Ланцюги живлення

Коли тварина з'їдає рослину, більша частина енергії, яка міститься у цій їжі розсіюється у ви­гляді тепла і тільки незначна частка використо­вується для синтезу тваринних тканин. Якщо цю тварину з'їдять інші тварини, відбудеться по­дальша втрата енергії у вигляді тепла і т.д. Кож­на ланка здатна використати лише 5 - 15% (у середньому 10%) енергії корму, тому типо­вий ланцюг живлення складається не більш ніж з 4 - 6 взаємопов'язаних ланок.

Другий закон термодинаміки можна сформулювати так: «Будь-яке пере­творення однієї форми енергії в іншу е^роводжується зменшенням кіль­кості доступної енергії, оскільки час­тина енергії перетворїоється при цьому в тепло та розсіюється». Інак­ше кажучи, ні при якому перетворенні енергії* ККД не моме достягати 100%.

Перенесення енергії від продуцентів (рослин) через низку організмів, кожний з яких з'їдає попередній і служить їжею для наступного, називається ланцюгом живлення.

Для утворення, наприклад, 1 кг маси морського звіра потрібно близько 10 кг спожитої дрібної риби, а дрібній рибі потрібно вже 100 кг корму -

_____ _______________ L водних безхребетних, які, у свою чергу, для

утворення такої маси повинні спожити 1000 кг
£гт~«^ ^ ,_п_4 водоростей та бактерій. Якщо у відповідному

\»^_J^-^"-'v-^*' _|U масштабі зобразити ці величини у кількісному
—у?— -х співвідношенні та розмістити у порядку їхньої

чЗИМ*Ьч \. залежності, то дійсно утвориться своєрідна пі-

раміда. Розрізняють декілька категорій екологі­чних пірамід.

Піраміда чисел відображує число особин на кожному рівні живильного ланцюга.

Правило екологічної піраміди | Піраміда біомаси - кількість співвідно-

шення органічної речовини.

Піраміда енергії - кількість енергії у їжі коленого рівня. У той час як піраміди чисел та біомаси відображують лише ситуацію у якийсь даний момент, пі­раміда енергії показує швидкість потоку їжі в усіх ланках ланцюга живлення.

Знаючи розподіл енергії у цьому ланцюгу, а також середню масу особини та середню тривалість її життя, можна обчислити загальну кількість біомаси і число особин в угрупо­ванні.

І

Запалі 'ятайте! Екосистема - це однорідна ділянка земної поверхні з певним складом живих орга­нізмів (біоценоз) і умовами середовища існування (біотоп), об'єднаних обміном речовин та енергії в єдиний природний комплекс.

Організми в екосистемі пов'язані спільністю енергії та живильних речовин, які необ­хідні для підтримування життя. Основою будь-якої екосистеми є живильні (трофічні) та супутні їм енергетичні зв'язки.

Сукупність усіх екосистем нашої планети створює велетенську глобальну екосистему, яка називається біосферою.

Учнівська сторінка

1. Уважно прочитайте текст.

Людина - кінцева ланка ряду ланцюгів живлення. Наприклад, водорості —►■ дрібні ракоподібні — *• дрібна риба — *■ окунь—►людина. Кінцеві розміри популяції людей або популяції іншої тварини обмежені: 1) довжиною ланцюга живлення; 2) ефективніс­тю перенесення енергії в кожній ланці ланцюга; 3) кількістю світлової енергії, яка потра­пляє на Землю. Людина не може збільшувати кількість сонячного світла, що попадає, вона може лише незначно вплинути на ефективність перенесення енергії. Тому єдиний шлях живлення підвищення рівня постачання живильної енергії для людини - це скоро­чення його ланцюга живлення, тобто споживання головним чином первинних вироб­ників - рослин, а не тварин. Жителі таких перенаселених країн, як Індія і Китай, - в основ­ному вегетаріанці. Чому? Відповідь обґрунтуйте. (10 балів)

2. Користуючись малюнком на стор.147, складіть 3-4 ланцюги живлення (трофічні ланцюги). Кожна ланка ланцюга живлення - трофічний рівень. Наприклад, п'ять ланок у ланцюгу живлення - п'ять трофічних (живильних) рівнів. (7 балів)

3. Розв'язування елементарних задач.

а) На підставі правила екологічної піраміди визначте, скільки водоростей та бактерій
необхідно, щоб у Чорному морі зміг вирости та існувати 1 дельфін масою 400 кг? (5 балів)

Розв'язання.

Складаємо ланцюг живлення і визначаємо масу 1 ланки ланцюга живлення (останнє -400 кг):

водорості та бактерії------ ► планктонні тварини ----- ►риби------ •> дельфін

?________________ -•....... ______________ ■*....... ________ _*........ 400 кг

Відповідь. 400 т.

б) Продуктивність 1 га екосистеми складає 2 х 10⁷ кДж. Визначте, якої маси може
досягти шуліка в ланцюгу живлення: рослини —►миші —►змії —«-шуліка

(1 г сухої речовини акумулює у середньому 20 кДж). (8 балів)

Розв'язання.

1) Визначаємо масу речовини в останній ланці ланцюга живлення:

2) Визначаємо масу речовини в останній ланці ланцюга живлення:

рослини----- ►миші------ ►змії----- ►шуліка

Відповідь. 1 кг.

