Раздел 8. Биосферно-биогенетический уровень организации живой материи. Растение – часть живого вещества биосферы

⇐ ПредыдущаяСтр 10 из 18Следующая ⇒

Биосфера и ее границы. Изменение биосферы в период научно-технического прогресса. Основы геоботаники. Растительные сообщества. Формы охраны растительных организмов. Красная книга. Интродукция и акклиматизация.

Биосфера ( от греч. биос – жизнь и сфера – шар) – часть оболочки Земли, населенная живыми организмами. Границы биосферы: атмосфера – 15 – 20 км, гидросфера – 11 км, литосферы – до 100 м. Основная биомасса сосредоточена на суше. На долю растительных организмов приходится 99%, но в море преобладают животные организмы. Выдающийся русский ученый В.И.Вернадский, один из создателей учения о биосфере, определил ее как наружную оболочку Земли, область распространения жизни. Она включает: живое вещество, биогенное вещество, биокостное вещество. Биосфера тесно связана с деятельностью человека, от которого зависит сохранность равновесия состава биосферы. Для выполнения этого необходимы глубокие знания о закономерностях и механизмах функционирования экологических систем, которые изучаются разделом ботаники, называемым геоботаникой. Слово геоботаника означает в переводе «земельная ботаника» (от греч. гео – земля). Специфика геоботаники заключается в том, что объектами ее изучения являются не отдельные растения в их отношениях к почве, климату и другим экологическим факторам, а образуемые растениями группировки или сообщества, которые называются фитоценозами (от греч. фитон – растение, кайнос – общий), поэтому геоботанику иначе называют фитоценологией. Задачами сегодняшней геоботаники является не только изучение природных фитоценозов, создаваемых дикорастущей флорой, но и культурных (искусственных), созданных человеком. Примером могут служить культурные сообщества: сенокосы и пастбища, и даже посевы монокультур (пшеница, рожь и т.д.), т.к. здесь произрастают спутники культурных растений – сорняки. Отдельные разделы геоботаники изучают основные типы растительности (лесоведение, луговедение, болотоведение). В геоботанике включены специфические понятия. Флора – богиня цветов и весны в римской мифологии. Это исторически сложившаяся совокупность таксонов растений, произраставших в прошлые геологические эпохи или произрастающих на данной территории. Каждой флоре присущи специфические свойства, главное – разнообразие составляющих ее видов. По территориальным рангам современная флора включает около 250 тыс. видов цветковых растений. Различают флору отдельных материков и их частей, островные флоры, флору горных систем, а также флору государств и отдельных административных районов. Кроме того, рассматривают флору отдельных систематических подразделений: флору водорослей, флору мхов, флору ископаемых.Растительность – совокупность определенных растительных сообществ (фитоценозов) Земли или отдельных ее регионов. В отличие от флоры она характеризуется не видовым составом растений, а, главным образом, численностью и сочетанием видов и различных жизненных форм растений. Распределение растительности имеет зональный характер и обнаруживает тесную связь с природными поясами, главным образом, климатическими. Наиболее четко зональное распространение растений проявляется на равнинах, в горах оно выражено вертикальной поясностью. Можно говорить о растительности болот, растительности степей, растительности леса и др. Всю растительность Земного шара разделяют на 4 основных типа: 1) древесный (древесно-кустарниковый); 2) травянистый; 3) пустынный; 4) блуждающий. Первые три типа растительности объединяют растения, прикрепленные к субстрату (к почве), а четвертый – объединяет водные растения.

Основным объектом изучения геоботаники являются фитоценоз, или растительные сообщество, т.е. совокупность растений на относительно однородном участке земной поверхности. Фитоценоз представляет собой не случайный набор растений, а конкретное их сочетание, исторически сложившееся сообщество, в состав которого входят как высшие, так и низшие растения, отличающиеся различными отношениями к экологическим факторам. Различие фитоценоза в значительной степени зависит от характера места их произрастания, которое в геоботанике называется экотопом. Это определенный участок фитоценоза, характеризующийся своими почвенно-климатическими условиями. Каждый фитоценоз отличается определенными отличительными признаками. Перечислим их: видовой состав; обилие; ярусность; количественное и качественное соотношение видов; встречаемость; покрытие; жизненность; характер местообитания.

В природе существует большое разнообразие фитоценозов, которые имеют различную степень сходства друг с другом. Ассоциация растительная – основная единица классификации растительного покрова, представляющая собой совокупность однородных фитоценозов со сходной структурой, видовым составом и взаимоотношениями как между растениями, так и между ними и средой. Свойства каждой ассоциации тесно связаны с историей ее возникновения, условиями среды, гетеротрофными компонентами соответствующих биоценозов, а во многих случаях и воздействием человека. Ассоциация есть растительное сообщество определенного флористического (видового) состава с особыми условиями местообитания, особой физиономичностью – такое определение было принято на 6-ом Международном ботаническом конгрессе в 1910 г. и употребляется в настоящее время.

