Шпаргалка по "Биологии"

Вопрос 25

Биологический прогресс. 
 
Биологический прогресс — эволюционное повышение уровня организации живых систем, выражающееся в повышении их приспособленности, разнообразия, увеличении численности, расширении ареала. Примером биологического прогресса является распространение зайца-русака. За сто последних лет ареал его значительно расширился и заяц-русак подвергся большой дифференцировке (в настоящее время известно 20 его подвидов). Другим примером являются нематоды (круглые черви) которые заселяют в настоящее время всю почву Земли, моря и пресные водоемы. Многие нематоды — паразиты растений, животных и человека. К прогрессирующим систематическим группам относят: насекомых, костистых рыб, грызунов, цветковые растения. 
Пути достижения биологического прогресса: 
Ароморфоз — крупные приспособительные изменения, имеющие универсальное значение, поднимающие организмы на более высокий уровень организации и дающие возможность перехода в новую среду обитания. Путем ароморфозов происходит возникновение крупных систематических групп — типов, классов и некоторых отрядов.  
Примеры ароморфозов на ранних этапах развития органического мира: половой процесс, фотосинтез, многоклеточность. В растительном мире к ароморфозам относится переход от размножения спорами к размножению семенами у цветковых растений. В животном мире — развитие трехслойности и двусторонней симметрии у плоских червей. У позвоночных животных — усложнение в строении сердца и легких, ороговение кожных покровов, появление внутреннего оплодотворения и т.д.  
Идиоадаптация — частные приспособительные изменения к условиям обитания, не приводящие к повышению общего уровня организации (в противоположность ароморфозу).  
К идиоадаптациям относятся все приспособления организмов — окраска и форма тела, особенности поведения и т.д., направленные на совершенствование организмов к местным условиям обитания, повышение численности и видового разнообразия, расширение ареала группы организмов. Путем идиоадаптаций происходит возникновение более мелких систематических групп — отрядов, семейств, родов. Например, у цветковых растений к идиоадаптациям относятся многообразные приспособления цветка к перекрестному опылению ветром, насекомыми, птицами. Путем идиоадаптаций появились отряды млекопитающих: ластоногие, китообразные, копытные, грызуны и др. 
Общая дегенерация — упрощение, ослабление или исчезновение органов, не имеющих эволюционного значения, обычно ведет к процветанию вида. Характерна для организмов, ведущих паразитический или прикрепленный образ жизни.  
Например, у паразитических ленточных червей отсутствуют органы пищеварения и органы чувств, у растения-паразита повилики отсутствует хлорофилл и т.п. 
 
Наряду с ароморфозом и идиоадаптацией является одним из путей достижения биологического прогресса. 
 
Биологический регресс. 
 
Биологический регресс — эволюционное упрощение уровня организации живых систем, выражающееся в снижении разнообразия, уменьшении численности, сужении ареалов. В геологическом прошлом в результате биологического регресса вымерли трилобиты, гигантские ракоскорпионы, среди растений — псилофиты, древние папоротникообразные и др. В настоящее время на пути биологического регресса находятся почти все реликтовые формы. Например, среди растений это гинкго, секвойя, древовидные папоротники; среди животных — кистеперые и двоякодышащие рыбы и др. Антропогенное воздействие также может приводить к биологическому регрессу видов, что грозит их вымиранием. 
Признаки биологического регресса: 
 
1) численность особей в систематических группах уменьшается; 
 
2) площадь обитания видов уменьшается (ареалы сужаются и распадаются); 
 
3) внутривидовое многообразие снижается; 
 
4) массовая катастрофическая элиминация может привести к вымиранию данной группы.

Арогенез — направление эволюции, при котором, в результате приобретения новых крупных приспособлений, развитие групп сопровождается расширением адаптивной зоны и выходом в другие природные зоны.

Аллогенез выражается в адаптивных преобразованиях (при смене средобитания, например, наземной на водную) — алломорфозах, или идиоадаптациях. При аллогенезе одни органы прогрессивно развиваются и дифференцируются, другие — теряют функциональное значение и редуцируются; при этом происходит гармоничное преобразование всех стадий онтогенеза.