4. Чому ланцюги живлення не можуть бути довгими?(8 балів)

§31. Зміни в екосистемах

Основні терміни і поняття: сукцесії первинні, вторинні; циклічні зміни, поступові зміни, інтродукція, агроценоз.

Причини та послідовність заміни однієї екосистеми іншою

Жодна екосистема не існує одвічно, рано чи пізно вона замінюється іншою. Здат­ність до замін - одна з найважливіших властивостей екосистем. Заміни обумовлені двома групами причин, які діють одночасно: змінами, викликаними життєдіяльністю са­мих організмів (тобто біотичними факторами), та факторами фізичного середовища. Тривале існування популяцій на одному місці змінює біотоп так, що він стає малопри­датним для одних видів, але придатним для інших. У результаті на цьому місці розви­вається інша, більш пристосована до нових умов екосистема. Така послідовна, необо­ротна, спрямована заміна однієї екосистеми іншою називається сукцесією (від англ. «succession» - послідовність, наступність).

Сукцесії

Первинні

Вторинні

Починаються на по­збавлених життя місцях - скелях, піща­них дюнах, намулах річок, застиглих ла­вових потоках-тощо.

Розвиваються на місці сформованих екосистем після їх пору­шення (неповний кругообіг речовин) в результаті ерозії, посухи тощо. У таких місцях зазвичай зберігаються багаті життєві ре­сурси, що тягне за собою достатньо швидку заміну сукцесії відновлюваного типу. Іноді подібні заміни відбуваються на очах одного покоління людей: заростання водоймищ, відновлення луків після пожежі, відновлення лісів після їхнього вирубування тощо.

Сукцесії характеризуються певними закономірностями: а) процес сукцесії необорот­ний; б) під час сукцесії збільшується видове різноманіття організмів, розгалужується живильна мережа, зростає використання первинної продукції; в) на перших етапах сук-цесійних змін, як правило переважають еврібіонти (здатні переносити значні зміни умов оточуючого середовища, швидко розмножуватися та розвиватися) своєю життєдіяльніс­тю вони створюють умови для поселення інших видів, більш пристосованих до певних умов, вони й замінюють своїх попередників; г) процес сукцесії триває доки екосистема не досягне значного видового різноманіття; д) під час сукцесій поступово уповільню­ються темпи приросту біомаси, оскільки гетеротрофні організми майже цілком спожива­ють чисту первинну продукцію.

Штучні екосистеми та їхні особливості

І

Штучна екосистема - угруповання рослин, тварин, грибів та мікроорганізмів, створене для отримання сільськогосподарської продукції, яке регулярно під­тримується людиною. Наприклад: поле, город, сад, парк, лісові насадження, пасовиська, ставок тощо.

Штучні екосистеми характеризуються такими самими показниками, що і природні па­совиська (видове різноманіття, густота, біомаса, продуктивність, площа чи об'єм). Мають таку саму структуру (абіотичні фактори, продуценти, консументи, редуценти), тільки обов'язковою ланкою живильного ланцюга (наприклад, пшеничного поля) є людина.

Учнівська сторінка

1. Які організми є піонерами заселення безлюдних місць? Яку роль вони відіграють у накопиченні відмерлих рослинних залишків або продуктів їхнього розкладання? Яку роль у цьому відіграють ціанобактерії, лишайники, бактерії? (11 балів)

2. Як господарча діяльність людини може прискорити процес заростання водоймища? Під час пояснення користуйтеся малюнком. (12 балів)

А

А - чисте озеро;

Щ, І9Н

і*ЙС

ш

Б - озеро з підвищенним вмі-

стом органіки;

В - болото, заросле рослин­ністю; l»ffe?$aJ$* Sf$t МІ^ШІІІь Г-ліс на болотистому ґрунті.

ч

ч«.-__у

3. Поясніть зміст твердження, що екосистема отримує енергію і втрачає її, тоді як еле­менти живлення здійснюють в ній колообіг. Коли порушується колообіг речовин, пору­шується гомеостаз екосистеми, починаються процеси сукцесії. (12 балів)

4. Заповніть таблицю «Порівняльна характеристика природних та штучних еко­
систем». (11 балів)

Основні показники	Природна екосистема	Штучна екосистема
Видове різноманіття
Густота видових популяцій
Біомаса
Біологічна продуктивність
Стійкість
Колообіг речовин	■<
Жиіильні зв'язки
Саморегуляція

§32. Загальна характеристика біосфери. Планетарна роль живої речовини. Біогенні міграції речовин

Основні терміни і поняття: біосфера, літосфера, гідросфера, атмосфера, тропо­сфера, стратосфера, ноосфера, озоновий екран, жива речовина біосфери, біогенна та абіогенна міграція хімічних елементів, колообіг води, кисню, вуглецю, азоту у біосфері, вивітрювання гірських порід.

Довідка. Уявлення про те, що живі істоти нашої планети взаємодіють із довкіллям та змінюють його, ви­никло давно на підставі спостережень природних явищ. Сам термін «біосфера» запропонував у 1875 г. авст­рійський геолог Е. Зюсс у зв'язку з вивченням геологічних оболонок планети Земля. Однак він не розвинув уявлень про біосферу і не дав визначення терміна. Створив вчення про біосферу вчений-геохімік академік В.І.Вернадський (перший президент Української Академії Наук). В.І.Вернадський назвав біосферою ту оболонку Землі, у формуванні якої живі організми відігравали у минулому і відіграють за нашого часу основну роль («Біосфера», 1926 р.)

