Прокариотические и эукариотические клетки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Прокариотические и эукариотические клетки



Прокариотическая клетка

Прокариотические клетки были первыми живыми организмами, появившимися на Земле, они имеют наиболее простое строение. На сегодняшний день к прокариотам (доядерным) относят бактерий и архей, все они одноклеточные организмы (редко образуют колонии). Цианобактерий (они же синезеленые водоросли) относят к бактериям в ранге типа.

Прокариоты -- это нетаксономическая группа организмов, объединяющая бактерий и архей по признаку отсутствия у них ядра. Бактерии и археи выделяются в рангах разных надцарств (доменов), они отличаются между собой многими биохимическими процессами и, как считается, имеют разные эволюционные пути. Кроме них, третьим надцарством являются эукариоты.

У них нет ядра, настоящих мембранных органелл, клеточного центра. У ряда групп бактерий есть впячивания цитоплазматической мембраны, которые выполняют различные функции за счет локализации на них тех или иных ферментов. У цианобактерий есть фотосинтетические мембраны (везикулы, тилакоиды, хроматофоры), образованные из клеточной мембраны. Они могут сохранять с ней связь, а могут быть и обособленными.

Генетический материал прокариот находится в цитоплазме. Основной его объем сосредоточен в нуклеоиде -- кольцевой молекуле ДНК, в одном месте прикрепленной к цитоплазматической мембране. Она не связана с белками гистонами как у эукариот. В прокариотических клетках по-другому регулируется реализация генетической информации. Кроме нуклеоида есть еще плазмиды (мелкие кольцевые молекулы ДНК). Почти вся ДНК транскрибируется (в то время как у эукариот обычно менее половины).

Прокариоты почти всегда гаплоидны. Новые клетки образуются путем бинарного деления, перед этим нуклеоид удваивается. У прокариот нет процессов митоза и мейоза.

Их рибосомы мельче, чем эукариот.

Цитоплазма прокариот почти неподвижна. Не характерно амебоидное движение.

Поступление в прокариотическую клетку веществ осуществляется за счет осмоса.

Есть автотрофы и гетеротрофы. Автотрофный способ питания осуществляется не только путем фотосинтеза, но и за счет хемосинтеза (энергия поступает не от солнечного света, а от химических реакций окисления различных веществ).

Согласно симбиотической гипотезе, в процессе эволюции от внедрившихся в другую клетку определенных групп прокариотических клеток произошли митохондрии и пластиды.

Клетки бактерий отличаются разнообразной формой (палочковидные, округлые, извитые и др.). У них есть сложная клеточная оболочка (состоящая из клеточной стенки, капсулы, слизистого чехла), жгутики и ворсинки.

Большинство архей хемоавтотрофы. Археи не образуют спор и среди них нет паразитов.

Эукариотические клетки

В большинстве случаев эукариотические клетки входят в состав многоклеточных организмов. Однако в природе есть немалое количество одноклеточных эукариот, которые в структурном отношении являются клеткой, а в физиологическом -- целым организмом. В свою очередь эукариотические клетки, являющиеся частью многоклеточного организма, не способны к самостоятельному существованию. Их принято делить на клетки растений, животных и грибов. Каждые из них обладают своими особенностями и имеют свои подтипы клеток, формирующие различные ткани.

Несмотря на разнообразие, все эукариоты имеют общего предка, предположительно появившегося в процессе симбиогенеза.

В клетках одноклеточных эукариот (простейших) есть структурные образования, выполняющие на клеточном уровне функции органов. Так у инфузорий имеется клеточные рот и глотка, порошица, пищеварительные и сократительные вакуоли.

Во всех эукариотических клетках выделяют цитоплазму, отграниченную от внешней среды мембраной. В цитоплазме есть отграниченные от нее уже своими мембранами ядро и различные органоиды клетки. В ядре находится ядрышко, хроматин, ядерный сок. В цитоплазме присутствуют многочисленные рибосомы (более крупные, чем у прокариот), различные включения.

Для эукариотических клеток характерна высокая упорядоченность внутреннего содержимого. Такая компартментация достигается за счет разделения клетки на части мембранами. Таким образом в клетке достигается разделение биохимических процессов. Молекулярный состав мембран, набор веществ и ионов на их поверхности отличается, что обусловливает их функциональную специализацию.

В цитоплазме присутствуют белки-ферменты гликолиза, обмена сахаров, азотистых оснований, аминокислот и липидов. Из определенных белков происходит сборка микротрубочек. Цитоплазма выполняет объединяющую и каркасную функции.

Включения -- это относительно непостоянные компоненты цитоплазмы, представляющие собой запасы питательных веществ, гранулы секрета (продукты для вывода из клетки), балласт (ряд пигментов).

Органеллы постоянны и выполняют жизненно важные функции. Среди них есть органеллы общего значения (митохондрии, ЭПС, комплекс Гольджи, рибосомы, полисомы, лизосомы, пероксисомы, микрофибриллы и микротрубочки, центриоли клеточного центра, хлоропласты и другие пластиды) и специальные у специализировавшихся клеток (микроворсинки, реснички, синаптические пузырьки и др.).

Эукариотические клетки способны к эндоцитозу (захвату питательных веществ цитоплазматической мембраной).

