главнаяреклама на сайтезаработоксотрудничество База знаний Allbest
 
 
Сколько стоит заказать работу?   Искать с помощью Google и Яндекса
 


Виды живых организмов

Вид живых организмов как совокупность характерных черт, признаки и критерии видов. Типы связей и взаимоотношений между организмами, пищевые цепи модели "хищник-жертва". Процессы эволюции живого, математическая модель морфогенеза, биохимические процессы.

Рубрика: Биология и естествознание
Вид: контрольная работа
Язык: русский
Дата добавления: 29.09.2010
Размер файла: 25,2 K

Полная информация о работе Полная информация о работе
Скачать работу можно здесь Скачать работу можно здесь

рекомендуем


Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже.

Название работы:
E-mail (не обязательно):
Ваше имя или ник:
Файл:


Cтуденты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны

Подобные работы


1. Систематика живых организмов и теория эволюции
Первая классификация живых организмов, предложенная Карлом Линнеем. Три этапа Великих биологических объединений. Концепция эволюции органического мира Жан-Батиста Ламарка. Основные предпосылки возникновения теории Дарвина. Понятие естественного отбора.
реферат [762,6 K], добавлена 06.09.2013

2. Многообразие живых организмов – основа организации и устойчивости биосферы
Основа организации и устойчивости биосферы, распределение и классификация живого вещества. Миграция живых организмов, постоянство их биомассы. Фотосинтез - основное звено биохимического круговорота в природе. Функции живого вещества в биосфере Земли.
реферат [23,7 K], добавлена 25.11.2010

3. Свойства биосферы
Образование экосистем живыми существами. Образование планетарной экосистемы. Совокупность живых организмов планеты. Состав и строение биосферы. Вмешательство человека в природные процессы. Свойство саморегуляции биосферы. Основная масса живого вещества.
презентация [2,0 M], добавлена 21.05.2012

4. Многообразие живых организмов
Клеточные и неклеточные формы живых организмов, их основные отличия. Животные и растительные ткани. Биоценоз - живые организмы, имеющие общее место обитания. Биосфера Земли и ее оболочки. Таксон - группа организмов, объединенных определенными признаками.
презентация [2,9 M], добавлена 01.07.2011

5. Регенерация у человека и животных
Свойство всех живых организмов со временем восстанавливать поврежденные ткани и целые потерянные органы. Физиологическая и репаративная регенерация, процессы эпиморфоза и морфаллаксиса. Происхождение полярности у организмов, сканирование их биосистем.
реферат [26,1 K], добавлена 08.06.2010

6. Основные критерии живого. Основы цитологии
Признаки и уровни организации живых организмов. Химическая организация клетки. Неорганические, органические вещества и витамины. Строение и функции липидов, углеводов и белков. Нуклеиновые кислоты и их типы. Молекулы ДНК и РНК, их строение и функции.
реферат [13,5 K], добавлена 06.07.2010

7. Эволюция живых организмов
Становление эволюционной теории, закономерности индивидуального развития организма. Эволюция живых организмов. Теория Ч.Дарвина - наследственность, изменчивость и естественный отбор. Видообразование. Роль генетики в современном эволюционном учении.
реферат [24,8 K], добавлена 09.10.2008

8. Размножение
Способность размножаться как одна из основных способностей живых организмов, ее роль в жизнедеятельности, выживании организмов. Типы размножения, их характеристика, особенности. Преимущества полового размножения перед бесполым. Этапы развития организмов.
реферат [2,0 M], добавлена 09.02.2009

9. Проблемы использования генетически модифицированных организмов
Хранение и передача генетической информации у живых организмов. Способы изменения генома, генная инженерия. Риски для здоровья человека и окружающей среды, связанные с генетически модифицированными организмами (ГМО), возможные неблагоприятные эффекты.
курсовая работа [164,0 K], добавлена 27.04.2011

10. Основные проблемы цитологии и роль клетки в развитии живого
Цитология как раздел биологии, наука о клетках, структурных единицах всех живых организмов, предмет и методы ее изучения, история становления и развития. Этапы исследований клетки как элементарной единицы живого организма. Роль клетки в эволюции живого.
контрольная работа [378,6 K], добавлена 13.08.2010