Межі біосфери

Протяжність зони біосфери у межах трьох оболонок Землі - літосфери, гідросфери та атмосфери - неоднакова.

Так, у літосфері область життя не опускається нижче 3 - 4 км.

Гідросфера цілком входить до біосфери. Живі організми населяють всю товщу Світово­го океану аж до максимальних її глибин.

В атмосфері, яка має потужність 3 тис. км, область біосфери охоплює лише нижній її шар - тропосферу.

Жива речовина біосфери

Жива речовина, за В.І. Вернадським, - сукупність усіх живих організмів планети на да­ний момент існування.

Властивості живої речовини

1. Жива речовина характеризується величезною енергією, яка міститься в ній і здат­на виробляти роботу.

2. швидкість перебігу хімічних реакцій у живій речовині завдяки участі ферментів у тисячі, а іноді в мільйони разів більше, ніж при виробництві речовин суто хімічними методами.

3. Індивідуальні хімічні сполуки, які входять до складу живої речовини (білки, нуклеї­нові кислоти тощо), стійкі тільки в живих організмах.

4. Живій речовині притаманна рухливість. Завдяки різним формам руху (розтіканню) жива речовина здатна заповнити собою увесь можливий простір («всюдність» життя). Цей процес В.І.Вернадський назвав тиском («напором») життя.

5. Жива речовина має значно більше морфологічне та хімічне різноманіття, ніж не­жива. Відомо більше 2 млн органічних речовин, що входять до складу живої речови­ни, тоді як кількість природних сполук (мінералів) складає лише близько 2 тис.

6. Жива речовина представлена у біосфері у вигляді окремих організмів (індивіду­умів), розміри яких коливаються від от 20 нм до 100 м у рослин (діапазон більше 10).

7. Індивідууми ніколи не знаходяться на Землі у вигляді окремих популяцій організ­мів одного виду, вони завжди входять до складу екосистем.

8. Жива речовина існує на Землі у формі безперервного чергування поколінь, що спри­яє її оновленню.

9. Жива речовина здатна до еволюційного процесу (спадковість та мінливість),
завдяки якому відбувається порушення абсолютного копіювання попередніх поколінь.
Ця здатність дозволяє живій речовині пристосуватися до зміни умов існування.

10. Жива речовина, на відміну від неживої, постійно виробляє роботу, виконує певну
функцію. Так, 1г архейського граніту й дотепер залишається 1 г цієї самої речовини.
Маса живої речовини, залишаючись 1 г протягом мільярдів років, існувала за допомо­
гою- зміни поколінь, і увесь цей час проводила геологічну роботу. Відповідно і маса ре­
човини, переробленої живими організмами, набагато перевищує їхню власну масу.

За участі живих організмів утворюються:

біогенні речовини (вугілля, нафта, торф, гумус, вапняк та інші речовини, породжені життям).

біокосні речовини

(майже вся вода біосфери, приземна ат­
мосфера, ґрунт та інша, перетворена жит­
тям нежива, тобто косна речовина). ______

Головні біохімічні функції живої речовини на планеті Земля

Енергетична функція	Проявляється у засвоєнні живою речовиною переважно сонячної енергії та передачі її по трофічному ланцюгу. В основі цієї функ­ції лежить фотосинтетична діяльність зелених рослин, які утво­рюють 98% всієї первинної продукції планети, що складає близь­ко 150 - 200 млрд т сухої органічної речовини на рік.
Газова функція	Здійснення енергетичної функції супроводжується виділенням та поглинанням кисню, диоксиду вуглецю та деяких інших газо­подібних сполук (метан, сірководень). Завдяки газовій функції сформувався сучасний склад атмосфери, який дуже відрізняєть­ся від такого у добіосферний період.
Концентраційна функція	Проявляється у вилученні та виборчому накопиченні живими ор­ганізмами хімічних елементів оточуючого середовища. В резуль­таті концентраційної діяльності організмів відбулося накопичення покладів корисних копалин. Вапняк, торф, кам'яне вугілля тощо -це концентрат кальцієвих та вуглецевих сполук у тілах відмерлих живих організмів.
Окислювально-відновна функція	Полягає у хімічному перетворенні речовин, які мстять атоми зі змінним ступенем окислення. Окислювально-відновні реакції лежать в основі будь-якого виду біологічного метаболізму.
Деструкційна функція	Обумовлює процес розкладення організмів після їхньої смерті до мінеральних сполук, які через автотрофну ланку знов втягу­ються у біологічний колообіг.

«На земній поверхні немає хімічної сили, яка б мала більшу постійну дію, а тому була б більш могутньою за своїми кінцевими наслідками, ніж живі організми, узяті в цілому».

(В. І. Вернадський)

Колообіг речовин та потік енергії, у біосфері

Основу біологічного колообігу складають енергія Сонця та хлорофіл зелених рослин. Усі інші колообіги пов'язані з біологічним і сприяють йому. Біологічний колообіг речовин -основа нескінченності життя на планеті. У ході здійснення біологічного колообігу обмеже­ним запасам хімічних речовин надано властивість нескінченного, оскільки вони знаходяться у безперервному круговому обігу. Колообіг речовин у вигляді біогеохімічних циклів - необ­хідна умова існування на земній кулі екологічної системи планетарного масштабу - біо­сфери. Увесь колообіг речовин, що відбувається у масштабах біосферри, потік енергії, яка проходить через неї, зобов'язаний одному джерелу - Сонцю.