Клеточная стенка эукариот (если она имеется) другой химической природы по-сравнению с прокариотами. У последних ее основу составляет муреин. У растений -- это в основном целлюлоза, а у грибов -- хитин.

Генетический материал эукариот содержится в ядре и упакован в хромосомы, которые представляют собой комплекс ДНК и белков (в основном гистонов).

Размножение -- важнейшее свойство живых организмов. Бесполовое размножение

Размножение живых организмов

Способность к размножению, то есть к воспроизведению себе подобных, -- одно из самых характерных свойств живых организмов, будь то вирусы, бактерии, животные или растения. Размножение обеспечивает непрерывность жизни и преемственность свойств в ряду поколений. В основе размножения лежит процесс деления клетки. На сроки и интенсивность размножения разных видов влияют условия внешней среды, а у высших животных размножение находится под контролем нервной системы.

Формы размножения

Формы размножения чрезвычайно разнообразны. Одноклеточные организмы делятся путем клеточного деления -- митоза, в результате него из одной клетки образуются две точно такие же. У высокоорганизованных животных размножение сопровождается сложной перестройкой работы организма, ритуалами ухаживания, гнездостроения и т. д. При всем разнообразии способы размножения можно разделить на 2 основных типа: бесполое и половое размножение.

В бесполом размножении участвует только одна особь, а в половом -- две особи, при этом каждая из них производит половые клетки -- гаметы. Образованию гамет предшествует особое деление клетки с уменьшением числа хромосом -- мейоз, в результате каждая гамета содержит половинный набор хромосом. Гаметы сливаются, образуя оплодотворенную половую клетку -- диплоидную зиготу, дающую начало новому организму.

Половое

Половое размножение возникло позже бесполого, но оно существует даже у простейших и водорослей, а чем сложнее устроен организм, тем большую роль половое размножение играет в его жизни, и тем совершеннее его способы.

В простейшем случае сливаются 2 внешне одинаковые гаметы. Однако в процессе эволюции одни гаметы стали крупными, с большим запасом питательных веществ (это женские гаметы, или яйцеклетки), а другие -- мелкими и зачастую подвижными (это мужские половые клетки, или спермии). Количество яйцеклеток невелико, а спермиев образуется много, так как большая часть их погибнет, не достигнув яйцеклетки. Возникают и сложные генеративные органы (у растений -- цветок, у животных -- гонады), которые продуцируют половые клетки и обеспечивают эффективный способ оплодотворения. У многих животных оплодотворение происходит во внешней среде. Такое оплодотворение называется внешним, а если оно происходит в половых путях самки, его называют внутренним. Для осуществления такого оплодотворения нужны особые органы.

Какие же выгоды сулит половое размножение? При бесполом размножении потомки имеют тот же набор генетической информации (генов), что и родительская особь, являясь ее точной копией. А при половом размножении потомки несут в себе гены двух особей в самых разнообразных сочетаниях, и это создает широчайшие возможности для естественного отбора -- движущей силы эволюции.

Бесполое

Самый древний способ размножения -- бесполый. Он до сих пор широко распространен в природе. Деление клетки одноклеточного организма надвое, почкование -- это способы бесполого размножения. Грибы, водоросли, мхи, плауны, папоротники, бактерии, некоторые простейшие образуют защищенные оболочкой споры (специализированные клетки бесполого размножения).

Для многих растений характерен вегетативный способ размножения -- то есть размножение с помощью вегетативных органов (корневища, стебля, листа) или их частей. Размножение с помощью луковиц и клубней, являющихся видоизмененными побегами, -- тоже вегетативный способ размножения.

Очень часто оба способа размножения удачно дополняют друг друга, а у ряда организмов (черви, ракообразные, насекомые) регулярная смена полового и бесполого поколений является неотъемлемой частью жизненного цикла. Это обеспечивает им жизнь в изменяющихся условиях и позволяет максимально увеличить количество рождающихся особей.

Взаимодействие генов

Взаимодействие генов - это одновременное действие нескольких генов. Различают две основные группы взаимодействия генов: взаимодействие между аллельными генами и между неаллельные генами. Однако следует понимать, что это не физическое взаимодействие самих генов, а взаимодействие первичных и вторичных продуктов, которые вызывают тот или иной признак.

В цитоплазме происходит взаимодействие между белками-ферментами, синтез которых определяется генами, или между веществами, которые образуются под влиянием этих ферментов. Возможны следующие типы взаимодействия генов:

1. для образования определенного признака необходимо взаимодействие двух ферментов, синтез которых определяется двумя неаллельные генами;

2. фермент, который синтезировался с участием одного гена, полностью подавляет или инактивирует действие фермента, образованного другим неаллельные геном;

3. два фермента, образование которых контролируется двумя неаллельные генами, влияющими на один признак или на один процесс так, что их совместное действие приводит к возникновению и усилению проявления признака.

