Поняття про біосферу. Роль В.І.Вернадського у формуванні сучасного наукового уявлення про біосферу.

Біосфера (гр. bios – життя, + sphaira – куля) – область поширення наЗемлі організмів та продуктів їх життєдіяльності.

Основоположниками вчення про біосферу є В. І. Вернадський та Тейяр де Шарден. Вони обґрунтували високу хімічну та геологічну активність живої речовини біосфери, підкреслюючи, що розвиток життя на планеті забезпечується особливими фізичними властивостями біосфери. Слід звернути увагу на ствердження В. І. Вернадського про те, що біосфера - планетарне явище космічного характеру. Виходячи з уявлення про біосферу, як про земний, але одночасно й космічний механізм, В. І. Вернадський пов'язував її утворення та еволюцію з організованістю Космосу. "Для нас є зрозумілим,- писав він,- що життя є явище космічне, а не суто земне". Цю думку В. І. Вернадський повторював багаторазово: "Початку життя в тому Космосі, який ми спостерігаємо, не було, оскільки не було початку цього Космосу. Життя вічне, оскільки вічний Космос". В. І. Вернадським було розроблено уявлення про біосферу як глобальну єдину систему Землі, де основний хід геохімічних перетворень визначається життям. Біосферою В. І. Вернадський назвав ту область нашої планети, в якій існує або будь-коли існувало життя і котра постійно піддається, або піддавалася впливу живих організмів. В. І. Вернадський довів, що живі організми грають дуже важливу роль у формуванні образу Землі. Хімічний склад атмосфери,гідросфери і літосфери зумовлений життєдіяльністю організмів.

"Якби на Землі не було живих організмів, писав В. І. Вернадський, - її образ був би таким же незмінним і хімічно інертним, як незмінний образ Місяця".

Мінеральні інертні речовини переробляються живими організмами й одержують нові якості. В. І. Вернадський першим вказав на існування біокосних тіл, які є продуктом взаємодії неживої та живої матерії. Живі організми, володіючи величезною спроможністю пристосовуватися до умов існування, самі активно їх змінюють. Таким чином, жива і нежива матерія на Землі складають єдине ціле, що власне і зветься біосферою.

 

 

1. Насінні рослини.

Насінні — група судинних рослин некласифованого рангу. Насінні охоплюють рослини, які виробляють насіння. Вони – підгрупа Embryophyta, або сухопутних рослин. Сучасні насінні включають класи Хвойні, Гінкгоподібні,Саговникоподібні, Гнетоподібні і Покритонасінні.

Насінні традиційно ділилися на Покритонасінні (квіткові) і Голонасінні, які включають решту класів групи. Як зараз вважається, покритонасінні еволюціонувати від голонасінних предків, що робить Голонасінні парафілетичноюгрупою, якщо включити вимерлі таксони. Сучасні системи класифікацій намагається визначати таксони на підставі кладистики, тобто створювати тільки монофілетичні групи, тобто ті, які простежується до загального предка і включають всіх його нащадків. Хоча це і не могофілетична одиниця, термін «голонасінні» все ще використовується, щоб відрізняти чотири класи неквіткових насінних від квіткових рослин.

 

2. Вегетативне розмноження рослин.

Вегетативне розмноження рослин — типова властивість рослин, яка відрізняє їх від тварин. Вегетативним розмноженням називається відтворення рослин із їх вегетативних частин, тобто зі шматочків талому, пагона чи кореня.

Найскладніших та найрізноманітніших форм воно досягає у вищих і особливо у квіткових рослин.

Існують три основні способи вегетативного розмноження в природних умовах:

1. розмноження пагонами;

2. розмноження бульбами й цибулинами;

3. відособлення частин материнського організму.

Вегетативне розмноження рослин має величезне біологічне значення.

Здатність покритонасінних до інтенсивного вегетативного розмноження відіграла немалу роль у їх успішній конкуренції з голонасінними. У багатьох випадках вегетативне розмноження стало єдино можливою формою репродукції, яка забезпечує розселення виду й збереженнягенофонду.