Вчення В.І. Вернадського про ноосферу

Еволяція ноосфери проходила у декілька етапів. Перший характеризувався виник­ненням біологічного колообігу речовин та біосфери, другий супроводжувався форму­ванням різноманітних багатоклітинних організмів та ускладненням форм життя. Ці два етапи називають біогенезом. Третій етап ноогенез - еволюція, керована людським ро­зумом, - пов'язаний з появою людського суспільства, діяльність якого стала «новим геологічним фактором», який суттєво змінив абіотичні та біотичні умови нашої планети, а звідси, спрямованість еволюції біосфери. Ту частину біосфери, на яку особливо впли­ває діяльність людини, називають ноосферою (сферою розуму).

Біосфера може функціонувати й без людини, але людина, знищивши біосферу, сама приречена на загибель. Тому основним завданням людини є необхідність навчитися взаємодіяти з природою, порівнювати свою діяльність з її можливостями.

Учнівська сторінка

1. Робота з біологічними термінами та поняттями. Заповніть таблицю. (8 балів)

Термін	Визначення терміна	Приклад застосування терміна
Літосфера (від грец. «lithos» - камінь + «sphaira» - куля)	)
Гідросфера (від грец. «hydor»- вода)
Атмосфера(від грец. «atmos» - повітря)
Тропосфера (від грец. «tropos» - поворот)	t
Стратосфера (від лат. «stratum» -настил)
Озоновий екран -озоносфера (від грец. nozon» - пахнучий)

2. Заповніть таблицю «Оболонки землі». (8 балів)
Оболонка Землі	Фактори, які обмежують поширення живих організмів
Літосфера
Гідросфера
Атмосфера

3. Користуючись малюнком, охарактеризуйте колообіг води у природі (див. також примітку). (10 балів)

Глибинне ___ ^: накопичення''"^"''''

Примітка. Колообіг води -це замкнутий цикл, який може відбуватися і за відсут­ністю життя, але живі орга­нізми видозмінюють його.

4. Користуючись малюнком, охарактеризуйте колообіг вуглецю. (11 балів)

Спрощена схема колообігу вуглецю, яка показує проходження вуглецю через декілька екосистем. Переривчастими стрілками позначені процеси, в яких перетворення вуг­лецю відбувається повільніше, а безперервними - процеси, в яких вони відбуваються скоріше.

5. Користуючись малюнком, охарактеризуйте колообіг азоту. (11 балів)

Колообіг азоту. Азот - один з найважливіших компонен­тів білків та генетичного матеріалу живих організмів. Однак рослини не можуть використовувати азот у тій формі, в якій він найчастіше зустрічається, - у вигляді газоподібного азоту атмос­фери. Для того, щоб росли­ни могли засвоювати азот, він повинен бути спочатку зв'язаним, тобто переведе­ним в інші хімічні форми -аміак, амоній чи нітрати.

Азот проходить через всю живильну мережу і врешті решт потрапляє до редуцентів у вигляді мертвої органічної речовини і сечі. Деякі редуценти переводять цей азот в амо­ній, який можуть знову вживати рослини. Однак денітрифікуючі бактерії перетворюють амі­ак в атмосферний азот, недоступний для рослин.

6. Спробуйте розв'язати деякі проблеми.

а) Як ви розумієте вираз «Чим дрібніший організм, тим більша його роль у біо­
сфері»? (12 балів)

б) Еколог Лі Талбот сказав: «Ми не успадкували Землю від своїх батьків. Ми її по­
зичили у своїх дітей». Яке значення мають ці слова? Чи згодні ви з ними?(11 балів)

в) Розвиток сучасного сільського господарства і медицини дозволив значно осла­
бити дію на людину багатьох тисків добору. Ми навіть взмозі допомогти вижити і наро­
дити дітей людям зі спадковими та уродженими дефектами. Чи вільний зараз вид Лю­
дина розумна від тиску добору? Які фактори будуть визначати нашу подальшу еволю­
цію? (12 балів)

РОЗДІЛ 9. ІСТОРИЧНИЙ РОЗВИТОК ОРГАНІЧНОГО СВІТУ

Тема 5. Основи еволюційного вчення

§33. Розвиток еволюційних поглядів

Основні терміни і поняття: еволюція, метафізичний світогляд, градація.

Довідка. Поняття «еволюція» означає поступовий, закономірний перехід з одного стану в інший. Під «біологічною еволюцією» розуміють зміну популяцій рослин і тварин у ряді поко­лінь, що спрямовується природним добором.

Термін «еволюція» (від лат. «evolutio» - розгортати) вперше ввів у біологію швей­царський натураліст Ш. Бонне (1762 p.), але він вкладав у це поняття інший зміст.

Питання, які хвилювали натуралістів і філософів за всіх часів розвитку цивілізації: 1) як виник органічний світ? 2) чи завжди він був такий, як зараз? 3) як пояснити присто­сованість організмів до середовища існування, взаємозв'язку органів?

Стислі відомості про додарвінівський період розвитку біології

Стихійний, наївний матеріалізм давнини втілився в ідеях самозародження органічних форм, які розділяв найвидатніший вчений і мислитель давнини - Арістотель (384 -322 р. р. до н.е.). Завдяки працям Арістотеля і його учнів виникли зачатки порівняльної анатомії та ембріології, вчення про відповідність організмів, ідея градації. Особливої уваги заслуговує розробка загальних принципів класифікації, яку він застосував до тва­рин, а його учень Теофраст (372 - 287 pp. до н.е.) - до рослин.

Для класифікації тварин Арістотель використав логічні категорії - рід і вид, які позна­чають відносини підпорядкування між множинами, різними за обсягом: одна з них (вид) входить до складу іншого (роду). У Арістотеля вид не мав значення головної система­тичної одиниці, а вживався у відносному змісті - група, яка розглядалася як рід стосов­но менш широкої, могла бути видом стосовно більш численного класу.

Потім у науці спостерігався деякий застій. Так, у І ст. н.е. було відомо близько 600 ви­дів рослин, а на початок XIV ст. число їх збільшилося лише до 800.

Величезну роль у накопиченні наукових фактів відіграли великі географічні відкриття. Період накопичення знань про різноманітні рослини і тварин увійшов в науку як описо­вий, інвентаризаційний період. Накопичення фактичного матеріалу висувало необхід­ність створення наукової термінології і системи рослин і тварин.

Вид - основа систематики. Англійський біолог Джон Рей вперше звів вид до рангу біологічного поняття. Були встановлені три особливості виду: а) об'єднання багатьох особин; б) подібність між ними морфологічна і фізіологічна; в) здатність до спільного розмноження і відтворення потомства, яке зберігає подібність до батьківських форм.

Креаціонізм (від лат. «creatura» - створення) - створення. Більшість вчених додарвінівського періоду вважали, що види рослин і тварин є продуктом творчого акту і що із самого початку організми вже мали у готовому вигля- * ді всі характерні для них пристосування.

К. Лінней (1707 - 1778 pp.) - шведський природознавець, одержав світову відомість завдяки створеній ним системі рослин і тварин (праця «Система природи», 1735 p.). Лінней встановив реальність видів, чітко акцентував репродуктивну ізоляцію між ними, виявив їхню стабільність, підготував ґрунт для постановки проблеми про їхнє походжен­ня; здійснив реформу мови ботаніки, увів наукову термінологію (бінарна номенклатура -подвійні назви). Це була нова мова, хоч вона і мала раніше відому термінологію.

Еволюційна гіпотеза Ж. Б. Ламарка

Ж. Б. Ламарк (1744 - 1829 р. р.) - французький природознавець, попередник Ч. Дар-віна. Створив першу цілісну концепцію еволюції живої природи (ламаркізм). Основопо­ложник зоопсихології. Основна праця - «Філософія зоології», 1809 р. Згідно з гіпотезою Ламарка, еволюція - це процес надбання корисних ознак, які успадковуються нащадками. Види змінюються, але дуже повільно, тому непомітно. Еволюція носить прогресивний характер, тобто розвиток відбувається від простого до складного.

Підвищення організації живих істот від нижчого ступеня до вищого у процесі еволюції Ламарк назвав градацією (від лат. «gradatio» - сходження).

Рушійні сили еволюції за Ламарком

Будь-яка мінливість спадкова і обумовлена впливом
зовнішнього середовища (він досліджував переваж-
но модифікаційну мінливість). ____________________

Внутрішнє прагнення до доско­налості.

і Запсш 'ятаіітеї

|1. Стихійно-матеріалістичні погляди на життя у давньогрецьких філософів.

2. Описовий період у розвитку природознавства.

3. Період створення штучних систем. К. Лінней.

4. Період створення еволюційних систем. Ж. Б. Ламарк.

Учнівська сторінка

1. Світогляд К. Ліннея в цілому відображений в таких його словах: «Бога передвічного, безмежного, всевідаючого та всемогутнього я, укинутий ниць, побачив і зомлів. І я прочи­тав сліди його на створіннях його і в кожному з них, навіть у наинікчємнішому, скільки великої сили, скільки великої мудрості, скільки незгладимої досконалості приховано... Видів стільки, скільки їх створила споконвічна нескінченна істота».

Яких поглядів на природу дотримувався К. Лінней? (6 балів)

2. Класифікація тварин за К. Ліннеєм.

'}

1. Чотириногі 2. Птахи

3. Гади! 4.Риби J 5.Комахи 6. Черви

}

Перший ступінь - • Серце з двома шлуночками Кров червона й гаряча Другий ступінь Серце з одним шлуночком Кров червона й холодна Третій ступінь

Холодна біла рідина замість крові

Чому система К. Ліннея - штуч­на? (7 балів)

3. Вид у розумінні К. Ліннея та Ж. Б. Ламарка. Заповніть таблицю.

К. Лінней	Ж.Б. Ламарк
	•

Чим відрізняється розуміння виду К. Ліннеєм від розуміння виду Ж.Б. Ламарком? (8 балів)

1ИМ }

1-й ступінь 2-й ступінь 3-й ступінь

4. Система тварин за Ж. Б. Ламарком

В основу класифікації покладено будову нер­вової і кровоносної систем. Чим відрізняється система Ж.Б. Ламарка від системи К. Ліннея? Який загальний напрямок еволюційного проце­су на думку Ламарка? (10 балів)

}

.ібні_/

1. Інфузорії

2. Поліпи

3. Променисті

4. Черви

5. Комахи

6. Павукоподіб

7. Ракоподібні

«■ 4-й ступінь

8. Кольчеці

9. Вусоногі

І

5-й ступінь 6-й ступінь

10. Молюски
11' Риби

}

12. Рептилії

13. Птахи

14. Ссавці

5. Найбільшу популярність з наведених Ламарком прикладів одержав приклад із шиєю жирафа.

