23.04.21 г. 303, 201, 208 (ПЯТНИЦА)
ГРУППА 303 БИОЛОГИЯ
ТЕМА: Палеозой // Paleozoic Era
Палеозойская эра началась около 540 миллионов лет назад и закончилась примерно 250 миллионов лет назад. Она продолжалась 290 миллионов лет. Первый период Палеозойской эры - кембрийский, начался с массового распространения живых организмов с минеральным скелетом. Долгое время считалось, что тогда же возникли и многоклеточные организмы, но изучение вендской (эдиакарской) фауны показало, что мягкотелые многоклеточные, лишенные минерального скелета, возникли значительно раньше. Сейчас палеонтологи полагают, что отдельные виды, обладавшие различными скелетными элементами, могли появится и до начала Палеозоя, но они не были массовыми.
На протяжении Палеозоя возникает огромное количество типов и классов живых существ. Жизнь очень сильно усложняется. Если в самом начале Палеозоя все живые организмы обитают в морях, а самыми развитыми живыми существами являются головоногие моллюски, то в конце последнего периода Палеозойской эры – пермского, на суше, покрытой лесами, уже существуют не только амфибии и рептилии, но и примитивные млекопитающие.
Именно в Палеозое происходит освоение суши, сначала растениями, затем членистоногим, а затем уже и позвоночными. Освоение новой среды обитания приводит к возникновению новых приспособлений и адаптаций, появляются совершенно новые организмы, способные жить в новых условиях. Осваивающие мелководья и полузатопленные участки побережий потомки рыб – амфибии, живут на размытой границе воды и суши, но все-таки еще в воде. Рептилии, благодаря более плотным кожным покровам и размножению защищенными от высыхания, в отличие от икры амфибий, яйцами, уже по-настоящему осваивают сушу.
Морская жизнь не только «выплескивается» на сушу, но и постоянно усложняется в родной среде обитания. Безраздельно властвовавших в начале Палеозоя в толще воды головоногих моллюсков теснят рыбы. Часть головоногих вымирает, но возникают все более сложно организованные виды, появляются аммониты, расцвет которых придется на следующую эру – Мезозойскую.
С середины Палеозоя жизнь начинает осваивать еще одну среду – воздушную. Но пока в воздух поднимаются только членистоногие – насекомые. Для позвоночных воздух еще закрыт – они освоят эту среду только в триасе – первом периоде Мезозоя.
Конечно, на протяжении всего Палеозоя идет не только возникновение новых групп живых организмов, но и вымирание старых, не успевающих приспособится к новой, изменяющейся обстановке. К середине Палеозоя вымирают широко распространенные в кембрии членистоногие хищники – аномалокарисы и подобные им виды. Трилобиты, доминировавшие в донной фауне в начале Палеозоя, и достигавшие в ордовикском периоде длины в 90 сантиметров, в конце Палеозойской эры – в карбоне и перми, становятся редкими и мелкими – 1-2 сантиметра в длину.
А завершается Палеозой грандиозным вымиранием в конце пермского периода. Это вымирание по своим масштабам превзошло все другие известные вымирания, в том числе и знаменитое вымирание динозавров в конце Мезозоя. В конце перми исчезло до 95% видов земной фауны. Причины этого катастрофического вымирания, впрочем, как и других подобных событий, точно неизвестны. Глобальность и массовость вымирания свидетельствуют о том, что у него была какая-то общая и масштабная причина. Сторонники катастроф винят в пермском кризисе мощнейшее извержение вулканов на территории современной Сибири или падение крупного астероида, след от которого пока не найден. Есть предположение, что падение астероида и последовавшая за ним вспышка вулканизма связаны друг с другом. Другие исследователи винят в катастрофе резкое глобальное потепление, перегрев Земли, который привел к уменьшению содержания кислорода в воде океанов и гибели как наземных, так и водных экосистем. Есть и другие гипотезы. Ни одна из них не может сейчас считаться более-менее подтвержденной. Ясно одно – жизнь пережила этот кризис и вышла на новый виток своего развития.
РАЗВИТИЕ ЖИЗНИ В МЕЗОЗОЕ.
ГРУППА 208 БИОЛОГИЯ
Вспомните, какие связи существуют между живыми организмами? (Беседа с обучающимися)
(Пищевые связи: растения -травоядные животные-хищники-бактерии.
Топические связи – одни организмы создают условия для проживания других организмов)
Все взаимосвязи объединяют живые организмы и окружающую среду в экологические системы.
Экология (от греч. “ ойкос” – жилище, убежище, “ логос”– наука) – это наука о взаимоотношениях живых организмов и среды их обитания. Экология – биологическая наука, изучающая организацию и функционирование надорганизменных систем различных уровней: популяций, видов, биоценозов, экосистем, биогеоценозов и биосферы. Термин впервые ввёл немецкий ученый Э. Геккель (1866 г.) в работе “ Общая морфология организма”.
