Наследственность и окружающая среда как факторы индивидуального развития организма

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Российский государственный профессионально-педагогический университет»

Факультет психологии и педагогики

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

ПО ДИСЦИПЛИНЕ

«ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНЫЕ ОСНОВЫ

ФИЗИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЫ И СПОРТА»

ВАРИАНТ № 26

Выполнила:

Студентка группы

ЗФКм - 214

Шолохова Е.О

Екатеринбург

2015



Содержание

Введение

Глава 1. Влияние наследственности и окружающей среды на индивидуальное развитие организма

1.1 Наследственность как исходное условие развития человека

1.2 Окружающая среда как фактор индивидуального развития организма

Глава 2. Жизненный цикл клетки. Стадии жизненного цикла, их характеристика и значение

2.1 Жизненный цикл клетки

2.2 Митоз

Глава 3. Биосфера как система, ее иерархическая организация

3.1 Понятие биосферы

3.2 Состав и свойства биосферы

3.3 Почва - уникальный компонент биосферы

3.4 Живое вещество биосферы

3.5 Биосфера и космос

Заключение

Литература

Приложение



Введение

Последние 30 лет ознаменовались бурным развитием биологических исследований и широким внедрением их результатов в спорте. Учеными из разных стран были реализованы углубленные исследовательские программы, направленные на решение ключевых проблем теории и практики спорта.

С применением самых совершенных технологий и сложнейших инструментальных методов исследования были изучены молекулярные механизмы мышечного сокращения, биоэнергетические процессы, обеспечивающие различные виды мышечной деятельности, особенности нервной и гормональной регуляции функций при мышечной работе, развитие процессов адаптации в ходе спортивной тренировки, проявления утомления в различных формах напряженной мышечной деятельности.

Анализируя развитие биологических исследований в спорте за последние десятилетия, можно составить следующий прогноз на начало XXI века: в ближайшие годы можно ожидать создания на базе углубленных и всесторонних исследований процессов биологической адаптации при выполнении физических нагрузок в сочетании с иными эргогеническими средствами специальной теории спорта.

Важным разделом специальной теории спорта будет разработка математических моделей развития адаптации в процессе спортивной тренировки и создание автоматизированной системы управления физическим состоянием спортсменов. Широкое развитие получат исследования по изучению новых эргогенических средств и условий их применения в различных видах спорта. Эти исследования будут дифференцированы в зависимости от специфики изучаемых биологических механизмов и направленности физиологического воздействия эргогенических средств на стимуляцию срочного, отставленного и кумулятивного эффектов тренировки. С этим направлением тесно смыкается применение в области спорта современных биотехнологий для разработки как основных, так и дополнительных тренировочных средств.

Будут разрабатываться и внедряться в спортивную практику методы дистанционного контроля и управления ключевыми биологическими функциями, определяющими спортивные достижения в избранном виде упражнений. Получат широкое распространение специальные формы организации биологических исследований в спорте, в частности создание постоянно и временно действующих международных центров, организация совместных экспедиций ученых-биологов для проведения исследований на крупнейших международных соревнованиях, обмен информацией из накопленных банков данных и пересылка инструкций по системе Internet и т.п.

Многие из отмеченных выше направлений биологических исследований в спорте уже частично реализованы в наши дни, и они, без сомнения, будут расширены и приобретут масштаб международных научных программ в грядущем XXI веке.

В настоящее время дисциплины естественно-научного цикла занимают важное место в обучении студентов всех направлений и профилей подготовки, участвуя в формировании фундаментальных знаний.

Дисциплина «Естественнонаучные основы физической культуры и спорта» - это комплексная учебная дисциплина, включающая основные положения биологии, химии, физики.

Основное значение дисциплины «Естественнонаучные основы физической культуры и спорта» в образовании по направлению «Спортивный менеджмент» заключается в формировании научного мировоззрения, культуры мышления, методологии междисциплинарного анализа, этических норм, необходимых для профессиональной деятельности.

Целью освоения учебной дисциплины «Естественнонаучные основы физической культуры и спорта» является приобретение студентами знаний о фундаментальных законах природы, природных явлениях, формирование научной картины мира, рационалистического отношения к человеку, обществу, природе, миру.

Изучение дисциплины будет способствовать решению следующих задач:

· опираясь на новейшие достижения в областях математики, физики, химии, биологии, ознакомить будущих специалистов с важнейшими природными явлениями и законами;

· формировать у студентов базовые знания о единстве биологической и социальной сущности человека, необходимые для полноценного усвоения курсов психологии, педагогики, безопасности жизнедеятельности и других дисциплин;

· обосновать физиологические, нравственные и гигиенические основы острейших социальных проблем (пьянство и алкоголизм, курение, наркомания и токсикомания, венерические болезни и др.), сформировать установку на здоровый образ жизни, профилактику вредных привычек, сохранение и развитие здоровья;

· формировать у студентов основы научного мировоззрения, культуру мышления, научную базу для понимания разнообразных естественных процессов, протекающих в природе и обществе.

· использует основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применяет методы теоретического и экспериментального исследования в профессиональной деятельности.