Жирафи, що мали корот­ку шию. намагалися до­тягнутися до листків дерева, які служили їм поживою... Для цього тваринам до­водилося витягати шиї, які...

ставали дедалі довшими. Від таких двох жирафів.

...зявилися нащадки, які успадкували довгі шиї своїх батьків.

Еволюція довгої шиї у жирафа з ла-маркістської точки зору. Ламарк вва­жав, що жирафи витягали шию, на­магаючись дотягтися до верхніх гілок дерев, а потім передали цю ознаку своїм нащадкам. Хрестик на стовбурі дерева (середній малюнок) позначає схрещування між двома особинами. У чому помилка ламаркізму?

§34. Основні положення еволюційного вчення Чарльза Дарвіна

■» Основні терміни і поняття: цитологія, ембріологія, палеонтологія, біогеографія, біо­хімія, спадковість, мінливість, боротьба за існування, природний добір, штучний добір.

Інтенсивний розвиток науки і її диференціація, накопичення у різних галузях великої кількості фактів, несумісних з релігійними уявленнями, підготували добрий ґрунт, на якому успішно розвивалося вчення Чарльза Дарвіна.

Праці Дарвіна

На основі матеріалів, зібраних під час навколосвітньої подорожі, Дарвін працює над обґрунтуванням ідеї історичного розвитку органічного світу. Було опубліковано 12 томів його праць. Найважливіші з них:

а) «Походження видів шляхом природного добору, або Збереження сприятливих по­
рід у боротьбі за життя», 1859 p.;

б) «Зміни свійських тварин і культурних рослин», 1868 p.;

в) «Походження людини і статевий добір», 1871 р. Ці книги складають єдину наукову
трилогію, у них наведені докази еволюції, встановлені рушійні сили, визначені шляхи
еволюційних перетворень.

Передумови еволюції за Ч. Дарвіном.

МІНЛИВІСТЬ

(загальна властивість живих організмів)

групова

(неспадкова, визначена). Подібна зміна всіх особин потомства в одному напрямку внаслідок впливу пев­них умов.

індивідуальна

(спадкова, невизначена).

Поява різноманітних незначних від­
мінностей в особин одного сорту, по­
роди, виду, якими, існуючи у схожих
умовах, одна особина відрізняється
від інших. Не виключена можливість
і різких відхилень. ___________________

співвідносна

(кореляційна).

Зміна структури або функції однієї части­ни нерідко обумовлює також зміна інших.

Рушійні сили еволюції (за Ч. Дарвіном)

Боротьба за існування:	Природний добір- виживання найприс-
а) внутрішньовидова;	тосованіших і загибель найменш пристосо-
б) міжвидова;	ваних.
в) з несприятливими умовами навколиш-
нього середовища.

Особлива форма добору - статевий добір:

а) коли самки залишаються пасивними і відбувається пряма боротьба між самцями;

б) коли самці не вступають у пряму боротьбу між собою, а «конкурують» з метою
«зачарувати» самок, які вибирають найбільш привабливих самців.

З процесами статевого добору пов'язане явище статевого диморфізму - більш-менш різкої розбіжності в ознаках самців і самок.

Основні положення вчення Ч. Дарвіна

1. Передумови еволюції: спадкова (індивідуальна) мінливість.

2. Рушійні сили: боротьба за існування і природний добір.

3. Еволюція - поступове ускладнення і підвищення організації живих істот (прогресив­ний характер еволюції).

Учнівська сторінка

1. Заповніть таблицю «Успіхи біології у першій половині XIX століття». (11 балів)

Дані наук

В чому несумісність фактів із креаціоністськими
_________ (релігійними) уявленнями? _________

Цитології

Ембріології

Палеонтології

Біогеографії

Біохімії

2. Яка форма мінливості: а) групова; б) індивідуальна; в) співвідносна у наведених
нижче прикладах? (6 балів)

а) В отарі мериносних овець на фермі Мошан у 1828 р. з'явилася одна вівця з дов­
гою і гладкою бархатистою вовною. Ця вівця і стала родоначальницею мошанської
породи овець.______________________________________________________________

б) Переміщаючи камбалу з піщаного дна на темний гравій, вдається викликати потем­
ніння її забарвлення.________ ■ ____________________________________________

в) Характерними ознаками птахів боліт і узбереж водойм є: довгі ноги, довгий дзьоб,
довга шия.________________________________________________________________

3. Яким чином природа розв'язує протиріччя: з одного боку - потенційна можливість
безмежного розмноження особин будь-якої популяції; з іншого боку - обмеженість
життєвих ресурсів? (10 балів)

4. Про яку загальну властивість організмів йде мова? Відповідь обґрунтуйте. (6 балів) «Якщо візьмеш, нарешті, ти окремі хлібні зерна Злаків будь-яких, то й тут не знайдеш цілком схожих».

Лукрецііі Кар (І ст. до н.е.)

