Контрольная работа по «Биология»

 

2. Учение Н.И. Вавилова  о центрах многообразия и происхождения  культурных растений, его оценка.

В результате изучения различных  видов и сортов растений, собранных  в странах Европы, Азии, Африки, Северной и Южной Америки, он установил  очаги формообразования, или центры происхождения культурных растений.

Открытые им закономерности географического распределения  видового и сортового состава  в первичных очагах и расселения растений из этих очагов облегчают  поиски необходимого растительного  материала для селекции и экспериментальной  ботаники.

В одних районах сосредоточены  растения с признаками скороспелости, в других - засухоустойчивости и  т.д. Материалы и коллекции экспедиций позволили впервые в нашей  стране (1923г.) произвести в разных зонах  опытные географические посевы культурных растений с целью изучить их изменчивость и дать им эволюционную и селекционную оценку. Таким образом, была заложена основа для организации государственного сортоиспытания полевых культур.

Итогом всех экспедиций академика  Вавилова стало одно из главных открытий ученого - установление основных центров  происхождения культурных растений, которые одновременно являются и  центрами древних цивилизаций. Под  руководством и при участии академика  Вавилова в СССР создана хранящаяся в ВИРе мировая коллекция культурных растений, насчитывающая более 300 тыс. образцов. Многие сорта различных сельскохозяйственных культур, распространенные в СССР, представляют собой результат селекционной работы с соответствующими образцами из коллекции ВИРа..

Академик Н.И. Вавилов  уделял много внимания продвижению  земледелия в неосвоенные районы Севера, полупустынь и высокогорий. Проблема интродукции новых культур  оказалась в значительной степени разрешенной для влажных и сухих субтропиков б. СССР.

По инициативе академика  Вавилова в стране стали выращивать новые ценные культуры: джут, тунговое дерево, многолетние эфирномасличные, лекарственные, дубильные, кормовые и  другие растения. В 1919г. обосновал учение об иммунитете растений к инфекционным заболеваниям, показав селекционерам  возможности выведения иммунных сортов, среди которых особое значение имеют сорта, одновременно иммунные к нескольким заболеваниям и устойчивые против вредителей.

Другим важнейшим теоретическим  обобщением академика Н.И. Вавилова стал закон гомологических рядов  наследственной изменчивости (1920 г.) у  близких видов, родов и даже семейств.

Этот закон показывает одну из важнейших закономерностей  эволюции, состоящую в том, что  у близких видов и родов  возникают сходные наследственные изменения. Ученый обнаружил удивительное повторение одних и тех же признаков  у растений родственных видов. Так, у мягкой пшеницы есть растения с  остистыми, безостыми, полуостистыми  колосьями; белоколосые, красноколосые, черноколосые, сероколосые формы и т.д. Родственные мягкой пшенице виды имеют те же формы. Академик Вавилов объяснил это тем, что у родственных организмов изменчивость признаков идет в одном направлении - параллельно. Такую параллельную изменчивость имеют виды не только одного рода, но и близких по своему происхождению родов, например, пшеницы, ячменя, ржи и других злаков.

Таким образом, обнаружение  спонтанных или индуцированных мутаций  у одного вида дает основания для  поисков сходных мутаций у  родственных видов растений или  животных.

Академик Вавилов дал  определение линнеевскому виду как  обособленной сложной подвижной  морфо-физиологической системе, связанной в своем генезисе с определенной средой и ареалом (1930 г.). Академик Вавилов обосновал эколого-географические принципы селекции и принципы создания исходного материала для селекции.

Н.И.Вавилов установил центры происхождения культурных растений, где находится наибольшее видовое и сортовое многообразие культурных растений:

Центры происхождения	Местоположение	Культивируемые растения
1.Южноазиатский тропический      2.Восточноазиатский        3.Юго-Западноазиат-ский        4.Средиземноморский      5.Абиссинский      6.Центральноамериканский    7. Южноамериканский	Тропическая Индия, Индокитай, о-ва Юго-Восточной  Азии    Центральный и Восточный Китай, Япония, Корея, Тайвань    Малая Азия, Средняя Азия, Иран, Афганистан, Юго-Западная Индия    Страны по берегам Средиземного моря    Абиссинское нагорье Африки    Южная Мексика    Западное побережье Южной Америки	Рис, сахарный тростник, цитрусовые, баклажаны  и др. (50% культурных растений)  Соя, просо, гречиха, плодовые и овощные культуры — слива, вишня и др. (20% культурных растений)  Пшеница, рожь, бобовые культуры, лен, конопля, репа, чеснок, виноград и др. (14% культурных растений)  Капуста, сахарная свекла, маслины, клевер (11% культурных растений)  Твердая пшеница, ячмень, кофейное дерево, бананы, сорго  Кукуруза, какао, тыква, табак, хлопчатник  Картофель, ананас, хинное дерево.