Другие работы, подобные Виды живых организмов


3

СОДЕРЖАНИЕ

    • Введение
      • 1. Различия видов. Критерии вида
      • 2. Типы связей и взаимоотношений между организмами. Пищевые цепи модели «хищник-жертва»
      • 3. Модель морфогенеза
      • Заключение
      • Список литературы

ВВЕДЕНИЕ

Одной из первых экологических моделей была модель Вольтера - Лотки. В любом биоценозе происходит взаимодействие между всеми его элементами: особи одного вида взаимодействуют с особями и своего вида, и других видов. Эти взаимодействия могут быть мирными, а могут иметь связь типа «хищник - жертва». Было замечено, что численность хищных рыб колеблется в обратной пропорции относительно колебаний численности мелких рыбешек, которые служат им пищей. Анализ этих колебаний позволил математику Вито Вольтера (1860 - 1940) вывести необходимые уравнения. Если бы в биоценозе было только два вида (очень большое упрощение), то даже и в этом случае динамика численности каждого из видов сильно отличалась бы от картины их независимого существования.

Математические модели, предсказывающие обычно колебания обоих компонентов системы, широко используются для описания функционирования сообществ. В природе колебания «хищник - жертва» в чистом виде встречаются редко, однако часто наблюдаются изменения численности хищника, следующие за изменениями численности жертвы.

Цель данной работы - рассмотреть стохастическую модель «хищник - жертва».

Задачи:

- выявить видовые различия;

- рассмотреть цепи питания модели «хищник - жертва»;

- изучить модель морфогенеза.

1. Различия видов. Критерии вида

Вид -- это исторически сложившаяся совокупность популяций живых организмов, сходных по морфофизиологическим свойствам, способных свободно скрещиваться между собой и давать плодовитое потомство, а также занимающих определенный ареал. Каждый вид живых организмов можно описать совокупностью характерных черт, которые называются признаками. Признаки вида, с помощью которых один вид можно отличить от другого, называются критериями вида Алтухов Ю.П. Вид и видообразование // Соровский образовательный журнал. 1997. №4.. Наиболее часто используют шесть общих критериев вида: морфологический, физиологический, географический, экологический, генетический и биохимический.

Морфологический критерий базируется на внешнем и внутреннем сходстве особей одного вида. По внешнему виду, размерам и окраске оперения можно, например, легко отличить большого пестрого дятла от зеленого, малого пестрого дятла и желны, большую синицу от хохлатой длиннохвостой, голубой и от гаички. По внешнему виду побегов и соцветий, размерам и расположению листьев легко различают виды клевера: луговой, ползучий, люпиновый, горный.

Морфологический критерий самый удобный и поэтому широко используется в систематике. Однако он недостаточен для различения видов, которые имеют значительное морфологическое сходство. В природе достаточно часто встречаются так называемые виды-двойники, которые практически не отличаются внешне. Около 5 % всех видов насекомых, птиц, рыб, амфибий, червей составляют виды-двойники. Морфологический критерий также не «работает», когда особи одного и того же вида имеют резкие внешние отличия (полиморфные виды). Простейший пример полиморфизма -- половой диморфизм, т. е. морфологические различия между мужскими и женскими особями одного и того же вида. Полиморфизм характерен для многих видов. В Англии у 70 видов бабочек наряду с особями со светлой окраской имеются и темноокрашенные формы. Существуют улитки, взрослые особи которых имеют окраску раковины от светло-желтой до темно-коричневой и зеленой. Затруднительно использование морфологического критерия при диагностике одомашненных видов. Породы, выведенные человеком, могут значительно отличаться друг от друга, оставаясь в пределах одного вида (например, породы голубей).

Физиологический критерий заключается в сходстве жизненных процессов, в первую очередь в возможности скрещивания между особями одного вида с образованием плодовитого потомства. Между разными видами существует физиологическая изоляция.