Известны такие формы взаимодействия между аллельными генами: полное, неполное доминирование, кодоминирование и сверхдоминирования. Основная форма взаимодействия - полное доминирование, которое впервые описано Г. Менделем. Суть его заключается в том, что в гетерозиготного организма (см. Гетерозигота) проявление одного из аллелей доминирует над проявлением другого. В медицинской практике с 2 тыс. моногенных наследственных болезней (см. Наследственные болезни) почти у половины отмечают доминирование проявления патологических генов над нормальными. Неполное доминирование - такая форма взаимодействия, когда в гетерозиготного организма (Аа) доминантный ген (А) полностью не подавляет рецессивный ген (а), вследствие чего проявляется промежуточный между родительскими признак. При Кодоминирование в гетерозиготных организмов каждый из аллельных генов вызывает формирование зависимого от него продукта, то есть оказываются продукты обеих аллелей. Классическим примером такого проявления является система группы крови АВ0, когда эритроциты человека несут на поверхности антигены, которые контролируются двумя аллелями. При Сверхдоминирование доминантный ген в гетерозиготном состоянии проявляется сильнее, чем в гомозиготном (см. Гомозигота).

Различают 4 основных типа взаимодействия неаллельных генов:

1. комплементарность

2. эпистаз

3. полимерия

4. модифицирующее действие (плейотропии)

Комплементарность - такой тип взаимодействия неаллельных генов, когда один доминантный ген дополняет действие другого неаллельные доминантного гена, и они вместе определяют новый признак, которая отсутствует у родителей. Причем соответствующая признак развивается только в присутствии обоих неаллельных генов. Примером комплементарной взаимодействия генов у человека может быть синтез защитного белка интерферона.

Его образование в организме связано с комплементарной взаимодействием двух неаллельных генов, расположенных в разных хромосомах. Эпистаз - это такое взаимодействие неаллельных генов, при которой один ген подавляет действие другого неаллельные гена. Угнетение могут вызывать как доминантные, так и рецессивные гены, в зависимости от этого различают эпистаз доминантный и рецессивный. Угнетающее ген получил название ингибитора или супрессора. Гены-ингибиторы в основном не детерминируют развитие определенного признака, а лишь подавляют действие другого гена. У человека примером может быть «бомбейский фенотип». В этом случае редкий рецессивный аллель в гомозиготном состоянии подавляет активность гена, который определяет группу крови системы АВ0. Большинство количественных признаков организмов определяется несколькими неаллельные генами (полигенами). Взаимодействие таких генов в процессе формирования признака называется полимерной. В этом случае два или более доминантных аллеля одинаковой степени влияют на развитие одной и той же признаки. Так, пигментация кожи у человека определяется 5 или 6 полимерными генами.

У коренных жителей Африки (негроидной расы) преобладают доминантные аллели, у представителей европеоидной расы - рецессивные. Поэтому мулаты имеют промежуточную пигментацию, но в браках мулатов возможно появление как более, так и менее интенсивно пигментированных детей. Многие морфологических, физиологических и патологических особенностей человека определяются полимерными генами: рост, масса тела, уровень АД и др. Развитие таких признаков у человека подчиняется общим законам полигенного наследования и зависит от условий среды. В этих случаях наблюдается, например, cклонность к гипертонической болезни, ожирения и тому подобное. Эти признаки при благоприятных условиях среды могут не проявиться или проявиться незначительно. Плейотропия - это зависимость нескольких признаков от одного гена, то есть множественное действие одного гена.

У человека известна наследственная болезнь - арахнодактилия ( «паучьи пальцы» - очень тонкие и длинные пальцы), или болезнь Марфана. Ген, отвечающий за эту болезнь, вызывает нарушение развития соединительной ткани и одновременно влияет на возникновение нескольких признаков: нарушение строения хрусталика глаза, аномалии в сердечно-сосудистой системе.

История развития эволюционных идей. Значение работ К.Линнея, Ж.Б.Ламарка в развитии эволюционных идей в биологии.

История развития эволюционных идей

Идея развития живой природы прослеживается в трудах древних материалистов Индии, Китая, Месопотамии, Египта, Греции. Еще в начале 1 тысячелетия до н. э. В Индии существовали философские школы, которые отстаивали идеи развития материального мира (в том числе и органического) из «праматери». В Китае уже в конце 1 тысячелетия до н. э. были распространены учения о возможности превращения в процессе эволюции одних живых существ в другие.

С возникновением иудаизма, а позднее христианства как господствующей в западных странах религии диалектические представления древних были отвергнуты. В науке царил креационизм (лат. Creatio - творю), т.е. концепция неизменности сотворенных Богом видов. Сторонниками креационизма были такие крупные ученые, как английский биолог Дж. Рей (1627-1705) и шведский естествоиспытатель К. Линней (1707-1778).

В XVII веке идеи эволюции начинают прослеживаться в трудах натуралистов и философов. Немецкий ученый Г.-В. Лейбниц (1646-1716) провозгласил принцип градации и предсказал существование переходных; форм между растениями и животными. Этот принцип в дальнейшем был развит в представлении о «лестнице существ от минералов до человека, которая рассматривалась многими учеными как доказательство естественного превращения живой природы (трансформизма).

Многие ученые развивали представление о том, что виды животных и растений не были созданы Богом такими и в таком количестве, как это наблюдается сейчас, а возникали друг от друга. Обоснованием для таких идей служили, главным образом, два факта: 1) наличие общих признаков у больших групп животных и растений; 2) существование переходных форм между близкими видами. Правда, эти факты не доказывали возникновения видов друг от друга, но наличие переходных форм между видами все же наталкивало на мысль о родстве между ними.

