Филогенез мочеполовой системы хордовых.

а) Источники формирования органов мочеполовой системы в эмбриогенезе человека.

б) Эволюция почки.

в) Филогенез половых желез.

г) Эволюция мочеполовых протоков.

д) Онтофилогенетические предпосылки формирования врожденных пороков развития мочеполовой системы у человека.

Выделительную и половую систему рассматривают в едином комплексе в связи с единством эмбрионального развития и связью с целомом. Закладка мочеполовой системы – нефрогонотом, формируется в области ножки сомита (мезодерма) в непосредственном контакте с целомом. Половые железы хордовых располагаются в целоме. Продукты диссимиляции тоже поступают в целом. Наиболее простой путь выведения во внешнюю среду половых клеток и продуктов обмена через общий канал, который начинается воронкой в целоме и открывается на покровах. Функции выделительной системы: 1) экскреторная; 2) поддержание водно-солевого гомеостаза, кислотно-щелочного равновесия, уровня глюкозы и др.; 3) участие в регуляции кровяного давления. Функции половой системы: 1) воспроизводство вида; 2) гуморальная регуляция.

Эволюция почки

Почка прошла 3 этапа эволюции:

1. Предпочка, головная почка, пронефрос (располагается в головной части зародыша). Закладывается у всех зародышей. Функционирует у круглоротых, личинок рыб и земноводных. Находится на переднем конце тела. Состоит 10 примитивных нефронов. Фильтрация из целома, связи с кровеносной системой нету.

2. Первичная почка, туловищная, или мезонефрос (тянется на протяжении всего тела). У рыб и земноводных кзади от предпочек в туловищных сегментах формируются первичные почки, содержащие до нескольких сотен нефронов. Нефроны вступаю в связь с кровеносной системой, формируя капсулы почечных клубочков. Продукты обмена поступают из крови непосредственно в нефрон, но часть нефронов сохраняют связь с целомом через воронки, фильтрация и из целома, и из крови. Но с мочой теряется много воды, животные обитают только во влажной среде.

3. Вторичная почка, тазовая, или метанефрос. У пресмыкающихся, птиц и млекопитающих возникают вторичные почки. Закладываются в тазовом отеделе тела и содержат много нефронов совершенного строения. Они образуются за счет многократного ветвления развивающихся нефронов. Не имеют воронки и теряют связь с целомом. Каналец нефрона удлиняется, дифференцируется на проксимальный и дистальный отделы, между которыми у млекопитающих и птиц появляется петля Генли. Это обеспечивает эффективное обратное всасывание в кровь воды, глюкозы, солей и др. элементов, необходимых человеку. Концентрация продуктов в моче велика, а количество мочи мало. Это позволяет животных заселять засушливые участки земли.

Структурно-функциональная единица почек – нефрон, в котором происходят процессы фильтрации, реабсорбции, серкеции.

Эволюция выделительной системы

1. Субституция: замещение предпочки – первичной – вторичной.

2. увеличение числа нефронов

Направление эволюции половой системы

1. Специализация желез.

2. Усиление связи с выделительной системой.

3. Переход от наружного осеменения к внутреннему.

4. Морфологическое усложнение полового аппарата.

У большинства позвоночных гонады закладываются в виде парных складок центральных краях мезонефроса. Сначала гонады мужского и женского пола имеют одинаковое строение. Позднее происходит специализация желез и возникает связь с различными для каждого пола частями выделительной системы.

У самок анамний мочеточник предпочки — мюллеров канал преобразуется в яйцевод, а продукты диссимиляции выводятся самостоятельно через первичную почку и ее мочеточник — вольфов канал. Одновременно возникает связь между семенником и первичной почкой. Из эпителия, выстилающего стенку полости тела, образуются тяжи, соединяющие канальцы первичной почки и семенные канальцы.

Мужские половые клетки через семявыводящие канальцы попадают в почку и мочеточник, который представлен вольфовым каналом. Поэтому канал называют мочеполовым протоком.

У самок амниот, как и у анамний, яйцевод развивается из остатков предпочки и из мочеточника — мюллерова канала.