В то же время между некоторыми видами живых организмов скрещивание возможно, при этом могут образовываться плодовитые гибриды (зяблики, канарейки, вороны, зайцы, ивы, тополя и др.).

Географический критерий (географическая определенность вида) основан на том, что каждый вид занимает определенную территорию или акваторию. Иными словами, каждый вид характеризуется определенным географическим ареалом. Многие виды занимают разные ареалы. Но огромное число видов имеет совпадающие (накладывающиеся) или перекрывающиеся ареалы. Кроме того, существуют виды, не имеющие четких границ распространения, а также виды-космополиты, обитающие на огромных пространствах суши или океана (ряска, тростник). Существуют также виды, которые имеют разорванный ареал.

Экологический критерий основан на том, что каждый вид может существовать только в определенных условиях, выполняя определенную функциональную роль в определенном биогеоценозе. Иными словами, каждый вид занимает определенную экологическую нишу. Существуют, однако, виды, которые не имеют строгой экологической приуроченности. Это, во-первых, так называемые синатропные виды (виды, обитающие рядом с человеком или его жилищем) -- вши, клопы, тараканы, мухи, крысы, мыши и т. п. Во-вторых, комнатные и культурные растения, домашние животные, которые находятся под опекой человека.

Генетический критерий основан на различии видов по кариотипам. Для подавляющего большинства видов характерен строго определенный кариотип. Открытие методов, способствовавших изучению морфологии митотических хромосом, определило возникновение целого направления в биологии -- кариосистематики, которое внесло Соответствующие поправки и уточнения в построенную на основе морфологических признаков филогенетическую систему.

Этот критерий является главным, однако и он не является универсальным. Во-первых, у многих разных видов число хромосом одинаково и форма их сходна. Во-вторых, в пределах одного и того же вида могут встречаться особи с разным числом хромосом, что является результатом геномных мутаций. В случае возникновения полиплоидных или анеуплоидных (отсутствие одной или появление лишней хромосомы в геноме) форм на основе генетического критерия нельзя достоверно определить принадлежность особей к конкретному виду.

Биохимический критерий позволяет различать виды по биохимическим параметрам (состав и структура определенных белков, нуклеиновых кислот и других веществ). Известно, что синтез определенных высокомолекулярных веществ свойствен лишь отдельным группам видов. Однако этот критерий не находит широкого применения -- он трудоемкий и далеко не универсальный. Существует значительная внутривидовая изменчивость практически всех биохимических показателей, вплоть до последовательности аминокислот в молекулах белков и нуклеотидов в отдельных участках ДНК Концепции современного естествознания. / Сост. Алексеева М.Ю. - М.: Наука, 2004..

Таким образом, ни один из критериев в отдельности не может служить для определения вида. Охарактеризовать вид можно только по совокупности всех критериев.

2. Типы связей и взаимоотношений между организмами. Пищевые цепи модели «хищник-жертва»

Живые организмы определенным образом связаны друг с другом. Различают следующие типы связей между видами (В.Н. Беклемешев, 1951): трофические, топические, форические, фабрические. Наиболее важными являются трофические и топические связи, так как именно они удерживают организмы разных видов друг возле друга, объединяя их в сообщества.

Трофические связи возникают между видами, когда один вид питается другим: живыми особями, мертвыми остатками, продуктами жизнедеятельности. Трофическая связь может быть прямой и косвенной. Прямая связь проявляется при питании львов живыми антилопами, гиен трупами зебр, жуков-навозников пометом крупных копытных и т.д. Косвенная связь возникает при конкуренции разных видов за один пищевой ресурс.

Топические связи проявляются в изменение одним видом условий обитания другого вида. Форические связи возникают, когда один вид участвует в распространении другого вида. Перенос животными семян, спор, пыльцы растений называется зоохория, а мелких особей - форезия.

Фабрические связи заключаются в том, что один вид использует для своих сооружений продукты выделения, мертвые остатки или даже живых особей другого вида.

Воздействие одного вида на другой может быть положительным, отрицательным и нейтральным. При этом возможны разные комбинации типов воздействия. Различают нейтрализм, протокооперацию, мутуализм, комменсализм, хищничество, паразитизм, конкуренцию, аменсализм.

