Файл: Учебник КСЕ.doc

Многолетнемерзлые породы и грунты. Многолетнемерзлые породы и грунты занимают около 60% территории России, но также широко распространены в Канаде и на Аляске. Мощность криолитозоны достигает 900 м. Имеются районы, где глубина многолетнего промерзания составляет 1500 м. В криолитозоне большое значение имеют различные типы льдов: погребенный, повторно-жильный, миграционный. Среди подземных вод в криолитозоне выделяют надмерзлотные межмерзлотные, внутримерзлотные и подмерзлотные.

Мерзлотно-геологические процессы и возникающие в результате их деятельности формы рельефа весьма различны. На склонах происходят процессы, которые приводят к возникновению солифлюкционных террас. Из-за деградации криолитозоны появляется термокарст.

Материковые и горные ледники. Площадь современных материков покровных (Гренландия и Антарктида) и горных ледников превышает 160 млн. км². Предгорные ледники представляют собой слившиеся горные ледники, выходящие в предгорья. Движение ледников связано с пластичным или высокопластичным течением льда. При движении ледников происходит перенос обломочного материала и его аккумуляция.

К ледниковым отложениям относятся морены, среди которых различают донные, абляционные, конечные; к водно-ледниковым – озы, комы и камовые террасы. В приледниковых областях выделяют зандры, лимногляциальные (озерно-ледниковые) отложения и лёссы.

Осадки морей и океанов. В морях и океанах накапливаются различные типы осадков, среди которых выделяют терригенные (обломочные) хемогенные, органогенные и вулканогенные. Распространение генетических типов осадков зависит от климатической, вертикальной и циркумконтинентальной зональностей. За счет процессов диагенеза осадки с течением времени преобразуются в горные породы.

Извержения вулканов. Магматические горные породы возникают из алюмосиликатного расплава – магмы. Разнообразие магматических пород определяется дифференциацией магмы и ее взаимодействием с вмещающими образованиями. Флюидное давление играет большую роль в кристаллизации магмы. Типы вулканических построек и разнообразие извержений зависят от состава магмы, формы подводящего канала и концентрации летучих веществ. Распространение вулканов связано с активными границами литосферных плит.

Контрольные вопросы

1. Какова история образования оболочек Земли?

2. Каков главный метод изучения внутреннего строения Земли?

3. Перечислите основные геосферы.

4. Что такое граница Мохоровичича?

5. Назовите основные фазы образования Земли.

6. Что такое суперконтиненты Пангея I и II?

7. В какие периоды возникла атмосфера Земли?

8. Каковы основные экологические функции литосферы?

9. Какими факторами определяется энергетическая динамика Земли?

10. В чем суть концепции литосферных плит?

---

5. БИОЛОГИЧЕСКИЕ КОНЦЕПЦИИ ОПИСАНИЯ ПРИРОДЫ

5.1. Особенности биологического уровня организации материи

Биология (от греч. «биос» – жизнь, «логос» – учение) – наука о живой природе.

Биология изучает живые организмы – вирусы, бактерии, грибы, животных и растения. В настоящее время на Земле описано около 3 млн. ви­дов живых организмов (более 100 тыс. видов грибов, около 500 тыс. видов растений и более 2 млн. видов животных). Однако реальное число видов на Земле в несколько раз больше. Современный видовой состав – это лишь около 5% от видового разнообразия жизни за период ее суще­ствования на Земле.

По изучаемым объектам биологию подразделяют на самостоятельные науки – микробиологию, ботанику, зоологию, включающие частные дисциплины: систематику (изучает разнообразие и родство разных групп живых организмов), морфологию (исследует внешнее строение органов и их видоизменения), анатомию (изучает внутренне строение), физиологию (изучает процессы, протекающие в живых организмах).

По уровню изучения живой материи различают: молекулярную биологию, учение о клетке – цитологию (от греч. «цитос» – клетка), учение о тканях – гистологию (от греч. «гистос» – ткань), науку об органах – анатомию, биологию организмов, популяций, видов и т.д.

Единые закономерности, характерные для всего живого и раскрывающие сущность жизни, ее формы и развитие, составляет предмет общей биологии. Универсальные свойства живого – наследственность и изменчивость изучает генетика. Взаимоотношени­я живых организмов между собой и со средой их обитания изучает экология (от греч. «ойкос» – дом, жилище, местообитание).

Разнообразие используемых методов и подходов химии, физики и математики для исследования живой природы позволяет выделить биохимию, молекулярную биологию, биофизику, генную инженерию (создание организмов с новыми комбинациями наследственных признаков и свойств) и др.