Катагенез - упрощение организации — морфологический регресс — ведет к исчезновению органов активной жизни и носит название дегенерации. Общая дегенерация как путь биологического прогресса наблюдается у многих форм и связана главным образом с переходом к паразитическому образу жизни. Виды, перешедшие к паразитизму, резко отличаются от свободноживущих видов. У растений-паразитов атрофируются корни, листья. Нередко утрачивается способность к фотосинтезу, и такое растение целиком существует за счет хозяина. У животных, например ленточных червей, редуцируются органы чувств, пищеварительная система, упрощается строение нервной системы. Взамен у них развиваются различные частные приспособления — присоски, прицепки, способствующие удержанию в кишечнике хозяина. Наиболее прогрессивного развития у паразитов достигает половая система. Плодовитость паразитов чрезвычайно велика.

Вопрос 26

Выделяют несколько  способов видообразования. 
 
Географическое видообразование связано с расширением ареала исходного вида или с расчленением ареала на изолированные части физическими преградами (горы, реки, изменение климата). Например, вид синицы большой разделен наступающим ледником на три подвида: европейский, южно-азиатский, восточноазиатский. 
 
Экологическое видообразование происходит в тех случаях, когда популяции одного вида, оставаясь в пределах ареала, оказываются в новых условиях существования и осваивают разные экологические ниши. Под влиянием движущих сил эволюции изменяется их генотипический состав. Через множество поколений эти изменения могут зайти так далеко, что особи одного вида не будут скрещиваться. Например, традесканция может образовать две популяции: тене- и светолюбивую, заселив солнечную или теневую сторону холма. 
 
Механизмы видообразования. Признавая реальность вида, Ч. Дарвин доказал, что новые виды в природе образуются под влиянием движущих сил эволюции, и развил представление о неустойчивости и динамичности видовых границ. Возникновение но-iiux видов — важнейший этап в процессе эволюции. 
 
С изменением условий жизни направление естественного отбора меняется. Если группы особей одного широко расселенного вида попадают в неодинаковые условия или начинают, например, охотиться за разной добычей, то отбор в этих группах пойдет в разных направлениях. Это приведет к формированию тех или иных приспособлений; внутри вида начнется процесс расхождения признаков — дивергенция. Она вначале приведет к образованию новых группировок особей внутри вида, а затем из одного вида через естественный отбор сформируется несколько новых видов, то есть осуществится процесс видообразования. 
 
Таким образом, новые виды возникают через ряд промежуточных ступеней: сначала появляются две (или больше) разновидности в пределах одного вида; эти разновидности, продолжая расходиться в своих признаках, постепенно становятся подвидами и, наконец, новыми видами. Следовательно, разновидность представляет собой ступень к образованию нового вида. При этом, как правило, один старый вид дает не один, а несколько видов с разной степенью сходства. 
 
Мутации — элементарный эволюционный материал. Мутации генов и хромосом — единственный источник новых изменений. Они возникают медленно, но непрерывно, и затрагивают любые, даже биологически важные признаки — способность к скрещиванию, плодовитость и т. д. 
 
Возникая непрерывно, они будут накапливаться из поколения в поколение в гетерозиготном, скрытом виде, пока вероятность скрещивания гетерозиготных особей не будет достаточно большой. В результате такого скрещивания мутация попадает в гетерозиготное состояние и особи, несущие ее, будут отличаться от своих сородичей какими-то признаками. Если эти признаки окажутся полезными в условиях существования популяции, они подхватятся естественным отбором и через одно-два поколения число особей, обладающих ими, значительно возрастет. Таким образом, мутации являются элементарным эволюционным материалом. 
 
Популяция — элементарная эволюционная единица. Это самая мелкая из групп особей, способная к эволюционному развитию, поэтому ее и называют элементарной эволюционной единицей. 
 
К генетическому разнообразию внутри популяций приводят не только мутации. Это может быть обусловлено тем, что популяции обитают в неодинаковых условиях внешней среды. Но и близко расположенные соседние популяции могут отличаться друг от друга. Это объясняется тем, что в популяциях ряд процессов приводит к случайному изменению частоты генов или их генетической структуры. Такие процессы называют «волнами жизни», или «популяционными волнами». 
 
Миграции — перемещения какой-либо части популяции (ее генофонда) в новое место обитания. При миграции животных или растений на новом месте обитания поселяется незначительная часть исходной популяции. Генофонд вновь образованной популяции меньше генофонда родительской. 
 
Природные катастрофы. Лесные и степные пожары, наводнения вызывают массовую гибель живых организмов. Особи, избежавшие гибели, остаются в живых случайно. Вслед за спадом численности начинается массовое размножение. Генетический состав этой группы определяет генетическую структуру в период ее расцвета. 
 
Популяционные волны сами по себе не вызывают наследственную изменчивость, а способствуют изменению генотипов. Действуя иначе, чем мутационный процесс, «волны жизни» являются поставщиками эволюционного материала. 
 