Название ассоциации лесного фитоценоза складывается по доминирующему виду, название которого ставится на первое место, а название субдоминантного вида – на второе место (дубрава ландышевая). В травянистых фитоценозах растений доминирующий ставится на второе место, а субдоминантный – на первое (типчаково-ковыльная степь). Любое сообщество живых существ и среда их обитания, объединенные в одно функциональное целое, возникающее на основе взаимозависимости между отдельными экологическими компонентами, называетсябиогеоценозом. Понятие о биогеоценозе ввел в науку российский ученый В.Н.Сукачев. Биогеоценоз – это информационно саморазвивающаяся, термодинамически открытая совокупность экологических компонентов и абиотических источников вещества и энергии. В структуре природного сообщества выделяют четыре компонента: неорганические вещества и солнечная энергия; зеленые растения (автотрофы); гетеротрофы – поглотители автотрофов; редуценты – организмы, разлагающие мертвые органические вещества.

Охрана природы – совокупность мероприятий, направленных на поддержание природы планеты в состоянии, соответствующему эволюционному уровню биосферы. Заповедники – высшая форма охраны природных участков. Они создавались и создаются в нашей стране в развитие положения о том, что заповедники предназначены исключительно для выполнения научных, научно-технических задач страны. Заповедные территории полностью изъяты из обычного хозяйственного пользования. Под заповедники отводятся участки, наиболее типичные для данной природной зоны, с тем, чтобы они могли служить образцом (эталоном) ландшафтно-географических зон. Важнейший критерийпри выборе участка под заповедник – присутствие на его территории редких видов животных и растений, уникальных образований неживой природы (пещер, водопадов, минеральных источников, гейзеров и т.п.). На основе научных данных, полученных в заповедниках, разработаны меры по разумному использованию охотничьих видов и восстановлению численности редких растений и животных. Программа ЮНЕСКО «Человек и биосфера» придает заповедникам исключительное значение. Заповедная форма – природные (национальные) парки широко распространена в России. В Волгоградской области в настоящее время создано и функционирует семь парков.

Заказники объявляются участками природы, на которых в течение ряда лет (или постоянно) в определенные сезоны или круглый год охраняются определенные виды растений или часть природного комплекса. Хозяйственное использование остальных природных богатств разрешается в такой форме, которая не наносит ущерб охраняемому объекту. Национальный парк представляет собой большой участок, выделенный для сохранения природы в оздоровительных и эстетических целях, а также в интересах науки, культуры и просвещения. Для того, чтобы национальные парки выполняли свои задачи, они должны не только осуществлять ряд мер по охране ландшафтов и объектов, но быть привлекательными. Национальные парки России организуются с учетом принятых международных требований: относительно большие размеры территорий; наличие ценных в научном и познавательном отношении природных ландшафтов или объектов; относительная сохранность природы; разрешение посещения парка туристами. Здесь не разрешается проведение аттракционов, спортивных соревнований, игр, организация которых возможна и вне парка. Вместе с тем в национальном парке в зоне свободного посещения нередко создают краеведческие музеи, консультативные пункты, зоопарки и ботанические сады, где предоставлена цветная фауна и флора.

Морские парки созданы в ряде стран: Японии, США и др. Морские парки созданы и в России, недалеко от Владивостока. Задачи их те же, что и для национальных парков. Участки для морских парков выбираются в наиболее живописных местах, где хорошо сохранился подводный мир животных и растений. Занимают обычно мелководные участки моря и прибрежную полосу. Они открыты для посещения туристами со строгой регламентацией, использовать их как пляж запрещено.

Ботанический сад – форма охраны растительных объектов, для которых создаются благоприятные условия. Привезенные из разных стран растения должны пройти акклиматизацию, но бывает, что суровые зимние климатические условия, даже в защищенных садах, приводят к гибели. Поэтому, прежде чем интродукцировать растение, необходимо подумать о возможности создания необходимых условий.

Сеть биосферных заповедников создается на всей планете по программе ЮНЕСКО «Человек и биосфера». Они уже образованы в 62-х странах мира на площади 115 миллионов гектаров. Здесь сохраняются эталоны нетронутой природы и ее генофонд, ведется наблюдение за естественным ходом природных процессов и за глобальными изменениями природной среды. Первыми в нашей стране созданы четыре таких заповедника: Кавказский, Сихотэ-Алинский, Центрально-Черноземный и Приокско-Террасный.

