Основы биологии

Рыбы. У большинства рыб в скелете парных плавников выделяют проксимальный отдел, состоящий из небольшого числа хрящевых или костных пластинок, и дистальный, в состав которого входит большое количество расположенных радиально сегментированных лучей. С поясами конечностей плавники соединены малоподвижно. Они не могут служить опорой телу при передвижении по дну или суше. У кистеперых рыб скелет парных конечностей имеет иное строение. Общее количество их костных элементов уменьшено, и они имеют более крупные размеры. Проксимальный отдел состоит только из одного крупного костного элемента, соответствующего плечевой или бедренной костям передних или задних конечностей. Далее следуют две более мелкие косточки, гомологичные локтевой и лучевой или большой и малой берцовым костям. На них опираются 7--12 радиально расположенных лучей. В соединении с поясами конечностей у такого плавника участвуют только гомологи плечевой или бедренной костей, поэтому плавники кистеперых рыб оказываются активно подвижными и могут использоваться не только для изменения направления движения в воде, но и для перемещения по твердому субстрату.

Стегоцефалы обладали семи- и пятипалыми конечностями, сохраняющими сходство с плавниками кистеперых рыб. В скелете запястья сохранено правильное радиальное расположение костных элементов в 3--4 ряда, в пястье располагается 7--5 костей, а далее также радиально лежат фаланги 7--5 пальцев.

У современных земноводных количество пальцев в конечностях равно пяти или происходит их олигомеризация до четырех.

Дальнейшее прогрессивное преобразование конечностей выражается 1.в увеличении степени подвижности соединений костей, 2.в уменьшении количества костей в запястье сначала до трех рядов у амфибий и затем до двух -- у пресмыкающихся и млекопитающих. 3.Параллельно уменьшается также и количество фаланг пальцев. Характерно также 4.удлинение проксимальных отделов конечности и укорочение дистальных.

Расположение конечностей в ходе эволюции также меняется. Если у рыб грудные плавники находятся на уровне первого позвонка и обращены в стороны, то у наземных позвоночных в результате усложнения ориентации в пространстве появляется шея и возникает подвижность головы, а у пресмыкающихся и особенно у млекопитающих в связи с приподнятием тела над землей передние конечности перемещаются кзади и ориентируются не горизонтально, а вертикально. То же касается и задних конечностей.

Многообразие условий обитания, предоставляемых наземным образом жизни, обеспечивает многообразие форм передвижения: прыжки, бег, ползание, полет, рытье, лазание по скалам и деревьям, а при возвращении в водную среду -- и плавание. Поэтому у наземных позвоночных можно встретить как почти неограниченное многообразие конечностей, так и их полную вторичную редукцию, причем многие сходные адаптации конечностей в разнообразных средах многократно возникали конвергентно. Однако в процессе онтогенеза у большинства наземных позвоночных проявляются общие черты в развитии конечностей: закладка их зачатков в виде малодифференцированных складок, формирование в кисти и стопе вначале шести или семи зачатков пальцев, крайние из которых вскоре редуцируются и в дальнейшем развивается только пять.

Интересно, что в эмбриогенезе высших позвоночных рекапитулирует не только строение конечностей предков, но и процесс их гетеротопии. Так, у человека верхние конечности закладываются на уровне 3--4-го шейных позвонков, а нижние -- на уровне поясничных позвонков. В это же время конечности получают иннервацию из соответствующих отделов спинного мозга. Гетеротопия конечностей сопровождается формированием шейного, поясничного и крестцового нервных сплетений, нервы которых связаны с одной стороны с теми сегментами спинного мозга, из которых они вырастали в момент формирования конечностей, а с другой -- с конечностями, переместившимися на новое место.

Пороки. В онтогенезе человека возможны многочисленные нарушения, ведущие к формированию врожденных пороков развития конечностей атавистического плана. Так, полидактилия, или увеличение количества пальцев, наследующаяся как аутосомно-доминантный признак, является результатом развития закладок дополнительных пальцев, характерных в норме для далеких предковых форм. Известен феномен полифалангии, характеризующийся увеличением числа фаланг обычно большого пальца кисти. В основе его возникновения -- развитие трех фаланг в первом пальце, как это в норме наблюдается у пресмыкающихся и земноводных с недифференцированными пальцами конечностей. Двусторонняя полифалангия наследуется аутосомно-доминантно.

Серьезным пороком развития является нарушение гетеротопии пояса верхних конечностей из шейной области на уровень 1--2-го грудных позвонков. Эту аномалию называют болезнью Шпренгеля или врожденным высоким стоянием лопатки. Она выражается в том, что плечевой пояс с одной либо с двух сторон находится выше нормального положения на несколько сантиметров. В связи с тем что такое нарушение часто сопровождается аномалиями рёбер, грудного отдела позвоночника и деформацией лопаток, следует думать, что механизмы его возникновения -- не только нарушение перемещения органов, но и обусловленное этим нарушение морфогенетических корреляций.

Основные тенденции прогрессивной эволюции.

Сравнительно-анатомический обзор эволюции скелета хордовых свидетельствует о том, что скелет человека полностью гомологичен опорному аппарату предковых и родственных форм. Поэтому многие пороки его развития у человека можно объяснить родством млекопитающих с пресмыкающимися, земноводными и рыбами. Однако в процессе антропогенеза появились такие особенности скелета, которые характерны лишь для человека и связаны с его прямохождением и трудовой деятельностью. К ним относят: 1) изменения стопы переставшей выполнять хватательную функцию, выражающиеся в потере способности к противопоставлению большого пальца и появлению ее сводов, служащих для амортизации при ходьбе; 2) изменения позвоночного столба -- его S-образный изгиб, обеспечивающий пластичность движений в вертикальном положении; 3) изменения черепа -- резкое уменьшение его лицевой части и увеличение мозговой, смещение большого затылочного отверстия кпереди, увеличение сосцевидного отростка и сглаживание затылочного рельефа, к которому прикрепляются мышцы шеи и выйная связка; 4) специализация верхних (передних) конечностей как органа труда; 5) появление подбородочного выступа в связи с развитием членораздельной речи.