У самцов амниот мочеточник полностью редуцируется. Канальцы передней части первичной почки — вольфов канал превращается в семяпровод. Функцию выделения мочи в связи с образованием вторичной почки он утрачивает, в отличие от самцов анамний.

У рептилий и птиц в яйцеводах наблюдается дифференцировка на отделы. Передняя часть яйцеводов у черепах, крокодилов и птиц продуцирует белок, а задняя часть — кожистую (у рептилий), или пропитанную известью (у птиц) скорлупу.

У млекопитающих в связи с появлением функции живорождения дифференцировка яйцеводов становится более сложной. Яйцеводы подразделяются на 3 отдела: фаллопиевы трубы, матку и влагалище. У плацентарных происходит срастание дистальных отделов яйцевода на разных уровнях.

Эволюция мочеполовых протоков

В эмбриогенезе вдоль тела закладывается пронефрический канал, далее он расщепляется на два, или же закладывается второй канал параллельно (Вольфов и Мюллеров). Вне зависиости от пола у всех позвоночных формируется как Вольфов, так и Мюллеров каналы. Мюллеров канал имеет отношение к половой системе самок, Вольфов канал – половой системе самцов и мочевыделительной системе самок и самцов.

Пороки развития мочеполовой системы у человека

1. Аномалии числа почек.

2. Аплазия (отсутствие одной почки).

3. Удвоение почки.

4. Гипоплазия (уменьшение в размере).

5. Дистопия (изменение положение почки) – подвздошное и тазовое.

6. Поликистоз почек.

7. Различные аномалии развития матки и влагалища (двойная, седловидная и др.)

8. Крипторхиз – неопущение яичек.

9. Неразделение клоаки.

10. Несрастание парных зачатков полового члена.

Биосфера.

а) Понятие о биосфере (определение). Элементарная структурная единица биосферы (характеристика).

б) Уровни организации жизни на Земле.

в) Состав и границы биосферы.

г) Современные концепции биосферы.

Д) Учение академика В.И. Вернадского о биосфере.

А)В 1875 году Эдуард Зюсс ввел термин "биосфера"

"Биосфера - сфера жизни" — Э. Зюсс

Биосфера - это своеобразная оболочка Земли содержащая всю совокупность живых организмов и ту часть вещества планеты, которая находится в непрерывном обмене с этими организмами.

Б) Жизнь изучается на различных уровнях, самый простой из которых – молекулярный. На этом уровне изучаются неорганические и органические молекулы, входящие в состав живых организмов – их строение и функции в живом организме.

На клеточном уровне изучается строение клеток, строение и функции клеточных органоидов. Каждая клетка проявляет все свойства живого – обмен веществ, раздражимость, развитие и размножение.

У многоклеточных организмов клетки специализируются, начинают гораздо более эффективно выполнять различные функции, появляется тканевый уровень.

Дальнейшее усложнение организмов связано с появлением органного уровня. Орган выполняет более конкретную функцию и еще более эффективно, чем просто ткань. Обычно орган содержит все ткани, но в связи с выполняемыми функциями в нем преобладает одна или две ткани, например, в сердце преобладает мышечная ткань, в щитовидной железе – железистая.

Органы приспосабливаются к совместной работе, такие совместно выполняющие определенные функции органы образуют системный уровень – за пищеварение отвечает целый ряд органов, образующих пищеварительную систему.

Таким образом, большинство многоклеточных организмов включают в себя все предыдущие уровни, которые формируют организменный уровень. Правда существуют и одноклеточные организмы.

Для существования во времени необходимо воспроизведение себе подобных, и группы живых организмов образуют виды, состоящие из популяций – это уже популяционно - видовой уровень.

Но виды существуют не изолированно, а в природном сообществе, взаимодействуют с другими видами живых организмов и приспосабливаются к факторам неживой природы, формируется биогеоценотический уровень.

Самый сложный уровень жизни на Земле – биосферный, это земная оболочка, заселенная живыми организмами.

В) Состав биосферы.

1. Живое вещество (образованное совокупностью организмов)

2. Биогенное вещество (создается и перерабатывается в процессе жизнедеятельности организмов)

3. Костное вещество (

Биокостное вещество (совместный результат жизнедеятельности организмов и абиогенных процессов)

5. Вещество находящееся в радиоактивном распаде

6. Рассеянные атомы

7. Вещество космического происхождения

5. Граница биосферы.