В помощь защитникам природы во всех регионах создаются Красные книги, которые являются рабочим документом, в который вносятся виды растений, грибов и животных, находящихся на грани выживания из-за сокращения их численности и сужения ареалов в связи с хозяйственной деятельностью человека. Значение Красной книги велико в том плане, что она фиксирует живущих животных и произрастающих растений в их первозданном виде. Однако она не имеет юридической силы: само по себе составление списка не означает установления запрета на добывание или охрану. Но она является основой для принятия законодательных актов. Имеются «Красные книги» международные, национальные и локальные (региональные). В Волгоградской области издана «Красная книга Волгоградской области» в двух томах, которые включают в себя 125 видов животных и 197 видов растений, грибов и лишайников.

Правовые вопросы по природопользованию на охраняемых территориях регулируются Федеральным Законом Российской Федерации об особо охраняемых природных территориях, согласно которому выполняются следующие задачи природопользования:

1. поддержание экологического баланса, в том числе – сохранение (или восстановление) природной среды, природных ландшафтов (комплексов) и их компонентов, биологического разнообразия;

2. сохранение и восстановление уникальных и эталонных природных участков и образований, объектов растительного и животного мира, их генетического фонда;

3. сохранение и обеспечение использования рекреационных и лечебных ресурсов и оздоровительных свойств природных территорий;

4. изучение естественных процессов в биосфере и контроль за еe состоянием;

5. экологический мониторинг и экологическая экспертиза;

6. экологическое образование, воспитание и просвещение.

Памятниками природы являются отдельные редкие или достопримечательные объекты неживой и живой природы, по научному, культурно-просветительскому и историко-мемориальному значению заслуживающие охраны. В Волгоградской области насчитывается 38 памятников природы, многие из которых расположены на территории природных парков, некоторые – в городской черте г. Волгограда (например, Григорова балка, Чапурниковская балка).

Природный парк – наименее строго охраняемый по сравнению с другими ООПТ обширный участок природных и культурных ландшафтов, отличающийся своеобразием и живописностью, несущий природоохранную, рекреационную и научно-просветительскую функции.

В экологическом, природоохранном аспекте природные ресурсы принято делить на исчерпаемые и неисчерпаемые. К неисчерпаемым природным ресурсам относят: солнечную энергию, энергию морских приливов и ветра, земные недра, атмосферный воздух, воду. В свою очередь исчерпаемые природные ресурсы делятся на возобновляемые и невозобновляемые. К возобновляемым относят: животный мир, растительный мир, плодородие почв, к невозобновляемым – пространство обитания и полезные ископаемые.

Вопросы для самоконтроля

1. Как определяется понятие «биосфера»?

2. Что такое живое вещество планеты?

3. Как распределяется жизнь в биосфере?

4. Какую работу осуществляет живое вещество?

5. В чем заключается стабильность биосферы?

6. Какой ученый предвидел развитие биосферы в ноосферу?

7. Чем заповедник отличается от заказника?

8. Что такое биосферный заповедник?

9. Где на территории России организованы национальные парки?

10. Какие формы охраны природы используются в Волгоградской области?

11. На какие категории подразделяются биологические ресурсы?

12. Что такое урбанизация?

13. Какое значение для охраны растений имеет Красная книга?

14. Дайте определение геоботанике как науке.

15. Дайте определение понятию «флора»?

16. Какие флористические области выделяются на поверхности Земли?

17. Из каких элементов складывается фитоценоз?

18. Дайте определение растительности. Чем отличается от фитоценоза?

19. Какие типы растительности встречаются на территории России?

20. Что такое ассоциация и как определяют ее название?

21. Какие зоны выделяют на территории России?

22. Какие фитоценозы изучают младшие школьники?

ЧАСТЬ II. ЗООЛОГИЯ

Раздел 1. Зоология – наука о животных. Систематика животного мира. Одноклеточные и многоклеточные животные. Подцарство Одноклеточные

Зоология в системе биологических наук. Классификация животных организмов. Подцарство Одноклеточные и подцарство Многоклеточные. Общая характеристика подцарства Одноклеточные. Характеристика типа Саркомастигофоры. Особенности Жгутиконосцев. Тип Инфузории как наиболее сложно организованные простейшие. Значение простейших в природе и для жизни человека. Систематика подцарства Одноклеточные.

Зоология – наука о животных, входит в комплекс биологических наук, изучающих живую природу. Животные, населяющие нашу планету, составляют ее животный мир. В настоящее время известно более 15 млн. видов животных.

Систематика – наука о разнообразии живых организмов, занимающаяся их классификацией и отражает родственные связи. В современной систематике животных используются не только морфологические особенности, но и генетические, биохимические, экологические, географические. Изучение животных показало, что царство животных состоит из огромного количества групп, имеющих характерные особенности своей организации. При характеристике этих групп применяют систему соподчиненных категорий. Основной систематической категорией является вид. Близкие виды объединяются в один род, близкие роды объединяются в семейство, семейства – в отряд, отряды – в класс, классы – в тип. Таким образом, в современной систематике царства Животные (Zoa) различают 24 типа, относящихся к двум подцарствам: Одноклеточные и Многоклеточные. С эволюционной точки зрения систематика животных отражает историческое развитие всего царства и входящих в его состав групп.

