Членистоногие представители. Их характеристика

В результате приспособления организмов к абиотическим и биотическим  факторам

создаются условия для  существования видов и их связей с другими видами, причем сообщества разных районов населяют эквивалентные  формы организмов. Например, кактусы, которые растут в штате Аризона (США), эквивалентны молочаям Европы, внешне не очень сходным и филогенетически очень далеким от них. Но и кактусы и молочаи в своих сообществах выполняют сходную роль, т. е. занимают сходные ниши. Можно сказать, что местообитание организма есть его «адрес», тогда как экологическая ниша, образно говоря, представляет собой «профессию» организма. Организмы двух видов не могут обладать одной и той же нишей (принцип конкурентного взаимоисключения).

Различают фундаментальные  и реализованные экологические  ниши. Фундаментальная экологическая  ниша представляет собой комплекс условий, в которых есть принципиальная возможность  для существования того или иного  вида. Напротив, реализованная экологическая  ниша представляет собой комплекс условий, в которых реально вид обитает. Например, фундаментальной нишей аскариды человеческой является кишечник млекопитающих, тогда как реальной нишей этого организма является кишечник человека.

Систематически подвергаясь  воздействиям среды, организмы, в свою очередь, влияют на среду. Примеры этого влияния очень многочисленны. Например, растения изменяют газовый состав атмосферы, т. к. в нее поступает кислород в результате осуществляемого растениями фотосинтеза. Одновременно растения извлекают из атмосферы углекислый газ, а азотфиксирующие бактерии — азот.

Далее, организмы изменяют физические и химические свойства почвы. Например, микроорганизмы участвуют  в образовании почвы, тогда как  черви и роющие животные изменяют структуру почвы, делают ее более  рыхлой. Деятельность растений и животных определяет содержание органических и минеральных веществ в воде.

 

Хозяйственная деятельность человека в природе.

 

Хозяйственная деятельность. С давних времен хозяйственная  деятельность человека в природе  всегда сопровождалась разрушением  местообитаний и изменением численности  видов животных и растений. Например, в период с 1600 г. по 1947 г. с лица Земли .исчезло 63 вида и 55 подвидов млекопитающих. Среди них следует назвать таких животных как морские коровы, которые обитали у Командорских островов, квагги (зебра), обитавшие в Южной Африке, странствующие голуби — эндемики Северной Африки.

Продолжающееся разрушение мест обитания животных создало угрозу еще для около 450 видов позвоночных, а продолжающаяся чрезмерная добыча и отлов угрожают очень многим видам млекопитающих, птиц и рыб.

Считают, что в результате хозяйственной деятельности в настоящее  время главными угрожающими факторами для существования позвоночных являются разрушение их местообитания, ухудшение или ликвидация кормовой базы, уничтожение этих животных с целью защиты посевов, промысел.

Следует отметить также роль интродукции (внедрения) новых видов, которая не всегда благоприятна для исторически сложившихся биоценозов.

Например, вселение во внутренние водоемы нашей страны некоторых  видов рыб, питающихся планктоном, сопровождалось резким изменением структуры пресноводных сообществ. В 1960 г- на Тайвань был  переселен из Аргентины один из видов улиток как потенциальный источник белка. Улитки этого вида распространились и в другие районы Ю. Азии, что сопровождалось снижением урожая риса.

Во всех промышленно  развитых странах ежедневно в  пересчете на одного человека выбрасывается около 3 кг домашнего, строительного, уличного и другого мусора. В мире ежегодно один человек выбрасывает в среднем несколько десятков консервных банок,

несколько десятков стеклянных бутылок, несколько килограммов  бумаги (упаковочной, оберточной, газетной и др.). Все это чрезвычайно  загрязняет биосферу.

Особое значение приобретают биологические загрязнители, попадающие в среду в результате недостаточной санитарной культуры людей в процессе их хозяйственной  деятельности, с одной стороны, а  также в результате экологической  сукцессии, с другой. Примерами первого типа загрязнений является загрязнение среды гельминтами, патогенными микроорганизмами, плазмидами, а второго типа — появление на территориях, освобожденных в результате высыхания водоёмов, животных, являющихся резервуарами природно-очаговых болезней.

Размножение и индивидуальное развитие организма.

 

Митотическое  деление клетки

Интерфаза и  различные способы деления клеток. Различают два способа деления:

I) наиболее распространенное, полноценное деление — митоз (непрямое деление)

2) амитоз (прямое деление).