Пространственная изоляция популяций. Изоляция — это элементарный эволюционный фактор, действующий в пределах популяции на микроэволюционном уровне. В зависимости от природы изолирующих барьеров выделяют два основных типа изоляции: географическую и биологическую. 
 
Географическая изоляция связала с изменениями в ландшафте (образование преград в виде рек, горных хребтов, лесных массивов). 
 
Биологическая изоляция приводит к нарушению скрещивания или препятствует воспроизведению нормального потомства. 
 
Эволюционное значение изоляции состоит в том, что она закрепляет и усиливает генетические различия между популяциями.

Виды адаптации.

Все адаптации делят  на аккомодации и эволюционные адаптации. Аккомодации представляют собой  обратимый процесс. Они возникают  при резком изменении условий  среды. Например, при переселении  животные попадают в новую для  них обстановку, но постепенно привыкают  к ней. Эволюционная адаптация необратима и возникшие изменения генетически  закрепляются. Приспособления также  делят на организменные и видовые. Организменные адаптации в свою очередь подразделяются на морфологические, физиологические, биохимические и этологические.

Морфологические адаптации  проявляются в преимуществах  строения, покровительственной окраске, предостерегающей окраске, мимикрии, маскировке, приспособительном поведении.

Преимущества строения – это оптимальные пропорции тела, расположение и густота волосяного или перьевого покрова и т.п. Хорошо известен облик водного млекопитающего – дельфина. Его движения легки и точны. Самостоятельная скорость движения в воде достигает 40 километров в час. Плотность воды в 800 раз выше плотности воздуха. Как дельфину удается преодолеть её? Помимо других особенностей строения идеальной приспособленности дельфина к среде обитания и образу жизни способствует форма тела. Торпедовидная форма тела позволяет избежать образования завихрений потоков воды, обтекающих дельфина.

Обтекаемая форма  тела способствует быстрому передвижению животных и в воздушной среде. Маховые и контурные перья, покрывающие  тело птицы, полностью сглаживают его  форму. Птицы лишены выступающих  ушных раковин, в полёте они обычно втягивают ноги. В результате птицы  по скорости передвижения намного превосходят  всех других животных. Например, сокол  сапсан пикирует на свою жертву со скоростью  до 290 километров в час. Птицы быстро двигаются даже в воде. Наблюдали  антарктического пингвина, плывущего  под водой со скоростью около 35 километров в час.

У животных, ведущих  скрытный, затаивающийся образ жизни, полезным оказываются приспособления, придающие им сходство с предметами окружающей среды. Причудливая форма  тела у рыб, обитающих в зарослях водорослей (морской конёк-тряпичник, рыба-клоун, морская игла и др.), помогает им успешно скрываться от врагов. Сходство с предметами среды обитания широко распространено у насекомых. Известны жуки, своим внешним видом напоминающие лишайники, цикады, сходные с шипами тех кустарников, среди которых  они живут. Насекомые палочники  похожи на небольшую бурую или  зелёную веточку, а прямокрылые  насекомые имитируют лист. Плоское  тело имеют рыбы, ведущие придонный  образ жизни (напр., камбала).

Покровительственная окраска позволяет быть незаметным среди окружающего фона. Благодаря  покровительственной окраске организм становится трудно различимым и, следовательно, защищенным от хищников. Яйца птиц, откладываемые  на песок или на землю, имеют серый  и бурый цвет с пятнышками, сходный  с цветом окружающей почвы. В тех  случаях, когда яйца недоступны для  хищников, они обычно лишены окраски. Гусеницы бабочек часто зелёные, под цвет листьев, или тёмные, под  цвет коры или земли. Донные рыбы обычно окрашены под цвет песчаного дна (скаты и камбалы). При этом камбалы  обладают ещё способностью менять окраску  в зависимости от цвета окружающего  фона. Способность менять окраску  путём перераспределения пигмента в покровах тела известна и у наземных животных (хамелеон). Животные пустынь, как правило, имеют желто-бурую  или песочно-желтую окраску. Однотонная покровительственная окраска свойственна  как насекомым (саранча) и мелким ящерицам, так и крупным копытным (антилопы) и хищникам (лев). 
 