5. Яка форма боротьби за існування: а) внутрішньовидова; б) міжвидова; в) з несприятливими умовами середовища? (8 балів)

а) «Вогненна Земля... У її бухті «Бігль» кинув якір 17 грудня 1832 р. Гори, вкриті лі­сом, начебто піднімалися з води. Береги круті, скелясті, глибокі яри, водоспади.

- Так є тут хоч клаптик рівної землі? - запитували матроси.

Постійні вітри, дощ, град і мокрий сніг.

На відкритих місцях низькі і товсті дерева розчепірили на всі боки судорожно скривлені
гілки». ____________________________________________________________________

б) «Орел б'є сокола, а сокіл б'є гусей,
Полохаються щуки крокодила;

Від тигра гине вовк, а кішка їсть мишей, Завжди над слабкістю переважає сила». (Знайдіть екологічні помилки в Олександра Сергійовича Пушкіна.)

в) «І між рослин панує боротьба -
Дерева, трави вгору тягнуться завзято».

г) Крайня форма_____________________

свого виду).

боротьби - канібалізм (поїдання особин

§35. Синтетична теорія еволюції.

Сучасний етап розвитку еволюційних поглядів

Основні терміни і поняття: синтетична теорія еволюції, пангенезис, елімінація.

Гіпотеза пангенезису

Пангенезис («пан...» - стосовно до всього, що охоплює все; «...генезис» - пов'яза­ний із процесом утворення, виникнення) - висунута Ч. Дарвіном у 1868 р. умоглядна гіпотеза спадковості, відповідно до якої ознаки і властивості батьків передаються по­томству за допомогою дрібних зародків - гемул, що надходять у статеві клітини з усіх інших клітин організму. При розвиткові нового організму гемули дають початок такого ж роду клітинам, якими вони утворені. Дарвін вважав гіпотезу пангенезису «тимчасо­вою» і пізніше сам визнав її незадовільною.

Елімінація

Перевідкриття в 1900 р. законів Г. І. Менделя і формування понять «ген», «мутація» привели вчених до думки, що природний відбір діє як сито, відокремлює (просіває) жит­тєздатні фенотипи від нежиттєздатних, і фактично його можна замінити словом «елімі­нація». Елімінація (від лат. «elimino» - виношу за поріг, видаляю) - загибель окремих особин чи цілих груп організмів (популяцій, видів) у результаті різних природних причин. Розрізняють елімінацію вибіркову (природний добір) і невибіркову (загальна елімінація): організми гинуть до того, як залишать потомство.

Синтетична теорія еволюції

Синтетична теорія еволюції сформувалася на початку 40-х років XX ст. Вона являє собою вчення про еволюцію органічного світу, розроблене на основі даних сучасної ге­нетики, екології і класичного дарвінізму. Термін «синтетична теорія» походить від назви книги англійського еволюціоніста Д. Хакслі «Еволюція: сучасний синтез» (1942 p.).

Основні положення (постулати) синтетичної теорії еволюції (за М. М. Воронцовим):

1. Матеріалом для еволюції служать, як правило, дуже дрібні зміни спадковості - му­тації. Мутаційна мінливість - постачальник матеріалу для добору - носить випадко­вий і спрямований характер.

2. Основним рушійним фактором еволюції є природний відбір, що виникає на основі, боротьби за існування.

3. Найменшою одиницею еволюції є популяція.

4. Еволюція носить дивергентний характер, тобто один таксон може стати предком кількох дочірніх таксонів, але кожний вид має єдиний предковий вид, єдину предкову популяцію.

5. Еволюція має поступовий і тривалий характер. Видоутворення як етап еволюцій­ного процесу являє собою послідовну зміну однієї тимчасової популяції низкою наступ­них тимчасових популяцій.

6. Вид складається з безлічі підвидів і популяцій. Однак відомо чимало видів з обме­женими ареалами, у межах яких не вдається виокремити самостійні підвиди, а реліктові види можуть складатися з єдиної популяції. Доля таких видів, як правило, недовговічна.

7. Вид існує як цілісне і замкнуте утворення. Цілісність виду підтримується
міграціями особин з однієї популяції до іншої, при яких спостерігається обмін алелями
(«потік генів»).

8. Оскільки основним критерієм виду є несхрещуваність з іншими видами (репродук­тивна ізоляція), то цей критерій не стосується форм, у яких не спостерігається статевий процес (прокаріоти, нижчі еукаріоти).

9. Макроеволюція (надвидова еволюція: рід, сімейство, ряд, клас та ін.) йде лише шляхом мікроеволюції (ті самі передумови та рушійні сили).

10. Будь-який реальний (а не збірний) таксон має монофілетичне (один предок) походження.

11. Еволюція має чеспрямований характер, тобто не йде у напрямку якої-небудь кін­цевої мети.

12. Еволюція має необернений характер. Організм (популяція, вид) не може повер­нутися до колишнього стану, уже здійсненому у низці його предків.