Між розвитком спеціалізованих органів вегетативного й статевого розмноження спостерігається ряд аналогій. І ті й інші утворюються в результаті індукції, яка сприймається листками і передається з допомогою хімічних стимулів відповідним частинам рослин. Після диференціації та росту в обох випадках наступає етап дозрівання. Морфологічно як квіти, так і бульби та цибулини є видозміненими пагонами.

При утворенні бульб і цибулин, як і при цвітінні, вегетативний ріст пригнічується. Усі головні етапи фотоперіодичної реакції при утворенні органів вегетативного розмноження також близькі до фотоперіодичних реакцій квітучих рослин.

 

 

3. Етапи ембріонального і індивідуального розвитку.

Онтогене́з (від грец. οντογένεση: ον — буття й γένηση — походження, народження) — індивідуальний розвиток організму з моменту утворення зиготи до природної смерті.

Онтогенез ділиться на періоди:

1. Ембріональний (зародковий) — від утворення зиготи до народження або виходу з яєчних оболонок;

2. Постембріональний (післязародковий), або до репродуктивний — від виходу з яєчних оболонок або від народження до набуття організмом здатності до розмноження.

3. Репродуктивний — період, коли організм здатен до розмноження.

4. Пострепродуктивний — від втрати здатності до розмноження і до смерті. У деяких видів цей період відсутній (Горбуша після розмноження гине).

Ембріогенез також Зародковий розвиток, Ембріональний розвиток,— розвиток організму тварини, що відбувається в оболонках яйця поза материнським організмом або усередині нього. Зародковому розвитку передує період передзародкового розвитку, коли зростає, формується і дозріває яйцеклітина. Після зародкового розвитку період післязародкового (постембріонального) розвитку. В ході зародкового розвитку з однієї відносно просто організованої яйцеклітини утворюється багатоклітинний організм, що складається з різних органів і тканин і здатний до самостійного існування. У деяких тварин, наприклад голкошкірих, зародки виходять з оболонок на дуже ранніх стадіях, і основні процеси розвитку проходять у них в постембріональний період. У всіх тварин зародковий розвиток складається з запліднення (або активації яйця при партеногенезі), дроблення,бластуляції, гаструляції, органогенезу і виходу з оболонок або народження

Початок зародкового розвитку — запліднення — відбувається в материнському організмі або у водному середовищі. Чоловіча статева клітка — рухливий сперматозоїд — досягає жіночої яйцеклітини і проникає в неї, часто через спеціальні отвори в оболонках — мікропилі. Яйцеклітина і сперматозоїд містять одинарні (гаплоїдні) набори хромосом; при заплідненні батьківські і материнські хромосоми з'єднуються в одному ядрі, відновлюючи нормальну подвійну (диплоїдну) їх кількість. Біологічний сенс запліднення полягає в обміні генетичною інформацією між тваринами однієї популяції, т.к. кожний новий організм поєднує в собі спадкові ознаки обох батьків.

Після запліднення в період дроблення яйце послідовне багато разів ділиться спочатку на великі, потім на все дрібніші клітини — бластомери; далі утворюється багатоклітинний зародок (звичайно з порожниною усередині) — бластула. В результаті дроблення створюються умови для виникнення відмінностей між частинами зародка — диференціалізація. Клітини, що утворилися з різних ділянок яйця, отримують неоднакову цитоплазму (що визначає первинне диференціювання) і стають здібними до пересувань, що забезпечує формування органів майбутнього організму

Під час гаструляції відбувається відособлення зародкових листків, розташованих шляхом різних переміщень так, що усередині виявляється ентодерма, зовні ектодерма, а між ними мезодерма. Гаструляция протікає у різних тварин по-різному, але в результаті неї створюється загальний план будови організму, схожий навіть у віддалених в систематичному відношенні груп тварин.

В період органогенезу зародкові листки розділяються на зачатки органів і систем; великі зачатки диференціалізуються на дрібніші, і таким чином створюється усе складніша структура цілого організму. Органогенез досягається в основному за рахунок клітинних переміщень і диференціалізації самих клітин. Для виходу зародків з оболонок або народження в кінці зародкового розвитку синтезується фермент, який розчиняє оболонки, з'являються пристосування, що допомагають розбити шкаралупу тощо.