В конце XVIII века борьба между сторонниками креационизма и трансформизма обострилась. Сторонником креационизма был французский зоолог Ж. Кювье (1769-1832) - величайший авторитет того времени в области палеонтологии и сравнительной анатомии. Он отстаивал сходство ископаемых и ныне существующих животных, наличие четырех изначально неизменных типов организации всех животных, идею постоянства видов. Для объяснения смены фаун во времени Ж. Кювье развил представления о катастрофах на поверхности Земли в прошлом, уничтожавших живые существа. Развитие этих представлений французским палеонтологом А. д'Орбиньи (1802-1857) привело к формулировке «теории катастроф», согласно которой после каждой из катастроф происходило повторное сотворение животных.

На противоположных позициях стоял соотечественник Ж.Кювье - Э. Жоффруа Сент-Илер (1772-1844). Он рассматривал единство организации животных как показатель общности происхождения, а наличие отличающихся от ископаемых современных форм - как доказательство изменения организмов под влиянием внешних и внутренних, естественных причин.

Значение работ К.Линнея, Ж.Б.Ламарка в развитии эволюционных идей в биологии

Значение работ К.Линнея

Карл Линней (1707 - 1778) первый создатель искусственной системы органического мира. За основу своей системы он принял вид, который определял как совокупность сходных по строению особей, дающих плодовитое потомство. Вид он считал элементарной единицей живой природы. Близкие виды объединялись им в роды, роды - в отряды, отряды - в классы. В основу классификации был положен принцип иерархичности (соподчиненности). Для обозначения вида он использовал два латинских слова: первое - название рода, второе - видовой эпитет. Этот принцип двойной номенклатуры сохранился в систематике и до настоящего времени. Линней систематизировал огромный материал, накопленный предшественниками, и описал более 8000 видов. Его работы послужили серьезной основой для дальнейшего изучения и классификации живых организмов. Вклад в науку Карла Линнея: 1) открыл около 1,5 тысяч видов растений. 2) описал около 10 тысяч видов растений и около 4,5 тысяч животных. 3) разработал короткие и четкие определения (диагнозы) каждой группы организмов. 4) ввел бинарную номенклатуру («система природы», 1735). 5) разработал принципы построения классификации живой природы («Философия ботаники»). 6) впервые поместил человека в один отряд с обезьянами на основании морфологического сходства.

Значение работ Ж.Б.Ламарка

Жан - Батист Ламарк (1744 - 1829). Выдвинул теорию об изменяемости видов. Он утверждал, что разнообразие животных и растений есть результат исторического развития органического мира --эволюции, которую понимал как ступенчатое развитие, усложнение организации живых организмов от низших форм к высшим и называл «градацией». Он предложил своеобразную систему органического мира, расположив в ней родственные группы в восходящем порядке - от простых к более сложным, в виде «лестницы». Между лестнице Ламарка и Бонне принципиальное различие заключается в том, что ряд живых существ, по Ламарку, исторически изменяется - низшие формы, усложняясь, превращаются в высшие. В книге «Философия Зоологии» Ламарк привел многочисленные доказательства медленного изменения видов животных эволюционным путем, составил первые родословные отдельных классов животного мира (включая человека) в виде ступеней прогрессивной эволюции. Ламарк стоял на позициях наследования приобретенных признаков (воздействие внешней среды на организмы и передача фенотипических признаков потомству). Выдвинул концепцию упражнения и неупражнения органов. Ошибочно полагал, что изменения среды всегда вызывают у организмов полезные изменения, а причиной прогресса живой природы считал внутреннее стремление организмов к совершенствованию своей организации.



Человеческие расы. Родство и единство происхождения человеческих рас. Критика расизма

клетка прокариотический ген линней

Единство происхождения рас.

40-50 тысяч лет назад появился вид Человек разумный - Homo-sapiens. Эволюция человека вышла из-под ведущего контроля биологических факторов и приобрела социальный характер. Все современное человечество принадлежит к одному виду. Единство человечества вытекает из сущности происхождения, сходства строения и плодовитости потомства.

Единство происхождения рас вытекает из общих характерных признаков человека. Это:

· 46 хромосом

· одинаковые группы крови

· скрещивание и получение плодовитого потомства

· строение стопы, руки -

· уровень развития мозга

· строение черепа (соотношение лицевого и мозгового отделов)

· один биологический вид (Homo sapiens).

Все вопросы, связанные с происхождением и эволюцией человека, образованием рас, изучает наука антропология.Одним из разделов антропологии является - расоведение- наука, изучающая человеческие расы. Расы- это исторически сложившиеся группы людей, выделяемые учеными на основании их родства, единства происхождения, которое проявляется во внешнем облике. Когда речь идет о расах, всегда подчеркивают их связь с местом, где они распространены. Уже первобытный человек пристально вглядывался в лица соплеменников и пытался запечатлеть их черты. По мере расширения географического кругозора человечества появлялось все больше изображений и описаний представителей разных народов. Постепенно накапливались представления о внешних различиях между людьми, обитающими на нашей планете.

Систематика рас.