Мимикрия – это результат гомологичных (одинаковых) мутаций у разных видов, которые помогают выжить незащищённым животным. Для видов-подражателей важно, чтобы их численность была невелика по сравнению с моделью, которой они подражают, иначе у врагов не будет выработан устойчивый отрицательный рефлекс на предостерегающую окраску. Низкая численность мимикрирующих видов поддерживается высокой концентрацией летальных генов в генофонде. В гомозиготном состоянии эти гены вызывают летальные мутации, в результате чего высокий процент особей не доживает до половозрелого состояния. 

Маскировка – приспособления, при которых форма тела и окраска животных сливаются с окружающими предметами. Например, в тропических лесах многие змеи неразличимы среди лиан, лохматый морской конёк похож на водоросль, насекомые на коре деревьев похожи на лишайники (жуки, усачи, пауки, бабочки). Иногда приспособление к цвету и узору субстрата может осуществляться путём физиологического изменения окраски тела (каракатицы, скаты, камбалы, квакши) или переменой окраски при очередной линьке (кузнечики).

Физиологические адаптации - приобретение специфических особенностей обмена веществ в разных условиях среды. Они обеспечивают функциональные преимущества организма. Их условно разделяют на статические (постоянные физиологические параметры — температура, водно-солевой баланс, концентрация сахара и т. п.) и динамические (адаптации к колебаниям действия фактора — изменение температуры, влажности, освещенности, магнитного поля и т. п.). 

Вопрос 27 
Антропология — наука о человеке (гр. antropos — человек). Она изучает происхождение человека и развитие его физического типа на всем протяжении его существования, вплоть до современности, а также вариации физического типа человека. Известно, что строение тела человека изучает и анатомия. В чем же разница между этими науками? Антрополог подходит к изучению строения тела человека с иных позиций, чем анатом. Нормальная анатомия изучает человека как обобщенный «средний» тип, абстрагированную схему. Антропология подходит к изучению человека гораздо шире, изучаются индивидуальные особенности конкретного человека: половые, возрастные, конституциональные, этнические, расовые. 
 
В ряде вопросов антропология, этнография и археология тесно взаимосвязаны, однако эти науки, хотя и смежные, но самостоятельные. Антропология изучает вариации физического типа человека во времени и пространстве. Археология изучает историческое прошлое человечества по вещественным ископаемым остаткам (орудия труда, предметы быта, искусства). Этнография исследует особенности культуры и быта ныне живущих народов и их происхождение, историю расселения, культурно-исторические взаимоотношения. 
 
Антропология — это область естествознания. Однако она занимает особое место среди биологических дисциплин, так как человек имеет двойственную природу: биологическую и социальную. Человек немыслим вне общественной среды. Само формирование человека и его жизнь проходят в условиях общественного коллективного производства. Труд и общество — основное условие развития и существования человечества. Поэтому антропология выходит за рамки естественных биологических наук и вступает в область, где действуют социально-исторические факторы. 
 
Антропологическая наука подразделяется на несколько разделов. 
1. Антропогенез — изучение места человека в системе животного мира, процесса становления человека. 
 
2. Морфология — изучение вопросов индивидуальной изменчивости физического типа человека, возрастных изменений, признаков, связанных с половым диморфизмом, с влиянием различных условий жизни и труда. 
 
3. Этническая антропология (расоведение) — исследование антропологического состава народов земного шара в прошлом и настоящем, формирования рас, родственных связей между антропологическими группами, истории расселения и изоляции народов. Эти вопросы в наше время особенно важны для разоблачения антинаучной и реакционной сущности расистских «теорий». 
 
4. Физиологическая антропология – исследование физиологических и биохимических особенностей и их вариаций у человека. В частности, исследование распределение групп крови в популяциях, вариации строения гемоглобина, взаимосвязи конституции человека с его реактивностью и предрасположенностью к некоторым заболеваниям. В этот же раздел входят вопросы изучения наследственности человека (антропогенетика), хотя многие авторы выделяют ее в отдельный раздел генетики. 
 
Изучение антропологии имеет большое теоретическое и практическое значение для медицины; она дает объяснение происхождению человека, наличию рудиментов и атавизмов с точки зрения эволюционного учения, значению индивидуальных и этнических вариантов физического типа человека. Данные антропологии имеют значение для контроля над состоянием отдельных групп населения, что осуществляется в нашей стране в плановом порядке. При антропологических исследованиях наблюдению подлежат, как правило, не отдельные лица, а группы, коллективы. Основным объектом изучения является практически здоровый контингент, свободный от патологии в клинически выраженной форме. Выводы делаются на уровне групповых характеристик и сопоставлений. 
 