Мир живых существ, включая человека, представлен биологическими системами различной структурной организации и разного уровня соподчинения. Все живые организмы (кроме вирусов) состоят из клеток. Клетки одноклеточных организмов представляют собой целостные, способные выполнять все необходимые для обеспечения жизнедеятельности функции. Клетки многоклеточных организмов специализированы, т.е. могут осуществлять лишь какую-либо одну функцию и не способны само­стоятельно существовать вне организма, взаимосвязь многих клеток приводит к созданию нового ка­чества, не равнозначного простой их сумме. Элементы организма – клетки, ткани и органы – в сумме еще не представляют собой це­лостный организм. Лишь соединение их в исторически сложившийся в процессе эволюции порядок и их взаимодействие образуют целостный организм, способный существовать в окружающей среде в динамическом равновесии с ней.

---

Происхождение жизни на Земле. Основные теории возник­новения жизни. Креационизм, самопроизвольное зарождение жизни, стационарного состояния, панспермии. Теория биохи­мической эволюции. Теория коацерватов А.И. Опарина: орга­нические вещества могли синтезироваться из более простых со­единений под действием интенсивной солнечной радиации. Ре­шающую роль в превращении неживого в живое сыграли белки. Опыты Стенли Миллера. Природа первых организмов – гетеротрофы. Симбиогенез как возможный путь формирования клет­ки эукариот.

Цитология – наука о клетке. Клетка – система мембран. Впервые название клетка применил Роберт Гук. Одноклеточные организмы открыл Антон Левенгук. Т. Шванн сформулировал клеточную теорию. Карл Бэр открыл яйцеклетку млекопитаю­щих.

Современная клеточная теория:

Клетка – основная единица строения и развития всех живых организмов, наименьшая единица живого.

Клетки всех одноклеточных и многоклеточных организмов сходны (гомологичны) по своему строению, химическому со­ставу, основным проявлениям жизнедеятельности и обмену ве­ществ.

Размножение клеток происходит путем их деления и каж­дая клетка образуется в результате деления исходной (материнской) клетки.

В сложных многоклеточных организмах клетки специали­зированы по выполняемой ими функции и образуют ткани; из тканей состоят органы, которые тесно связаны между собой и подчинены нервным и гуморальным системам регуляции.

Прокариоты и эукариоты. Особая - неклеточная форма жизни – вирусы.

Оболочка клетки. Многослойная мембрана, состоящая из белков и липидов. Функции: барьер, транспорт – обмен веществ, механическое соединение за счет выростов и каналов. Диффу­зия, осмос, фильтрация, избирательная проницаемость, фагоци­тоз, пиноцитоз. Органоиды – органы клетки и выполняемые ими основные функции.

Химический состав клетки: липиды, углеводы, белки.

Состав и функции белков. Полимеры состоят из многих мономеров – аминокислот. У всех аминокислот есть одинаковая часть, состоящая из аминогруппы и карбоксильной группы другая часть аминокислот разная – называется радикалом. Структура белка: первичная, вторичная, третичная, четвертич­ная.

Нуклеиновые кислоты. ДНК, РНК – полимеры, состоят из нуклеотидов. Состав: азотистое основание, углевод и фосфор­ная кислота. Аденин, гуанин, цитозин, тимин. Удвоение моле­кулы ДНК происходит по принципу комплиментарности.

Обмен веществ. 1) Обеспечение клетки строительным материалом – пластический обмен. 2) Обеспечение клетки энергией – энергетический обмен. Постоянный обмен веществ и энергии. Открытая система

Энергетический обмен (в частности, получение клеткой энергии) происходит за счет расщепления аденозинтрифосфорной кислоты до аденозиндифосфорной кислоты. АТФ по струк­туре относится к нуклеотидам. В ней содержатся остатки азоти­стого основания (аденина), углевода (рибозы) и три остатка фосфорной кислоты. Под действием определенных ферментов она подвергается гидролизу, т.е. присоединяет молекулу воды и расщепляется. Восстановление запаса АТФ идет в две стадии: гликолиз – бескислородное расщепление и дыхание – кислород­ное расщепление. Участвуют многочисленные ферменты. Ос­новное условие нормального течения кислородного процесса – целостность митохондриальных мембран.

---

Автотрофы и гетеротрофы. Фотосинтез – синтез органиче­ских соединений, идущий за счет энергии солнечного излучения. Световая фаза и темновая фаза. Хемосинтез присутствует у азотфиксирующих и нитрифицирующих бактерий. Окисление аммиака в азотную кислоту. Окисление азотистой кислоты в азотную.

Код ДНК. Отрезок молекулы ДНК, содержащий информацию о первичной структуре одного определенного белка, называется геном. В молекуле ДНК содержится несколько сотен генов. На молекулах ДНК записана и хранится информация о первичной структуре всех белков данной клетки. Транскрипция. Размножение и индивидуальное развитие организмов. Одно из свойств живого – дискретность, то есть на любом уровне организации живая материя представлена элементарными структурными единицами. Для клетки – это органоид и его целостность обуславливается постоянным воспроизведением ноорганоидов вместо износившихся. Каждый организм состоит из клеток. Развитие и существование организма обеспечивается размножением клеток.