Верхняя граница в атмосфере проходит в 15-20 км от планеты. В нее входит вся тропосфера, нижняя часть стратосферы. Ограничена слоем озона. (Озон у полюсов - от 8 до 30 км, а в тропосфере - от 15 до 35 км)

Нижняя граница в литосфере на глубине 3,5 - 7, 5 км. Распространение живых организмов ограничивается вглубь несколькими метрами. Граница между атмосферой и литосферой в гидросфере: 10—11 км. Определяется дном Мирового Океана, включая донные отложения.

Основные оболочки Земли:

1. Электромагнитное поле - физический вакуум, от 50 до 1 км от Земли, через нее проходит обмен энергии и веществ с космосом.

2. Ионосфера - отсутствует живое вещество, расстояние 100-500 км. Представлено разжиженным газом.

3. Атмосфера

4. Стратосфера - слой атмосферы расположенный на высоте 20-15 км. Нижняя часть - температура постоянна, а чем выше поднимаемся тем ее температура уменьшается.

5. Тропосфера - от 3-15 км, сосредоточение газов, состав атмосферы, и весь водяной пар. Между тропо- и стратосферой - озоновый слой. Озоновый слой - защита, поглощение радиации.

Г) Концепции биосферы.

В труде "Космос" Александр Гумбольдт развил идею о взаимосвязи всех природных процессов и явлений на Земле.

В.В. Докучает - разработал учение о географических зонах.

"Биосфера - определенная природная система, а ее существование в первую очередь выражается в круговороте энергии, которая обеспечивается с участием живых организмов." — В.В. Докучаев.

Яков Молешотт - выдвинул идею о круговороте веществ.

Пфеффер - предложил классификацию организмов по способу питания, разделив их на 3 группы:

- Автотрофы

- Гетеротрофы

- Миксотрофы

Вернадский В.И. - разработал учение о биосфере ("Биосфера", 1926 г)

"Биосфера - область распространения жизни включающая наряду с организмами и среду их обитания" — В.И. Вернадский.

Д) Учение В. И. Вернадского о биосфере.

Вернадский В.И. - разработал учение о биосфере ("Биосфера", 1926 г)

В. И Вернадский развил это направление и разработал учение о биосфере как глобальной системе нашей планеты, в которой основной ход геохимических и энергетических превращений определяется живым веществом. Он распространил понятие биосферы не только на сами организмы, но и на среду их обитания, чем придал концепции биосферы биогеохимический смысл.

"Биосфера - область распространения жизни включающая наряду с организмами и среду их обитания" — В.И. Вернадский.

Биосфера - общепланетарная оболочка Земли состав, структура и энергия которой определяется совокупной деятельностью живых организмов в течение всего геологического времени.

Она включает:

1) живое вещество, образованное совокупностью организмов;

2) биогенное вещество, которое создается и перерабатывается в процессе жизнедеятельности организмов (газы атмосферы, каменный уголь, нефть, сланцы, известняки и др.);

3) косное вещество, которое образуется без участия живых организмов (продукты тектонической деятельности, метеориты);

4) биокосное вещество, представляющее собой совместный результат жизнедеятельности организмов и абиогенных процессов (почвы).

В.И. Вернадский подчеркивал, что биосфера является результатом геологического и биологического развития и взаимодействия косного и биогенного вещества.

В.И. Вернадский сформулировал пять постулатов, относящихся к функции биосферы.

Первый постулат: «С самого начала биосферы жизнь, в нее входящая, должна была быть уже сложным телом, а не однородным веществом, поскольку связанные с жизнью ее биогеохимические функции по разнообразию и сложности не могут быть уделом какой-нибудь одной формы жизни». Другими словами, первобытная биосфера изначально отличалась богатым функциональным разнообразием.

Второй постулат: «Организмы проявляются не единично, а в массовом эффекте... Первое появление жизни... должно было произойти не в виде появления одного какого-нибудь вида организмов, а их совокупности, отвечающей геохимической функции жизни. Должны были сразу появиться биоценозы».