Существует целый ряд классификаций рас. Первая из них была принята в конце 17 века. Современные классификации различаются по количеству выделяемых человеческих типов, принципов их выделения в группы и названия. Российские антропологи довольно согласованно выделяют три крупнейшие группировки. Это большие расы, или расы первого порядка: негроидная, европеоидная, монголоидная. 30-40 т. лет назад люди уже жили во всех частях света. Именно этот период, по мнению ученых, и начали складываться расы. Отдельные группы людей, находясь в очень разных природных условиях, приобретали отличия во внешнем облике. По мнению ученых, многие расовые признаки возникли случайно на ранних этапах развития человека. Некоторые из них помогли людям приспособиться к условиям окружающей среды и в ходе естественного отбора закрепились в генах и начали передаваться из поколения в поколение. Можно предположить, что особенности негроидов складывались под влиянием жаркого влажного климата и сильной солнечной радиации. Известно, что негроиды могут находиться под палящими лучами солнца без головного убора и почти без одежды. От вредных лучей солнца их предохраняет темная кожа, черные курчавые волосы, особенности строения носа (широкий, большие ноздри), утолщенные губы. Светлокожие, светловолосые и светлоглазые европеоиды, гораздо хуже переносят солнечные лучи, особенно от них страдают рыжеволосые и альбиносы, так как в их коже не образуется меланин. У монголоидов, формировавшихся в степях и полупустынях Центральной Азии с резко континентальным сухим климатом и большими суточными колебаниями температуры, сильными ветрами и пыльными бурями, роль приспособления играли эпикантус -кожная складка, во внутреннем уголке глаза и развитая складка верхнего века, защищающая от ветра и пыли.

Антропология и расоведение - науки изучающие расы человека.

1). Негроидная раса.

Отличительными признаками негроидной расы являются курчавые черные волосы, темно-коричневая кожа и карие глаза. Так же для негроидов характерны очень широкий, но слабовыступающий нос, очень толстые губы, крупные зубы, редкая растительность на лице и теле.

2). Европеоидная раса.

Люди, относящиеся к европеоидной расе, чаще всего светлокожие, у них прямые, иногда волнистые волосы разных оттенков, довольно светлые глаза - светло-карие, желтые, зеленые, серые или голубые. Иногда встречаются черноволосые, темноволосые, темноглазые представители, особенно на юге. Для них характерны широко открытые глаза, тонкое веко без складок. Тонкий прямой нос, иногда с горбинкой, тонкие или средней толщины губы, густые борода и усы, и сильный волосяной покров на груди.

3). Монголоидная раса.

Строение лица монголоидов очень своеобразно. Волосы у них прямые, черные, толстые и жесткие. У монголоидов широкие лица с сильно выступающими скулами, плоскими носами, черными или темно-карие глаза, смуглая кожа. У мужчин на лицах редкие усы и борода. Особенно необычно строение глаз монголоидов: они узкие, т.к. представители расы живут в степи, а там сильные ветра. Во внутреннем углу глаза находится эпикантус.

Важно подчеркнуть, что расы возникли после того, как человек выделился из мира животных, поэтому невозможно установить существенные различия между расами в сознании, мышлении, физиологических и анатомических особенностях, речи, трудовой деятельности.

Причинами образования рас являются изменчивость, наследственность, борьба за существование, естественный отбор и изоляция.

Единство и полноценность рас.

По интеллектуальным и умственным способностям расы не имеют отличий. Т.к. это определяется общественно-экономическими факторами. Между расами нет генетической изоляции. В настоящее время на земле существует один вид человека - Человек разумный.

Основными ведущими признаками современного человека являются:

- Строение мозга

- Строение репродуктивной системы

Они являются общими независимо от расовой принадлежности.

В составе любой человеческой расы можно найти более типичных и менее типичных ее представителей. Так как абсолютно идентичных людей в человеческой популяции не существует, утверждение о так называемых «чистых расах» не имеет оснований. При равных условиях представители любой расы способны достичь одинаковых успехов. Еще Николай Николаевич Миклухо-Маклай доказал, что в строении мозга папуасов Новой Гвинеи, австралийских аборигенов и европейцев нет никаких принципиальных различий.

Расизм

Расизм - это убеждение в том, что одни люди превосходят других, потому что принадлежат к какой-то конкретной расе, каждой из которых свойственны определенные черты характера и поведения. Происходит выделение по каким-либо признакам людей, принадлежащих к «высшей расы» и унижающее или агрессивное поведение по отношению к представителям так называемых «низших рас» (антинаучное учение о расах, основой которого является утверждение физической и психической неполноценности «низших» и превосходства «высших» рас).

Расизм - это антинаучная и антигуманистическая идеология и социальная практика, основывающаяся на представлениях о физической и психологической неравноценности человеческих рас (антинаучное учение о расах, основой которого является утверждение физической и психической неполноценности «низших» и превосходства «высших» рас). Расисты игнорируют основные черты биологического и физиологического строения человека (функции мозга, нервной системы, психологическую организацию), сходные у всех рас, и ставят на первое место внешние наследственные признаки (цвет кожи, строение головы). Для всех разновидностей расизма характерны ложные человеконенавистнические идеи об исконном разделении людей на высшие и низшие расы, из которых первые якобы являются единственными создателями цивилизации, призванными к господствуй вторые, напротив, не способны к созданию и даже усвоению высокой культуры и обречены быть объектами эксплуатации. Теоретики расизма выдвинули положение о зависимости психических качеств человека от формы черепа, цвета кожи и языковой семьи.

Современные расисты утверждают, что все расы и культуры должны жить отдельно друг от друга на своих «исторических территориях», что они не должны смешиваться, чтобы не потерять свою идентичность и самобытность. Основатель расизма граф де Гобино пытался осветить эволюцию человека, как борьбу между высшими и низшими расами. Ему принадлежит идея о вымышленной «арийской» расе, которую активно поддерживал Адольф Гитлер.

Несостоятельность расизма

Фактические материалы, накопление современными общественными и естественными науками (антропологией, этнографией, расоведением и др.), изучающими расы и народы, показали полную несостоятельность расизма. Они выявили доказательства общего происхождения людей разных рас, т.е. все люди произошли от одного общего предка. Схема, которую мы рассмотрели в начале урока, тоже является доказательством общего происхождения людей. Против расизма свидетельствуют также экономические и культурные успехи других социалистических государств, население которых принадлежит к разным расам. Расизм является антигуманной, противоправной формой выражения своего господства над другим человеком. Это может быть и обидное слово … и смерть ни в чем неповинного человека. Давайте же задумайся, каковы последствия расизма? На отдельном примере это может быть нанесение телесных повреждений, смерть человека. Если мыслить глобально, то это и массовые драки на улицах, формирование отдельных банд, сект, партий. В конечном же счете, это все может привести к национальным конфликтам и к мировой войне, вследствие которой пострадает каждый человек! Так задумаемся, надо ли нам это?

Выводы очевидны: надо воспитывать в себе национальную толерантность, нравственные качества, осуждать тех, кто позволяет себе унизить, нанести вред другому, к какой бы расе и национальности он не относился.

Биосфера -- глобальная экосистема. Учение В.И.Вернадского о биосфере. Роль живых организмов в биосфере. Биомасса. Круговорот важнейших биогенных элементов (на примере углерода, азота и др.) в биосфере

Понятие «биосфера» в научную литературу введено в 1875 г. австрийским ученым-геологом Эдуардом Зюссом К биосфере он отнес все то пространство атмосферы, гидросферы и литосферы (твердой оболочки Земли), где встречаются живые организмы.

Совокупность всех экосистем, имеющихся в пределах трех геосфер (атмосферы, гидросферы и литосферы), с которыми находятся во взаимодействии живые организмы, образует самую крупную экосистему Земли -- биосферу. Изучение биосферы, в которой все живые организмы тесно связаны между собой и со своим окружением, состоящим из элементов неживой природы (воды, воздуха, почвы, света, температуры и др.) -- задача сложнейшего раздела экологии -- глобальной экологии.

В состав биосферы, кроме живого вещества(растения, животные и микроорганизмы), входят биогенное вещество(продукты жизнедеятельности живых организмов -- каменный уголь, битумы, нефть), биокосное вещество(продукты распада и переработки горных и осадочных пород живыми организмами -- почвы, кора выветривания, все природные воды, свойства которых зависят от деятельности на Земле живого вещества) и, наконец, косное вещество,в образовании которого живые организмы не участвуют (горные породы магматического, неорганического происхождения, вода, космическая пыль, метеориты). Следовательно, биосфера -- это та область Земли, которая охвачена или была охвачена влиянием живого вещества. Ее рассматривают как наиболее крупную, глобальную экосистему, поддерживающую планетарный круговорот веществ.

Вглубь Земли живые организмы проникают на небольшое расстояние прежде всего из-за роста температуры горных пород (примерно на 20 °/км) и подземных вод. Наибольшая глубина, на которой в породах земной коры были обнаружены живые бактерии, составляет 4 км. В океане жизнь распространена до более значительных глубин, она встречается даже на дне океанических впадин в 10--11 км от поверхности. Верхняя граница жизни в атмосфере определяется уровнем УФ-радиации. На высоте 25--30 км большую ее часть поглощает находящийся здесь относительно тонкий слой озона. Если живые организмы поднимаются выше защитного слоя озона, они погибают. Атмосфера над поверхностью Земли насыщена многообразными живыми организмами, которые передвигаются в воздухе активным или пассивным способом. Споры бактерий и грибов обнаруживают до высоты 20--22 км, но основная часть аэропланктона сосредоточена в слое до 1--1,5 километров. В горах граница распространения наземной жизни около 6 км над уровнем моря.

Концентрация и активность жизни особенно велика у поверхности нашей Земли. Водоемы заселены по всей толще со сгущениями у поверхности и у дна. Выделяются своим богатством прибрежные и мелководные участки. На суше более 99% живого вещества или биомассы сосредоточено в слое на несколько метров вглубь и на несколько десятков метров (высокие деревья) вверх от поверхности. Следовательно, жизнь сосредоточена в тончайшей пленке планеты, где и протекают главные процессы взаимодействия живой и неживой (косной) природы. Этот тонкий деятельный слой нередко называют биогеосферой, биогеоценотическим покровом, ландшафтной оболочкой. Места наибольшей концентрации организмов в биосфере В. И. Вернадский назвал «пленками жизни».

Учение о биосфере было создано выдающимся отечественным ученым Владимиром Ивановичем Вернадским.

До В.И. Вернадского в естественных науках сложилось представление, что процессы, меняющие в течение геологического времени облик нашей планеты, имеют лишь физико-химическую природу, то есть, вызваны размывом, растворением, осаждением и т. п. В.И. Вернадский показал, что главный фактор, преобразующий лик Земли - это деятельность живых организмов.

Термин "биосфера" ввел в науку австрийский биолог Э. Зюсс (1875). В.И. Вернадский, в свою очередь, наполнил это понятие конкретным содержанием. Он назвал биосферой туобласть нашей планеты, в которой существует или когда-либо существовала жизнь и которая постоянно подвергалась и подвергается воздействию живых организмов.

Биосфера обладает уникальным свойством: представленная разнообразными взаимосвязанными экосистемами, она саморегулируется, оставаясь постоянной, практически не изменяя своих параметров. В ней осуществляется глобальный круговорот веществ, который включает биологические круговороты веществ, протекающие в различных экосистемах.

Биосферу как экосистему относят к биосферному уровню организации живого. На этом уровне современная биология решает глобальные проблемы, связанные с влиянием деятельности человека на живую природу.

Теория Вернадского о биосфере

В. И. Вернадский создал целый комплекс наук про Землю - от генетической минералогии до биохимии, радиологии, учения про биосферу.

Он принципиально откинул старый биологический подход - исследования отдельно того или другого живого организма, а выдвинул на первое место понятие жизни как организованной совокупности живого вещества. Ученый подчеркивал, что вещество планеты образовывается в кругообороте «мертвое - живое - мертвое», что «биогенные породы» (то есть созданные живым веществом) составляют значительную часть ее массы (биосферы), «…идут далеко за грани биосферы… они преобразуются, теряя всякие следы жизни, в гранитную оболочку». «Геохимия доказывает неизбежность живого вещества для этого кругооборота всех элементов и тем самым ставит на научный грунт вопрос про космичность живого вещества», -писал он в монографии «Живое вещество», утверждая, что жизнь - такая же составляющая бытия, как материя и энергия.

В. И. Вернадский отнес к биосфере толщи земных оболочек, где не только существуют живые организмы, а и находятся вещества созданные в прошлом живой материей (торф, каменный уголь, осадочные породы). Он рассматривал биосферу не просто как пространственную категорию, а как сложную единую систему - оболочку, в которой живые существа пребывают в сложном взаимодействии, как и неживой природой (воздухом, водой, солнечной энергией), так и с собой и этим определяют химическое состояние внешней коры нашей планеты.

Мыслитель определил грани биосферы, указав, что в нее входят вся гидросфера Земли, верхняя часть литосферы до глубины 2-3 км, где еще есть живые бактерии, и нижняя часть атмосферы. Он рассматривал биосферу как зону превращения этой космической энергии трансформаторами, которые в ней находятся.

1) Они способствуют миграции химических элементов в биосфере (в результате обмена веществ и преобразовательных энергетических процессов).

2) Количество животного мира зависит от количества растительного мира.

3) Принимают участи в круговороте газов в природе.

4) Они являются главными разрушителями мёртвых органических веществ.

5) Участвуют в окислительно-восстановительных процессах.

Биомасса -- это растительный или животный материал, который используется для выработки энергии или тепла. Это могут быть специально выращенные культуры, древесина или порубочные остатки, отходы пищевых культур (солома, жмых, багасса), садоводства, пищевых продуктов, животноводства (навоз) или отходы человеческой деятельности из водоочистных сооружений^[1].

Кругооборот веществ в биосфере.

Процессы фотосинтеза органических веществ продолжаются сотни миллионов лет. Но поскольку Земля конечное физическое тело, то любые химические элементы также физически конечны. За миллионы лет они должны, казалось бы, оказаться исчерпанными. Однако этого не происходит. Более того, человек постоянно интенсифицирует этот процесс, повышая продуктивность созданных им экосистем.

Все вещества на нашей планете находятся в процессе биохимического кругооборота веществ. Выделяют 2 основных кругооборота большой или геологический и малый или химический.

Большой кругооборот длится миллионы лет. Он заключается в том, что горные породы подвергаются разрушению, продукты разрушения сносятся потоками воды в Мировой океан или частично возвращаются на сушу вместе с осадками. Процессы опускания материков и поднятия морского дна в течении длительного времени приводят к возвращению на сушу этих веществ. И процессы начинаются вновь.

Малый кругооборот, являясь частью большого, происходит на уровне экосистемы и заключается в том, что питательные вещества почвы, вода, углерод аккумулируются в веществе растений, расходуются на построение тела и жизненные процессы. Продукты распада почвенной микрофлоры вновь разлагаются до минеральных компонентов, доступных растениям и вновь вовлекаются в поток вещества.

Кругооборот химических веществ из неорганической среды через растения и животные обратно в неорганическую среду с использованием солнечной энергии химической реакций называется биохимическим циклом.

1. Кругооборот углерода.

Сложный механизм эволюции на Земле определяется химическим элементом «углерод». Углерод - составная часть скальных пород и в виде СО- часть атмосферного воздуха. Источники СО - вулканы, дыхание, лесные пожары, сжигание топлива, промышленность и др.

Атмосфера интенсивно обменивается СО с мировым океаном, где его в 60 раз больше, чем в атмосфере, т.к. СО хорошо растворяется в воде (чем ниже температура - тем выше растворимость, т.е. СОбольше в низких широтах). Океан действует как гигантский насос: поглощает СО в холодных областях и частично «выдувает» в тропиках.