Глава 1. Влияние наследственности и окружающей среды на индивидуальное развитие организма

1.1 Наследственность, как фактор оказывающий влияние на развитие организма

Наследственность -- свойство живого организма хранить генетическую информацию и передавать ее от одного поколения к другому.

Явление наследственности лежит в основе воспроизведения форм жизни по поколениям, что принципиально отличает живое от неживого. Наследственным аппаратом любой клетки являются молекулы ДНК. Они образуют в ядре клетки специфические структуры - хромосомы. Их число и форма строго постоянны для каждого вида животных и растительных организмов.

Каждая пара хромосом специфична и имеет свой порядковый номер. ДНК хромосом содержит в закодированном виде всю наследственную информацию (программу развития будущего организма). Участок молекулы ДНК, в котором закодирована программа развития того или иного признака называется геном. Каждая молекула ДНК содержит сотни генов, их совокупность называется генотипом.

Знание законов наследственности позволяет понять механизмы передачи наследственной информации от родителей детям, закономерности формирования наследственно обусловленных признаков и роль генов в процессах жизнедеятельности организма. Уменьшение генетического груза наследственных аномалий будет способствовать сохранению наследственной природы человека.

Различают хромосомную и внехромосомную наследственность. Хромосомная наследственность связана с распределением носителей наследственности (генов) в хромосомах. Передача признаков потомству прослеживается при наследовании таких наследственных признаков, которые в потомстве расщепляются по моногенному типу наследования в соответствии с законами Менделя. Законы Менделя являются эмпирическими правилами наследования, и они устанавливают численные соотношения отдельных признаков и их сочетаний, которые проявляются в гибридном потомстве при половом размножении.

Внехромосомная наследственность заключается в наследовании признаков, которые контролируются факторами, локализованными в митохондриях. Наследственная информация распределяется между дочерними клетками случайно, поэтому четкого менделевского расщепления в этих случаях не наблюдается. Все системы внехромосомной наследственности взаимодействуют с хромосомными генами или их продуктами.

Углубленное изучение наследственности началось в XIX веке, а значительный прогресс в этой области был достигнут лишь в XX веке. После открытия Менделем (G. Mendel) в 1865 г. основных законов наследственности стало несомненным, что она определяется материальными факторами, позже получившими название генов. Однако еще в 1750 г. Мопертюи (P. L. М.Maupertuis) и в 1814 г. Адамс (J. Adams) описали некоторые особенности наследования отдельных признаков у человека. В 1875 г. Гальтон (F. Galton) предложил близнецовый метод для разграничения роли наследственности и среды в развитии признаков у человека. Он обосновал генеалогический метод анализа и разработал ряд статистических методов, из которых особенно ценен метод вычисления коэффициента корреляции.

В становлении представлений о природе наследственности большое значение имело создание Т. Морганом (Th. Morgan) и его школой хромосомной теории наследственности, было выявлено, что ген представляет собой материальную структуру в хромосомах ядра клетки.

Наследственная информация, заключенная в генах каждой особи, является итогом исторического развития данного вида и материальной основой будущей эволюции. Наследственность обеспечивает хранение и реализацию информации, в соответствии с которой осуществляются жизнь клетки, развитие особи и ее жизнедеятельность. ( Приложение 1.)

Реализация наследственной информации, записанной с помощью генетического кода - чередования нуклеотидов в ДНК зиготы, происходит в результате непрерывных взаимовлияний ядра и цитоплазмы, межклеточных взаимодействий и гормональной регуляции активности генов.

Ребенок получает от родителей по наследству: внешние признаки (форма отдельных частей тела, цвет глаз, тип конституции и др.), группу крови, свойства нервной системы, определенные задатки (мыслительную способность одаренность, память и т. д.), наследственные болезни.

В ходе развития генотип постоянно взаимодействует со средой. Совокупность всех свойств и признаков особи, сформировавшаяся в результате взаимодействия генотипа с окружающей средой, получила название фенотипа. Некоторые наследственные признаки, например цвет глаз или группа крови, не зависят от условий среды.

В то же время на развитие некоторых количественных признаков, таких как рост и вес тела, факторы окружающей среды оказывают большое влияние. Проявление эффектов генов, обусловливающих, например, тучность, во многом зависит от питания, поэтому при помощи соответствующей диеты можно в определенной степени бороться с наследственно обусловленной полнотой.

Материальные носители наследственности содержат информацию не только о нормальных, но и о патологических признаках. Так, различного рода мутации - генетический груз, накапливаемый в генофонде человека, являются причиной возникновения большого числа наследственных аномалий, от которых страдают сотни миллионов людей нашей планеты. Мутации в половых клетках могут быть связаны с изменением числа хромосом (увеличением или уменьшением) или с изменением их генного состава, поэтому различают хромосомные и генные болезни.

К генным болезням относятся врожденная глухота, некоторые формы шизофрении, альбинизм, дальтонизм, гемофилия и другие. Для гемофилии характерно то, что болеют ею только мужчины, хотя ген этого заболевания связан с женской половой хромосомой. Вторая половая хромосома в этой паре у женщин содержит «здоровый» ген, который доминирует над «больным» геном, а у мужчин оказывается только «больной» ген.

