Биология Образы биологии Традиционная натуралистская описательная

Биология

Образы биологии • Традиционная (натуралистская, описательная): описание и систематизация знаний о живом как основная задача биологии. • Молекулярная (физико-химическая): экспериментальная биология, исследующая живое на молекулярном и надмолекулярном уровнях и использующая физико-химические методы для расшифровки структур и функций живой природы. • Эволюционная: изучение процессов развития живой природы

Понятие «жизнь» • Субстратный подход: жизнь определяется посредством своего материального основания – Бауэр: углеродная основа жизни; – Энгельс: жизнь как способ существования белковых тел • Функциональный подход: жизнь отличается способом функционирования – Повышение неравновесия со средой; – Наличие опережающего отражения; – Появление обратной связи

Характеристики живого: • Единый принцип структурной организации (клеточное строение) • Гомеостаз (постоянство химического состава и интенсивности физиологических процессов) • Метаболизм (обмен веществ) • Саморегуляция (внутренняя регуляция обменных процессов) • Раздражимость (реакция на внешние и внутренние воздействия) • Размножение (репродукция – способность живых организмов к самовоспроизведению) • Наследственность (наличие генетического аппарата, передача признаков из поколения в поколение) • Изменчивость (приобретение новых признаков и свойств) • Развитие (эволюция организмов и групп организмов – онто- и филогенез)

Уровни организации живого : • [по критерию масштабности] Молекулярно-генетический: – Биохимические процессы, механизмы наследственности и изменчивости – Дисциплины: Биохимия, молекулярная биология, молекулярная генетика, биоорганическая химия, биофизика • Онтогенетический (Организменный): – Строение и функционирование отдельного организма – Дисциплины уровня: Физиология – Возможно выделение таких подуровней, как клеточный (Дисциплины уровня — Цитология) и тканевый уровни (дисциплина - Гистология). • Популяционно-видовой (Надорганизменный): – Различные организмы, обитающие в одном водоёме, сохраняя присущие им особенности, образуют замкнутую и относительно стабильную экологическую систему, объединённую общим круговоротом веществ и пищевыми отношениями. – Дисциплины: Популяционная генетика, экология, систематика • Биогеоценотический (биосферный): – Целостная оболочка жизни на Земле.

Строение клетки: прокариоты • Прокариоты (безъядерные) – одноклеточные живые организмы, не обладающие оформленным клеточным ядром.

Строение клетки: Эукариоты

Эукариоты 3 D – модель: www. visualscience. ru

Колониальный организм • Организм, состоящий из множества клеток, слабо дифференцированных и не разделенных на ткани; во многих случаях каждая такая клетка сохраняет способность к размножению (вольвоксовые зеленые водоросли).

Популяция - группа особей одного вида, имеющих общий генофонд и занимающих единую территорию

Биоценоз - система различных популяций определенной местности

Биогеоценоз -биоценоз, который рассматривается во взаимодействии с абиотическими факторами, влияющими на него и в свою очередь изменяющимися под его воздействием

Учение Вернадского о биосфере

Учение Вернадского о биосфере • • [Состав биосферы] Живое вещество — вся совокупность тел живых организмов, населяющих Землю. Масса живого вещества сравнительно мала - она составляет менее 10 -6 массы других оболочек Земли. Живое вещество охватывает и перестраивает все химические процессы биосферы. Живое вещество есть самая мощная геологическая сила, растущая с ходом времени. Биогенное вещество — вещество, создаваемое и перерабатываемое живым веществом. Косное вещество — в образовании которого жизнь не участвует; твердое, жидкое и газообразное. Биокосное вещество – создается одновременно живыми организмами и косными процессами, представляя динамически равновесные системы тех и других. Таковы почва, кора выветривания и т. д. Организмы в них играют ведущую роль. Вещество, находящееся в радиоактивном распаде. Рассеянные атомы, непрерывно создающиеся из всякого рода земного вещества под влиянием космических излучений. Вещество космического происхождения.

Учение В. И. Вернадского о биосфере • Биогеохимические принципы: – Биогенная миграция атомов химических элементов в биосфере всегда стремится к максимальному своему проявлению. – Эволюция видов в ходе геологического времени, приводящая к созданию устойчивых в биосфере форм жизни, идет в направлении, усиливающем биогенную миграцию атомов. – Живое вещество находится в непрерывном химическом обмене с космической средой, его окружающей, и создается и поддерживается на нашей планете лучистой энергией Солнца.

Учение В. И. Вернадского о биосфере • Основные функции живого вещества: – Энергетическая: поглощение солнечной энергии при фотосинтезе, а химической энергии – путем разложения энергонасыщенных веществ и передаче энергии по пищевой цепи разнородного живого вещества. – Концентрационная: избирательное накопление в ходе жизнедеятельности определенных видов вещества. • массовое повышение концентраций элементов в среде, насыщенной этим элементов, например, серы и железа много в живом веществе в районах вулканизма; • специфическая концентрация того или иного элемента вне зависимости от среды. – Деструктивная: минерализация необиогенного органического вещества, разложение неживого неорганического вещества, вовлечение образовавшихся веществ в биологический круговорот. – Средообразующая: преобразование физико-химических параметров среды (главным образом за счет необиогенного вещества). – Транспортная: перенос вещества против силы тяжести и в горизонтальном направлении.

