет не может образоваться не только у отдельного человека, но и у всего человечества за все время его существования. Это значение значительно больше числа протонов и нейтронов во Вселенной. Насыщенность популяции рецессивными генами снижает приспособленность особей и называется генетическим грузом. Наличием генетического груза в человеческих популяциях объясняется появлением 5% потомков с генетическими дефектами. Дрейф генов - это колебания частот генов в ряду поколений, вызываемые случайными причинами, например малочисленностью популяций. Дрейф генов – процесс совершенно случайный и относится к особому классу явлений, называемых ошибками выборки. Общее правило состоит в том, что величина ошибки выборки находится в обратной зависимости от величины выборки. Применительно к живым организмам это означает, что чем меньше число скрещивающихся особей в популяции, тем больше изменений, обусловленных дрейфом генов, будут претерпевать частоты аллелей. Случайный рост частоты одной какой-либо мутации обычно обусловливается преимущественным размножением в изолированных популяциях. Это явление называется «эффектом родоначальника». Он возникает, когда несколько семей создают новую популяцию на новой территории. В ней поддерживается высокая степень брачной изоляции, что способствует закреплению одних аллелей и элиминацию других. Последствия «эффекта» - неравномерное распределение наследственных заболеваний человеческих популяций на земле. Случайные изменения частот аллелей, подобные тем, которые обусловлены «эффектом родоначальника», возникают и в случае, если в популяции в процессе эволюции происходит резкое сокращение численности. |