Одноклеточные – это животные, тело которых морфологически соответствует одной клетке, будучи вместе с тем самостоятельным организмом со всеми присущими ему функциями. В настоящее время известно более 30 тысяч видов одноклеточных животных организмов. В морфологическом отношении их тело равноценно клетке, но в физиологическом плане – это целый самостоятельный организм. Им свойственны обмен веществ (ассимиляция и диссимиляция), раздражимость (в форме таксиса), движение (с помощью ложноножек, жгутиков, ресничек), размножение (бесполое и половое) и различные приспособления (адаптации) к среде обитания. Животная клетка не имеет целлюлозных оболочек и не содержит вакуолей с клеточным соком, что характерно для клеток растительных организмов.

Большинство одноклеточных микроскопически малых размеров, но строение их чрезвычайно разнообразно, а жизненные функции весьма сложные. Основные компоненты одноклеточного животного – цитоплазма и ядро. Цитоплазма представляет собой полужидкое вязкое вещество, главной составной частью которой являются различные белки. Нередко наружный слой цитоплазмы (эктоплазма) отличается от ее внутренних частей (эндоплазмы) более плотной консистенцией и отсутствием включенных в нее сократительных вакуолей. В цитоплазму большинства животных клеток включены особые структурные образования, носящие название органоидов клетки, состав которых напоминает растительные клетки: митохондрии, аппарат Гольджи, эндоплазматическая сеть, рибосомы, центросомы. Нередко в цитоплазме при окрашивании можно увидеть различные тончайшие нити и волокна, обладающие способностью сокращаться (миофибриллы). Некоторые волоконца (нейрофибриллы) участвуют в проведении импульсов.

Ядра клеток животных крайне разнообразны как по величине, так и по форме. Снаружи ядро имеет оболочку, в которой имеются поры. Через них вещество ядра – кариоплазма сообщается с цитоплазмой. Внутри ядра находится одно или несколько ядрышек.

Для одноклеточных животных характерны три типа питания: гетеротрофный, заключающийся в потреблении готовых органических веществ; автотрофный, при котором животные сами создают органические вещества; смешенный – миксотрофный (у некоторых одноклеточных, например, у эвглены зеленой). Дышат через всю поверхность тела.

У одноклеточных животных имеется жизненный цикл, который слагается из ряда следующих друг за другом стадий. Чаще всего цикл начинается со стадии зиготы, за которой следует однократно или многократно повторяющееся бесполое размножение, осуществляющееся путем клеточного деления (митоз). Затем идет образование половых клеток (гамет), слияние которых дает зиготу. Она или непосредственно превращается в вегетативную стадию, или предварительно делится один или несколько раз.

Обязательным условием для жизни одноклеточных является наличие жидкой среды: это и вода в различных водоемах, и влага в почве, и кровь или полостная жидкость в организме животных и человека. При неблагоприятных условия окружающей среды одноклеточные способны образовывать защитные оболочки, формируя цисту. Циста служит одним из способов расселения.

Систематика(приводится по И.Х. Шаровой, 1999)

Современная систематика подцарства Простейшие, или Одноклеточные включает семь типов, из которых в данном курсе рассматриваются три.

Подцарство Одноклеточные (Protozoa)

Тип Саркомастигофоры (Sarcomastigophora)

Подтип Жгутиконосцы

Класс животные жгутиконосцы (трипаносомы, лямблии, эвглены)

Подтип Саркодовые

Класс Корненожки (амебы, фораминиферы)

Тип Апикомплексы (Apicomplexa)

Класс Споровики (грегарины, кокцидии, кровяные споровики – возбудители малярии)

Тип Инфузории (Ciliophora)

Класс Ресничные инфузории (туфельки, сувойки, трубачи)

Класс Сосущие инфузории (дендрокометес, сферофрия)

Вопросы для самоконтроля

1.Какие признаки характерны для простейших?

2.Какие различия имеются между представителями классов Животные жгутиконосцы, Корненожки, Ресничные инфузории?

3.Какие органеллы характерны для представителей различных классов простейших?

4.Какие функции выполняют органеллы простейших?

5.В каких средах обитают различные представители одноклеточных?

6.Как размножаются одноклеточные животные?

7.Какие способы питания характерны для простейших?

8.Что такое инцистирование?

9.Какое значение имеют одноклеточные в природе и жизни человека?

10.В чем различия между таксисом и рефлексом?

Лабораторное занятие 1

⇐ Предыдущая 5 6 7 8 91011 12 13 14 Следующая ⇒