Во время  митотического деления происходит перестройка цитоплазмы, разрушение оболочки ядра, выявление хромосом. В жизни клетки выделяют период самого митоза и промежуток между делениями, который называют интерфазой. Однако период интерфазы (неделящейся клетки) по своей сущности может быть различным. В одних случаях во время интерфазы клетка функционирует и одновременно готовится к следующему делению. В других случаях клетки переходят в интерфазу, функционируют, но уже не готовятся к делению. В составе сложного многоклеточного организма имеются многочисленные группы клеток, утратившие способность делиться. К числу их относятся, например, нервные клетки. Подготовка клетки к митозу происходит в интерфазе. Для того чтобы представить себе основные черты этого процесса, вспомните строение клеточного ядра.

Основной структурной  единицей ядра являются хромосомы, состоящие из ДНК и белка. В ядрах живых неделящихся клеток, как правило, отдельные хромосомы неразличимы, но большая часть хроматина, которую на окрашенных препаратах обнаруживают в форме тонких нитей или зерен различной величины, и соответствует хромосомам. У некоторых клеток отдельные хромосомы отчетливо видны и в интерфазном ядре, например в быстро делящихся клетках развивающегося оплодотворенного яйца и ядрах некоторых простейших. В различные периоды жизни клетки хромосомы претерпевают циклические изменения, которые прослеживаются от одного деления до другого.

Хромосомы во время  митоза представляют собой удлиненные плотные тельца, по длине которых  можно различать две нити —  хроматиды, содержащие ДНК, представляющие собой результат удвоения хромосом. На каждой хромосоме выделяется первичная перетяжка, или центромера. Эта суженная часть хромосомы может быть расположена или посередине, или ближе к одному из концов, но для каждой определенной хромосомы ее место строго постоянно. Во время митоза хромосомы и хроматиды представляют собой туго свернутые спиральные нити (спирализованное, или конденсированное, состояние). В интерфазном ядре хромосомы сильно вытянуты, т. е. деспирализованы, благодаря чему становятся трудноразличимыми. Следовательно, цикл изменения хромосом состоит в спирализации, когда они укорачиваются, утолщаются и становятся хорошо различимыми, и деспирализации, когда они сильно вытягиваются, переплетаются, и тогда уже различить каждую в отдельности становится невозможно. Спирализация и деспирализация связаны с деятельностью ДНК, так как она функционирует только в деспирализованном состоянии. Выдача же информации,

образование РНК на ДНК  в спирализованном состоянии, т. е. во время митоза, прекращается.

Тот факт, что  хромосомы присутствуют в ядре неделящейся  клетки, доказывается также постоянством количества ДНК, числа хромосом и  сохранением от деления до деления  их индивидуальности.

Подготовка клетки к митозу. В течение интерфазы происходит ряд процессов, которые обеспечивают митоз. Назовем главнейшие из них: 1) удваиваются центриоли, 2) удваиваются хромосомы, т.е. количество ДНК и хромосомальных белков, 3) синтезируются белки, из которых строится ахроматиновое веретено, 4) накапливается энергия в виде АТФ, которая расходуется во время деления, 5) заканчивается рост клетки.

Первостепенное значение в подготовке клетки к митозу имеет  синтез ДНК и удвоение хромосом.

Удвоение хромосом связано, прежде всего, с синтезом ДНК и  одновременно происходящим синтезом белков хромосом. Процесс удвоения продолжается 6—10 часов и занимает среднюю часть интерфазы. Удвоение хромосом протекает так, что каждая старая одиночная цепь ДНК строит себе вторую. Этот процесс строго упорядочен и, начинаясь в нескольких точках, распространяется вдоль всей хромосомы.

Митоз. Фазы митоза

Митоз представляет собой универсальный способ деления  клеток растений и животных, основная сущность которого состоит в точном распределении удвоенных хромосом между обеими образующимися дочерними  клетками. Подготовка клетки к делению  занимает, как мы видим, значительную часть интерфазы, и митоз начинается только тогда, когда подготовка в ядре и цитоплазме полностью заканчивается. Весь процесс подразделяют на четыре фазы. Во время первой из них — профазы — центриоли делятся и начинают расходиться в противоположные стороны. Вокруг них из цитоплазмы образуются ахроматиновые нити, которые вместе с центриолями образуют ахроматиновое веретено. Когда закончится расхождение центриолей, вся клетка оказывается полярной, обе центриоли располагаются у противоположных полюсов, а средняя плоскость может быть названа экватором. Нити ахроматинового веретена сходятся у центриолей и широко располагаются на экваторе, по форме напоминают веретено. Одновременно с образованием в цитоплазме веретена ядро начинает разбухать, и в нем четко выделяется клубок утолщенных нитей — хромосом. На протяжении профазы происходит спирализация хромосом, которые при этом укорачиваются и утолщаются. Профаза заканчивается растворением ядерной оболочки, а хромосомы оказываются лежащими в цитоплазме. В это время видно, что все хромосомы уже двойные.