Нейтрализм -- сожительство двух видов на одной территории, не имеющее для них ни положительных, ни отрицательных последствий. Протокооперация -- взаимовыгодное, но не обязательное сосуществование организмов, пользу из которого извлекают все участники. Мутуализм (облигатный симбиоз) -- взаимовыгодное сожительство, когда либо один из партнеров, либо оба не могут существовать без сожителя.

Комменсализм -- взаимоотношения, при которых один из партнеров получает пользу от сожительства, а другому присутствие первого безразлично. Различают две формы комменсализма: синойкия (квартирантство) и трофобиоз (нахлебничество). Примером трофобиоза служат взаимоотношения крупных хищников и падальщиков. Падальщики, например гиены, грифы, шакалы, питаются останками жертв, убитых и частично съеденных крупными хищниками -- львами.

Питаясь друг другом, живые организмы образуют цепи питания. Цепь питания - последовательность организмов, по которой передается энергия, заключенная в пище, от ее первоначального источника. Каждое звено цепи называется трофическим уровнем. Первый трофический уровень - продуценты (автотрофные организмы, преимущественно зеленые растения). Второй трофический уровень - консументы первого порядка (растительноядные животные). Третий трофический уровень -- консументы второго порядка (первичные хищники, питающиеся растительноядными животными). Четвертый трофический уровень -- консументы третьего порядка (вторичные хищники, питающиеся плотоядными животными). В пищевой цепи редко бывает больше 4-5 трофических уровней. Последний трофический уровень -редуценты (сапротрофные бактерии и грибы). Они осуществляют минерализацию -- превращение органических остатков в неорганические вещества.

Различают два типа пищевых цепей. Цепи выедания (или пастбищные) - пищевые цепи, начинающиеся с живых фотосинтезирующих организмов. Например, фитопланктон > зоопланктон > рыбы микрофаги > рыбы макрофаги > птицы ихтиофаги. Цепи разложения (или детритные) -- пищевые цепи, начинающиеся с отмерших остатков растений, трупов и экскрементов животных. Например, детрит > детритофаги > хищники микрофаги > хищники макрофаги.

Таким образом, поток энергии, проходящий через экосистему, разбивается как бы на два основных направления. Энергия к консументам поступает через живые ткани растений или через запасы мертвого органического вещества. Цепи выедания преобладают в водных экосистемах, цепи разложения -- в экосистемах суши Биология. / Н.П.Соколова, И.И.Андреева и др. - М.: Высшая школа, 1987..

В сообществах пищевые цепи сложным образом переплетаются и образуют пищевые сети. В состав пищи каждого вида входит обычно не один, а несколько видов, каждый из которых в свою очередь может служить пищей нескольким видам. С одной стороны, каждый трофический уровень представлен многими популяциями разных видов, с другой стороны, многие популяции принадлежат сразу к нескольким трофическим уровням. В результате благодаря сложности пищевых связей выпадение какого-то одного вида часто не нарушает равновесия в экосистеме.

Хищничество, способ добывания пищи и питания животных (редко растений), при котором они ловят, умерщвляют и поедают других животных. Иногда под хищничеством понимают всякое выедание одних организмов другими, то есть такое отношение двух любых групп организмов, при котором одна использует другую в пищу (например, животные фитофаги и их кормовые растения, паразиты и их хозяева).

Хищничество встречается практически среди всех типов животных от простейших до хордовых, а также среди грибов и насекомоядных растений. В ходе эволюционного развития животного мира хищничество способствует, как правило, морфофизиологическому прогрессу. У хищников обычно хорошо развиты нервная система и органы чувств, позволяющие обнаружить и распознать свою добычу, а также средства овладения, умерщвления, поедания и переваривания добычи (острые втягивающиеся когти кошачьих, ядовитые железы многих паукообразных, стрекательные клетки актиний, ферменты, расщепляющие белки у многих животных и другие). По способу охоты хищников делят на засадчиков (подстерегающих жертву) и на преследователей. Иногда встречаются коллективные формы охоты. В некоторых группах животных можно найти разные степени перехода между хищничеством и паразитизмом. Встречаются также переходы между хищничеством и питанием трупами животных (некрофагия).