Несмотря на то что становление анатомо-морфологических особенностей скелета у человека, по-видимому, завершено, адаптации к прямохождению у него имеют, как и все адаптации вообще, относительный характер. Так, при большой физической нагрузке возможно смещение позвонков или межпозвонковых дисков. Человек, перейдя к прямохождению, утратил способность к быстрому бегу и передвигается значительно медленнее большинства четвероногих животных.

Естественно, что в ходе внутриутробного развития черты скелета, характеризующие человека как уникальный биологический вид, формируются на конечных его этапах либо даже, как, например, S-образная форма позвоночника, в раннем постнатальном периоде развития. Они являются фактически анаболиями, возникшими в ходе филогенеза приматов. Поэтому атавистические аномалии скелета, связанные с задержками развития признаков, характерных только для человека, встречаются наиболее часто. Они практически не снижают жизнеспособность, но дети, обладающие ими, нуждаются в ортопедической коррекции, гимнастике и массаже. К таким аномалиям относят легкие формы врожденного плоскостопия, косолапости, узкую грудную клетку, отсутствие подбородочного выступа и некоторые другие.

Билет 108

Биологические предпосылки прогрессивного развития гоминид. Антропогенез. Характеристика основных этапов.

Долгое время многие палеонтологи и антропологи считали наиболее древними представителями семейства гоминид южно-африканских двуногих приматов Australopithecus africanus. Возраст большей части южно-африканских находок австралопитеков определяется в интервале 3--1 млн. лет. Строение скелетов этих организмов свидетельствует об их прямохождении. Масса мозга -- 450--550 г при общей массе тела от 25 до 65 кг. Зубная система близка к человеческой: клыки малых размеров, зубы расположены в виде широкой дуги, как у человека. Это свидетельствует о всеядности.

В местах обнаружения остатков австралопитеков имеется множество костей, расколотых тяжелыми предметами. Большое число черепов животных расколоты с левой стороны, и это свидетельствует о том, что австралопитеки были в основном правшами. Некоторые австралопитеки, видимо, начинали осваивать огонь. В 1960--1970-х гг. в результате раскопок в Эфиопии и позже в Танзании и Кении были обнаружены большие группы гоминид, древность которых определяется в 4--2,8 млн. лет. По этим материалам в 1978 г. был описан новый вид австралопитеков A. afarensis, более примитивный, чем A. africanus, но тоже двуногий и с чертами «промежуточности» по отношению к современным человекообразным обезьянам и человеку (рис. 15.4). Объем мозговой полости черепа оказался в пределах 380--450 см³, т.е. практически не отличался от объема мозга современного шимпанзе.

Действительно, австалопитеки имеют большее сходство с человеком не по объему и строению мозга, а по строению зубной системы и способу передвижения. Изучение австралопитековых показало, что именно двуногость, а не большой объем мозга, явилась ключевой адаптацией ранних гоминид. В 1964 г. по находкам, сделанным в Танзании, был выделен вид Homo habilis, или Человек умелый, имеющий абсолютный возраст 2--1,7 млн. лет. Отличительными чертами его являются двуногость, в целом прогрессивное строение кисти, зубной системы, объем мозговой коробки от 540 до 700 см³, что примерно в полтора раза превышает объем мозга австралопитеков. На внутренней поверхности черепа обнаруживаются признаки прогрессивных нейроморфологических изменений, определяющиеся по отпечаткам головного мозга: выраженная асимметрия полушарий и развитие двух речевых центров как условие для возникновения членораздельной речи. Большой палец стопы не отведен в сторону. Это свидетельствует о том, что морфологические перестройки, связанные с прямохождением, у него полностью завершились. Вместе с остатками Н. habilis найдены орудия труда со следами целенаправленной обработки, свидетельствующие о ранних формах трудовой деятельности.

Перечисленные признаки, ведущим из которых является прогрессивное развитие мозга, характеризуют организм уже с иной морфофункциональной организацией по сравнению с австралопитеками. Эти признаки считаются специфичными для рода Homo. Сопоставление морфологии африканского и афарского австралопитеков с Н. habilis и современным человеком позволяет предположить следующую схему филогенетических взаимоотношений ранних гоминид (рис. 15.5). Африканский австралопитек, считавшийся раньше общим предком как рода Homo, так и других австралопитековых, является в этой схеме представителем боковой ветки эволюции, приведшей к узкой специализации и образованию мощных форм типа A. robustus, которые вымерли около 1 млн. лет назад. Общим предком всех австралопитековых и рода Homo является в соответствии с этой схемой A. afarensis.

Таким образом, на протяжении 1--1,5 млн. лет представители двух близких родов и, возможно, нескольких видов семейства гоминид сосуществовали, причем не только во времени, но и на перекрывающихся территориях. В основе дивергенции различных линий ранних гоминид и австралопитековых могли лежать разного рода механизмы изоляции, в первую очередь генетические: мутации в виде хромосомных перестроек. Это означает, что эволюция австралопитековых шла постепенно, приводя благодаря дивергенции к морфологическому и экологическому разнообразию.

Ведущими факторами эволюции на прегоминидной стадии антропогенеза являлись, несомненно, факторы биологической эволюции, главным из которых является естественный отбор. Об этом свидетельствует, в частности, большое видовое разнообразие австралопитековых, обитавших в различных условиях практически на всей территории Южной, Центральной и Северо-Восточной Африки. В это же время в происхождении рода Homo имело место скачкообразное изменение наследственного материала.