Предметом экологии являются отдельные особи, популяции, сообщества, экосистемы.
Задачи экологии состоят в:
- изучении влияния окружающей среды на живые организмы,
- выявление проблем взаимодействия человека и природы,
-предложение рациональных путей выхода из экологического кризиса.
2. Среда обитания.
Среда обитания – это та часть природы, которая окружает организм и с которой он непосредственно взаимодействует. Составные части среды и свойства среды изменчивы, поэтому любой организм вынужден постоянно приспосабливаться.
Какие среды обитания вам известны?(Беседа с обучающимися)
1.Наземно-воздушная, ее обитатели называются аэробионты (птицы, большинство млекопитающих, пресмыкающиеся, насекомые…)
Характеристики среды: – концентрация кислорода – большая, количество воды – низкое, колебания температуры – большие, освещенность хорошая, плотность – низкая.
Водная, ее обитатели – гидробионты (рыбы, моллюски…)
Характеристики среды: – концентрация кислорода – малая, количество воды – большое, колебания температуры – невысокие, освещенность различная, плотность – высокая.
Почвенная, ее обитатели – эдафобионты (кроты, дождевой червь, личинки некоторых жуков…)
Характеристики среды: – концентрация кислорода – небольшая, количество воды – небольшое, колебания температуры – высокие в поверхностных слоях, освещенность нулевая, плотность – высокая.
Организменная, ее обитатели – эндобионты (паразитические черви, простейшие), также внешние паразиты (вши, пухоеды, блохи)
Характеристики среды для эндобионтов – кислород отсутствует, количество воды – большое, колебания температуры – отсутствуют, освещенность отсутствует, плотность – высокая
3. Экологические факторы
Экологические факторы – это свойства и элементы среды, которые воздействуют на организмы и заставляют их приспосабливаться (например: смена сезонов, конкуренты по пище). Одни факторы могут способствовать, другие – препятствовать выживанию.
Совокупность всех факторов, которая требуется для существования вида и роль вида в экосистеме, называют экологической нишей.
Классификация факторов (См. схему ниже) Экологические факторы многообразны. Существует несколько квалификаций, в зависимости от подхода. Это по влиянию на жизнедеятельность организмов, по степени изменчивости во времени, по длительности действия.
Рассмотрим классификацию экологических факторов, основанную на их происхождении.
Антропогенные – факторы, сформированные человеком и последствием его деятельности.
А. Прямое уничтожение человеком видов. (Например: истребление бизонов в Северной Америке в1830 г. – 40 млн., в настоящее время –30 тыс. Скорость вымирания в 10 раз выше ,чем 200 лет назад).
Б. Переселение видов. (Например: в Австралию овцы ввезены преднамеренно, а кролики –непреднамеренно; рыжий таракан в Русско-Прусскую войну в ранцах солдат непреднамеренно перемещен в Россию).
Демонстрируются слайды с изображением городских пейзажев (трубы заводов, скопление автомобилей в пробке, свалки мусора).
В. Урбанизация природы. (Воздействие развивающейся промышленности и укрупнение городов ведет к отторжению природы, скоплению большого числа людей, массовый выезд в пригородную зону – рекреационный пресс: вспугивание птиц, исчезновение разнотравья, увеличение численности бродячих кошек и собак, появление гибридов волка и собаки, выросшее количество полевых воробьев и голубей – переносчиков гриппа, постельных клещей.)
Г. Воздействие химических веществ. (Более 120 тыс. химических веществ применяет человек, только 10% исследовано на характер воздействия, например: дуст широко применялся в сельском хозяйстве в 70-е годы был обнаружен в мясе пингвинов в Антарктиде, снят с производства из-за вредного влияния на нервную систему).
Д. Воздействие проникающей радиации (мало изучено).
Некоторые факторы относительно постоянные – сила земного тяготения, солнечная радиация, солевой состав океана, другие – изменчивы – температура, влажность, сила ветра, количество осадков (особенно в наземно-воздушной среде)
Ресурсы среды – элементы среды, из которых живой организм черпает энергию и получает необходимые вещества и пространство для жизни:
-пищевые ресурсы – вода, минеральные и органические вещества;
- энергетические – энергия химических связей пищи, энергия солнца,
- территориальные – гнездовые участки птиц, охотничьи территории зверей и др.
Толерантность организмов. Биологический оптимум фактора
Толерантность (греч. «толерация» - терпение) – способность организма выдерживать изменения условий среды. График, показывающий изменение интенсивности жизнедеятельности от разной степени фактора, называется кривой толерантности.
Биологическим оптимумом фактора называется то количество фактора, при котором особи вида активно размножаются и осваивают среду. Зона пессимума – такое количество фактора, когда, особи вида испытывают стресс, т.е. выживают. Точка минимума и точка максимума – максимально или минимально переносимые значения фактора, за пределами которых жизнь вида невозможна. Предел выносливости между критическими точками - экологическая валентность вида.