Наиболее богатыми по количеству культур являются древние центры цивилизации, именно там наиболее ранняя культура земледелия, более длительное время проводится искусственный  отбор и селекция растений.

 

3. Экосистемы (структура,  динамика, пределы устойчивости).

Экосистема (экологическая  система) — основная функциональная единица экологии, представляющая собой единство живых организмов и среды их обитания, организованное потоками энергии и биологическим круговоротом веществ. Это фундаментальная общность живого и среды его обитания, любая совокупность совместно обитающих живых организмов и условий их существования.

Каждая экосистема может  характеризоваться определенными  границами (экосистема елового леса, экосистема низинного болота). Однако само понятие «экосистема» безранговое. Она обладает признаком безразмерности, ей не свойственны территориальные ограничения. Обычно экосистемы разграничиваются элементами абиотической среды, например рельефом, видовым разнообразием, физико-химическими и трофическими условиями и т.н. Размер экосистем не может быть выражен в физических единицах измерения (площадь, длина, объем и т.д.). Он выражается системной мерой, учитывающей процессы обмена веществ и энергии. Поэтому под экосистемой обычно понимают совокупность компонентов биотической (живые организмы) и абиотической среды, при взаимодействии которых происходит более или менее полный биотический круговорот, в котором участвуют продуценты, консументы и редуценты. Термин «экосистема» применяется и по отношению к искусственным образованиям, например экосистема парка, сельскохозяйственная экосистема (агроэкосистема).

Экосистемы можно разделить  на микроэкосистемы (дерево в лесу, прибрежные заросли водных растений), мезоэкосистемы (болото, сосновый лес, ржаное поле) и макроэкосистемы (океан, море, пустыня).

Экосистемы подвержены непрерывным изменениям. Одни виды постепенно отмирают или вытесняются и уступают место другим. Внутри экосистем постоянно протекают процессы разрушения и новообразования. Старые деревья отмирают, падают и перегнивают, а покоящиеся до поры до времени в почве семена прорастают, давая новый цикл развития жизни.

Изменение экосистемы во времени в  результате внешних и внутренних воздействий носит название динамики экосистемы. Все многообразные изменения, происходящие в любом сообществе, можно отнести к двум основным типам: циклические и поступательные.

Циклические изменения сообществ отражают суточную, сезонную и многолетнюю периодичность внешних условий и проявления эндогенных ритмов организмов.

Суточные преобразования в биоценозах обычно выражены тем сильнее, чем значительнее разница температур, влажности и других факторов среды днем и ночью.

Сезонная изменчивость биоценозов выражается в изменении не только состояния и активности, но и количественного соотношения отдельных видов в зависимости от циклов их размножения, миграций, отмирания отдельных генераций в течение года и т.п. На определенное время года многие виды практически полностью выключаются из жизни сообщества, переходя в состояние глубокого покоя (оцепенения, спячки), перекочевывая или улетая в другие биотопы или географические районы.

Сезонной изменчивости подвержена зачастую и ярусная структура  биоценоза: отдельные ярусы растений могут полностью исчезать в соответствующие  сезоны года, например, травянистый  ярус, состоящий из однолетников. Сезонные ритмы сообществ наиболее отчетливо  выражены в климатических зонах  и областях с контрастными условиями  лета и зимы.

Многолетняя изменчивость — нормальное явление в жизни любого биоценоза. Она зависит от изменений по годам метеорологических условий (климатических флюктуации) или других внешних факторов, действующих на сообщество (например, степени разлива рек). Кроме того, многолетняя периодичность может быть связана с особенностями жизненного цикла растений.