В разных органах и системах прегоминид обнаруживалась асинхронность филогенеза. Есть предположение о том, что эволюция коры больших полушарий мозга состоит из двух компонентов, разобщенных по времени: соматического, обеспечивающего сенсорно-моторные функции, и несоматического, связанного с высшими психическими функциями. Если локомоторный комплекс подвергался длительным постоянным изменениям, то головной мозг эволюционировал скачкообразно. Элементы скачкообразности в эволюции некоторых структур ранних гоминид могли быть обусловлены «транспозиционными взрывами» (перестройками генома за счет подвижных генетических элементов, переносящих комплексы генов на новое место). Это могло сопровождаться постепенным развитием других морфофизиологических свойств в результате накопления малых мутаций под контролем естественного отбора. Но именно в период становления Н. habilis возникла, вероятно, часть хромосомных перестроек в геноме человека, о которых говорилось выше.

Следующей ступенью гоминизации после появления Н. habilis считается возникновение архантропов, представителем которых является сборный вид Н. erectus, или Человек прямоходящий. Материальная культура и ярко выраженная социальность позволили ему быстро и эффективно расселиться по всей территории Африки и Евразии и освоить обширный ареал, разнообразный в климатическом отношении. Действительно, орудия труда Н. erectus более прогрессивны, чем у Н. habilis, а масса мозга (от 800 до 1000 г) явно превышает минимальную массу (750 г), при которой возможно существование речи. Наличие при этом речевых центров, возникших впервые у Н. habilis, предполагает и развитие второй сигнальной системы.

Выделяют три группы Н. erectus: обитавшие в Европе, Азии и Африке. Долгое время древнейшими архантропами считались азиатские представители из Индонезии и Восточного Китая -- питекантроп и синантроп. Однако находки последних лет на территории Израиля (1982) и Кении (1984), датирующиеся соответственно 2,0 и 1,6 млн. лет, сопровождающиеся элементами материальной культуры и признаками использования огня, показали, что арогенная эволюция гоминид происходила на африканском континенте и на Ближнем Востоке. Это позволило связать происхождение Н. erectus с восточноафриканскими формами Н. habilis.

Наличие большого количества находок архантропов древностью 1,5--0,1 млн. лет в отдаленных от Африки регионах -- в Юго-Восточной и Восточной Азии, в Центральной Европе и даже на Британских о-вах -- свидетельствуют об активных адаптациях их к разнообразным условиям существования (рис. 15.6). В связи с тем что небольшое различие ископаемых остатков Н. erectus не соответствует значительному разнообразию природно-климатических условий указанных территорий, можно заключить, что в этих адаптациях значительную роль играли наряду с факторами биологической эволюции также и социальные факторы: совместное изготовление укрытий, орудий труда и использование огня.

Роль Н. erectus как этапа антропогенеза никогда не подвергалась сомнению. Что же касается палеоантропа, или неандертальского человека, то его роль в происхождении человека в настоящее время оспаривается. Это связано в первую очередь с обнаружением большого количества ископаемых остатков человека с промежуточными чертами между Н. erectus и человеком современного физического типа. Кроме того, палеонтологические находки последних лет дают повод судить о недооценке интеллектуальных возможностей неандертальцев. На всех стоянках обнаружены следы костров и обгоревшие кости животных, что свидетельствует об использовании огня для приготовления пищи. Орудия труда их гораздо совершеннее, чем у предковых форм. Масса мозга неандертальцев около 1500 г, причем сильное развитие получили отделы, связанные с логическим мышлением. Костные остатки неандертальца из Сен-Сезер (Франция) были найдены вместе с орудиями труда, свойственными верхнепалеолитическому человеку, что свидетельствует об отсутствии резкой интеллектуальной грани между неандертальцем и современным человеком. Имеются данные о ритуальных захоронениях неандертальцев на территории Ближнего Востока.

Эти и ряд других находок позволили в конце 60-х годов выделить палеоантропов в отдельный подвид Homo sapiens neanderthalensis в отличие от неоантропа H.s. sapiens, который, таким образом, тоже получил ранг подвида. Наиболее древние ископаемые остатки его возрастом 100 тыс. лет обнаружены также на территории Северо-Восточной Африки. Многочисленные находки палеоантропов и неоантропов на территории Европы, датирующиеся 37--25 тыс. лет, свидетельствуют о существовании обоих подвидов в течение нескольких тысячелетий.

В тот же период неоантропы обитали уже не только в Европе и Африке, но и в отдаленных районах Азии (о. Тайвань, о. Окинава) и даже в Америке. Эти данные указывают на необычайно быстрый процесс расселения современного человека, что может быть доказательством «взрывного», скачкообразного характера антропогенеза в этот период как в биологическом, так и в социальном смысле. H.s. neanderthalensis в виде ископаемых остатков не обнаруживается позже рубежа в 25 тыс. лет. Быстрое исчезновение палеоантропов может быть объяснено вытеснением их людьми с более совершенной техникой изготовления орудий труда и метисацией с ними.

С возникновением человека современного физического типа роль биологических факторов в его эволюции свелась к минимуму, уступив место социальной эволюции. Об этом отчетливо свидетельствует отсутствие существенных различий между ископаемым человеком, жившим 30--25 тыс. лет назад, и нашим современником.

109.