Третий постулат: «В общем монолите жизни, как бы ни менялись его составные части, их химические функции не могли быть затронуты морфологическим изменением». То есть первичная биосфера была представлена «совокупностями» организмов типа биоценозов, которые и были главной «действующей силой» геохимических преобразований. Морфологические изменения «совокупностей» не отражались на «химических функциях» этих компонентов.

Четвертый постулат: «Живые организмы... своим дыханием, своим питанием, своим метаболизмом... непрерывной сменой поколений... порождают одно из грандиознейших планетных явлений... — миграцию химических элементов в биосфере», поэтому «на всем протяжении протекших миллионов лет мы видим образование тех же минералов, во все времена шли те же циклы химических элементов, какие мы видим и сейчас».

Пятый постулат: «Все без исключения функции живого вещества в биосфере могут быть исполнены простейшими одноклеточными организмами

Биосфера.

а) Геосферы Земли и их характеристика. (Характеристика геосфер в составе биосферы: атмосферы, литосферы, гидросферы)

б) Биосфера – глобальная экосистема. Понятие о пленке жизни.

в) Распространенность атмосферы в биосфере и факторы, её лимитирующие.(факторы, определяющие проникновение организмов в атмосфере).

г) Распространенность гидросферы в биосфере и факторы, её лимитирующие.

Биосфера – сложная наружная оболочка Земли, населенная организмами, составляющими в совокупности живое вещество планеты. Термин был введен в 1875г. Эдуардом Зюссом. Атмосфера, гидросфера, литосфера – составляющие биосферы, в которых существует жизнь.

Строение:

– живое вещество (совокупность живых организмов)

– косное вещество (все геологические образования, не входящие в состав живых организмов и не созданные ими)

– биокосное вещество (нефть)

– биогенное вещество (геологические породы, созданные живыми организмами).

Факторы, определяющие границы биосферы, — неблагоприятные условия для жизни организмов.

Биосфера по вертикали разделяется на две четко обособленные области: верхнюю, освещенную светом, - фотобиосферу, в которой происходит фотосинтез, и нижнюю, «темную», - меланобиосферу, в которой фотосинтез невозможен. На суше граница между ними проходит по поверхности Земли.

Биосфера охватывает нижнюю часть атмосферы до высоты озонового экрана (20-25 км), верхнюю часть литосферы (кора выветривания) и всю гидросферу до глубинных слоев океана. В. И. Вернадский отмечал, что «пределы биосферы обусловлены, прежде всего, полем существования жизни». На развитие жизни, а, следовательно, и границы биосферы оказывают влияние многие факторы и

прежде всего наличие кислорода, углекислого газа, воды в ее жидкой фазе. Ограничивают область распространения жизни и слишком высокие или низкие температуры. Элементы минерального питания также влияют на развитие жизни. К ограничивающему фактору можно отнести и сверхсоленую среду (превышение концентрации солей в морской воде примерно в 10 раз). Лишены жизни подземные воды с концентрацией солей свыше 270 г/л.

В планетарной биосфере выделяют континентальную и океаническую биосферы, которые отличаются геологическими, географическими, биологическими, физическими и другими условиями. Нижний предел распространения живого ограничивается дном океана (глубина около 11 км) или изотермой в 100 град. C в литосфере (по данным сверхглубокого бурения на Кольском полуострове эта цифра составляет около 6 км). Фактически жизнь в литосфере прослеживается до глубины 3-4 км. Таким образом, вертикальная мощность океанической биосферы составляет 17 км, сухопутной до 12 км. Вверх, в атмосферу, биосфера простирается не выше наибольших плотностей озонового экрана, что составляет 22-24 км. Следовательно, предел протяженности биосферы на Земле выражается цифрой 33-35км, хотя теоретически он может

быть более широким. На основе работ В. И. Вернадского и других исследователей, внесших большой вклад в изучение биосферы планеты, предлагается различать три основные ее формы:

1. формы биологической систематики, включающие популяции, виды, роды, семейства и др., принятые в ботанике и зоологии;

2. биогеографические формы – территории, характеризующие географическое распространение и распределение растений и животных, специфику флоры и фауны. Это биогеографические зоны, области и т.д. Отдельно выделяются ботанико-географические и зоогеографические территории, дающие представление о составе и характере флоры и фауны;

3. экологические формы, известные под названием экосистем (биогеоценозов), экотопов, биотопов и др. Напомним, что биотоп – это участок с однородными экологическими условиями, занятый определенными биоценозами, экотоп – это место обитания сообщества. В отличие от биотопа, понятие «экотоп» включает внешние по отношению к сообществу факторы среды.