К числу хромосомных болезней относятся болезнь Дауна (умственная отсталость, связанная с появлением третьей лишней хромосомы в 21 паре), волчья пасть, шестипалость, аномалии глазного яблока (связаны с трисомией в 13-15 парах). Часто лишняя хромосома наблюдается у детей пожилых родителей.

Болезни с доминантным типом наследования или сцепленные с полом обнаруживаются сравнительно легко. Труднее установить значение наследственности в развитии таких широко распространенных полигенных болезней с наследственным предрасположением, как гипертоническая болезнь, атеросклероз, язвенная болезнь, шизофрения, бронхиальная астма и др. Частота возникновения и тяжесть течения этих болезней зависят от конкретного сочетания факторов окружающей среды и наследственного предрасположения.

Раннее патогенное влияние на плод не является неизбежным, так как в процессе последующего развития может произойти компенсация нарушений. Зародыши отличаются не только высокой чувствительностью к повреждающим воздействиям, но и весьма большой способностью к восстановлению нормального развития после возникших нарушений.

К факторам, нарушающим нормальный ход зародышевого развития, могут быть отнесены следующие:

1) местные патологические процессы в слизистой оболочке матки,

2) недостаток снабжения зародыша кислородом и питательными веществами,

3) поступление в кровь плода тех или иных вредных для него веществ (лекарственные препараты, алкоголь, никотин, наркотические препараты и др.).

Голод или недостаток в пище матери витаминов, белков приводят к гибели зародыша или к аномалии его развития. Одним из отрицательных факторов воздействия на развитие организма является ионизирующее облучение. Наибольшей чувствительностью к лучевому воздействию обладают клетки нервной системы и кроветворных органов эмбриона. Лучистая энергия ведет к повреждению хромосомного набора половой клетки.

Большую опасность для плода представляют инфекционные заболевания матери. Вирусные заболевания, такие как корь, краснуха, оспа, грипп, гепатит, свинка оказывают негативное влияние на развивающийся плод преимущественно в первые месяцы беременности, дизентерия, туберкулез, сифилис, токсоплазмоз - в основном во вторую и последнюю треть беременности.

Факторы, нарушающие нормальное развитие, воздействуют не только через организм матери, но через отцовский организм.

Для нормального развития любой клетки, в том числе сперматозоидов, требуются благоприятные условия. Неблагоприятные факторы внешней среды (ионизирующее излучение, изотопы в почве, строительных материалах, химические раздражители, алкоголь, наркотики, инфекционные заболевания, неполноценное питание) могут нарушить нормальное развитие половых клеток и вызвать аномалии развития в организме зародыша.

В настоящее время известны более 2000 наследственных болезней, из каждых 100 новорожденных 4-7 детей имеют генетические дефекты. В последние годы большое значение приобретают медико-генетические консультации, где врачи-генетики проводят точный научный расчет возможности проявления того или иного наследственного заболевания.

Таким образом, исходным условием развития человека являются наследственные факторы, заложенные в генах.

О значении наследственных задатков говорят факты раннего проявления особой одаренности у детей, например, музыкального дара, когда о музыкальном воспитании не могло быть речи. Например, Моцарт, будучи четырехлетним ребенком, написал свое первое, очень сложное произведение. Известны исторические факты родовых генных богатств, когда, например, музыкальная или писательская одаренность проявлялась в течение многих поколений. В родословной Иоганна-Себастьяна Баха насчитывалось 58 музыкантов.

Каждый ребенок имеет свою генетическую основу, генетические задатки, но их реализация в значительной степени зависит от условий среды, то есть от условий жизни ребенка, воспитания и обучения. Поэтому задача родителей и педагогов заключается в своевременном выявлении природных способностей ребенка и создании условий для их дальнейшего развития. Наиболее полно они развиваются в благоприятных условиях внешней среды. Нормальные социально-гигиенические условия жизни, систематические занятия с ребенком, физические упражнения способствуют нормальному физическому и психическому развитию детей. Ребенок должен чувствовать любовь со стороны самых близких людей, для него одинаково вредны как чрезмерное внимание, так и «заброшенность». При отсутствии заботы дети растут ослабленными, часто болеют, отстают в умственном развитии.

Воспитание и обучение в значительной мере обусловливают те изменения, которые претерпевает человек с момента рождения и до наступления зрелости, его мировоззрение, взгляды, мораль, поступки и все поведение в целом.



1.2 Окружающая среда, как фактор индивидуального развития организма

Влияние внешней среды происходит через совокупность внутренних условий, относящихся к его индивидуальным особенностям. Из среды ребенок черпает для своего развития лишь то, что отвечает его потребностям и интересам. Поэтому на развитие ребенка оказывают влияния не только сами люди и вещи, но и те отношения, которые складываются у ребенка с ними. Если при педагогическом воздействии не учитывать опыт ребенка, особенности его личности и интересы, то педагогические воздействия не имели бы опоры. Так, в процессе обучения высокие достижения школьника зависят не только от мастерства учителя, но и от подготовки самого ученика, от его знаний, умений и навыков, от его способностей и интереса к делу, от взаимоотношений ученика с учителем и друзьями.