4. Віруси. Ретровіруси. Бактеріофаги.

Віруси) — неклітинні форми живих організмів^[1], які складаються з нуклеїнової кислоти (ДНК або РНК) і білкової оболонки, зрідка включаючи інші компоненти (ферменти, ліпідні оболонки тощо). Віруси займають екологічну нішу облігатних внутрішньоклітинних паразитів, розмножуючись тільки в живих клітинах, вони використовують їхній ферментативний апарат і переключають клітину на синтез зрілих вірусних часток —віріонів. Поширені всюди. Викликають хвороби рослин, тварин і людини. Існує декілька механізмів антивірусного захисту організму людини. Один із них — синтез інтерферону, протеїну, що бере участь в блокуванні розповсюдження вірусної інфекції між сусідніми клітинами.

Ретровіруси (Retroviridae) — родина вірусів. Це оточені мембраною віруси, що мають РНК геном, який реплікують через ДНК як проміжну ланку. Ретровіруси залежать від ферменту зворотної транскриптази для здійснення зворотної транскрипції свого геному з РНК в ДНК, який може потім бути об'єднаний з геномом хазяїна за допомогою ферменту інтегрази, після чого вірус реплікується разом з геномом клітин хазяїна. Відомим представником ретровірусів є вірус імунодефіциту людини (ВІЛ).

Бактеріофаг- Будову бактеріофагів вивчали здебільшого на прикладі фагів серії Т кишкової палички. Такий вірус складається з розширеної головки, що містить ДНК, оболонки з порожнім стрижнем всередині, який нагадує розтягнуту пружину, та хвостових ниток. Крім того фаги можуть мати простішу будову — ниткоподібні, а також у вигляді кристалів ікосаедричної та октаедричної форми.

5. Докази еволюційного розвитку живого (палеонтологічні і ін.).

Докази еволюції органічного світу дають досягнення багатьох біологічних наук: порівняльної анатомії і ембріології, палеонто­логії, біогеографії, систематики і генетики.

Порівняльна анатомія вивчає спільність і відмінності в будо­ві організмів. Одним з перших вагомих доказів єдності органічно­го світу було відкриття клітинної будови тварин і рослин і ство­рення клітинної теорії.

Доказом єдності походження всіх хребетних служить єдиний план їх будови: двостороння симетрія, наявність повторної поро­жнини тіла, осьового скелета, головного і спинного мозку, двох пар кінцівок і основних систем органів (кровоносної, дихальної, травної, виділення тощо).

Доказами єдності походження і еволюції органічного світу є наявність гомологічних і аналогічних органів, рудиментів і атаві­змів. Так, передні кінцівки хребетних, не дивлячись на різний зовнішній вигляд і виконувані функції, мають єдиний план будо­ви (скелет складається з плеча, передпліччя, утвореного ліктьо­вою і променевою кістками, кісток зап'ястка, п'ясті та фаланг пальців), розвиваються у зародків зі схожих зачатків і однаково розташовані на тілі тварин. Такі органи, схожі за зага­льним планом будови і походженням, але виконуючі різні функції, називаються гомологічними. Гомологічними є передні кінцівки крота і жаби, крила птахів, ласти тюленів, нога коні і рука люди­ни. Органи, які мають різну будову і походження, але виконують однакові функції, називаються аналогічними. Так, крило метели­ка і крило птаха виконує однакові функції, але будова і походжен­ня їх різна: крила метелика розвинулися з шкірного покриву дру­гого і третього сегментів грудей, а крила птаха є видозміненими передніми кінцівками. Для встановлення спорідненості між орга­нізмами і доказу еволюції аналогічні органи значення не мають.

 

6. Кільчасті черви.