Это совокупность абиотических условий неорганической среды данного участка, представляющего собой местообитание конкретного сообщества. Экологические формы определяют специфику изучения биосферы в экологических аспектах.

Биосфера.

а) История развития учения о биосфере.

б) Основные компоненты функционирования биосферы. Качественные и количественные характеристики живого вещества.

в) Биогеохимические принципы В.И. Вернадского.

г) Основные функции биосферы/

д) Этапы эволюции биосферы.

Б) Количественные и качественные характеристики живого вещества.

В настоящее время описано около 300 тыс. видов растений и более 1,5 млн. видов животных. Из этого количества 93% представлено сухопутными, а 7% — водными видами животных. Суммарная биомасса организмов сухопутных видов образована на 99,2% зелеными растениями (2,4 • 1012 т) и на 0,8% животными и микроорганизмами (0,2 • 1011 т). В океане, напротив, на долю растений приходится 6,3% (0,2 • 109 т), а на долю животных и микроорганизмов — 93,7% (0,3 • 1010 т) совокупной биомассы. Несмотря на то что океан покрывает немногим более 70% поверхности планеты, в нем содержится лишь 0,13% биомассы всех живых существ, обитающих на Земле.

Расчеты показывают, что растения составляют около 21% всех учтенных видов. Однако на их долю приходится более 99% биомассы, тогда как вклад животных в биомассу планеты (79% видов) составляет менее 1%. Среди животных 96% видов приходится на долю беспозвоночных и только 4% на долю позвоночных, среди которых млекопитающие составляют примерно 10%.

Приведенные соотношения иллюстрируют фундаментальную закономерность

организации биосферы: в количественном отношении преобладают формы, достигшие в процессе эволюции относительно низких степеней морфофизиологического прогресса.

Живое вещество по массе составляет 0,01—0,02% от косного вещества биосферы, однако играет ведущую роль в биогеохимических процессах благодаря совершающемуся в живых организмах обмену веществ. Так как субстраты и энергию, используемые в обмене веществ, организмы черпают из окружающей среды, они преобразуют ее уже тем, что в процессе своего существования используют ее компоненты. Ежегодная продукция живого вещества в биосфере составляет 232,5 млрд. т сухого органического вещества. За это же время в масштабе планеты в процессе фотосинтеза синтезируется 46 млрд. тонн органических углеродсодержащих веществ. Для этого требуется, чтобы 170 • 109 т С02 прореагировало с 68 • 109 т Н20

В)

Г) Функции биосферы.

1. Газовая - биогенная миграция атомов в биосфере

2. Концентрационная - эволюция видов приводит к разнообразию видов и постоянному увеличению видового разнообразия

3. Окислительно-восстановительная - живое вещество в непрерывном обмене с окружающей средой.

4. Биохимическая - осуществляется в процессе обмена веществ в живых организмах (питания, дыхания, выделения) и разрушения отмерших организмов и продуктов их жизнедеятельности до простых неорганических веществ

5.Биогеохимическая

Д) Этапы эволюции биосферы и их характеристика.

Этапы развития биосферы:

1. Восстановительный (прокариоты)

2. Слабоокислительный (фотосинтезирующие организмов 2 млрд лет назад)

3. Окислительный (формируется атмосфера, выход на сушу)

4. Антропогенный (характеризуется с деятельностью человека и преобразованием биосферы в ноосферу)

Эволюция биосферы на Протяжении большей части ее истории осуществлялась под влиянием двух главных факторов: естественных геологических и климатических изменений на планете и изменений видового состава и количества живых существ в процессе биологической эволюции. На современном этапе в третичном периоде к ним присоединился третий фактор — развивающееся человеческое общество.

Жизнь зародилась на Земле свыше 3,5 млрд. лет назад. Первыми живыми существами были анаэробы, которые получали энергию путем брожения. Так как брожение представляет собой относительно малопродуктивный способ энергообеспечения, примитивная жизнь не могла эволюционировать далее одноклеточной формы организации. Питание таких примитивных организмов зависело от опускавшихся на дно водоемов органических веществ, синтезируемых в поверхностных слоях воды абиогенным способом.

Недостаток органических веществ создал давление отбора, приведшее к возникновению фотосинтеза. Прогрессивное увеличение кислорода в воде за счет жизнедеятельности фотосинтезирующих организмов и его диффузии в атмосферу вызвало изменения в химическом составе оболочек Земли, прежде всего атмосферы, что в свою очередь сделало возможным и развитие более сложно организованных живых форм и быстрое распространение Жизни по планете. По мере увеличения содержания кислорода в атмосфере формируется достаточно мощный слой озона, защищающий поверхность Земли от проникновения жесткого ультрафиолетового излучения. В таких условиях жизнь смогла продвинуться к поверхности моря. Развитие механизма аэробного дыхания сделало возможным появление многоклеточных организмов. Примечательно, что первые такие организмы появились после того, как концентрация кислорода в атмосфере планеты достигла примерно 3%, что произошло около 600 млн. лет назад (начало кембрия).

Благодаря способности фотосинтезирующих морских организмов продуцировать такое количество кислорода, которое превышало потребности в нем обитателей планеты, стало возможным возникновение в процессе эволюции организмов более высокого уровня структурно-физиологической организации, их широкое расселение и проникновение Жизни в различные сферы обитания. В течение палеозойской эры живые существа не только заселили все моря, но и вышли на сушу. Развитие зеленых растений обеспечило образование больших количеств кислорода и органических веществ, что создавало благоприятные условия для последующей прогрессивной эволюции.

В середине палеозоя темпы потребления кислорода живыми организмами и расход его в абиотических процессах, а также темпы его образования сравнялись. Содержание кислорода в атмосфере начиная с этого периода истории Земли стабилизировалось на уровне примерно 20%.

С появлением человеческого общества в развитии биосферы намечается переход от биогенеза, обусловленного факторами биологической эволюции, к ноогенезу — развитию под влиянием разумной созидательной деятельности человечества.

Человек и биосфера.

а) Учение о ноосфере В.И. Вернадского. Определение ноосферы.

б) Ноосфера как закономерный этап эволюции биосферы. Ноосферогенез.

в) Биосфера как среда обитания и источник ресурсов.

г) Пути воздействия организмов на среду обитания.

д) Современные проблемы охраны окружающей среды.

Биосфера подвержена закономерной эволюции, суть которой состоит в повышении уровня организации, важнейшим этапом современной стадии развития биосферы является переход в ноосферу.

Под ноосферой Вернадский понимает такую стадию развития биосферы Земли и окружающего космоса, в которой разумная деятельность человека приобретает общепланетарный, геологический масштаб. Жизнедеятельность человечества уже не может строиться в отрыве от биосферных процессов и должна переосмыслить себя, что ведет к принципиальному изменению интеллектуальной, научно-технической, духовной и этической сторон жизни человечества. Глубочайшее убеждение Вернадского заключалось в том, что развитие нашей планеты находится на такой стадии, когда связь человека с природой становится настолько всеобъемлющей, что любое его действие или бездействие коренным образом отражается на состоянии биосферы, в этом смысле человек стал геологической силой.

В понятие ноосферы Вернадский включает не только преобразование человеком биосферы Земли, но и эволюцию самого человеческого существа. Он считает, что следующий этап его развития заключается «в изменении формы питания и источников энергии, доступных человеку». Ученый мечтал о возможности непосредственного получения пищи для питания людей путем синтеза элементарных природных неорганических веществ и без использования в пищу других живых существ. Таким образом, человек будущего должен превратиться в автотрофное (т.е. самопитающееся) существо. Это, по Вернадскому, необходимое условие отрыва человечества от привязанности к земной среде обитания и перехода в космос.