Информация, полученная в результате групповых исследований, лишена элемента случайности. При антропологических исследованиях изучаются морфологические и физиологические показатели, неодинаковые в разных популяциях; определенные адаптивные признаки, связанные с климатом, географическими условиями, а также специфические особенности обменных процессов, которые необходимо учитывать медикам. 
 
Антропологические методы исследования дают возможность составить представление о патологии древнего населения (палеоантропология) по дошедшим до нас костным или мумифицированным остаткам, на которых можно обнаружить следы ряда системных и местных заболеваний (ревматизм, артриты, метастазы рака, паразитов). 
 
Данные антропологии применяются в судебной медицине для идентификации личности, когда по черепу или другим, часто весьма незначительным, останкам необходимо определить возраст, пол, расовую принадлежность и индивидуальные особенности субъекта. 
 
Изучение древних черепов дает возможность ознакомиться с историей возникновения элементов хирургии. Так, трепанация черепа производилась в эпоху бронзы и железа, т. е. уже несколько тысяч лет назад. На некоторых черепах видно разрастание костной ткани на краях раны, свидетельствующее о том, что после операции какой-то период человек оставался жив. Эти факты представляют интерес для истории медицины. 
 
Новый метод восстановления облика человека по его черепу был предложен советским ученым М. М. Герасимовым в 1927 г., а затем детально разработан им и его сотрудниками. Это позволило произвести реконструкцию облика кроманьонца, неандертальца и других ископаемых предковых форм, а также некоторых исторических деятелей древности и средневековья. Приемы восстановления лица, разработанные М. М. Герасимовым на основе изучения корреляции особенностей черепа и мягких частей лица, имеют значение и для криминалистики. 
 
Данные антропологических исследований необходимы для разработки стандартов одежды, мебели, конструирования станков, машин, удобных для пользования.

Вопрос 28

Антропогенез, происхождение  человека, процесс его эволюционного  развития. Теория антропогенеза базируется на симиальной (от лат. «симиа» – обезьяна) гипотезе Ч. Дарвина о происхождении человека от древней человекообразной обезьяны. Процесс перехода от обезьяны к человеку – гоминизация (от лат. homo – человек) был длительным и сложным. Он включал развитие прямохождения и мозга, адаптацию руки к трудовой деятельности, появление членораздельной речи и др. Большую роль в очеловечивании обезьяны играло и изготовление орудий труда. Трудовая теория антропогенеза была изложена Ф. Энгельсом в работе «Роль труда в процессе превращения обезьяны в человека» (1896). Появление человека считается важнейшим событием четвертичного периода (антропогена), хотя, возможно, это произошло гораздо раньше.  
 
Полагают, что гоминидная (человеческая) линия эволюции отделилась от общего с обезьянами ствола 7–8 млн. лет назад, а древнейшие представители рода человек («Гомо») появились не позднее 2 млн. лет назад. Обычно выделяют 4 стадии развития человека – австралопитековые, архантропы, палеоантропы, неоантропы. Каждая из них характеризуется своими морфологическими особенностями и археологической культурой.

Предки человека. Предполагают, что ближайшим общим предком  человека и антропоморфных обезьян  была группа дриопитеков (древесных обезьян), обитавших 25—30 млн. лет назад. Имеется много косвенных данных, подтверждающих подобное предположение. Способность человеческой руки вращаться во все стороны благодаря шаровидному суставу плечевой кости могла возникнуть лишь у древесной формы, а не у бегающих по земле четвероногих животных. Только человек и приматы обладают способностью к вращению предплечья внутрь и наружу, а также хорошо развитой ключицей. У человека и обезьян на кистях и стопах развиты кожные узоры, которые имеются только у древесных млекопитающих.

Древесная жизнь способствовала совершенствованию сложных и  тонко скоординированных движений, столь характерных для обезьян, обитающих на деревьях. Хорошо развитая хватательная функция кисти явилась  предпосылкой к манипулированию  предметами и превращению кисти  в руку человека. Обитанию на деревьях благоприятствовала малая плодовитость крупных обезьян, у которых высоко развита забота о потомстве благодаря стадному образу жизни и тесной связи матери и детеныша.

Таким образом, обезьяноподобные предки человека обладали признаками, которые, совершенствуясь, давали преимущества в естественном отборе: развитие хватательной конечности способствовало возникновению  прямо хождения; хорошо развитый головной мозг стимулировал усложнение поведения; стадный образ жизни со сложно организованной структурой общества способствовал  развитию средств коммуникации и  в конечном итоге привел к возникновению  членораздельной речи.