Кільча́сті че́рви або аннелі́ди або кільчаки́ (Annelida, від лат. annelus — «кільце») — тип відносно високоорганізованих червів, що складається з близько 15 тисяч видів. Вони мешкають в більшості вологих середовищ, включаючи наземні, прісноводні і морські, містять багато паразитичних та мутуалістичних видів. Мають розміри від менше міліметра до понад 3 метрів (Lamellibrachia).

Целом у них поділений перегородками на сегменти, які представлені як зовнішні кільця (звідки і назва типу), відсутній або спрощений у деяких п'явок і первинних аннелід. Із сегментацією тіла пов'язана метамерія (сегментація) внутрішніх органів — нервової, видільної та кровоносної систем. Завдяки перегородкам, аннеліда при пошкодженні втрачає лише певні сегменти тіла.

Тіло кільчастих червів двобічносемитричне, у поперечному розрізі кругле. Воно почленоване на велику кількість сегментів (до 900); зовнішня сегментація збігається з розташуванням поперечних перегородок усередині тіла. У кожному сегменті повторюються певні деталі будови (щетинки, нервові вузли, органи виділення). Розміри варіюють від 0,5 мм до 3 м. Кільчасті черви — тризародковошарові організми. Шкірно-м’язовий мішок у них розвинений краще, ніж у плоских і круглих червів. Він складається з одного шару епітелію та двох шарів м’язів: кільцевих та поздовжніх. Завдяки кільцевим м’язам тіло подовжується і стає тоншим, завдяки поздовжнім — укорочується і потовщується. У рухах беруть участь і допоміжні придатки — щетинки, які розташовані поодиноко або пучками правильними поздовжніми рядами. Характерною особливістю типу є наявність вторинної порожнини тіла. Від первинної порожнини тіла вона відрізняється тим, що має власні стінки, вистелені особливим епітелієм, який відділяє порожнину тіла від оточуючих тканин та органів.

Травна система: кільчастих червів складається з ротової порожнини, глотки, стравоходу і кишечника, який закінчується анальним отвором. У дощових черв’яків є воло (розширення стравоходу). Перетравлювання їжі відбувається в кишечнику.

Кровоносна система:У зв’язку з ускладненням будови та збільшенням активності у кільчастих червів уперше з’являється кровоносна система замкненого типу, тобто кров не виливається в порожнину тіла. Кровоносна система забезпечує транспортування поживних речовин і газів та здійснює захист.

Дихальна система: дихання здійснюється через усю поверхню шкіри, багату на кровоносні судини. Спеціальні органи дихання — зябра (вирости шкіри) — мають тільки деякі морські кільчасті черви.

Видільна система: представлена парними трубочками (метанефридіями) в кожному сегменті тіла.

Нервова система: у кільчастих червів — вузлового типу, але складніша, ніж у плоских та круглих червів. Вона представлена навкологлотковим кільцем, черевним нервовим ланцюжком та нервами, що відходять до різних органів. У кільчастих червів добре розвинені органи чуттів. У багатьох є очі; органи слуху побудовані за принципом локаторів; наявні також смакові рецептори та нюхові клітини.

Розмноження: за способом розмноження кільчасті черви як роздільностатеві, так і гермафродити. Дощові черви — гермафродити, але запліднення у них перехресне. Морські черви — роздільностатеві тварини. Запліднення яєць відбувається у воді. У дощового черв’яка розвиток прямий, а у деяких представників типу (нереїда) зі заплідненого яйця утворюється личинка (розвиток з перетворенням). У всіх представників типу добре виражена регенерація.

До типу Кільчасті черви належать класи: Малощетинкові черви, Багатощетинкові черви, П’явки. Представниками малощетинкових червів є дощовий черв’як, трубочник; багатощетинкових — піскожил, нереїда; п’явок — несправжньокінська, медична п’явка.

Кільчасті черви мають велике значення для кругообігу речовин у природі. Нереїди є основою живлення багатьох промислових риб, крабів, а звичайний трубочник — гарний корм для акваріумних риб та деяких прісноводних риб. Дощові черви відіграють величезну роль у процесах ґрунтоутворення. Вони збагачують ґрунт на перегній та розпушують його, сприяючи проникненню в нього повітря й води. Ще Ч. Дарвін відзначав корисний вплив кільчастих червів на родючість ґрунту. Деякі п’явки завдають великої шкоди рибам, птахам і ссавцям. Медична п’явка використовується для лікування багатьох захворювань та як об’єкт лабораторних експериментів.