Подобно тому, как основным веществом биосферы является «живое вещество», основным элементом ноосферы становится "мыслящее вещество", главная характеристика которого — развитие научного знания и научной мысли. Он уподобляет научную мысль' действию, науку — особым образом преобразованной совокупной человеческой жизнедеятельности, а научную деятельность — самой жизни. Одной из главных работ ученого, посвященной этой тематике, является книга «Научная мысль как планетарное явление».

Понятие «ноосфера» было введено в науку французским философом Э. Леруа (1927). Ноосферой Леруа назвал оболочку Земли, включающую человеческое общество с его языком, индустрией и прочими атрибутами разумной деятельности.

Высказав правильную идею о сознательной человеческой деятельности как факторе, преобразующем биосферу, Э. Леруа и некоторые его последователи дали ей идеалистическую трактовку. Ноосфера, по их мнению, представляет собой «мыслящий пласт», который, зародившись в конце третичного периода, разворачивается с тех пор над миром растений и животных вне биосферы и над ней. В противоположность приведенной трактовке В. И. Вернадский развивал материалистичес

о внешнее по отношению к биосфере, а как новый этап в развитии биосферы, заключающийся в разумном регулировании отношений человека и природы. Разумная по своим намерениям деятельность людей в масштабе биосферы способствует превращению последней в ноосферу. На рассматриваемом этапе эволюция происходит под определяющим воздействием человеческого сознания в процессе производственной (трудовой) деятельности людей, что свойственно периоду ноогенеза. По своим последствиям воздействия человеческого общества на среду обитания могут быть положительными и отрицательными. Последние особо привлекают к себе внимание. Основные пути воздействия людей на природу заключаются в расходовании есте-ственных богатств в виде'минерального сырья, почв, водных ресурсов; загрязнении среды, истреблении видов, разрушении био-геоценозов.

В настоящее время человек извлекает из биосферы сырье в значительном и все возрастающем количестве, а современные промышленность и сельское хрзяйство производят или применяют вещества, не только не используемые другими видами организмов, но нередко и ядовитые. В результате этого биотический круговорот становится незамкнутым. Вода, атмосфера, почвы загрязняются отходами производства, вырубаются леса, истребляются дикие животные, разрушаются природные биогеоценозы.

Уничтожение лесов прежде всего резко нарушает водный режим планеты. Мелеют реки, их дно покрывается илом, что приводит в свою очередь к уничтожению нерестилищ и сокращению численности рыб. Уменьшаются запасы грунтовых вод, создается недостаток влаги в почве. Талая вода и дождевые потоки смывают, а ветры, не сдерживаемые лесной преградой, выветривают почвенный слой. В результате возникает эрозия почвы. Промышленные отходы, пестициды, применяемые для борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур, радиоактивные вещества, образуемые, в частности, при испытании ядерного и термоядерного оружия, загрязняют природную среду.

Экология как наука.

а) Экология как наука. Её предмет, задачи и методы исследования.

б) Экологический фактор: понятие, систематизация экологических причин.

в) Понятие о биотопе. Биоценоз – понятие, составные части, характеристика.

г) Биогеоценоз. Понятие и структура экосистемы.

д) Характеристика основных экосистем мира.

А) Экология как наука, ее предмет и задачи.

Экология – наука о взаимоотношениях организмов между собой и окружающей средой. Этот термин был предложен в 1866 г. немецким зоологом Эрнстом Геккелем.

Объектами экологии являются преимущественно системы выше уровня организмов.

Предметом являются объекты организменного, популяционно-видового, биоценотического и биосферного уровней организации в их взаимодействии с окружающей средой

Задачи экологии:

- разработка общей теории устойчивости экологических систем,

- изучение экологических механизмов адаптации к среде, - исследование регуляции численности популяций,

- изучение биологического разнообразия и механизмов его поддержания;

- исследование продукционных процессов, - исследование процессов, протекающих в биосфере, с целью поддержания ее устойчивости, - моделирование состояния экосистем и глобальных биосферных процессов.

Главная же теоретическая и практическая задача экологии — раскрыть общие закономерности организации жизни и на этой основе разработать принципы рационального использования природных ресурсов в условиях все возрастающего влияния человека на биосферу.

К основным методам экологии относят полевые наблюдения, эксперименты в природных условиях, моделирование процессов и ситуаций, встречающихся в популяциях и биоценозах.