Основоположник русской физиологии И.М. Сеченов писал, что «организм без внешней среды, поддерживающей его существование, невозможен, поэтому в научное определение организма должна входить и среда, влияющая на него». Следовательно, вне природы и социальной среды, по сути дела, нет и человека.

И.П. Павлов, развивая это положение, пришел к выводу, что о человеке необходимо говорить как о целостном организме, который тесно взаимосвязан с внешней средой и существует только до тех пор, пока сохраняется уравновешенное состояние его и окружающей среды. В связи с этим все рефлексы рассматривались Павловым как реакции постоянного приспособления к внешнему миру (например, приспособление человека к разным климатическим условиям или разной среде обитания).

Таким образом, развитие человека нельзя адекватно оценить без учета той среды, в которой он живет, воспитывается, работает, без учета тех, с кем он общается, а функции его организма - без учета гигиенических требований, предъявляемых к рабочему месту, домашней обстановке, без учета взаимоотношений человека с растениями, животными и др.

Известно, что все жизненные процессы в организме протекают ритмично. В определенном ритме работают сердце, легкие, печень, почки, ритмично изменяется температура тела, электрическая активность головного мозга.

Несмотря на то, что каждый физиологический процесс имеет свой ритм, все они подчинены единому суточному ритму, который формируется под влиянием гелиофизических и социальных сигналов.

К первым относятся смена дня и ночи, суточные колебания температуры, влажности воздуха, атмосферного давления и др., ко вторым -- режим дня, характер деятельности и т.д.

Для человека ведущим фактором, формирующим биологические ритмы его организма, служит смена дня и ночи. Поэтому все жизненные процессы в нем соответствуют этой периодичности. В суточном цикле можно выделить несколько пиков и спадов деятельности организма. Первый пик соответствует временному периоду от 8 до 12 ч, второй -- от 17 До 19 ч.

Важным фактором роста и развития ребенка является оптимальная двигательная активность. Если она систематически удовлетворяется, то организм растет и развивается нормально. Недостаточная двигательная активность (гиподинамия или гипокинезия) способствует формированию различных видов патологии у детей и подростков (например, ожирение, болезни органов пищеварения, сердечнососудистой системы, опорно-двигательного аппарата, органа зрения и др.).



Глава 2. Жизненный цикл клетки. Стадии жизненного цикла, их характеристика и значение

2.1 Жизненный цикл клетки

Жизненный цикл-- это время существования клетки от момента ее образования путем деления материнской клетки до собственного деления или естественной гибели.

У клеток сложного организма (например, человека) жизненный цикл клетки может быть различным. Высокоспециализированные клетки (эритроциты, нервные клетки, клетки поперечно-полосатой мускулатуры) не размножаются. Их жизненный цикл состоит из рождения, выполнения предназначенных функций, гибели (гетерокаталитической интерфазы).

Важнейшим компонентом клеточного цикла является митотический (пролиферативный) цикл. Он представляет собой комплекс взаимосвязанных и согласованных явлений во время деления клетки, а также до и после него. Митотический цикл -- это совокупность процессов, происходящих в клетке от одного деления до следующего и заканчивающихся образованием двух клеток следующей генерации. Кроме этого, в понятие жизненного цикла входят также период выполнения клеткой своих функций и периоды покоя.

Рис. 1 Жизненный цикл клетки.

2.2 Митоз

Митоз -- это основной тип деления соматических эукариотических клеток. Процесс деления включает в себя несколько последовательных фаз и представляет собой цикл. Его продолжительность различна и составляет у большинства клеток от 10 до 50 ч. Обеспечивает преемственность генетического материала в ряду клеток дочерних генераций; приводит к образованию клеток, равноценных как по объему, так и по содержанию генетической информации.

Состоит из двух крупных стадий: деление ядра или кариокенез, деление цитоплазмы или цитокенез.

Кариокенез можно разделить на несколько фаз:

· профаза

· матафаза

· анафаза

· телофаза

В начале профазы и на все ее протяжении наблюдается прогрессивная спирализация хромосом.

Рис. 2 Профаза.

Хромомерная нить укладывается вдоль белков ядерного матрикса, хромосомы становятся толстыми и короткими. Каждая хромосома состоит из двух сестринских хромотид, соединенных в районе центромера.

Спирализация хромосом проходит с участием MPF-фактора. С начала профазы начинают фрагментироваться клеточные органоиды, в этом также участвует MPF-фактор. Фрагментация проходит до мембранных пузырьков, тем самым в клетке освобождается место для построения веретена деления. В создании веретена деления участвуют оба клеточных центра, которые начинаю отходить друг от друга и активно синтезировать микротрубочки, и MPF-фактор. наследственность клетка митоз биосфера

Астральные микротрубочки позволяют фиксировать клеточные центра в определенном положении относительно плазмолеммы.

Полюсные микротрубочки обеспечивают дополнительный механизм расхождения генетического материала к полюсам клетки, а также обеспечивают расхождение мембранных пузырьков к полюсам клетки.