Эволюция биосферы: основные теории трансформизм катастрофизм Ж. Кювье Ж. -Б. Ламарк генетика Г. Мендель Г. де Фриз Н. А. Вавилов дарвинизм Синтетическая теория эволюции Ч. Дарвин С. С. Четвериков, Дж. Холдейн, Н. В. Тимофеев-Ресовский

Уровни эволюции: микроэволюция — это распространение в популяции малых изменений в частотах аллелей, среди нескольких поколений; изменение на внутривидовом уровне. Такие изменения происходят из-за следующих процессов: мутации, естественный отбор, искусственный отбор, перенос генов и дрейф генов. Эти изменения приводят к дивергенции популяций внутри вида, и, в конечном итоге, к видообразованию.

Микроэволюция: дарвиновские вьюнки

Уровни эволюции: макроэволюция — это процесс формирования крупных систематических единиц: из видов — новых родов, из родов — новых семейств и т. д. В основе макроэволюции лежат те же движущие силы, что и в основе микроэволюции: наследственность, изменчивость, естественный отбор и репродуктивная изоляция. • Доказательства макроэволюции 1. Сравнительно-анатомические данные 2. Эмбриологические данные 3. Палеонтологические данные 4. Биохимические данные

Эволюция живого: ранние формы жизни

Эволюция: разнообразие форм жизни

Факторы биологической эволюции: • Естественный отбор – Направленный – Дезруптивный – Стабилизирующий • Географическое разнообразие • Активность живых организмов • Мутационный процесс • Кризисы Жаба-ага (Bufo marinus) — живой пример естественного отбора в действии (фото с сайта frogs. org. au) : Жаба-ага, ввезенная 70 лет назад в Австралию для борьбы с насекомыми-вредителями, всё быстрее распространяется по стране, нанося большой урон местным экосистемам. Ускорению экспансии способствует естественный отбор, благоприятствующий самым длинноногим и быстроходным особям. Огромные преимущества, получаемые первопоселенцами на незанятых территориях, произвели на свет жабскороходов, побивших все известные рекорды скорости среди бесхвостых амфибий.

Человеческий мозг • центральный отдел нервной системы позвоночных животных, образованный нервными и глиальными клетками и их отростками. У позвоночных животных (в том числе и у человека) различают головной мозг, помещённый в полости черепа, и спинной, находящийся в позвоночном канале.

Экология ( «наука о доме» ) - наука о взаимоотношениях между организмами и средой их обитания

Экосистема – природный комплекс (биокосная система), образованный живыми организмами (биоценоз) и средой их обитания (косной, например атмосфера, или биокосной – почва, водоём и т. п. ), которые связаны между собой обменом вещества и энергии • Основные экосистемы планеты. Горы, леса, пустыни, моря, океаны - пока еще относительно чистая природа - и мегаполисы

Трофические цепи: • ряды видов растений, животных, грибов и микроорганизмов, которой связанных друг с другом отношениями: пища — потребитель • При каждом переносе от звена к звену теряется большая часть (до 80— 90 %) потенциальной энергии, рассеивающейся в виде тепла. По этой причине число звеньев (видов) в цепи питания ограничено и не превышает обычно 4— 5.

Участники пищевой цепи: продуценты – организмы, способные синтезировать органические вещества из неорганических

Участники пищевой цепи: консументы – организмы, неспособные синтезировать органические вещества из неорганических. Потребляют органические вещества в готовом виде (1 -го порядка – растительноядные, 2 -го и больших порядков – плотоядные и хищники; всеядные животные).

Участники пищевой цепи: редуценты – микроорганизмы (бактерии и грибы), разрушающие остатки мёртвых растений и животных и превращающие их в неорганические соединения.

Пирамида биомассы: — соотношение между продуцентами, консументами и редуцентами в экосистеме, выраженное в их массе и изображенное в виде графической модели

Загрязнения • Загрязнением называют поступление в окружающую природную среду любых твердых, жидких и газообразных веществ, микроорганизмов или энергий (в виде звуков, шумов, излучений) в количествах, вредных для здоровья человека, животных, состояния растений и экосистем.

Виды загрязнений • ингредиентное (минеральное и органическое) загрязнение как совокупность веществ, чуждых естественным биогеоценозам (например, бытовые стоки, ядохимикаты, продукты сгорания и т. д. ); • параметрическое – изменения качественных параметров окружающей среды (тепловое, шумовое, радиационное, электромагнитное); • биоценотическое – вызывает нарушение состава и структуры популяций (перепромысел, намеренная интродукция и акклиматизация видов и т. д. ); • стациально-деструкционное – (стация – место обитания популяции, деструкция – разрушение) связано с нарушением и преобразованием ландшафтов и экосистем в процессе природопользования (зарегулирование водотоков, урбанизация, вырубка лесных насаждений и проч. ).

Спасибо за внимание!