Хищничеству в широком значении термина принадлежит важная роль в регуляции численности организмов более низкого трофического уровня. Хищники используются в биологической борьбе с видами, нежелательными для человека. Снижая интенсивность конкуренции среди разных видов жертв, хищничество способствует тем самым сохранению их высокого видового разнообразия.

Взаимодействия между хищниками и их жертвами (так называемые отношения «хищник - жертва») приводят к тому, что эволюция хищников и жертв, происходит сопряженно, то есть как коэволюция: в процессе её хищники совершенствуют способы нападения, а жертвы - способы защиты. Следствием этих отношений являются сопряженные изменения численности популяций хищников и жертв.

Примером анализа таких структур может служить эволюция численности зайцев и волков, которая характеризуется колебаниями во времени. Абстрагируясь от различных обстоятельств, так или иначе влияющих на число зверей, можно проанализировать важнейшую зависимость: зайцы едят траву, а волки - зайцев. Если бы жили одни зайцы, и корма было бы достаточно, то их численность росла бы по экспоненциальному закону, а если бы жили только волки, то они вымирали бы по тому же закону. Грубо можно подсчитать, что при их совместном существовании скорость изменения численности зайцев и волков связана с частотой их столкновений, то есть, пропорциональна количеству тех и других с некоторым коэффициентом. Уже эти соображения приведут к системе уравнений, и при определенных условиях системы «хищник - жертва» придет в равновесие. В случае неожиданной флуктуации (естественной смерти волка или зайца, отстрел во время охоты и так далее) равновесие нарушается, и система приходит в движение. Она ведет себя как колебательная система, когда численности «хищников» и «жертв» начинают колебаться синфазно с отставанием. Таким образом, рост численности зайцев приводит к увеличению питания для волков, но уменьшает количество травы, так что вскоре численность волков вырастает, а зайцев - уменьшается. Количество травы увеличивается, но запасы пищи для волков уменьшаются, и их численность падает. Тогда поголовье зайцев снова растет, и процесс повторяется. Режим колебаний с определенным периодом оказывается устойчивым Хлебопрос Р.Г., Фет А.И. Природа и общество: модели катастроф. - Новосибирск: Сибирский хронограф, 1999..

3. Модель морфогенеза

Морфогенез - это процесс возникновения новых структур и изменения их формы в ходе индивидуального развития организмов. Морфогенез, как рост и клеточная дифференцировка, относится к ациклическим процессам, то есть не возвращающимся в прежнее состояние и по большей части необратимым.

После появления теории Шеннона, описывающей проблемы передачи определенного количества информации по каналам связи, пытаются рассчитать количественные закономерности биологических процессов. С. Данков и Г.Касейляр, а затем и Х. Равен, попробовали рассчитать количество информации, содержащейся в яйцеклетке и во взрослом многоклеточном организме.

К. Уоддингтон оценил приведенные выводы как «фантастически неточные» и не позволяющие делать расчеты уже со стадий формообразования. Не было учтено, что индивидуальное развитие особи представляет собой процесс отбора и интеграции различной информации из внешней среды, обусловленный наследственной организацией яйцеклетки. Значение наследственной информации не в том, что она до мельчайших деталей определяет строение развивающегося организма. Важнее способность сложной системы выбирать из окружения специфический набор внешних условий развития, с помощью которых наследственная информация реализуется в процессах формообразования.

Волпер ввел понятие восприятия и интерпретации, которой создается план развития. Клетки могут передвигаться, они ориентируются в пространстве и интерпретируют свое окружение в соответствии с генетической программой, поэтому различия в строении организмов определяются относительным расположением клеток. Специальные белковые молекулы - морфогены - сообщают Пи, действуя на регуляторные гены. Создаются морфополя, направляющие развитие организмов. Клетки в таких полях могут перемещаться и взаимодействовать друг с другом. Между различными веществами с разной скоростью происходят диффузия через мембрану и автокаталитические реакции. При этом даже малые изменения в такой неустойчивой системе морфогенов, приводящие к изменению места и времени действия регуляторных генов, значительно меняют строение целого организма.