Название стадий	Название предка	Исторический возраст	Характерные признаки
			Биологические	Социальные
архантропы	питекантроп , синантроп	1,9 млн-360 тыс. лет назад	Рост 150-170 см, объём головного мозга 900-1055 см', сильно скошенный назад лоб, сплошной надбровный валик, отсутствие подбородочного выступа.	Изготавливали примитивные орудия труда из камня, жили в пещерах, использовали огонь, но добывать не умели, примитивная речь из отдельных выкриков, простые формы коллективной деятельности, были каннибалами.
палеоантропы	неандерталец	300-35 тыс. лет назад	Рост около 160 см, объём головного мозга до 1200-1500 см', но слабо развиты лобные доли, низкий скошенный лоб надглазничный валик, слабо развитый подбородочный выступ.	Изготавливали разнообразные орудия труда, строили жилища, умели добывать огонь, речь слабо развита (типа лепета), одевались в шкуры зверей, сложные формы коллективной дея- тельности, забота о ближних, первые захоро- нения, зачатки религии, оставались канниба- лами.
неоантропы	кроманьонец	Появились 60-50 тыс. лет назад	Рост около 180 см, объем черепной коробки около 1600 см3, прямой лоб, отсутствие над- бровных валиков, подбородочный выступ.	Изготавливали cложные составные орудия труда из кости и камня, строили жилища из камней или бивней и шкур мамонта, владели членораздельной речью, шили одежду, жили родовым обществом. Возникновение искусст- ва, гончарного дела, земледелия

В человеке 2 компонента: биологический (соответствует биологическому прошлому) и социальный (соответствует настоящему). Для того чтобы человек стал социальным существом нужны предпосылки, в первую очередь, морфологические. Предшественники человека - древесные формы. Человек занял главное место в животном мире. Его преимущества - свободная рука и хорошо развитый головной мозг. Биологические закономерности постепенно заменялись социальными. Произошло превращение зоопсихологической информации в социальную в процессе рудовой деятельности. Социальная информация возникла из ненаследственной части зоопсихологической информации и превратилась в наследуемую.

Будучи биологическим видом, человек - единственный на Земле организм, обладающий социальной сущностью. Социальная сущность человека определяет его современное состояние и прогнозирует будущее. Биологическое в нем при этом становится его наследством, поэтому эволюция человека на современном этапе идет не столько по биологическим законам, сколько по законам развития человеческого общества. Биологическая эволюция представляет собой биологическую форму движения материи, а эволюция общества -- социальную. Естественно, что социальная форма движения материи возникла лишь с появлением человека. Поэтому изучение вопросов антропогенеза -- это не только биологическая, но и философская проблема.

110. С момента возникновения Н. sapiens социальное в человеке стало его сущностью и биологическая эволюция видоизменялась, проявляясь в возникновении широкого генетического полиморфизма.

Генетическое разнообразие на уровне генов и в меньшей степени хромосом обеспечивает разнообразие генотипов особей. Разнообразные генотипы по-разному проявляются в меняющихся условиях среды, давая огромное фенотипическое многообразие людей. В основе морфофизиологического полиморфизма человечества лежат полиморфизм наследственного материала на уровне генома и модификационная изменчивость. Эти факторы обеспечивают не тольо индивидуальное морфофизиологическое многообразие, но и внутривидовую групповую дифференциацию человечества на расы и адаптивные экологические типы.

Все человечество представляет собой единый вид.

Рас очень много. Между всеми расами - переходы незаметны.

Раса - совокупность людей, обладающих общностью физиологического типа, происхождение которого связано с определенным ареалом.

Выделяют несколько рас. Для определения используют структуру и цвет кожи. Волос, глаз. Существуют 3 большие расы:

- негроидная, тропическая;

- монголоидная;

- европеоидная.

Европеоиды имеют светлую или смуглую кожу, прямые или волнистые волосы, узкий выступающий нос, тонкие губы и развитый волосяной покров на лице и теле. У монголоидов кожа также может быть как светлой, так и темной, волосы обычно прямые, жесткие, темно пигментированные, косой разрез глаз и эпикант («третье веко»). Негроиды характеризуются темной кожей, курчавыми или волнистыми волосами, толстыми губами и широким, слегка выступающим носом.

В применении к человеку очень часто неправильно используют термин, смешивая культуру и биологическое развитие. Представители основных рас создали свои высокоразвитые культуры. Любая раса имеет приблизительно одинаковые объемы головного мозга, развитие лобных долей. Генетические различия между неграми и белыми - 1 локус у фосфоглюкомутазы. Других различий нет. 85% различий на генетическом уровне в пределах национальной популяции. Различия в пределах расы и между расами - 7,5%. Расовые различия сформировались на ранних этапах антропогенеза, когда был важен групповой отбор. Важным его фактором был ареал. Адаптивный характер расообразования - специфическое проявление человека. На ранних этапах - решающая роль была у географического фактора, сейчас - у экономического и этнического. Пример - открытие Америки привело к смешению рас:

Европейцы + индейцы = метисы;

Европейцы + негры = мулаты;

Негры + индейцы = самбо.

Популяционная концепция рас.

Суть ее заключается в следующем. Если принять, что большие расы человека, представляют собой огромные популяции, то малые расы -- субпопуляции больших, локальные естественные общности людей внутри которых -- конкретные этнические образования (нации, народности) -- являются более малыми популяциями. Если предположить при этом, намеренно упрощая ситуацию, что этносы не разделяются на элементарные популяции, и считать их просто состоящими из конкретных особей, то получится сложная структура, включающая в себя четыре уровня иерархии: отдельные индивидуумы, этносы, малые расы, большие расы.

111. Человечество, заселившее уже около 15 тыс. лет назад все более или менее благоприятные для жизни природно-географические зоны, встретилось с необходимостью адаптироваться к самым разнообразным условиям существования. Адаптации человека к среде, как уже указывалось, проявляются в основном на социальном уровне, однако человечество на ранних этапах эволюции подверглось непосредственному действию биотических и абиотических экологических факторов в значительно .большей степени по сравнению с современной. эрой научно-технического прогресса. Комплексы таких факторов имели разнонаправленное действие на человеческие популяции. В результате в разных климато-географических зонах сформировались разнообразные адаптивные типы людей.

Адаптивный тип людей- группа людей, обладающая нормой биологической реакции на преобладающие условия обитания.

Характеризуется особенностями:

ь - не зависит от расовой и этической принадлежности. Это норма реакции, конвергентно возникающая в сходных условиях существования.