Кинетохорные микротрубочки присоединяются к хромосомам в районе центромера. Здесь к каждой хромосоме присоединяются белковый комплекс, который получил название кинетохор. Он обладает АТФ-азой активностью и при использовании энергии АТФ может перемещаеться по микротрубочкам на подобие транслокатора, следовательно, кинетохорные микротрубочки и сам кинетохор обеспечивают основной механизм расхождения генетического материала.

На заключительных этапах профазы фрагментируются ядерная оболочка до мембранных пузырьков, при этом перефирическая плотная пластинка разрушается, но каждый пузырек содержит одну внутреннюю ламину. Хромосомы оказываются в геалоплазме и к ним подходят кинетохорные микротрубочке. (Приложение 2.)

Метафаза за счет полимеризации кинетохорных микротрубочек хромосомы сдвигаются к экватору клетки и выстраиваются друг под другом. Формируется так называемая метафазная пластинка, представленная всей совокупностью хромосом к каждой хромосоме в конце метофазы присоединяется две кинетохорные нити, центромеры удваиваются и кинетохорный комплекс делится. К концу метафазы каждая сестринская хромотида обладает своим центромером и своим кинетохорным комплексом и каждый кинетохорный комплекс соединен с кинетохоными микротрубочками от разных полюсов клетки.

Анафаза. На этой стадии происходит расхождение хромотид к разным полюсам клетки. Это расхождение обеспечивается двумя механизмами

· основным. Он объясняется активностью кинетохоров. Кинетохоры продвигаются по кинетохорной микротрубочке и, по мере прохождения кинетохора, микротрубочка разрушается. Кинетохор несет на себе сестринскую хроматиду.

· дополнительный. Обеспечивается полимеризацией полюсных микротрубочек и очевидно активностью транслокаторов, которые располагаются между полюсными микротрубочками.

Еще одним важным процессом, происходящим в анафазе, является расхождение мембранных пузырьков по полюсным микротрубочкам за счет транслокаторов. Это расхождение случайно, но так как пузырьков очень много, то с большой вероятностью к каждому полюсу попадают пузырьки практически всех мембранных органоидов.

Телофаза. Во время телофазы проходят процессы обратные процесса происходящим на стадии профазы, т.е. около каждого полюса клетки формируется ядерный аппарат. Имеется клеточный центр и полный набор органоидов, следовательно, под одной плазмолеммой формируются две копии цитоплазмы.

После кариокенеза клетка приступает к цитокенезу, который у животных и растительных клеток проходит по-разному. В животных клетках с помощью актимиозинового пояска деления образуется глубокая перетяжка, которая делит цитоплазму клетки. В растительных клетках цитокенез осложнен наличием клеточной стенки, Поэтому у растений в цитоплазму клетки закладывается серединная пластинка, которая состоит из целлюлозы, которая растет изнутри к наружи и делит клетку на двое.

В некоторых случаях вместо митоза возможно аномальное деление клетки или амитоз. В таком случае веретено деления не образуется и клетка делится перетяжкой, причем ядро перешнуровывается. В случае амитоза невозможно говорить о равномерном распределении генетического материала по дочерним клеткам. Т.о. делятся раковые клетки и возможно макронуклеус у инфузорий.

Патологии митоза.

В первую очередь связаны с патологиями веретена деления, либо с патологией кинетохорного комплекса. Они могут быть наследственными, но их можно индуцировать. К веществам, которые разрушают веретино деления относятся алкоголь и растительный алколоид колхицин. Если веретино деления разрушено до анофазы , то в клетке будут находиться хромосомы с двойным набором генетической информации, так называемые политентные хромосомы. В норме такие хромосомы характерны для некоторых секреторных клеток (слюнные железы). Если веретено деления разрушается на стадии анафазы, то образуются клетки, содержащии двойной набор хромосом или так называемые полиплоидные клетки. У животных полиплоидия практически несовместима с жизнью. У растений полиплоидия встречается часто.



Глава 3. Биосфера как система, ее иерархическая организация

3.1 Понятие биосферы

Сегодня во весь рост поднимается перед людьми одна из сложнейших проблем, касающаяся каждого из нас. Это - проблема сохранения жизни на планете, выживания человека, как одного из уникальных видов живых существ.

Решение этой проблемы зависит от того, насколько каждый из нас и все человечество вместе осознают "запретную черту", переступить через которую человечество не должно ни при каких обстоятельствах. Такой "запретной чертой" являются законы жизни на планете.

Человек - обитатель биосферы. Именно биосфера - та оболочка Земли, в пределах которой протекает жизнь человечества в целом и каждого из нас.

Биосфера - область обитания живых организмов; оболочка Земли, состав, структура и энергетика которой определяется совокупной деятельностью живых организмов. Верхняя граница простирается до высоты озонового экрана (20-25 км), нижняя опускается на 1-2км ниже дна океана и в среднем 2-3 км на суше. Биосфера охватывает нижнюю часть атмосферы, гидросферу, педосферу (почву), и верхнюю часть литосферы (горные породы).

3.2 Состав и свойства биосферы

Биосфера, являясь глобальной экосистемой (экосферой), как и любая экосистема, состоит из абиотической и биотической части.

Абиотическая часть представлена:

· Почвой и подстилающими ее породами до глубины, где еще есть живые организмы, вступающие в обмен с веществом этих пород и физической средой порового пространства.

· Атмосферным воздухом до высот, на которых возможны еще проявления жизни.

· Водной средой - океаны, реки, озера и т.п.

Биотическая часть состоит из живых организмов всех таксонов, осуществляющих важнейшую функцию биосферы, без которых не может

существовать сама жизнь: биогенный ток атомов. Живые организмы осуществляют этот ток атомов благодаря своему дыханию, питанию и размножению, обеспечивая обмен веществом между всеми частями биосферы. биосфера почва миграция атом экосистема

В основе биогенной миграции атомов в биосфере лежат два биохимических принципа:

ь стремиться к максимальному проявлению, к "всюдности" жизни;

ь обеспечить выживание организмов, что увеличивает саму биогенную миграцию.

Эти закономерности проявляются прежде всего в стремлении живых организмов "захватить" все мало-мальски приспособленные к их жизни пространства, создавала экосистему или ее часть. Но любая экосистема имеет границы, имеет свои границы в планетарном масштабе и биосфера.

При общем рассмотрении биосферы, как планетарной экосистемы, особое значение приобретает представление о ее живом веществе, как о некой общей живой массе планеты.

Химический состав живого вещества подтверждает единство природы - он состоит из тех же элементов, что и неживая природа, только соотношение этих элементов различное и строение молекул иное.

Свойства биосферы.

Биосфере, как и составляющим ее другим экосистемам более низкого ранга, присуща система свойств, которые обеспечивают ее функционирование, саморегулирование, устойчивость и другие параметры.

(Приложение 3.)

Рассмотрим основные из них.

Биосфера - централизованная система. Центральным звеном ее выступают живые организмы (живое вещество).

Биосфера - открытая система. Ее существование немыслимо без поступления энергии из вне.

Она испытывает воздействие космических сил, прежде всего солнечной активности.

Биосфера - саморегулирующаяся система. В настоящее время это свойство называется гомеостазом, понимая под ним способность возвращаться в исходное состояние, гасить возникающие возмущения включением ряда механизмов.

Опасность современной экологической ситуации связана прежде всего с тем, что нарушается линия механического гомеостаза и принцип Ле-Гиателье-Брауна, если не в планетарных, то в крупных региональных масштабах. Результат - распад экосистем, либо появление неустойчивых, практически лишенных свойств гомеостаза систем типа агроценоза или урбанизированных комплексов.

Биосфера - система, характеризующаяся большим разнообразием.

Разнообразие - важнейшее свойство всех экосистем. Биосфера как глобальная экосистема, характеризующаяся максимальным среди других систем разнообразием. Разнообразие рассматривается как основное условие устойчивости любой экосистемы и биосферы в целом. Это условие так универсально, что сформировалось в качестве закона.

Важнейшее свойство биосферы - наличие в ней механизмов, обеспечивающих круговорот вещества и связанного с ним неисчерпаемость отдельных химических элементов и их соединений.



3.3 Почва - уникальный компонент биосферы

В конце Х1Х в. великий русский естествоиспытатель В. В. Докучаев своими исследованиями чернозема и других почв Русской долины и Кавказа установил, что почвы представляют собой природные тела и по своим внешним особенностям и свойствам сильно отличаются от горных пород, на которых они образовались. Их распределение на поверхности Земли подчинено строгим географическим закономерностям.

Разнообразие почв огромно. Это связано с многообразием сочетания факторов почвообразования: горных пород, возраста поверхности, растительного и животного населения, рельефа.

Почва-это особое природное тело и среда жизни, возникающая в результате преобразования горных пород поверхности суши совместной деятельностью живых организмов, воды и воздуха.

Почвообразовательные процессы на Земле - это грандиозные по своим планетарным масштабам и продолжительности процессы создания органического вещества почв, их биологического накопления и возникновения плодородия.

3.4 Живое вещество биосферы и его свойство

"На земной поверхности нет химической силы, могущественней по своим конечным последствиям, чем живые организмы, взятые в целом".

Что принципиально отличает нашу планету от какой-либо другой планеты Солнечной системы? Наявность жизни. "Если бы на Земле не было жизни, лицо ее было бы точно также неизменным и химическим инертным, как недвижимое лицо Луны, как инертные обломки небесных светил".

Живое вещество биосферы есть совокупность всех ее живых организмов. Живое вещество в понимании Вернадского - это форма активной материи, и ее энергия тем больше, чем больше масса живого вещества. Понятие "живое вещество" ввел в науку В.И. Вернадский и понимал над ним совокупность всех живых организмов планеты.

Какие же свойства живого вещества?

Свойства живого вещества.

Живое вещество биосферы характеризуется огромной свободной энергией, которую можно было бы сравнить разве что с огненным потоком лавы, но энергия лавы не долговременна.

В живом веществе, благодаря присутствию ферментов, химические реакции происходят в тысячи, а иногда и в миллионы раз быстрее, чем в неживой. Для жизненных процессов характерно то, что полученные организмом вещества и энергия перерабатываются и отдаются в значительно больших количествах.

Индивидуальные химические элементы (белки, ферменты, а иногда и отдельные минеральные соединения синтезируются только в живых организмах).

Живое вещество стремится заполнить собой все возможное пространство. В.И. Вернадский называет две специфические формы движения живого вещества:

а) пассивную, которая осуществляется размножением, и присуща как животным, так и растительным организмам;

б) активную, которая осуществляется за счет направленного движения организмов (меньшей мерой характера для растений).

Живое вещество проявляет значительно большее морфологическое и химическое разнообразие, чем неживое. В природе известно более 2 млн. органических соединений, которые входят в состав живого вещества, тогда когда количество минералов неживого вещества составляет около 2 тыс., то есть на три порядка ниже.

Живое вещество представлено дисперсными телами - индивидуальными организмами, каждый из которых имеет свой собственный генезис, свой генетический состав. Размеры индивидуальных организмов колеблется от 2 нм у наименьших до 100 м (диапазон более 109).

Принцип Реди (флорентийский академик, врач и натуралист, 1626-1697) "все живое из живого" - является отличительной особенностью живого вещества, которое существует на Земле в форме беспрерывного чередования поколений и характеризуется генетической связью с живым веществом всех прошлых геологических эпох. Неживые абиогенные вещества, как известно, поступают в биосферу из космоса, ним же выносятся порциями из оболочки земного шара. Они могут быть аналогичными по составу, но генетической связи в общем случае у них нет. "Принцип Реди … не указывает на невозможность абиогенеза вне биосферы или при установлении наличия в биосфере (теперь или раньше) физико-химических явлений, не принятых при научном определении этой формы организованности земной оболочки".

Живое вещество в лице конкретных организмов, в отличие от неживого, осуществляет на протяжении своей исторической жизни грандиозную работу.

3.5 Биосфера и космос

Земля - уникальная планета, она находится на единственно возможном расстоянии от Солнца, которое определяет такую температуру поверхности Земли, при которой вода может находиться в жидком состоянии.

Земля получает от солнца огромное количество энергии и сохраняет при этом примерно постоянную температуру. Значит, наша планета излучает в космос почти такое же количество энергии, какое получает из космоса: приход и расход должны быть сбалансированы, иначе система однажды потеряет устойчивость. Земля либо нагреется, либо замерзнет и превратится в безжизненное тело.

Биосфера тесно связана с космосом. Потоки энергии, поступающие к Земле, создают условия, обеспечивающие жизнь. Магнитное поле и озоновый экран защищают планету от излишних космических излучений и интенсивной солнечной радиации. Космические излучения, достигающие биосферы, обеспечивают фотосинтез и влияют на активность живых существ.

Планета Земля отличается от других планет тем, что её биосфера содержит вещество, чувствительное к потоку солнечного излучения - хлорофилл. Именно хлорофилл обеспечивает преобразование электромагнитной энергии солнечного излучения в химическую энергию, с помощью которой идет процесс восстановления окислов углерода и азота в реакциях биосинтеза.

В зеленом растении происходит фотосинтез - процесс образования углеводов из воды и двуокиси кислорода (которая находится в воздухе или воде). При этом в качестве побочного продукта выделяется кислород. Зеленые растения относят к автотрофам - организмам, которые берут все нужные им для жизни химические элементы из окружающей их косной материи и не требуют для построения своего тела готовых органических соединений другого организма. Основной используемый автотрофами источник энергии - Солнце. Гетеротрофы - это организмы, которые нуждаются для своего питания в органическом веществе, образованном другими организмами. Гетеротрофы постепенно преобразуют органическое вещество, образованное автотрофами, доводя его до первоначального - минерального - состояния.

Деструктивная (разрушающая) функция совершается представителями каждого из царств живого вещества - распад, разложение - неотъемлемое свойство обмена веществ каждого живого организма. Растения образуют органические вещества и являются крупнейшими производителями углеводов на Земле; но они же выделяют и необходимый для жизни кислород как побочный продукт фотосинтеза.

В процессе дыхания в телах всех видов живого образуется углекислый газ, который растения вновь используют для фотосинтеза. Существуют и такие виды живого, для которых разрушение отмершего органического вещества являются способом питания. Существуют организмы со смешанным типом питания, их называют миксотрофами.

В биосфере происходят процессы преобразования неорганического, косного вещества в органическое и обратной перестройки органических веществ в минеральные. Движение и преобразование веществ в биосфере осуществляется при непосредственном участии живого вещества, все виды которого специализировались на различных способах питания.

Человечество осознало, как мала наша Земля, поняло, что вмешиваться в процессы, протекающие в природе, нужно крайне осторожно.

Наша планета уникальна, потому что на ней есть жизнь. Жизнь пронизывает не только водную и воздушную стихии, но и земную твердь.