Затем наступает вторая фаза — метафаза. Хромосомы, расположенные  сначала беспорядочно, начинают передвигаться  к экватору. Все они обычно располагаются  в одной плоскости на равном расстоянии от центриолей. В это время к хромосомам прикрепляется часть нитей веретена, другая же часть их по-прежнему тянется непрерывно от одной центриоли до другой — это опорные нити. Тянущие, или хромосомальные, нити прикрепляются к центромерам (первичным перетяжкам хромосом), но при этом нужно помнить, что как хромосомы, так и центромеры уже двойные. Тянущие нити от полюсов прикрепляются к тем хромосомам, которые к ним ближе. Наступает короткая пауза. Это центральная часть митоза, после которой начинается третья фаза — анафаза.

Во время анафазы тянущие нити веретена начинают сокращаться, растягивая хромосомы к разным полюсам. При этом хромосомы ведут себя пассивно, они, изгибаясь наподобие шпильки, двигаются вперед центромерами, за которые их тянет нить веретена.

В начале анафазы  снижается вязкость цитоплазмы, что  способствует быстрому движению хромосом.

Следовательно, нити веретена обеспечивают точное расхождение хромосом (удвоившихся еще в интерфазе) к разным полюсам клетки.

Завершается митоз последней  стадией — телофазой. Хромосомы, приближаясь к полюсам, тесно переплетаются друг с другом. Одновременно начинается их вытягивание (деспирализация), и различить отдельные хромосомы становится невозможным. Постепенно из цитоплазмы образуется ядерная оболочка, ядро разбухает, появляется ядрышко, и восстанавливается прежнее строение интерфазного ядра.

В конце анафазы или  в начале телофазы начинается деление  цитоплазмы. У клеток животных снаружи  в виде кольца появляется перетяжка, которая, углубляясь, разделяет клетку на две меньших размеров. У растений цитоплазматическая оболочка возникает в середине клетки и распространяется к периферии, разделяя клетку пополам. Уже после образования плазматической оболочки у растительных клеток возникает целлюлозная оболочка. Следовательно, в делении клетки активное участие принимает и ядро, и цитоплазма. Ядро содержит уникальные структуры клетки — хромосомы, а ахроматиновое веретено, формирующееся из цитоплазмы, осуществляет их правильное и равное распределение между обеими дочерними клетками.

Продолжительность митоза и  интерфазы

Митоз — относительно короткий период в жизни клетки, гораздо дольше длится интерфаза, что  видно из таблицы.

 

Клетки ткани	Продолжительность в ч.
	Интерфазы	Митоза
Эпителий тонкой кишки мыши	12-18	0,5-1
Эпителий двенадцатиперстной кишки мыши	11	0,5
Клетки корешка конского боба	25	3

 

В быстро размножающихся клетках митоз может длиться  всего несколько минут. Следовательно, продолжительность митоза варьирует  от нескольких минут до 2—3 ч. Интерфаза  же длится от 8—10 ч. до нескольких суток.

Скорость, с  которой протекают отдельные  фазы митоза, также различна:

 

Профаза	20-35 мин.
Метафаза	6-15 »
Анафаза	8-14 »
Телофаза	10-40 »

 

Постоянство количества и  индивидуальность хромосом

Хромосомы состоят  из ДНК и белка, т. е. по своему химическому  составу они все сходны, но различаются  по форме и размерам, месту положения  первичной перетяжки, наличию вторичных  перетяжек. Изучение хромосом многих растений и животных показало, что они обладают определенной индивидуальностью. Кроме того, было обнаружено, что все хромосомы (за исключением так называемых половых) образуют гомологичные пары. Парный набор характерен для соматических клеток (неполовых) и носит название диплоидного. Шесть хромосом растения скерды, относящегося к семейству сложноцветных. Эти шесть хромосом образуют три различающиеся между собой пары. Однако не всегда хромосомы хорошо различимы, 3 пары хромосом комара по

внешним признакам  трудноразличимы. Количество хромосом и их индивидуальность сохраняются  во всех клетках и являются характерными признаками для каждого вида. На таблице приведены данные о количестве хромосом у некоторых видов растений и животных: