31/05/21 г.301, 206, 303

ГРУППА 301 БИОЛОГИЯ

ТЕМА: БИОЦЕНОЗ, БИОГЕОЦЕНОЗ. БИОМЫ. КРУГОВОРОТ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ.

Сообщество (биоценоз) совокупность видов животных и растений, длительное время сосуществующих в определенном пространстве и образующих экологическое единство. Как и популяция, сообщество имеет собственные свойства и характеризуется собственными показателями, присущими только ему. Свойствами сообщества являются устойчивость (то есть способность противостоять внешним воздействиям), продуктивность (способность производить живое вещество). Показателями сообщества являются характеристики его состава (видовое разнообразие, структура пищевой сети), а также соотношение отдельных групп организмов. Одна из главных задач экологии ? выяснить взаимосвязи между свойствами и составом сообщества, которые проявляются независимо от того, какие виды в него входят.

Экосистема это любое сообщество живых существ (биоценоз) вместе с его физической средой обитания (экотопом), функционирующее как единое целое. Примером экосистемы может служить пруд, включающий в себя сообщество гидробионтов (организмов, жизнь которых протекает в воде), физические свойства и химический состав воды, особенности рельефа дна, состав и структуру грунта, взаимодействующий с поверхностью воды атмосферный воздух, солнечную радиацию.

В экосистемах происходит постоянный обмен энергией и веществом между живой и неживой природой. Этот обмен носит устойчивый характер. Элементы живой и неживой природы находятся в постоянном взаимодействии.

Изучение экосистем необходимо для получения знаний о том, как функционируют сообщества, отчего происходят и куда направлены их изменения, какое влияние оказывает жизнь на окружающую ее неживую природу. Экосистема, по сути, это то, что мы называем природой.

Экосистема ? основная функциональная единица живой природы, включающая и организм, и абиотическую среду, причем каждая часть влияет на другую и обе необходимы для поддержания жизни в том виде, в каком она существует на Земле.

Экосистема ? понятие очень широкое и применимое как к естественным (например, тундра, океан), так и к искусственным комплексам (например, аквариум). Поэтому для обозначения элементарной природной экосистемы экологи также используют термин биогеоценоз.

Биогеоценоз? исторически сложившаяся совокупность живых организмов (биоценоз) и абиотической среды вместе с занимаемым ими участком земной поверхности (экотопом); граница биогеоценоза устанавливается по границе растительного сообщества (фитоценоза) – важнейшего компонента биогеоценоза. Для каждого биогеоценоза характерен свой тип вещественно-энергетического обмена.

Биогеоценоз ? составная часть природного ландшафта и элементарная биотерриториальная единица биосферы.

По определению В.Н. Сукачева, биогеоценоз ? «это совокупность на известном протяжении земной поверхности однородных природных явлений (атмосферы, горной породы, растительности, животного мира и мира микроорганизмов, почвы и гидрологических условий), имеющая свою, особую специфику взаимодействий этих слагающих её компонентов и определенный тип обмена веществом и энергией между собой и другими явлениями природы и представляющая собой внутренне противоречивое единство, находящееся в постоянном движении и развитии».

Биосфера и биомы.

Круговорот химических элементов. Биогеохимические процессы в биосфере.

Потоки переноса вещества и энергии (в том числе и с непосредственным участием живых организмов) могут связывать не только соседние биогеоценозы, но и охватывать всю поверхность Земли.

Поэтому можно говорить о единой, сложной и взаимосвязанной экосистеме высшего ранга — биосфере.

Биосфера — это сложная, грандиозная экологогеографическая система, включающая в себя многочисленные системы низших рангов: биогеоценозы, популяции, организмы. Все они определенным образом взаимодействуют друг с другом и обеспечивают, с одной стороны, определенную устойчивость биосферы, а с другой — ее развитие, эволюцию. Во многом и то и другое определяется биологическим разнообразием, т. е. тем многообразием форм жизни и биологических систем, какое мы можем реально наблюдать ныне и реконструируем для прошлых эпох.

Современное представление о биосфере как уникальной саморегулируемой, самовоспроизводимой и самоорганизующейся системе восходит к работам французского философа и палеонтолога Пьера Тейяра де Шардена и русского ученого Владимира Ивановича Вернадского начала XX в. Английский исследователь Джеймс Лавлок, развивая их взгляды, образно описывает биосферу как своеобразный сверхорганизм — Гею.

Биосфера в современном ее понимании — это оболочка Земли, охваченная деятельностью живого, в том числе и те части планеты, которые непосредственно зависят или зависели от нее в прошлом.

Верхняя граница биосферы соответствует озоновому слою стратосферы, т. е. располагается на высоте около 22-25 км. Нижняя проходит в основном по нижним горизонтам отложений осадочных пород, т. е. на глубине 5-7 км (рис. 36).

Та часть биосферы, где сейчас живые существа встречаются постоянно называют эубиосферой. Ее мощность существенно меньше — 5—6 км над поверхностью Земли и менее километра под ее поверхностью (если не принимать во внимание данные последних десятилетий XX в.

В каждой точке земной поверхности складываются уникальные условия, нигде больше точно не повторяющиеся. Именно поэтому разнообразие сообществ почти неисчерпаемо. Однако в биосфере можно выделить основные их типы — биомы, существование которых во многом определяется общими физико-географическими условиями. Большинство биомов имеют свои народные названия — тайга, степь, пустыня и т. д.

Биомы различаются не только по видовому составу организмов, но и по биомассе, продукции, по скорости сукцессионных процессов (см. таблицу).

Можно выделить несколько основных групп биомов.

Лесные биомы существуют в условиях хорошего увлажнения и достаточной теплообеспеченности. Для них характерно господство деревьев и связанных с ними животных. Их биомасса много больше годовой продукции. Темпы сукцессий можно оценить как средние.

При недостаточном увлажнении, но сравнительно хорошей обеспеченности теплом формируются травянистые биомы — степи, прерии, саванны и т.п. Здесь господствуют травы, а деревья и кустарники относительно редки или отсутствуют вовсе. Обильны травоядные животные — копытные, грызуны,

Циркуляция химических элементов (веществ) в биосфере называется биогеохимическими циклами.

Обмен химических элементов между живыми организмами и неорганической средой называют биогеохимическим круговоротом, или биогеохимическим циклом.

Живые организмы играют в этих процессах решающую роль.
Необходимые для жизни элементы условно называют биогенными (дающими жизнь) элементами, или питательными веществами. Различают две группы питательных веществ:

• к макротрофным веществам относятся элементы, которые составляют химическую основу тканей живых организмов. Это углерод, водород, кислород, азот, фосфор, калий, кальций, магний, сера.
• К микротрофным относят элементы, содержание которых в живых организмах незначительное. Их часто называют микроэлементами. Это железо, марганец, медь, цинк, бор, натрий, молибден, хлор, ванадий и кобальт. Недостаток микроэлементов может оказывать сильное влияние на живые организмы (в частности, ограничивать рост растений), так же как и нехватка биогенных элементов.

 

Биогенные элементы благодаря участию в круговороте могут использоваться неоднократно. Запасы биогенных элементов непостоянны: некоторая их часть связана и входит в состав живой биомассы, что снижает количество, остающееся в среде экосистемы. И если бы растения и другие организмы в конечном счёте не разлагались, запас питательных веществ исчерпался бы, и жизнь на Земле прекратилась. Отсюда можно сделать вывод, что активность гетеротрофных организмов, в первую очередь редуцентов, — решающий фактор поддержания круговорота биогенных элементов и сохранения жизни.

Биогеохимический цикл углерода

Рассмотрим биогеохимический цикл углерода. Естественным источником углерода, используемого растениями для синтеза органического вещества, служит углекислый газ, входящий в состав атмосферы или находящийся в растворённом состоянии в воде. Основные звенья круговорота углерода показаны на рисунке.

 

В процессе фотосинтеза углекислый газ превращается растениями в органическое вещество, служащее пищей животным.

Дыхание, брожение и сгорание топлива возвращают углекислый газ в атмосферу.
Запасы углерода в атмосфере оцениваются в 700 млрд т, а в гидросфере — в 50 000 млрд т. Согласно расчётам, за год в результате фотосинтеза прирост растительной массы на суше и в воде равен соответственно 50 и 180 млрд т.

Биогеохимический цикл азота

Циркуляция биогенных элементов обычно сопровождается их химическими превращениями. Нитратный азот, например, может превращаться в белковый, затем переходить в мочевину, превращаться в аммиак и вновь синтезироваться в нитратную форму под влиянием микроорганизмов. В биохимическом цикле азота действуют различные механизмы, как биологические, так и химические. Схема циркуляции азота в биосфере представлена на рисунке.

 

Биогеохимический цикл фосфора

Одним из наиболее простых циклов является цикл фосфора. Основные запасы фосфора содержат различные горные породы, которые постепенно (в результате разрушения и эрозии) отдают свои фосфаты наземным экосистемам. Фосфаты потребляют растения и используют их для синтеза органических веществ. При разложении трупов животных микроорганизмами фосфаты возвращаются в почву и затем снова используются растениями. Помимо этого часть фосфатов выносится с током воды в море. Это обеспечивает развитие фитопланктона и всех пищевых цепей с участием фосфора. Часть фосфора, содержащаяся в морской воде, может вновь вернуться на сушу в виде гуано — экскрементов морских птиц. Там, где они образуют большие колонии, гуано добывают как очень ценное удобрение.

 

Некоторые организмы могут играть исключительно важную роль в круговороте фосфора. Моллюски, например, фильтруя воду и извлекая оттуда мелкие организмы, их остатки, захватывают и удерживают большое количество фосфора. Несмотря на то что роль моллюсков в пищевых цепях прибрежных морских сообществ невелика (они не образуют плотных скоплений с высокой биомассой, их пищевая ценность невысока), эти организмы имеют первостепенное значение как фактор, позволяющий сохранить плодородие той зоны моря, где они обитают. Популяции моллюсков подобны природным аккумуляторам, только вместо электроэнергии они накапливают и удерживают фосфор, необходимый для поддержания жизни в прибрежных зонах морей. Иначе говоря, популяция этих организмов более важна для экосистемы как «посредник» в обмене веществом между живой и неживой природой (сообществом и биотопом).
Этот пример — хорошая иллюстрация того, что ценность вида в природе не всегда зависит от таких показателей, как его обилие или сырьевые качества. Эта ценность может проявляться лишь косвенно и не всегда обнаруживается при поверхностном исследовании.

ГРУППА 206

ТЕМА: БИОЛОГИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ БЕЛКОВ.

Биологические функции белков.

Белки входят в состав каждой клетки и составляют около 50% ее сухой массы. Они играют ключевую роль в обмене веществ, реализуют важнейшие биологические функции, лежащие в основе жизнедеятельности всех организмов.

Среди большого разнообразия функций, выполняемых белками, первостепенное значение имеют структурная, или пластическая, и каталитическая. Это универсальные функции, поскольку они присущи всем живым организмам.

Структурные белки формируют каркас внутриклеточных органелл и внеклеточных структур, а также участвуют в стабилизации клеточных мембран. Такие структурные белки, как коллаген и эластин составляют основу соединительной и костной тканей высших животных и человека. Структурными белками, в частности, являются кератины кожи, волос, ногтей, шерсти, когтей, рогов, копыт, перьев, клювов, а также фиброин шелка, паутины.

Каталитически активными белками являются ферменты. Они ускоряют химические реакции, обеспечивая тем самым необходимые скорости протекания обменных процессов в клетке.

Многие белки, присущие отдельным живым организмам, выполняют специфические функции, среди которых наиболее важными являются транспортная, регуляторная, защитная, рецепторная, сократительная, запасная и некоторые др.

Транспортные белки переносят различные молекулы и ионы внутри организма. Например: гемоглобин — кислород от легких к тканям; миоглобин — кислород внутри клеток; сывороточный альбумин с током крови — жирные кислоты, а также ионы некоторых металлов. Ту же функцию выполняют специфические белки, транспортирующие различные вещества через клеточные мембраны.

Регуляторные белки участвуют в регуляции обмена веществ как внутри клеток, так и в целом организме. Например, такие сложные процессы, как биосинтез белков и нуклеиновых кислот, протекают под строгим «контролем» множества регуляторных белков. Специфические белковые ингибиторы регулируют активность многих ферментов.

Защитные белки формируют защитную систему живых организмов. Например, иммуноглобулины (антитела) и интерфероны предохраняют организм от проникновения в его внутреннюю среду вирусов, бактерий, чужеродных соединений, клеток и тканей. Белки свертывающей системы крови — фибриноген, тромбин — препятствуют потере крови при повреждениях кровеносных сосудов.

Рецепторные белки воспринимают сигналы, поступающие из внешней среды, и воздействуют на внутриклеточные процессы. Например, белки-рецепторы, сосредоточенные на поверхности клеточных мембран, избирательно взаимодействуют с регуляторными молекулами (например, гормонами).

Рецепторными белками являются родопсин, участвующий в зрительном акте, вкусовой сладкочувствительный и обонятельный белки.

Сократительные белки способны преобразовывать свободную химическую энергию в механическую работу. Например, белки мышц миозин и актин обеспечивают мышечное сокращение.

Запасные белки представляют собой резервный материал, предназначенный для питания развивающихся клеток. Запасными белками являются яичный альбумин, глиадин пшеницы,

Казеин кукурузы, казеин молока и многие другие. Запасные белки — существенный источник пищевого белка для человека.

Некоторые организмы вырабатывают токсические белки. Таковы яды змей, дифтерийный токсин, рицин семян клещевины, лектины семян бобовых и др.

ГРУППА 303

ТЕМА: ДИФФЕРЕНЦИРОВАННЫЙ  ЗАЧЕТ

Вариант I

1.  Приспособленность организмов к среде  называют:

а)  адаптацией             б)  изменчивостью    

в)  эволюцией             г)  наследственностью

2.  Перечислите уровни организации жизни,  начиная  с  низшего:

а)  клеточный                     б)  организменный            

в)  экосистемныйг)  молекулярный            

д)  тканевыйе)  органный

ж)  популяционно-видовойз)  биосферный

3.   Обмен  веществами  и  энергией  с окружающей  средой  начинается  на уровне:

а)  атомов                г)  органовб)  клеток                д)  тканей    в)  молекул  

4.   Элементарной  единицей  живого принято  считать:

а)  молекулу         г)  ткань  б) атом         д) орган    в)  клетку

5.  Термин биология первым стал использовать знаменитый  … естествоиспытатель  Жан-Батист  Ламарк  в …  году.

а)  английский              д)  1602

б)  австрийский            е)  1702

в)  немецкий              ж)  1802

г)  французский           з)  1902

6.  Общая  биология  —  наука,  изучающая:

а)  все  явления  природы               б)  строение  растений  и  животных

в)  функционирование  растений  и животных

г)  основные  закономерности  живой природы

7.  Важнейшие органические соединения:

а)  липиды                г)  углеводы              

б)  белки                   д)  биоэлементы

в)  вода                       е)  нуклеиновыекислоты

8.   Найдите  синоним  слову жиры:

а)  белки    в)  липиды

б)  углеводы  г) нуклеиновые кислоты

9. Какой элемент особенно необходим  для  щитовидной  железы?

а) F         б) Cl  в) J     г) Br

10.Сколько  процентов  воды  содержит  головной  мозг  человека?

а) 10     б) 20     в) 40     г) 85

11. В  молекуле  воды  связи  между атомами  водорода  и  кислорода  называются:

а)  водными      д)  ковалентными  полярными        б)  водородными          

в)  кислородными  е)  ковалентными неполярнымиг)  ионными       

12. Нервные импульсы распространяются по мембранам клеток, благо -даря  катионам:

а)  кальция               в)  магния              б)  калия                    г)  натрия

13.  Сколько различных аминокислот входит  в  состав  белков?