 

7. Залози зовнішньої та внутрішньої секреції.

Залоза зовнішньої секреції, або Екзокринна залоза (від грец. éxo — поза, зовні і грец. krínó — виділяю) — залоза, що виділяє через вивідні протоки речовини, які виробляє організм в результаті процесів життєдіяльності, на поверхню тіла або слизових оболонок, у ті чи інші порожнини. Розвинені у людей і тварин.

· Сальні залози

· Слинні залози

· Потові залози

· Молочні залози

· Слізні залози

· Мускусні залози

· Печінка

· Залози шлунково-кишкового тракту, що виділяють секрет у порожнину травного каналу.

· За́лози вну́трішньої секре́ції, також Ендокринні залози — залози, які не мають вивідних проток, і виділяють свою «продукцію» — гормони, безпосередньо в кров, яка омиває ці залози. Саме через це їх називають залозами внутрішньої секреції (ендокринні залози). У людини до ендокринних залоз відносять: епіфіз, гіпофіз, щитоподібну, загрудинну, паращитоподібні, наднирники, острівці Лангерганса підшлункової залози та ендокринну частину статевих залоз. У зв'язку з цим підшлункову залозу та статеві залози відносять до змішаних залоз за типом секреції.

· Ендокринні залози не мають вивідних протоків, секрет виділяється в кров, а з неї надходить у міжклітинну рідину. Основна тканина — залозистий епітелій. Залози добре кровопостачаються та інервуються.

· Ендокринні залози функціонують не ізольовано, а системно. Більшість гормональних процесів регулюється гіпофізом, який виділяє тропні гормони, що регулюють діяльність інших залоз. В свою чергу, секреторну діяльність гіпофіза регулює гіпоталамус, нейрони якого продукують нейроендокринні трансмітери, що стимулюють або пригнічують роботу гіпофіза. Ці два органи утворюють єдину гіпоталамо-гіпофізарну систему, в якій перший виконує регулюючу роль, а інший — ефекторну.

 

8. Гормони тварин і людини.

Гормони-Це біологічно активні речовини регуляторної природи, які мають вузькоспрямовану дію, вони виробляються специфічними клітинами або залозами. Гормони є високоспецифічними, оскільки клітини, на які спрямована їх дія, на своїй поверхні мають спеціальні ділянки — рецептори, які взаємодіють з молекулами певних гормонів. Саме тому гормони здатні діяти за надзвичайно низької концентрації

Поділяються на 3 групи:

1)Гормони білкової природи синтезуються в гіпоталамусі, гіпофізі й підшлунковій залозі.

2) Стероїдні гормони — похідні холестерину, продукуються в клітинах коркового шару надниркової залози, а статеві гормони —

у статевих залозах

3) Третю групу становлять гормони —

похідні амінокислоти тирозину, вони синтезуються в мозковому шарі надниркової залози й у щитовидній залозі

 

9. Суцвіття.

Суцві́ття (лат. inflorescentia) — це система видозмінених пагонів, що несуть квітки.

Квітки рідко розміщені на пагонах поодиноко (напр., магнолія, тюльпан), найчастіше вони зібрані у групи, що утворюють суцвіття. Про переваги останніх над поодинокими квітками йтиметься нижче. Будь-яке суцвіття має головну вісь (вісь суцвіття) та бічні осі, які можуть або розгалужуватись, або бути нерозгалуженими, їхні кінцеві відгалуження (квітконіжки) несуть квітки.

Всі суцвіття поділяються на вузли і міжвузля (пор. з пагоном). На вузлах розміщуються приквітки, а на вузлах квітконіжки — приквітнички.

За типом розгалуження [ред.]