Избыточное количество СОв океане соединяется с водой, образуя угольную кислоту. Соединяясь с Са, К, Na, образует стабильные соединения в виде карбонатов, которые оседают на дно.

Фитопланктон в океане в процессе фотосинтеза поглощает СО. Умирая, организмы попадают на дно и становятся частью осадочных пород. Это показывает взаимодействие большого и малого кругооборота веществ.

Углерод С из молекулы СО₂в ходе фотосинтеза включается в состав глюкозы, а затем в состав более сложных соединений, из которых построены растения. В дальнейшем они переносятся по пищевым цепям и образуют ткани всех остальных живых организмов в экосистеме и возвращаются в окружающую среду в составе СО₂.

Также углерод присутствует в нефти и угле. Сжигая топливо, человек также завершает цикл углерода, содержащегося в топливе - так возникает био- технический кругооборот углерода.

Оставшаяся масса углерода находится в карбонатных отложениях дна океана (1,3-10т), в кристаллических породах (1-10т), в угле и нефти (3,4- 10т). Этот углерод принимает участие в экологическом кругообороте. Жизнь на Земле и газовый баланс атмосферы поддерживается относительно небольшим количеством углерода (5-10т).

2. Кругооборот фосфора.

Этот элемент входит в состав генов и молекул, переносящих энергию внутри клеток, в костную ткань. В различных минералах фосфор содержится в виде ионов PO. Фосфаты растворимы в воде, но не летучи. Растения поглощают ионы POиз водного раствора и включают в состав различных органов соединений. По пищевым цепям он переходит от растений к другим организмам. На каждом этапе фосфор может быть выведен из организма в составе мочи.

Разница с кругооборотом углерода - в кругообороте углерода есть газообразная фаза (СО₂), у фосфора - газовой фазы нет.

Фосфаты циркулируют в экосистеме лишь в том случае, если содержащие фосфор отходы жизнедеятельности откладываются в местах поглощения данного элемента. В естественных экосистемах так и происходит. Фосфор может также поступать с моющими средствами и удобрениями.

Кругооборот азота.

Азот входит в состав белков.Кругооборот азота несколько сложен, т.к. он включает газообразную и минеральную фазу.Основная часть азота находится в воздухе (78%). Однако растения не могут усваивать азот непосредственно, а только в виде ионов NH₄⁺ и NO₃^-.

Существуют бактерии и сине-зелёные водоросли, способные превращать газообразный азот в ионы. Важнейшую роль среди азотофиксирующих организмов играют бактерии, живущие на клубеньках бобовых растений. Растения обеспечивают бактерии местообитанием и пищей (сахарами), получая от них взамен доступную форму азота. По пищевым цепям органический азот передаётся от бобовых к другим организмам экосистемы. Органические соединения азота после гибели организмов при помощи бактерий разлагаются до аммиака и нитратов (NO₃ ). Нитраты частично вновь поглощаются растениями, частично восстанавливаются до N₂, вновь поступающего в атмосферу.

Насколько регулярно осуществляется кругооборот любого элемента, зависит продуктивность экосистемы, что важно дляс/хозяйства и выращивания лесов. Вмешательство человека нарушает процессы кругооборота. Вырубка леса и сжигание топлива влияет на кругооборот углерода.

Считается, что время переноса

· углерода - 8 лет,

· азота - 110 лет,

· кислорода - 2500 лет.

Кругооборот воды.

Нам знакомы 3 состояния воды: твёрдое - лёд, жидкое - собственно вода, газообразное - водяной пар. Количество водяного пара в воздухе определяют как влажность, обычно в %.

Главный источник поступления воды - атмосферные осадки,а главный источник расхода - испарение.

Продолжительность кругооборота:

· океан (3000 лет),

· подземные воды (5000 лет),

· полярные ледники (8500 лет),

· озера (17 лет),

· реки (10 дней),

· вода в живых организмах - несколько часов

Т.к. океаны занимают 70% поверхности Земли, то вода попадает в воздух, главным образом, испаряясь с поверхности океана. Испарение идёт с поверхности озёр, рек, почвы и т.д.

Когда воздух, максимально насыщенный водяным паром, охлаждается, то вода конденсируется: её молекулы соединяются в капельки. В атмосфере вода конденсируется на частичках пыли, в результате чего образуются туман и облака. Когда эти капли или кристаллики льда становятся достаточно крупными, то идёт дождь или снег.

Вода, попадающая на землю, или впитывается в почву или стекает по ней. По поверхности вода стекает в ручьи, реки, далее в океан, где происходит испарение. Вода, впитавшаяся в почву, или удерживается в почве в количестве, зависящем от водоудерживающей способности почвы, и возвращается в атмосферу при испарении, или просачивается вниз по трещинам под действием силы тяжести, достигая непроницаемого слоя горной породы, накапливается и называется грунтовыми водами. Далее вода вытекает на поверхность и образует родники, а родники питают ручьи и т.д.

При испарении в воздух поднимаются только молекулы воды, а соли и другие вещества остаются на земле. Когда водяной пар конденсируется из него образуется только вода. Т.о. земля и атмосфера работают как гигантский опреснитель и очиститель (опреснителя - солёная вода океана).

Размещено на Allbest.ru