/Б) Экологический фактор– это любой компонент среды, способный оказывать влияние на организмы. Выделяют абиотические, биотические и антропогенные факторы.

Абиотические факторы– это факторы неживой природы, т.е. физические и химические характеристики Земли, климатогеографические условия, температура, давление и пр.

Биотические факторы– это факторы, связанные с живыми организмами.

Антропогенные факторы– это факторы, являющиеся результатом деятельности человека.

В) Биоценоз - это исторически сложившаяся совокупность животных, растений, грибов и микроорганизмов, населяющих относительно однородное жизненное пространство (определённый участок суши или акватории), и связанных между собой окружающей их средой.

Биотоп — участок среды обитания растительных и животных организмов, характеризующийся однородными условиями существования.

Г) Биогеоценоз – это динамическое и устойчивое сообщество растений, животных и микроорганизмов, взаимодействующее между собой и населяющее определенную территорию. Биогеоценозы способны эволюционировать. Первый этап развития биогеоценоза называют сукцессией. На этом этапе территория начинает заселяться растительными организмами. Если растения появились здесь

впервые (выступы горных пород, песчаные дюны), то говорят о первичной сукцессии, если же раньше на этой территории уже существовал биоценоз, то это вторичная сукцессия (вырубки, выгоревшие участки и др.). Далее видовой состав заселяющихся организмов значительно расширяется, появляются и животные различных видов. Следующим этапом эволюции биогеоценоза является климакс, т.е. образование стабильного сообщества, между компонентами которого устанавливается равновесие. В настоящее время значительное влияние на климаксные сообщества оказывает человек (антропогенный фактор).

Экосистема - биологическая система, состоящая из сообщества живых организмов (биоценоз), среды их обитания (биотоп), системы связей, осуществляющей обмен веществом и энергией между ними.

Д) Существует классификация экосистем зависимости от объема создаваемой продукции (Уитеккер, 1976), а именно:

Экосистемы наивысшей производительности, в пределах 2 000 - 3 000 г / мг год К ним относятся экосистемы тропических влажных лесов.

Экосистемы высокой производительности, в пределах 1 000 - 2 000 г/м2 в год К ним относятся лиственные леса умеренной зоны и луга.

Экосистемы умеренной производительности, в пределах 250 - 1000 г/м2 в год К ним относятся степи и кустарники.

Экосистемы низкой производительности, менее 250 г/м2 в год К ним относятся пустыни и полупустыни.

Пустыни Пустыня - это территория, где испарение превышает количество осадков, причем их уровень составляет менее 250 мм/г. В таких условиях произрастает скудная, разреженная и обычно низкорослая растительность. Преобладание ясной погоды и разреженная растительность способствуют быстрой потере теплоты ночью, накопленной почвой днем. Для пустыней характерно значительное различие между дневной и ночной температурами. Пустынные экосистемы занимают около 16% поверхности суши и расположены практически во всех широтах Земли.

Травянистые экосистемы

Тропические травянистые экосистемы или саванны Такие экосистемы характерны для районов с высокими средними температурами, двумя продолжительными сухими сезонами и обильными осадками в остальное время года. Они образуют широкие полосы по обе стороны экватора. Некоторые из этих биомов (например, равнина Серенгети в Африке) представляют собой открытое пространство, покрытое только травянистой растительностью. Травянистые экосистемы умеренных широт Они встречаются во внутренних районах материков, главным образом Северной и Южной Америки, Европы и Азии. Основные типы травянистых сообществ умеренного пояса: высокотравные и низкотравные прерии США и Канады, пампы Южной Америки, вельды Южной Африки и степи от Центральной Европы до Сибири. В этих экосистемах (биомах) почти постоянно дуют ветры, способствуя испарению влаги. Густая сеть корней травянистых растений обеспечивает стабильность почвы до тех пор, пока не начинается ее распашка. Изза высокого плодородия почв высокотравных прерий большая их часть была распахана и занята посевами зерновых и бобовых. В 30е годы XX в. нерациональное землепользование и периодические длительные засухи привели к сильной эрозии почв и сносу пахотного горизонта, известному как "пыльные бури".

Полярные травянистые экосистемы