ь - адаптвные типы формировались на протяжении всей эволюции человека.

ь - не представляет собой экологически специализированную форму, т.е. не препятствует возможности существования в других условиях.

В разных зонах Земли существуют различные адаптивные типы людей.

· - тропики. Удлиненная форма тела, увеличена площадь поверхности тела, увеличена поверхность испарения, увеличены потовые железы, специфическая регуляция водно-солевого обмена, повышено артериальное давление, низкий уровень метаболизма, низкая концентрация АТФ.

· - засушливые районы. Понижен основной обмен, повышено содержание гемоглбина ( за счет обезвоживания).

· - Арктика. Повышен основной обмен, повышено содержание жиров в сыворотке крови, высокое количество жира под кожей, повышена мышечная масса .

· - умеренный климат. Промежуточные характеристики.

Человечество возникло в тропической зоне Африки, и следует полагать, что поэтому наиболее древним и исходным для остальных экологических типов человека является тропический тии. Об этом свидетельствует и наибольший полиморфизм морфофункциональньк признаков человека в рамках этого типа на территории Центральной и Северо-Восточной Африки. В связи с этим уместно обратиться к учению Н.И. Вавилова о центрах происхождения и многообразия культурных растений, в соответствии с которым именно в зонах первоначального вовлечения биологических видов в социальную среду наблюдается наиболее выраженный наследственный полиморфизм местных популяций по большому количеству признаков. Об этом свидетельствует и то, что именно в тропической Африке в непосредственной близости друг от друга, т.е. под действием сходных экологических факторов, обитают наиболее низкорослые и наиболее высокорослые племена, например пигмеи, готтентоты и бушмены, с одной стороны, и массаи -- с другой. Пределы изменчивости африканских популяций, например, по росту и массе тела таковы, что в них укладываются все известные на Земле человеческие популяции. Основные же черты тропического типа в Африке остаются неизменными. Они же характеризуют монголоидные популяции Индокитая, Малайского архипелага и некоторые группы индейских племен зоны влажных тропических лесов Центральной и Южной Америки.

Это указывает на то, что тропический адаптивный тип развивается в результате асинхронного параллелизма эволюции человека, причем вначале на африканском континенте, а потом и в других областях.

Отсюда следует и еще один вывод: адаптивный тип формируется на фоне расогенеза и вне зависимости от него. В процессе адаптогенеза в популяциях человека можно проследить и проявление дона гомологических рядов.

112. Биосферой называют оболочку Земли, которая населена и активно преобразуется живыми существами. Учение о биосфере создано Вернадским, опубликовано в 1926 году в труде «Биосфера».

Биологическая концепция.

Самые ранние представления о биосфере как совокупности живых организмов. Первым термин употребил Ламарк биосфера - область жизни.

Милль и Зюсс: « Биосфера - совокупность живых существ»

Ошибка концепции: исследователи отделяли живое от неживого.

Биогеохимическая концепция.

Немецкий ученый Малишотт выдвинул идею го том, что биосфера выражается прежде всего в круговороте веществ с участием живых существ.

Докучаев писал о совместном действии климата, живых организмов, минеральной среды в образовании почвы. Наиболее распространенная концепция.

Термодинамическая концепция.

Биосфера - система, которая обменивается с космосом энергией и подчиняется Второму Закону термодинамики.

Кибернетическая концепция.

Биосфера - система саморегулирующаяся, которую можно моделировать и изучать протекающие в ней процессы.

Геохимическая концепция.

Живые организмы взаимодействуют между собой и с окружающей средой. Пр этом создаются глубокие метаболические связи с геохимическими факторами. Минеральные вещества идут на построении е скелета, регуляцию осмоса, функции кровеносной системы, включается в обмен веществ. Изменяется среда - изменяется состав организмов. Дальнейшая разработка концепции принадлежит Вернадскому.

113. Биосфера имеет несколько уровней. Границы биосферы - границы жизни на Земле. Ограничиваются температурой.

Верхняя граница - 20 км выше уровня земли. Тропосфера и нижний слой стратосферы. Нижняя - -20 км (глубина океана +10 км).

Между ними располагаются литосфера, атмосфера и гидросфера.

Атмосфера включает в себя косное и биогенное вещество. Это важное условие жизни на Земле, т.к. регулирует климат, пропускает УФ-лучи, сохраняет тепло, служит средой для распространения света и звука, является источником кислорода для дыхания. Это среда, ерез которую Земля сообщается с Космосом.

Гидросфера - вся совокупность водных объектов (+почвенные воды. Ледники). Необходима, т.к. все организмы состоят из веществ, находящихся в водной фазе. Все биохимические процессы протекают в водной фазе.

Литосфера. Верхняя оболочка Земли. Самый верхний слой - почва. Толщина литосферы под горами составляет - 70-75, а под морем - 6-8 км. Почва - результата взаимодействия 5 факторов (по Докучаеву):

- геологические породы;

- климат;

- живые организмы;

- рельеф;

- время.

Через почву проходят обменные процессы энергией и веществами между живыми организмами, литосферой, гидросферой и атмосферой.

Биотический круговорот. Главная функция биосферы заключается в обеспечении круговоротов химических элементов. Глобальный биотический круговорот осуществляется при участии всех населяющих планету организмов. Он заключается в циркуляции веществ меру почвой, атмосферой, гидросферой и живыми организмами. Благодаря биотическому круговороту возможно длительное существование и развитие жизни при ограниченном запасе доступных химических элементов. Используя неорганические вещества, зеленые растения за счет энергии Солнца создают органическое вещество, которое другими живыми существами (гетеротрофами -- потребителями и деструкторами) разрушается, с тем чтобы продукты этого разрушения могли быть использованы растениями для новых хронических синтезов. Важная роль в глобальном круговороте веществ принадлежит циркуляции воды между океаном, атмосферой и верхними слоями литосферы. Вода испаряется и воздушными течениями переносится на многие километры. Выпадая на поверхность суши в виде осадков, она способствует разрушению горных пород, делая их доступными для растений и микроорганизмов, размывает верхний почвенный слой и уходит вместе с. растворенными в ней химическими соединениями и взвешенными органическими частицами в океаны и моря. Энергия, затрачиваемая на испарение воды, возвращается в атмосферу.

функции:

газовая -- биогенная миграция газов в результате фотосинтеза и азотфиксации; концентрационная -- аккумуляция в своих телах живыми организмами химических элементов, рассеянных во внешней среде; окислительно-восстановительная -- превращение веществ, содержащих атомы с переменной валентностью (например, в Ее, Мп); биохимическая -- процессы, протекающие в живых организмах.

114. Живое вещество (о Вернадскому) - совокупность живых организмов. Биосфера - оболочка Земли, состав, энергетика, структура которой определяются деятельностью живых организмов. Вернадский доказал, что живые организмы, когда-то обитавшие и сейчас обитающие на Земле играют роль в геологической эволюции.

Живое вещество распространено неравномерно. В основном - в почве, на ее поверхности и верхней части гидросферы.

На суше выделяют 2 уровня жизни:

- на поверхности;

- в глубине.

В воде выделяют 3 уровня:

- планктон;

- нектон (плавающие организмы);

- бентос (на дне- глубинные существа).

Биомасса: на суше растений - 99,2%. Животных и микроорганизмов - 0,8%. В океане растений- 6,3%, животных и микроорганизмов - 93,7%,

По содержанию атомов водорода и кислорода живое вещество ближе к гидросфере, по содержанию углерода, кальция, азота - в живом веществе их концентрация выше, чем в гидросфере.

99% массы живых организмов приходится на элементы земной коры.

Функции живого вещества.

1.Энергетическая функция - поглощение солнечной энергии при фотосинтезе и химической энергии при хемосинтезе и передача энергии по пищевым цепям.

2.Концентрационная функция - способность накапливать химические элементы и использовать их при построении тела.

3.Деструктивная функция - минерализация неживого органического вещества и вовлечение образовавшихся веществ в биотический круговорот.

4.Средообразующая функция - преодолевание физико-химических параметров среды в результате синтеза и распада.

5.Транспортная - перенос веществ против силы тяжести и в горизонтальном направлении.

Вернадский : «Живое вещество - самая активная форма материи во Вселенной».

115. Эволюция биосферы.

Абиогенный период - 4 млрд. лет назад. Включает возникновение органических веществ из неорганических. Образование сахаров, аминокислот, азотистых оснований. Простейшего круговрота кислорода нет.

Период биогенеза - 3 млрд. лет назад. Характеризуется появлением анаэробных гетеротрофов, получающих энергию за счет брожения. Появляется жизнь и смерть, круговорота кислорода нет. Позднее (2 млрд. лет назад) - появляются фотосинтезирующие бактерий, 1% кислорода, первичная атмосфера. 1млрд.лет назад - появляются первые эукариоты, 3-4% кислорода. 600 млн. лет назад - 7% кислорода, появляются многоклеточные организмы. 400 млн. лет назад - накапливается кислород, происходит выход растений на сушу, протекает биологическая эволюция. Немного позденне появляется человек.

Период ноогенеза - решающий фактор эволюции - деятельность человека.

- изменяет естественный рельеф, геологические и климатические условия;

- изменяет видовой состав живых существ.

Человек - мощнейшая геологическая сила на Земле.

Ноосфера - сфера разума и новый этап в развитии биосферы (Вернадский). Наука о ноосфере - ноогенетика.

Ресурсы природы - явления, объекты, условия и процессы, используемые обществом для удовлетворения материальных, научных и культурных потребностей.

Природные ресурсы бывают:

1. Возобновимые ресурсы - ресурсы, находящиеся в пределах биосферного круговорота, способные к самовосстановлению за сроки, соизмеримые с хозяйственной деятельностью человека. К ним относятся: вода, кислород, почвы, растительность.

2. Невозобновимые ресурсы - не восстанавливаются. К ним относятся: минералы, нефть, природный газ, щебень, песок, гравий, видовой состав растений и животных.

3. Истощенные ресурсы - виды ресурсов, количество которых сократилось и дальнейшее их использование экономически нерационально. К ним относятся - озоновый экран, редкие виды растений и животных, воды Арала.

116. Международное сотрудничество.

1. Стокгольмская конференция ООН 1972 года провозгласила направления действий мирового сообщества в области охраны окружающей среды и объявила 5 июня всемирным днем охраны окружающей среды.

2. Всемирная Хартия Природы 1982 года. Принята концепция устойчивого развития общества.

Международные организации по охране природы при ООН.

Действуют в рамках ООН.

МСОП (Международный Союз Охраны Природы) в 1992 году переименован во Всемирный Союз Охраны Природы. Работает над проблемами видоразнообразия, выпустила всемирную красную книгу в 5 томах.

ЮНЕСКО. Организация работает по проблемам образования, науки и культуры.

ВОЗ - Всемирная Организация Здравоохранения.

ФАО. Продовольственное и сельское хозяйство, учет генетически модифицированной продукции.

МАГАТЭ. Международное агентство по контролю атомной энергетике, осуществляет надзор за АЭС.

ВМО. Всемирная Метеорологическая Организация. По каналам ВМО распространяется информация о состоянии мирового океана, атмосферы, озонового слоя.

РФ - участник всех этих организаций. В РФ подписано более 50 договоров и конвенций. Например, конвенция по морскому праву 1982 года, конвенция о сохранении ресурсов Балтийского моря - 1973 год.