Рассмотрев кривую толерантности, можно вывести следующие закономерности:
Каждый фактор имеет лишь определенные пределы положительного влияния на организм. Недостаточное или избыточное количество фактора угнетает ж/д особи.
Стойкость организма определяется тем фактором из всей совокупности, который имеется в минимальном значении для данного организма. Ограничивающим называется тот фактор, значение которого приближается к минимальному или максимальному значению. (Почему в летнее время в мелких водоемах гибнет рыба? (недостаточно кислорода)
Факторы среды на организм воздействуют совместно, усиливая или ослабляя друг друга ( В каком случае, при ветреной или безветренной погоде, при -5 градусах очень холодно?)
На разные функции организма факторы воздействуют по-разному (у холоднокровных температура 40-45 градусов С повышают обмен веществ, но они впадают в тепловое оцепенение).
К каждому фактору организмы приспосабливаются относительно независимым путем.
Организм, способный выжить при широком колебании условий среды, называется эврибионт. (Приставка «эври» означает – широкий предел.)
Организм, требующий строго определенных неизменных условий среды, называется стенобионтом («стено» - узкий предел изменчивости признак).
Например, окунь – эвритермный, форель - стенотермный вид. Но в течение жизни у организма толерантность может изменяться. Взрослые особи многих видов легче переносят колебания условий, чем их детеныши.
ТЕМПЕРАТУРА как фактор среды и приспособления к ее изменению
Большинство видов растений и животных приспособлены к довольно узкому диапазону температур. Колебание температуры в воде обычно меньше, чем на суше, поэтому пределы устойчивости к температуре у водных организмов хуже, чем у наземных.
От температуры зависит интенсивность обмена веществ. В основном организмы живут при температуре от 0 до +50 на поверхности песка в пустыни и до – 70 в некоторых областях Восточной Сибири. Средний диапазон температур находится в пределах от +50 до –50 в наземных местообитаниях и от +2 до +27 – в Мировом океане. (Например, микроорганизмы выдерживают охлаждение до –200, отдельные виды бактерий и водорослей могут жить и размножаться в горячих источниках при температуре + 80, +88.)
Различают животные организмы:
- с постоянной температурой тела (теплокровные);
- с непостоянной температурой тела (хладнокровные).
СВЕТ как фактор среды и приспособления к нему
Свет обеспечивает все жизненные процессы, протекающие на Земле. Для организмов важна длина волны воспринимаемого излучения, его продолжительность и интенсивность воздействия. Например, у растений уменьшение длины светового дня и интенсивность освещения приводит к осеннему листопаду.
ВЛАЖНОСТЬ как фактор среды и приспособления к ней
Вода – это необходимый компонент клетки, поэтому ее количество в тех или иных местах обитания является ограничивающим фактором для растений и животных и определяет характер флоры и фауны данной местности.
Избыток влаги в почве приводит к заболачиванию почвы и появлению болотной растительности. В зависимости от влажности почвы (количество осадков) видовой состав растительности меняется. Широколиственные леса сменяются мелколиственными, затем лесостепной растительностью. Далее низкотравье, и при 250 мл в год – пустыня.
Осадки в течение года могут выпадать не равномерно, живым организмам приходится переносить длительные засухи. Например, растения и животные саванн, где интенсивность растительного покрова, а так же и интенсивное питание копытных животных зависит от сезона дождей.
У растений и животных появились приспособления к разной влажности. Например, у степных и пустынных растений – развита мощная корневая система, утолщена кутикула листа, листовая пластинка уменьшена или превращена в иголки и колючки. У саксаула фотосинтез идет зеленой частью стебля. Рост в период засухи у растений прекращается. Кактусы запасают влагу в расширенной части стебля, иголки вместо листьев уменьшают испарение.
У животных тоже появились приспособленности, позволяющих переносить недостаток влаги:
- мелкие животные – грызуны, змеи, черепахи, членистоногие – добывают влагу из пищи.
- источником воды может стать жироподобное вещество например у верблюда.
- в жаркое время некоторые животные – грызуны, черепахи впадают в спячку, продолжавшуюся несколько месяцев.
- растения – эфемеры к началу лета, после кратковременного цветения, могут сбрасывать листья, отмирать наземные части и так переживать период засухи. При этом до следующего сезона сохраняются луковицы, корневища.
Заключение. Экология должна служить научной базой любых мероприятий по использованию и охране природных ресурсов, по сохранению среды в благоприятном состоянии для обитания человека. Достижения экологии позволяют перестроить систему борьбы с вредителями сельского и лесного хозяйства, отходя от попыток их полного истребления с помощью пестицидов широкого спектра действия, наносящего большой вред всему биогеоценозу, к действительной регуляции численности определённых видов биологическими и агротехническими методами и только ограниченно.
“Нельзя допустить, чтобы люди направляли на своё собственное уничтожение те силы природы, которые они сумели открыть и покорить”. (Ф. Жолио-Кюри)
