Круговорот фосфора. Всего за 7-8 лет живые организмы пропускают через свои тела весь углерод, содержащийся в атмосфере

Круговорот углерода.

Всего за 7-8 лет живые организмы пропускают через свои тела весь углерод, содержащийся в атмосфере. В океане и на суше углерод фиксируется в процессе фотосинтеза в виде глюкозы. Большая часть потом высвобождается при дыхании растений и животных в виде углекислого газа, часть углерода высвобождается при сжигании ископаемого топлива, но этого количества вполне достаточно для постепенного увеличения концентрации двуокиси углерода в атмосфере и в океанах. Большая доля углерода содержится в осадочных породах.

Условные обозначения:

1 – фотосинтез

2 – дыхание

3 – питание

4 – разложение. Отмирание

5 – окисление

6 – горение.

Круговорот азота:

Круговорот азота имеет свои особенности. Известно, что атмосфера состоит из 79% из азота. Но так как этот элемент очень инертен, то он редко встречается в связанном состоянии.

Он входит в состав аминокислот и белков. В биологический круговорот азот атмосферы вовлекается в основном благодаря биологической фиксации микроорганизмами (азотфиксация).

В атмосферу азот возвращается в результате денитрификации, которая осуществляется как при участии бактерий, так и в ходе химических реакций без участия организмов.

Круговорот серы.

Земная кора содержит много серы. В осадочных породах сера находится в виде сульфидов, которые не могут усваиваться растениями. Растения получают серу в основном в виде сульфатов (доступная для них форма серы). Микроорганизмы переводят сульфиды в эту доступную форму. Сера является необходимым компонентом почти всех белков. Животные восполняют потребности в сере, получая ее от растений.

Круговорот фосфора менее сложен, поскольку его в газообразном состоянии нет. Миграция фосфора осуществляется за счет живых организмов. А значительная его честь попадает в конечном счете в океан и откладывается в осадочных породах.

Эволюционное учение – это наука о причинах, движущих силах и общих закономерностях исторического развития живой природы.

Основы первого учения об эволюции органического мира были разработаны и опубликованы в труде «Философия зоологии» (1809) французским естествоиспытателем Жаном Батистом Ламарком (1744 – 1829).

Основные положения теории Ламарка:

- Организмы изменчивы;

- Виды и другие токсины условны и постепенно преобразуются в новые виды;

- Происходит постепенное изменение органов, совершенствование их организации на основании внутреннего стремления организмов к прогрессу (принцип градации), заложенное Творцом.

Законы ламаркизма:

1) Постоянное употребление органа ведет к усиленному развитию;

2) Результаты усиленного употребления или неупотребления органов наследуется.

Изучая растительный и животный мир, Ламарк обратил внимание на существование в природе переходных форм между видами и на этом основании сделал вывод об изменчивости видов. Он предположил, что все многообразие животных и растений является результатом эволюции, то есть исторического развития природы. Ламарк создал классификацию животного мира, подметил основное направление эволюционного процесса – постепенное усложнение организации от низших форм к высшим. Эти усложнения он назвал градациями. Под градациями Ламарк понимал последовательные ступени усложнения организации от простейших до млекопитающих.

Основные причины эволюции (по Ламарку):

1) внутреннее стремление организмов к усовершенствованию;

2)способность организмов целесообразно реагировать на изменение условий существования.

Таким образом, Ламарк объединил идею изменяемости видов с идеей прогрессивной эволюции, однако не вскрыть механизм эволюционного процесса. Его гипотеза о наследовании приобретенных признаков оказалось несостоятельной, а утверждение о внутреннем стремлении организмов к усовершенствованию – ненаучным.

Великий английский мученый Чарльз Дарвин (1809 – 1882) разработал научную теорию об эволюции живой природы путем естественного отбора на основе синтеза огромного количества фактов из различных областей науки и сельскохозяйственной практики.

Возникновение эволюционной теории Дарвина имело следующие социально – экономические (общественно – политические) и научные предпосылки:

1. Социально экономические предпосылки: развитие промышленности в Англии интенсивный рост городов, развитие колоний, бурное развитие селекции, выведение новых сортов растений и видов животных, проведение многочисленных научных экспедиций.

2. Научные предпосылки создания эволюционной теории: успехи систематики растений и животных, развитие биогеографии, сравнительной анатомии, эмбриологии и палеонтологии, появление клеточной теории и эволюционного учения Ламарка.

Основные этапы жизненного пути Ч. Дарвина.

Ч. Дарвин (1809 – 1882) в юности верил в Бога и собирался стать сельским пастором, в детстве и юношестве он много занимался зоологией как натуралист – любитель. В 22 года Ч. Дарвин на пять лет покидает Англию и в качестве натуралиста отплывает в кругосветное путешествие на экспедиционном судне «Бигль» английского адмиралтейства. Целью его путешествия является составление гидрографических карт для Британского флота. Корабль обогнул земной шар, пройдя с юга вокруг Южной Америки, побывал в водах Австралии и Новой Зеландии, обогнул с юга Африку. Во время стоянок Ч. Дарвин собирал ботанические, палеонтологические и зоологические коллекции, проводил геологические наблюдения. Дарвин пишет:

«… Путешествуя на корабле Ее Величества в качестве натуралиста, я был поражен некоторыми фактами, касавшимися распределения органических существ в Южной Америке, и геологическими отношениями между прежними и современными обитателями этого континента».

Дарвин замечает, что многообразие животного мира логичнее объяснить медленно текущими процессами изменения форм, чем отдельными актами творения. Находка гигантских ископаемых броненосцев – родственников ныне живущих форм – приводит его к выводу о родстве вымерших и существующих форм. Исследовав флору и фауну Галапагосских островов, Дарвин на примере различий между близкими видами вьюрков, черепах, ящериц увидел как бы сам процесс эволюции в действии.

Ч. Дарвин возвращается в Англию убежденным эволюционистом. Начинается длительный период разработки стройной теории эволюции, основанной на раскрытии механизма эволюционного процесса. В 1859 издается книга Дарвина «Происхождения видов путем естественного отбора, или Сохранение благоприятных пород в борьбе за жизнь», в которой раскрывается роль изменчивости, естественного отбора, борьбы за существование и приспособленности видов к среде обитания в процессе эволюции и рассматриваются причины возникновения многообразия видов. В России книга издается в 1864, с этого времени начинается распространение идей Дарвина в России.

Основные положения эволюционного учения Ч. Дарвина.

Эволюционная теория Дарвина представляет собой целостное учение об историческом развитии органического мира.

Сущность эволюционного учения Ч. Дарвина заключается следующие основные положения:

1. Все виды живых существ, населяющих Землю, никогда не была кем – то созданы.

2. Возникнув естественным путем, органические формы медленно и постепенно преобразовывались и совершенствовались в соответствии с окружающими условиями.

3. В основе преобразования видов в природе лежат такие свойства организмов, как наследственность и изменчивость, а также постоянно происходящий в природе естественный отбор, являющийся следствием борьбы за существование.

4. Результатом эволюции является приспособленность организмов к условиям их обитания и многообразие видов в природе.

В эволюционной теории Дарвина предпосылкой эволюции является наследственная изменчивость, а движущими силами эволюции – борьба за существование и естественный отбор. При создании эволюционной теории Ч. Дарвин, многократно обращаясь к результатам селекционной практики, показал, что в основе многообразия сортов и пород лежит изменчивость. Изменчивость обуславливает многообразие особей в пределах сорта, породы.

Изменчивость – свойство организмов приобретать в течение жизни новые признаки, отличающие их от других организмов.

Ч. Дарвин считал, что причинами изменчивости является воздействия на организмы факторов внешней среды, а также природа самих организмов, так как каждый из них специфически реагирует на воздействие внешней среды. Дарвин выделил три вида изменчивости: ненаследственную (определенную), наследственную (неопределенную) и соотносительную.

Ненаследственная (определенная), или групповая изменчивость – изменчивость, которая возникает под влиянием какого – либо фактора среды, действующего одинаково на все особи сорта или породы и изменяющие его признаки в определенном направлении. Эта изменчивость ненаследственная, то есть у потомков измененной группы при других условиях приобретенные родителями признаки не развиваются.

Наследственная (неопределенная), или индивидуальная изменчивость проявляется специфично у каждой особи, то есть единична, индивидуальна по своему характеру. С ней связаны отличия между особями одного и того же сорта или породы, находящимися в сходных условиях. Неопределенная изменчивость имеет наследственный характер, то есть устойчиво передается потомству и является основой эволюционного процесса.

При соотносительной изменчивости изменение в каком – либо одном органе является причиной изменений в других организмах. Например, у собак с плохо развитым шерстным покровом обычно недоразвиты зубы, у голубей с оперенными ногами имеются перепонки между пальцами.

Ч. Дарвин считал, что для эволюционного процесса важна лишь наследуемые изменения, так как только они могут накапливаться из поколения в поколение. Изменчивость – необходимая предпосылка искусственного отбора, но она сама по себе не определяет образование новых пород и сортов.

Наследственная изменчивость постоянно поддерживается проявлением мутаций и рекомбинацией генов во время образования зигот.

Генотип – набор генов одного организма, определяющий особенности его развития.

Фенотип – набор внешних признаков организма, которые образуются при взаимодействии генотипа с факторами внешней среды.

Понятия генотипа и фенотипа используются для характеристики отдельного организма. Если речь идет о популяции, то используется такое понятие как генофонд.

Генофонд популяции – сумма всех генотипов, которые есть в популяции (показатель генетического состояния всей популяции).

Генофонд популяции постепенно меняется под влиянием разных факторов.

Причины изменчивости генофонда:

1) изменчивость генотипов

2) действие естественного отбора

3) изоляция

4) накопление мутаций

5) изменение местообитания (история развития вида)

Появление популяционной генетики помогло выявить закономерности. Которым подчиняются изменения генофонда популяции. Было установлено, что во многих популяциях наблюдается постоянство частот аллелей различных генов, то есть генетическое равновесие.

Генетическое равновесие – это постоянство проявления различных признаков (частот аллелей генов) в изолированных популяциях в условиях относительного постоянства среды (слабого давления естественного отбора).

Популяция является элементарной единицей эволюции. Популяцией считается группа особей одного вида, свободно скрещивающихся между собой и населяющих определенную территорию, относительно обособленную от других групп особей того же вида.

Обособленность от других популяций

Генетическое сходство особей

Изменчивость

Разновидность особей внутри популяции

Естественный отбор

В некоторых случаях генетическое равновесие в популяции может нарушаться, что приводит к изменению популяции в целом.

Причины нарушения генетического равновесия:

1. Нестандартный выбор партнера при скрещивании.

2. Гибель особей (потеря генов, отвечающих за определенный признак).

3. Искусственная и естественная изоляция части популяций (создание водохранилищ, пожар и т. д.)

4. Катастрофы: при гибели большинства особей остаются единицы, которые определяют генофонд новой популяции.

5. В результате естественного отбора отметаются одни и закрепляются другие признаки.

6. При освоении новых территорий появляются новые признаки, которые определяют новый генофонд.

Причины: 1-4 – ненаправленный характер изменений

5-6 – направленное изменение генофонда.