Международная Красная Книга включает:

310 видов млекопитающих

320 видов птиц

162 вида земноводных и пресмыкающихся

40 видов рыб

Красная книга РФ содержит различные разделы, соответствующие разделам Всемирной Красной Книги.

522 вида растений

246 видов животных

Существуют следующие группы видов:

1. по-видимому, исчезли

2. сокращается численность, но она достаточна для выживания

3. редкий вид, численность незначительна

4. восстановленные виды

117. Заслуга Вернадского в том, что он:

1. разработал учение о биосфере как глобальной системе Земли, в которой основной ход геохимических и энергетических превращений определяется живыми организмами.

2. Распространил понятие «биосфера» на живые организмы и среду их обитания.

3. Создал теорию о живом веществе и геохимической роли живых организмов.

4. создал учение о преобразовании биосферы в ноосферу, как результат действий человека.

Сукачев разработал учение о биогеоценозе, 1947 год. Биогеоценоз - растения, животные, микроорганизмы, находящиеся в постоянном контакте и взаимодействии с атмосферой, гидросферой, литосферой. Состоит из биотической части (биоценоз) и абиотической (биотоп).

С переходом к интенсивному земледелию возникла потребность в науке о почве. Эта наука - генетическое почвоведение - была создана выдающимся русским естествоиспытателем, профессором Петербургского университета В. В. Докучаевым.

У этой науки есть свой «паспорт». Местом ее рождения можно считать Петербургский университет, датой рождения - 1883 год, год защиты Докучаевым докторской диссертации «Русский чернозем».

Первый шаг, сделанный Докучаевым на пути к созданию учения о почве, заключался в признании почвы как особого природного тела, сложного, динамичного и вместе с тем целостного, существующего самостоятельно по своим собственным внутренним закономерностям.

Почва - результата взаимодействия 5 факторов:

- геологические породы;

- климат;

- живые организмы;

- рельеф;

- время.

118. Особо охраняемые природные территории.

Закон РФ 1995год.

Территории предназначены для поддержания экологического баланса, сохранения генетического разнообразия, эволюции экосистем, изучения влияния на них антропогенных факторов.

К ним относят:

Ботанические сады - коллекции деревьев и кустарников, созданные искусственным путем для сохранения биологического разнообразия.

Заповедники - участки территорий, которые полностью изъяты из хозяйственного использования.

На 1997 год в РФ было 95 заповедников.

Биосферные заповедники используются в качестве заповедно-эталонных объектов. В мире существует единая сеть из 300 биосферных заповедников, в РФ их - 11. они работают по программе ЮНЕСКО.

Национальные парки - большие природные территории и акватории, где обеспечивается поддержание экологического баланса, сохранение природных систем, регуляция туризма и отдыха, разработка научных методов сохранения природного комплекса в условиях массового. В РФ - 33.

Заказники - территории, созданные на определенный срок для восстановления природных комплексов. В России 1600. в заказниках восстанавливают плотность популяций.

Памятники природы - уникальные невоспроизводимые природные объекты, к ним относятся:

- пещеры;

- вековые деревья;

- водопады.

В России 8000.

Охрана природы - совокупность государственных и общественных мероприятий, направленных на сохранение атмосферы, растительности, животного мира, почв, земных недр.

Нерациональное природопользование ведет к экологическому кризису. Преодоление экологического кризиса осуществляется по закону РФ «Об охране окружающей среды» 1991 года. Этот закон предлагает основные направления выхода из экологического кризиса.

Приоритет охраны жизни и здоровья человека.

Сочетание экологических и экономических интересов.

Рациональное использование природных ресурсов.

Платность природопользования.

Международное сотрудничество.

Мониторинг - система наблюдений, оценки и прогноза состояния окружающей среды. Основной принцип - непрерывность мониторинга, который осуществляется государством и является важнейшей частью экологического контроля.

В программу локального мониторинга входят наблюдения за содержанием загрязняющих веществ, которые обладают канцерогенными, мутагенными и тератогенными свойствами. Учитывает количество генетического груза. Определяется в поверхностных водах, атмосфере и почве. Определяются тяжелые металлы, радионуклиды, пестициды, бензпирен (в табачном дыме, выхлопных газах), углекислый газ, азот, сульфаты, пыль, аэрозоли и т.д.

В основе мониторинга лежат регламенты состояния среды - уровни содержания вредных веществ, безвредных для человека

ПДК - предельно допустимая концентрация.

ПДД - предельно допустимая доза.

Существуют соответствующие ГОСТы.

Региональный мониторинг осуществляет контроль за состоянием крупных природных комплексов (бассейны рек, лесные массивы и др.). Изучаются пищевые связи и биологический круговорот.

Глобальный мониторинг обеспечивает контроль и прогноз состояний биосферы в целом. Объектами являются:

- атмосфера;

- гидросфера;

- растительный мир;

- животный мир;

- биосфера в целом.

Глобальный мониторинг осуществляет ВМО. Основные цели - предупреждение об угрозе здоровья человека.

Всемирная стратегия устойчивого развития и охраны природы 1991 года.

1) повышение качества жизни;

2) сохранение жизнеспособности, разнообразия экосистемы;

3) предотвращение истощения невосполнимых ресурсов;

4) оценка влияние загрязнений в пищевых цепочках;

5) оценка загрязнений Мирового океана на морских животных;

6) предупреждение стихийных бедствий международных масштабов.

119. Живые существа, населяющие территории с разнообразными условиями обитания, испытывают на себе влияние последних и сами

оказывают действие на окружающую среду. Закономерности взаимо-

отношений организмов и среды их обитания, законы развития и

существования биогеоценозов, представляющих собой комплексы вза-

имодействующих живых и неживых компонентов в определенных

участках биосферы, изучает специальная биологическая. наука -- эко-

логия.

Предмет экологии - структура связей между организмом и средой. Главный объект изучения - экосистема. Изучает отдельные виды организмов (организменный уровень), популяции (популяционно-видовой) и биосферу в целом (биосферный).

Первые попытки обобщения сведений об образе жизни, зависимости от внешних условий, характере распределения животных и растений встречаются еще в трудах античных философов: Аристотель (384-322 до н. э.) описал свыше 500 видов известных ему животных и рассказал об их поведении, например о миграциях и зимней спячке рыб, перелетах птиц, строительной деятельности животных, паразитизме кукушки, способе самозащиты у каракатицы и т. д.Ученик Аристотеля, "отец ботаники" Теофраст Эрезийский (371-280 до н. э.) привел сведения о своеобразии растений в разных условиях, зависимости их формы и особенностей роста от почвы и климата.

В средние века интерес к изучению природы ослабевает, заменяясь господством богословия и схоластики.

Великие географические открытия в эпоху Возрождения, колонизация новых стран послужили толчком к развитию систематики. Описание растений и животных, их внешнего и внутреннего строения, разнообразия форм - главное содержание биологической науки на ранних этапах ее развития. Первые систематики- А. Цезальпин (1519-1603), Д. Рей (1623-1705), Ж. Турнефор (1656-1708). Сведения о поведении, повадках, образе жизни животных, которыми сопровождалось описание их строения, называли "историей" жизни животных.

Жан Батист Ламарк (1744-1829), автор первого эволюционного учения, считал, что влияние "внешних обстоятельств"- одна из самых важных причин приспособительных изменений организмов, эволюции животных и растений.

В 1859 г. появилась книга Ч. Дарвина "Происхождение видов путем естественного отбора, или Сохранение благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь".

120. Среда - природные тела и явления, с которыми организм находится в прямых или косвенных взаимоотношениях.

Среда обитания - комплекс условий, необходимый для жизнедеятельности организма.

Окружающая среда - комплекс условий в более узком значении.

Среда жизни - вода, воздух, почва, живой организм.

Экологический фактор - элемент среды, который оказывает влияние на организм.

Факторы среды:

- биотический;

- абиотический;

- антропогенный.

Абиотические факторы среды - совокупность неорганических условий существования организма. На первое место ставят климатические, т.к. они имеют универсальное значение (давление, температура, количество солнечной энергии). Затем идут эдафические /почвенные (соленость, рН). Очень часто они переносятся организмом в определенных пределах. Карл Либих сформулировал закон минимума: «Жизнь может ограничивать недостаток одного из многих элементов». Каждый фактор имеет свои пределы положительного влияния на организм. Пределы выносливости между критическими точками - экологическая валентность живых организмов (широкая - every, узкая - steno). Например, некоторые бактерии живут в атомном реакторе.

Биотические факторы - формы воздействия живых существ друг на друга. Различают:

- внутривидовые;

- межвидовые.

К внутривидовым относят прежде всего численность популяции. Рост численности подчиняется определенным законам и продолжается, пока пищи достаточно. Во-вторых, соотношение полов (количество размножающихся самок). В-третьих, возрастная структура популяции. Возрастные различия повышают сопротивляемость среде. В-четвертых, продолжительность жизни (учитываются особи в репродуктивном периоде, у самок - меньше). В-пятых, плодовитость. Она характеризуется коэффициентом рождаемости - количеством рожденных потомков в единицу времени. В-шестых, конкуренция за пищу и территорию.

К межвидовым формам относят:

- паразитизм;

- комменсализм;

- мутуализм;

- нейтрализм;

- конкуренция.

Антропогенные факторы - факторы, созданные человеком и обусловленные его жизнедеятельностью. Воздействие человека на природу проявляется:

1) в изменении режима биотических и абиотических факторов и выведение их за пределы, отвечающие физиологическим требованиям организма;

2) деятельность человека приводит к нарушениям экосистем. Эти нарушения можно разделить на группы:

а) оскудение природных ресурсов (почв, животных, растений и т.д.);

б) перегруженность населением, техникой, автотранспортом;

в) увеличение количество производственных и бытовых отходов;

г) уничтожение видов животных, растений и микроорганизмов:

д) нарушение человеком сукцессий;

е) создание искусственных сукцессий.

Согласно другой классификации, различают первичные и вторичные периодические экологические факторы. С действием первичных факторов жизнь столкнулась на ранних стадиях эволюции. К ним относят температуру, изменение положения Земли по отношению к Солнцу.

Благодаря им в эволюции возникла суточная, сезонная, годичная периодичность многих биологических процессов. Вторичные периодические факторы являются производными первичных. Например, уровень влажности зависит от температуры, поэтому в холодных областях планеты атмосфера содержит меньше водяных паров. Непериодические факторы действуют на организм или популяцию эпизодически, внезапно. К ним относят стихийные силы природы - извержение вулкана, ураган, удар молнии, наводнение, а также хищника, настигающего жертву, и охотника, поражающего цель. Благодаря многообразию экологических факторов наблюдается закономерное расселение видов по планете. Колебания интенсивности их действия проявляются в исчезновении некоторых видов с определенные территорий, изменении плотности популяций, показателей рождаемости, смертности. Под влиянием экологических факторов в эволюции сложились такие адаптивные модификации, как зимняя или летняя спячка, диапауза. ~ Любая особь, популяция, сообщество испытывают одновременное воздействие многих факторов, но лишь некоторые из них являются жизненно важными. Такие факторы называют лимитирующими, их отсутствие или наличие в концентрации ниже и выше критических уровней делает невозможным освоение среды организмами определенного вида. Благодаря наличию лимитирующих экологических факторов для каждого биологического вида существуют оптимум и пределы выносливости.

121. Биогеоценоз - растения, животные, микроорганизмы, находящиеся в постоянном контакте и взаимодействии с атмосферой, гидросферой, литосферой. Состоит из биотической части (биоценоз) и абиотической (биотоп).

...