Учнівська сторінка

1. Заповніть таблицю «Засновники синтетичної теорії еволюції». (12 балів)

Прізвища вчених	Який внесок зробили
С. С. Четвериков (1880 - 1959 pp.), російський вчений.	'
І. І. Шмальгаузен (1884 - 1963 pp.), український і російський вчений.
Ф. Г. Добржанський (1900 - 1975 pp.). Народився в Росії, з 1927 р. жив і працював у США.
0. М. Сєверцов (1866 - 1936 pp.), російський вчений.	.
М. В. Тимофеєв-Ресовський, росій­ський вчений, у 1925 - 1945 pp. пра­цював у Німеччині («Зубр»).	•
Д. Холдейн (1892 - 1964 pp.), англій­ський вчений.	■
Дж. Хакслі (1887 - 1975 pp.), англій­ський вчений, філософ.
Д. Сімпсон (1902 - 1984 pp.), амери­канський вчений.
Е. Майр (1904 p.), німецький вчений, з 1931 р. жив і працював у США.

2. Теорія еволюції Дарвіна - Уоллеса. Порівняйте її із синтетичною теорією еволю­ції (усно). (12 балів)

а) Будь-якій групі тварин і рослин властива мінливість. Дарвін і Уоллес вважали мін­
ливість однією з властивостей, внутрішньо властивих для живих організмів.

б) Кількість організмів кожного виду, що народжуються на світ, більш того їхнього числа,
що може знайти собі їжу, вижити і залишити потомство; проте, чисельність кожного ви­
ду у природних умовах досить постійна. Тому варто припустити, що велика частина по­
томства в кожному поколінні гине. Якби всі нащадки якого-небудь виду виживали
і розмножувалися, то незабаром вони б витиснули всі інші види на земній кулі.

в) Оскільки народжується більше особин, ніж може вижити, існує конкуренція за їжу
і місце існування. Це може бути активна боротьба на життя чи на смерть або менш яв­
на, але настільки ж дієва конкуренція, як, наприклад, при переживанні рослинами і тва­
ринами посухи, холоду та інших несприятливих умов.

г) Спадкові зміни, що полегшують організму виживання у певному середовищі, дають
своїм власникам перевагу над іншими менш пристосованими організмами. Концепція вижи­
вання більш пристосованих являє собою ядро теорії природного добору Дарвіна - Уоллеса.

д) Особини, які виживають, дають початок наступному поколінню, і в такий спосіб
«вдалі» зміни передаються потомству.

є) Вид - одиниця еволюції.

§36. Мікроеволюція. Фактори еволюційного процесу

Основні терміни і поняття: мікроеволюція, вид, критерії виду, елементарні факто­ри еволюції.

Популяція - елементарна одиниця еволюції

Вид Популяція - найдрібніша з груп особин, здатна до еволюційного розвит-

j ку, тому її називають елементарною одиницею еволюції. Окремо взятий

Підвид організм не може бути одиницею еволюції. Еволюція йде тільки в групі

і особин. Завдяки великій чисельності особин популяція являє собою

Популяція безперервний потік поколінь і, в силу мутаційної мінливості, - різнорідну

/гетерогенну) суміш різних генотипів.

Вид як цілісна система не може бути узятий за одиницю еволюції, тому
що зазвичай види розпадаються на складові частини - популяції. От чому
___________ І роль елементарної еволюційної одиниці належить популяції. _______

Елементарні фактори еволюції

Відповідно до синтетичної теорії еволюції, у популяціях діють, крім мутацій, боротьби за існування і добору, і так звані елементарні фактори еволюції: хвилі життя, дрейф ге­нів, ізоляція.

Хвилі життя (популяційні хвилі)

Розміри популяцій за числом особин піддаються постійним коливанням. Причини цих коливань різноманітні: біотичні та абіотичні (запаси їжі, кількість хижаків, конкурен­тів, збудників хвороб, кліматичні умови року тощо). Після збільшення числа особин у популяції відбувається закономірне його зменшення і т.д. Такі періодичні коливання кількості особин у популяціях С.С. Четвериков назвав «хвилями життя», або «попу­ляційними хвилями». Хвилі життя самі по собі не викликають спадкової мінливості, але вони сприяють зміні частот мутацій.

Дрейф генів

Це випадкова зміна концентрації алелей у популяції. Відкрили С. Райт і P. Фішер (США) і незалежно від них М. П. Дубинін і Д. Д. Ромашов (Росія). Це стосується мало-чисельних популяцій. Випадкові події, наприклад, передчасна загибель особини, що була єдиним власником якоїсь алелі, призведуть до зникнення цієї алелі у популя­ції і навпаки - частота алелі може випадково підвищитися. Дрейф генів (як і хвилі життя) є чинником, що поставляє матеріал для еволюції.

Ізоляція

Це постійне обмеження вільного схрещування. Типи ізоляцій: а) географічна, пов'я­зана з різними змінами у ландшафті; б) екологічна - потенційні партнери по спарю­ванню не зустрічаються; в) сезонна - статеве дозрівання у потенційних партнерів на­стає неодночасно; г) етологічна (поведінкова) - залежить від особливостей поведінки партнерів у період розмноження; д) генетична - настає тоді, коли партнери по схре­щуванню мають істотні генетичні розходження.

У генофонді ізольованої популяції будуть виникати і накопичуватися нові мутації -матеріал для еволюції.

Мікроеволюція

Це початкові етапи еволюційного процесу, які відбуваються усередині виду і ве­дуть до його зміни (утворенню нових внутрішньовидових угруповань - популяцій і підви­дів). Мікроеволюція доступна безпосередньому спостереженню і вивченню, тому що може відбуватися в історично короткий час. Мікроеволюція закінчується утворенням нових видів.

Видоутворення

Дата добавления: 2015-05-24