М.М. Камшилов, определив процесс развития как «синтез рассеянной информации», считает, что это определение можно приложить не только к эволюции органического мира, которая осуществляется при помощи накапливающего наследственную информацию естественного отбора, но и к онтогенезу многоклеточных организмов. Специфика этой разновидности развития в том, что синтез внешней информации происходит в соответствии с унаследованной программой. Опарин отмечал, что свойство «целесообразности» строения «пронизывает весь живой мир сверху донизу, до самых элементарных форм жизни», и это - результат истории взаимодействия между организмом и окружающей его средой, её истоки кроются в фундаментальном различии между человеком и машиной. Машина обладает целесообразностью строения, но её вносит человек Воронцов Н.Н. Развитие эволюционных идей в биологии. - М.: Прогресс - Традиция, 1999.

С точки зрения «функционалистов», организм является своеобразным «черным ящиком», внутренняя структура которого или неизвестна, или неинтересна. Поэтому они исследовали сохранение и передачу информации, основываясь на представлениях школы Ляпунова и Колмогорова о процессах в гомеостатических системах. Основные отличительные особенности живых организмов - в наличии «управляемых процессов» передачи информации. На этом пути и возникли гипотезы существования небелковых форм жизни.

Морфогенез как последовательность кинетических фазовых переходов изменения симметрий содержит информацию о предшествующих этапах эволюции. Все эти факты и положены в основу построения модели морфогенеза, математической теории самоорганизации от первичного бульона до простейших живых систем. Действия нейронных цепей (например, в коре головного мозга) также управляются взаимодействием между короткой активацией и дальнодействующим ингибированием, только активаторами и ингибиторами являются нейроны. Вероятно, что эта аналогия не случайна. Усложнение модели нейронных цепей должно пойти по пути введения необратимого накопления информации, то есть образования долговременной памяти или, в более широком смысле, процесса обучения и его связи с возникновением определенных химических структур в мозге.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Каждый вид живых организмов можно описать совокупностью характерных черт, которые называются признаками. Признаки вида, с помощью которых один вид можно отличить от другого, называются критериями вида. Наиболее часто используют шесть общих критериев вида: морфологический, физиологический, географический, экологический, генетический и биохимический.

Живые организмы определенным образом связаны друг с другом. Различают следующие типы связей между видами: трофические, топические, форические, фабрические. Наиболее важными являются трофические и топические связи, так как именно они удерживают организмы разных видов друг возле друга, объединяя их в сообщества.

Выделение биоценозов позволяет использовать математическое моделирование биосистем. При таком моделировании чаще всего встречаются ситуации: конкуренции и сосуществования; симбиоза; «хищника - жертвы».

Для понимания процессов эволюции живого необходимо разобраться в процессах образования новых тканей и органов, моделировать морфогенез. Математическая модель морфогенеза как последовательности фазовых переходов содержит информацию о предшествующих состояниях и учитывает возникновение кооперативных взаимодействий между клетками, связанных с биохимическими автоволновыми процессами.

Список литературы

1. Алтухов Ю.П. Вид и видообразование // Соровский образовательный журнал. - 2001. - №4.

2. Биология. / Н.П.Соколова, И.И.Андреева и др. - М.: Высшая школа, 1987.

3. Воронцов Н. Н. Развитие эволюционных идей в биологии. - М.: Прогресс - Традиция, 2004.

4. Концепции современного естествознания. / Сост. Алексеева М.Ю. - М.: Наука, 2004.

5. Хлебопрос Р.Г., Фет А.И. Природа и общество: модели катастроф. - Новосибирск: Сибирский хронограф, 1999.


Скачать работу можно здесь Скачать работу "Виды живых организмов" можно здесь
Сколько стоит?

Рекомендуем!

база знанийглобальная сеть рефератов