Прості — суцвіття, у яких на головній осі розташовуються поодинокі квітки і, таким чином, галуження не перевищує двох порядків (наприклад, гіацинт, черемха, подорожник та інше);

Складні — суцвіття, у яких на головній осі розташовуються власні (парціальні) суцвіття, тобто розгалуження досягає трьох, чотирьох і більше порядків (наприклад, бузок, бирючина, калина та ін.). Їх також називають волоть.

За типом наростання і напрямку розкриття квіток [ред.]

Рацемозні, ботриоїдні або ботричні (від лат. racēmus і грец. ботріон — китиця, гроно) — суцвіття, які характеризуються моноподіальним типом наростання осей і акропетальним (тобто спрямованим від підстави осі до її верхівки) розкриттям квіток (наприклад, іван-чай,грицики та ін.);

Цимоїди (від лат. cyma — напівзонтик) — суцвіття, які характеризуються симподіальним типом наростання осей і базіпетальним (тобто спрямованим від верхівки осі до її основи) розкриттям квіток.

10. Ембріологія. Дроблення. Бластуляція. Гаструляція. Індукції. Типи всього.

Ембріоло́гія — розділ біології розвитку (онтогенезу), що вивчає ембріональний період онтогенезу, тобто ембріони різних видів тварин, їх анатомію й фізіологію, закономірності їх росту, розвитку і дозрівання, патології та аномалії ембріонів.

Після запліднення яйцеклітина починає ділитися. Процес ділення яйцеклітини, що приводить до збільшення числа клітин без їхнього росту, називають дробленням. Характер дроблення визначається кількістю жовтка в яйцеклітині і його розподілом. В залежності від цього дроблення може бути повним і частковим.. Дроблення, при якому яйцеклітина ділиться повністю, називають голобластіческімі, а неповністю, частково - меробластіческімі.

^ Повний дроблення яйцеклітини може бути рівномірним і нерівномірним.

Повне рівномірне дроблення властиво яйцеклітинам ланцетника, яйця якого мають мало жовтка. При цьому виді дроблення клітини, які утворюються, або бласто заходи, мають приблизно однакові розміри.

^ Повний нерівно мірне дроблення властиво яйцеклітинам хрящових риб, земноводних, яйця яких мають більше жовтка. При цьому виді дроблення утворюються неоднакові за величиною бластомери, причому перші два дроблення дають рівні бластомери, а потім бластомери, розташовані на анімальному полюсі, діляться швидше, стають дрібнішими, ніж на вегетативному.

^ Неповне дроблення яйцеклітин може бути поверхневим і дискоидальная.

При неповному поверхневому дробленні, яке притаманне багатьом членистоногим, дробиться лише поверхнева частина яйцеклітини, а центральна її частина, багата жовтком, не ділиться.

При неповному дискоидальная дроблю нии, яке властиво, наприклад, гадів, птахам, дробиться лише невелику ділянку поверхні яйцеклітини, де мало жовтка, а інша її частина, багата жовтком, не ділиться. У зв'язку з тим що при цьому виді дроблення поверхневий ділянку роздрібнюється яйця має форму диска, то і дроблення отримало найменування дискоидальная (рис. 1).

Рис. 1. Типи дроблення яйцеклітин (оріг.):

1 - повне рівномірне; ^ 2 - повне нерівномірне; 3 - неповне поверхневе; 4 - неповне діскондальное.

Характер дроблення визначається не тільки кількістю жовтка і розподілом його в яйцеклітині, але і взаємним розташуванням клітин, які утворюються в результаті дроблення.

^ По напрямку дроблення розрізняють радіальне, спіральне, двусімметрічное, або білатерально, дроблення.

При радіальному дробленні, яке властиво кишечнополостним, голкошкірі і багатьом нижчим хордових, верхній ряд бластомерів розташовується точно над нижнім.

При спіральному дробленні, яке спостерігається у більшості черв'яків і молюсків, верхній ряд бластомерів розташовується між бластомерами нижнього ряду.

При білатеральному дробленні, яке властиво круглим черв'яки, асцидії, бластомери розташовуються симетрично з боків вихідного бластомера. Слід зауважити, що в процесі дроблення яйцеклітини часто має місце поєднання різних типів дроблення.