Животный мир и мир растений состоят из отдельных единиц – видов. Каждая особь данного вида смертна и существова­ние видов поддерживается размножением организмов. Таким образом, дискретность жизни предполагает ее воспроизводство, то есть процесс размножения.

Две основные формы размножения – половое и бесполое, половое – смена поколений и развитие организмов при образовании специализированных половых клеток. При бесполом размножении новая особь появляется из неспециализированных теток тела - соматических, неполовых.

При бесполом размножении процесс деления клеток называется митозом. Генотип идентичен материнскому.

Половое размножение дает генетическое преимущество по сравнению с бесполым. Происходят комбинации генов, при­надлежащих обоим родителям. Поскольку рекомбинация генов происходит в каждом поколении, то это дает значительно более богатый материал для эволюции, чем мутационный процесс.

Основное направление эволюции полового размножения – сингамия, т.е. оплодотворение, при котором обязательно слия­ние двух половых клеток, происходящих от разных особей. Та­кой тип полового размножения наилучшим образом обеспечи­вает генетическое разнообразие потомства.

Гаметогенез – развитие половых клеток. В них содержится гаплоидный набор хромосом – в два раза меньше, чем в сомати­ческих клетках. Процесс образования половых клеток – мейоз. Биологическая роль мейоза заключается в поддержании посто­янства хромосомного набора, свойственного данному виду ор­ганизмов. Функции сперматозоида – внесение генетической информа­ции в яйцеклетку и активация ее развития. В яйцеклетке же за­ложены все основные факторы, позволяющие организму разви­ваться. У некоторых животных яйцеклетка может развиваться без оплодотворения – партеногенез. При партеногенезе образуются особи только одного пола – мужского или женского.

---

Индивидуальное развитие (онтогенез) – процесс реализа­ции генетической информации, полученной от родителей. Эм­бриональный и постэмбриональный периоды.

Начальные стадии эмбрионального развития.

1) Дробле­ние – многоклеточный зародыш – бластула. Клетки имеют дип­лоидный набор хромосом, одинаковы по строению, т.е. клетки бластулы не дифференцированы.

2) Гаструляция – образуются первые эмбриональные ткани. Происходит дифференциация клеток. Возникают два зародышевых листка – наружный экто­дерма и внутренний – энтодерма. Затем формируется новый за­родышевый листок – мезодерма. Клетки каждого листка отли­чаются особенностями строения. Зародышевые листки занима­ют определенное положение в зародыше и дают начало соот­ветствующим органам.

3) Первичный органогенез – образование комплекса осевых органов зародыша – нервной трубки, хорды, кишечной трубки.

Из одних и тех же зародышевых листков у разных видов образуются одни и те же ткани и органы. Это говорит о гомологичности зародышевых листков, что, в свою очередь, является одним из доказательств единства животного мир.

Постэмбриональный период развития начинается в момент рождения или выхода организма из яйцевых оболочек. Разви­тие может быть прямым или сопровождаться метаморфозом. При прямом развитии из яйцевых оболочек или из тела матери выходит организм небольших размеров, но в нем заложены все основные органы, свойственные взрослому животному (беспозвоночные с неполным превращением, пресмыкающиеся, птицы, млекопитающие). В период постэмбрионального развития происходит значительный рост организма и половое созре­вание.

При развитии с метаморфозом из яйца выходит личинка, подчас не имеющая сходства со взрослым организмом, со спе­циальными личиночными органами, которые отсутствуют во взрослом состоянии. Личинка растет и развивается. Личиноч­ные органы заменяются на органы взрослого организма. Мета­морфоз связан с переменой образа жизни или среды обитания. Значение заключается в том, что личинки могут самостоятельно питаться и растут, накапливая клеточный материал для форми­рования органов, свойственных взрослым животным. Смена жизненных фаз позволяет виду разнообразнее использовать экологические ниши, имеющиеся в биоценозе, а также несет расселительную функцию.

Закон зародышевого сходства Карла Бэра. Появление в эмбриональном периоде развития современных животных при­знаков, свойственных далеким предкам, отражает эволюцион­ные преобразования в строении органов.

Биогенетический закон Мюллера и Геккеля. Онтогенез ка­ждой особи есть краткое и быстрое повторение филогенеза ви­да, к которому эта особь относится.

А.Н.Северцов установил, что в индивидуальном развитии проявляются признаки не взрослых предков, а их зародышей. Таким образом, основу филогенеза составляют изменения, про­исходящие в онтогенезе отдельных особей.

---