Жизнь а Земле представлена живым веществом, которое образовано миллионами видов и миллиардами особей. Живое вещество, все биологическое разнообразие Земли защищено от космических лучей геомагнитным полем и озоновым экраном. Все формы и проявления жизни не существуют сами по себе, они связаны сложными взаимоотношениями в единый комплекс жизни- глобальную экосистему (биосферу). Эти взаимоотношения и связи в живой природе удивительны! Каждая группа родственных видов, образующих царство, выполняет определенную роль в круговороте веществ: создание, преобразование, разрушение органических веществ.

Основным источником энергии в биосфере является Солнце. Биогенный круговорот веществ не дает прерваться жизни на планете Земля. Живые существа биосферы преобразовали химический состав воздуха, воды, почвы, определили и их современный состав, повлияли на формирование минералов и горных пород, на рельеф Земли. Биосфера - среда жизни и результат жизнедеятельности.

Одна из главных задач ХХ1 века, в решение которой существенный вклад должна внести экология, - это достижение гармонии между человеком и природой.



Заключение

Систематически применяемая физкультура и спорт -- это молодость, которая не зависит от паспортного возраста, это -- старость без болезней, которую оживотворяет оптимизм, это долголетие, которому сопутствует творческий трудовой подъем, это, наконец, здоровье -- самый большой источник красоты.

Физическая культура является частью передовой культуры, достоянием всего народа. Это мощное средство не только физического совершенствования и оздоровления, но также и воспитания социальной, трудовой и творческой активности трудящихся.

Физическая культура не исчерпывается упражнениями, спортом, гимнастикой, играми и туризмом, она заключает в себе общественную и личную гигиену труда, быта, использование естественных сил природы для закаливания, правильный режим труда, отдыха и питания.

Для сохранения и укрепления здоровья, предупреждения болезней и преждевременной старости необходимо сознательное, высококультурное поведение людей, основанное на понимании сложных закономерностей, формирующих состояние здоровья и характер заболеваний.

Так называемые «болезни цивилизации» можно предупреждать и даже излечивать с помощью физической активности и правильного режима. Говоря о профилактике неинфекционных хронических заболеваний, академик Е. И. Чазов пишет: «Особое место занимает закаливание физическое. Оно включает и правильно дозированную мышечную нагрузку, и водные процедуры, и оптимальный режим труда и отдыха, и повышение устойчивости к изменяющимся климатическим и гелиогеофизическим факторам. Здесь же -- рациональное питание, исключение курения и злоупотребления алкоголем. Это основа здоровья и работоспособности человека любого возраста» .



Литература

1. Анатомия и физиология человека: учебник для 9 кл. шк. с углубл. изучением биологии / М.Р. Сапин, З.Г. Брыксина - М.: Просвещение, 1998. - 256 с., ил.

2. Билич Г., Катинас Г. С., Назарова Л.В. Цитология: Учебник. - 2-е изд., испр. и доп.. - СПб: Деан, 1999. - 112 с.

3. Большой толковый медицинский словарь (Oxford) / Пер. с англ.: в 2-х томах / Под ред. Г.Л. Билича; М.: Вече АСТ, 1999. - Т. 1, 2.

4. Бродский А.К. Краткий курс общей экологии: Учеб.пособие.-СПб., 2001.

5. Владимиров В.А., Измалков В.И. Катастрофы и экология.- М.,2000.

6. Данилов - Данильян В.И., Лосев К.С. Экологический вызов и устойчивое развитие. - М., 2000.

7. Краткая медицинская энциклопедия / Гл. ред. Б.В. Петровский: в 3-х томах - 2-е изд. - М.: Советская энциклопедия, 1989. - Т. 1, 2, 3.

8. Общая экология: Учебник для вузов/ автор-составитель А.С.Степановских /.- М., 2001.

9. Окружающая среда: энциклопедический словарь - справочник: -Т.1.-М.,1999.

10. Робертис Э, Новинский В., Саэс Ф. Биология клетки: Учебник / Пер. с англ. А.В. Михеевой и др.; Под. ред. С.Я. Залкинда. - М.: Мир, 1973. - 488 с.

11. Физиология человека: Учебник для студентов мед. вузов / Под ред. В.М. Смирнова. - М.: Медицина, 2001. - 608 с., ил.

12. Фрайфелдер Д. Физическая биохимия. Применение физико-химических методов в биологии и молекулярной биологии / Пер. с англ. Е.С. Громовой, С.В. Яроцкого; Под ред. З.А. Шабаровой. - М.: Мир, 1980. - 582 с., ил.

13. Эллиот В., Эллиот Д. Биохимия и молекулярная биология / Пер. с англ.; Под ред. А.И. Арчакова и др. - М.: Изд-во НИИ биомед. химии РАМН, 1999. - 372 с., ил.

14. Энциклопедический словарь медицинских терминов / Гл. ред. Б.В. Петровский: в 3-х томах. - М.: Советская энциклопедия, 1982, Т. 1, 2, 3.

15. Энциклопедия для детей. Происхождение и природа человека. Как работает тело. Искусство быть здоровым / Гл. ред. Володин В.А. - М.: Аванта+, 2001. - 464 с., ил. Т. 18. Ч.

Размещено на Allbest.ru