а)  8        б)  20      в)  300      г)  более  500

14.   Инсулин  —  это  ...  (укажите  все подходящие  пункты).

а)  мономер              д)  гормон

б)  полимер              е)  фермент

в)  полипептид        ж)  белок

г)  радикал              з)  аминокислота

15.  Для  образования  в  организме

молекулы  белка  необходимо:

а)  большое  количество  аминокислот б)  определенные  ферменты

в)  разнообразные  пептидные  связи г)  большое  количество  времени

16.  Что  правильно?

а)  в  клетках  растений  белков  больше,  чем  углеводов

б)  в  молоке  содержится  весь  набор разных  аминокислот

в)  цистеин  —  аминокислота,  содержащая  атом  серы

г)  гидрофобные  участки  белка  располагаются  на  поверхности

17.  Кератин — это белок, из которого состоят  перья,  когти,  копыта,  рога. Такие  белки  являются:

а)  глобулярными    в)  нерастворимыми

б)  фибриллярными г) растворимыми

18.  Какую функцию выполняют ферменты?

а)  защитную              д) каталитическую         б)  регуляторную    е)  транспортную

в)  сигнальную      ж)  запасающую             г)  структурную    з)  двигательнуюи)  энергетическую

19. Химическое название пищевого сахара:

а)  глюкоза     г)  мальтоза      б)  сахароза      д)  галактоза       в)  фруктоза         е)  лактоза

20.  Мономеры нуклеиновых кислот:

а) молекулы рибозы           б)  молекулы  дезоксирибозыв)  нуклеотиды

г)  азотистые  основания          д)  остатки  фосфорной  кислоты

е)  молекулы  пентозы             ж)  аденин, гуанин,  цитозин,  урацил

з)  аденин,  гуанин,  цитозин,  тимин

21.  Если  в  одной  нити  у  молекулы  ДНК  есть  последовательность ЦААГ,  то  в  комплементарной  нити  ей  соответствует:

а) ГУУЦ            в) ГТТЦ          б)  АГЦА            г)  УТТГ

22.  Термин клетка впервые  употребил:

а) Гук        г) Шванн        б)  Левенгук         д)  Шлейден         в)  Броун           е)  Вирхов

23. Органеллы делятся на две большие  группы:

а)  ядерные  и  безъядерныеб)  мембранные  и  немембранные

в)  прокариотическиеиэукариотическиег)  клеточные  и  неклеточные

24.  Пиноцитозом  называют:

а)  поглощение  бактерий лейкоцитами

б)  поглощение  бактерий  амебами

в)  проникновение  капель  жидкости через  мембрану

г)  слияние  в  клетке  маленьких пузырьков  в  один  большой

25.  Источником  энергии  для  клетки  может  служить:

а)  кислород            в)  липидыб)  углеводы            г)  белки

26.  Расположите  по  порядку  периоды  жизни  клетки:

а)  анафаза              г)  профазаб)  метафаза            д)  интерфаза           в)  телофаза  

27. Биологическая сущность мейоза  заключается  в  том,  что:

а) появляется возможность кроссинговера  хромосом

б)  возникает  возможность  появления  уникальных  организмов

в)  образуются  гаметы  с  уменьшенным  вдвое  набором  хромосом

г)  формируются  два  типа  гамет  — мужские  и  женские

28.   Генетика  изучает:

а)  законы  изменчивости  живых  организмов

б)  материальные  основы  наследственности  и  изменчивости

в)  законы  наследственности  живых организмов

г) законы появления новых признаков  у  животных  и  растений

29.  Закончите  смысловой  ряд:хромосома  —  ген  —  …  .

а)  триплет         б)  участок  ДНК        в)  азотистое  основаниег)  нуклеотид

30. Коровы дают молоко, поскольку только  у  них  есть  гены,  которые:

а)  отвечают  за  его  образование

б)  проявляются   у женских  особей

в)  способны  к  кроссинговеру

г)  контролируют  его  синтез  в  гомозиготном  состоянии