Происходящие изменения в сообществах  экосистемы приводят, в конечном счете, к замене одного сообщества другим, с иным набором видов — доминантов. Причиной подобных замен могут быть внешние факторы, длительное время  действующие в одном направлении: мелиоративное осушение болотных почв, загрязнение водоемов, перевыпас пастбищ и др. Если при этом усиливающееся влияние фактора приводит к постепенному упрощению структуры сообществ, обеднению их состава, снижению продуктивности, то подобные смены называют дигрессионными. Закономерный направленный процесс изменения сообществ в результате взаимодействия живых организмов между собой и окружающей их абиотической средой называют сукцессией 

Одним из важнейших показателей  динамики экосистем является устойчивость. Определение устойчивости экосистемы - это способность экосистемы возвращаться в исходное состояние после снятия внешнего воздействия, выведшего ее из равновесия. Также следует различать  два вида устойчивости: резидентная  устойчивость (стабильность) - способность  оставаться в устойчивом (равновесном) состоянии под нагрузкой, и упругая  устойчивость (собственно устойчивость) - способность быстро восстанавливаться  при снятии нагрузки. В разных терминах имеются различные смысловые оттенки, которые нужно учитывать.

Системы с высокой резидентной  устойчивостью способны воспринимать значительные воздействия, не изменяя  существенно своей структуры, то есть практически не выходя за пределы равновесного состояния. Поэтому понятие упругой устойчивости для них не определено (если система не выходила за пределы равновесия, то как можно говорить о возвращении в равновесное состояние после снятия возмущения). Если внешнее воздействие превышает определенные критические значения, то такая система обычно разрушается. В технике подобное качество называется жесткостью. Предельные значения внешних воздействий, которые система способна выдержать без разрушения соответствуют запасу жесткости. Когда говорят о высокой резидентной устойчивости, то имеется в виду именно высокий запас жесткости данной системы. Это несколько отличается от понятия высокой стабильности, так как здесь в первую очередь внимание обращается на неизменность структуры. Тундра, например, обладает высокой стабильностью, но она очень ранима, у нее малый запас жесткости, то есть малая резидентная устойчивость. Экосистему тундры очень легко разрушить. Достаточно проехать вездеходу. Колеи, которые он оставляют за собой, сохраняются десятилетиями. Такие экосистемы по аналогии с техникой можно назвать хрупкими.

Системы с малой резидентной  устойчивостью для нормального  существования должны обладать высокой  упругой устойчивостью. Они более  чувствительны к внешним возмущениям, под действием которых они  как бы "прогибаются", частично деформируя свою структуру, но после  снятия или ослабления внешних воздействий  быстро возвращаются в исходное равновесное  состояние. При превышении пороговых  воздействий такая система теряет устойчивость, то есть все дальше удаляется  от состояния равновесия. Диапазон воздействий, которые может выдержать  система без разрушения, в технике  соответствует запасу упругости. Таким  образом, степень упругой устойчивости можно оценить как упругостью, определяющей степень сопротивления  внешнему воздействию и скорость возврата в исходное состояние после снятия воздействия, так и запасом упругости. В отличие от упругих систем, пластичные системы после снятия внешнего воздействия не возвращаются в исходное состояние, а приходят к какому-то другому равновесному состоянию. Так согласно точке зрения оппонентов теории моноклимакса, для экосистем характерно не одно, а несколько состояний равновесия (климакса). Таким образом, для пластичных экосистем характерна малая упругая и малая резидентная устойчивость.

Похоже на то, что резидентная  и упругая устойчивости взаимоисключают друг друга, точнее, экосистеме трудно развивать оба вида устойчивости. Например, одни леса состоят из деревьев с толстой корой, обладающих повышенной резидентной устойчивостью к пожарам. Но если такой лес все-таки сгорит, то его восстановление, как правило, крайне проблематично. Напротив, многие леса очень часто горят (низкая резидентная устойчивость), но быстро восстанавливаются (высокая упругая устойчивость). Ориентация экосистем на один из видов устойчивости определяется, как правило, изменчивостью среды: при стабильных условиях экосистемы склонны к более высокой резидентной устойчивости, при изменчивых условиях предпочтение отдается упругой устойчивости.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список используемой литературы  

1. Лебедев С.И. Физиология растений. — М.: Колос, 1982. 
2. Физиология и биохимия сельскохозяйственных растений /Н. Н. Третьяков, Е. И. Кошкин, Н. М. Макрушин и др.; под ред. Н. Н. Третьякова. —М.: Колос, 2000.  
3. Кириллов Ю. И., Кокин Г. А. Физиология растений: Учебное пособие. Курган, издательство «Зауралье», 1998, 304 с.