Основы биологии

Введение…………………………………………………………………………...3

Биология и экология систематических  групп организмов – водорослей растений……………………………………………………………………………4

Экологические факторы. Классификация. Незаменимые, лимитирующие факторы, факторы  – ресурсы, факторы – условия…………………………….10

Динамика популяций……………………………………………………………13

Агроэкосистемы. Компоненты агроэкосистем. Взаимоотношения растений.14

Антропогенное воздействие  на водные ресурсы. Значение водных ресурсов. Источники загрязнения вод………………………………………….………….21

Список литературы………………………………………………………………26

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Биология – это наука  о живом.

Современные данные  о  живом имеют, прежде всего, гиганское познавательное значение, ибо вносят выдающийся вклад в создание научной картины мира. Однако, непрерывно осуществляя познавательную функцию, биология через генетическую инженерию стремительно вовлеклась в материальное производство, стала одной из производительных сил.

Биология – наука о  жизни, об общих закономерностях  существования и развития живых  существ. Предметом ее изучения являются живые организмы, их строение, функции, развитие, взаимоотношения со средой и происхождение.

Биология – естественная наука. Как и другие науки, она  возникла и всегда развивалась в  связи с желанием человека познать  окружающий его мир, а также в  связи с материальными условиями  жизни общества, развитием общественного  производства, медицины, практическими  потребностями людей.

Биология – это комплексная  наука, ставшая в наше время такой  в результате дифференциации и интеграции разных биологических наук.

 

 

 

 

 

 

 

Биология и экология систематических групп организмов – водорослей растений

Водоросли - это низшие, лишенные расчленения на стебель, корень и  листья растения, содержащие хлорофилл  и ведущие преимущественно водный образ жизни. Само название этой группы означает лишь то, что местообитанием их является вода. Но не все обитающие  в воде растения относятся к водорослям. Среди гидробионтов, особенно пресноводных, прежде всего бросаются в глаза  высшие водные растения, такие, как  элодея, кувшинки, ряска, водные мхи  и папоротники, а большинство  водорослей остаются невидимы невооруженным  глазом, хотя некоторые из них часто  образуют крупные хлопьевидные, шаровидные, войлоковид-ные скопления, состоящие из микроскопических нитей.

Водорослям свойственно  огромное разнообразие в строении их тела: от одноклеточных диаметром  в несколько микрон (хлорелла, эвглена) до гигантских многоклеточных форм, достигающих  нескольких десятков метров в длину (ламинария или морская капуста). Водоросли не являются монолитной в  систематическом отношении группой, а представляют собой совокупность нескольких таксономических групп - отделов, независимых по происхождению  и эволюции. Кроме сине-зеленых  водорослей, все они являются эука-риотами. К доядерным или прокариотным организмам относятся только сине-зеленые водоросли, что явилось причиной причисления их к бактериям с выделением в особую группу - цианобактерии. Оба названия правомочны.

Наиболее известны одноклеточные  и многоклеточные зеленые водоросли, такие, как хлорелла, хламидомонада, спирогира, кладофора, а также морские (фукус, ламинария), на примере которых  можно получить представление об этой группе растений.

Зеленые водоросли представлены подвижными и неподвижными одноклеточными, а также неподвижными многоклеточными  формами, содержащими идентичный с  высшими растениями хлорофилл А, имеющими целлюлозную оболочку и  содержащими в клетке одно или  несколько ядер. У них встречаются  все виды вегетативного, бесполого  и полового размножения. Представители  этого отдела встречаются не только в пресных и соленых водоемах, но и во вневодных ценозах - на почве и внутри нее, на коре деревьев, на камнях и скалах.

Из подвижных одноклеточных  форм наиболее часто можно встретить  хламидомонаду. Ее вегетативное тело представлено овальной или круглой клеткой  со слегка вытянутым передним концом (носиком) и снабжено двумя жгутиками, равными по длине. Хроматофор чашевидный, с пиреноидом, содержащим зерна крахмала. В передней части клетки хорошо заметен  красный глазок. Это светочувствительный  орган, связанный со жгутиками и  управляющий движением клетки. Ядро одно, с маленьким ядрышком. Две  пульсирующие вакуоли смещены к  переднему концу клетки. Хламидомонада  питается автотрофно, но в отсутствие света может перейти на гетеротрофный способ питания при наличии в воде органики. Размножение хламидомонады происходит бесполым или половым путем. При бесполом размножении содержимое клетки делится на 4 части и образуется 4 зооспоры. Вегетативная клетка, продуцирующая споры, выступает в этом случае, как спорофит, и, как и спора, имеет гаплоидный набор хромосом. Зооспора прорастает также в гаплоидную клетку - спорофит, и процесс может повторяться. Таким образом, в бесполом поколении хламидомонады имеется только гаплоидная стадия. Половой процесс обычно наступает при дефиците азотистых веществ в воде. При этом вегетативная клетка превращается в гаплоидный гаметофит, продуцирующий гаплоидные гаметы, одинаковые по внешнему виду. Копулируют лишь гаметы, происходящие от разных особей. Образовавшаяся зигота диплоидна, она превращается в зигоспору и после периода покоя прорастает в несколько гаплоидных вегетативных клеток, при этом происходит мейоз. Таким образом, в половом поколении присутствует диплоидная фаза на стадии зиготы и зигоспоры.

Хламидомонада - одна из водорослей, вызывающих «цветение водоемов». Ее способность к гетеротрофному питанию  широко используется для очистки  сточных вод.

Из неподвижных одноклеточных  зеленых водорослей следует упомянуть  хлореллу. Ее шаровидные клетки имеют  очень простое строение: в протопласте  заметен один чашевидный хлоропласт, одно ядро и один пиреноид. Подвижные  стадии у хлореллы отсутствуют, размножение  происходит бесполым способом с помощью  автоспор, которые, выйдя из материнской  клетки, прорастают в новые особи.

Хлорелла широко распространена в природе и встречается в  самых разнообразных водных и  вневодных местообитаниях. Часто  хлорелла используется в качестве объекта  научных исследований, а также  широко используется в промышленном биосинтезе, как источник растительного  белка, углеводов и биологически активных веществ.

Спирогира - многоклеточная зеленая водоросль - представляет собой  неветвящиеся нити ярко-зеленого цвета. Она обитает в пресных водоемах всего земного шара, встречаясь даже в Антарктиде. Нити составлены одним  рядом одноядерных цилиндрических клеток, хлоропласты спиралевидные, с пиреноидами. Рост нити в длину  происходит за счет поперечного деления  клеток. Спирогира ведет плавающий  образ жизни, образуя изумрудные скопления на поверхности воды, но иногда терминальная клетка формирует  выросты (ризоиды), которыми крепится к  подводным предметам. Размножается спирогира только частями нити либо половым путем. Половой процесс  своеобразный и называется конъюгацией: суть его заключается в слиянии  двух вегетативных клеток либо одной  и той же нити (боковая конъюгация), либо разных нитей (лестничная конъюгация). Две клетки образуют выросты, позднее соединяющиеся друг с другом -так называемый конъюгационный канал, в который перемещаются ядра конъюгирующих клеток и там сливаются. Образуется зигота с диплоидным набором хромосом, в ней происходит мейоз, в результате чего из зиготы формируется новая гаплоидная вегетативная нить. В жизненном цикле преобладает гаплоидная стадия, диплоидна только зигота.

Кладофора имеет тонкие кустистые  слоевища зеленого цвета, составленные обильно ветвящимися нитями. Прикрепляется  к субстрату ризоидами, но иногда образует плавающие на воде войлокоподобные скопления. Один из видов кладофоры образует плотные правильной шаровидной формы образования. Кладофора встречается как в пресных, так и в морских водах. Клетка имеет сетчатый хлоропласт и несколько ядер. Размножается половым и бесполым путем с чередованием поколений в жизненном цикле. В любой клетке нити кладофоры могут формироваться четырех-жгутиковые зооспоры (стадия спорофита). При прорастании зооспоры образуется нить того же вида, что и спорофит, но она продуцирует половые клетки - двужгутиковые гаметы, одинаковые по внешнему виду, но отличающиеся физиологически. При их слиянии образуется диплоидная зигота, прорастающая в диплоидный спорофит. То есть у кладофоры доминирует уже диплоидная стадия в жизненном цикле, гаплоидны лишь гаметы. Мейоз происходит в клетках гаметофита в процессе гаметогенеза. Гаметофит и спорофит неразличимы по внешнему виду (изоморфное чередование поколений) с гаметической редукцией.

К морским водорослям относятся  как микроскопические формы, населяющие толщу морей и океанов,называемые фитопланктоном, так и крупные, со сложно устроенными слоевищами виды, прикрепленные к субстрату и называемые макрофитами. Макрофиты представлены в основном зелеными, красными и бурыми водорослями. Слоевища морских макрофит имеют много сходных черт в общем плане строения: они состоят из органов прикрепления - ризоидов либо подошвы, имеют черешок и пластину, которая может быть сплошной или рассеченной. Это объясняется тем, что эти организмы, разные в систематическом отношении, эволюционировали в сходных условиях.

Красные водоросли обычно преобладают в теплых морях и  встречаются на больших глубинах. Это прикрепленные к субстрату  формы, имеющие расчлененные слоевища, с хорошо выраженными органами прикрепления - ризоидами или подошвой. Но при  всем, на первый взгляд очень сложном  расчленении вегетативного тела на отдельные части, напоминающие по внешнему виду стебли и листья, все  они выполняют одну функцию - фотосинтетическую, а всасывание минеральных веществ  происходит всей поверхностью слоевища. Многие красные водоросли имеют  промысловое значение. Так, пластинчатая водоросль порфира употребляется  в пищу, особенно в странах Юго-Восточной  Азии, а нитчатая водоросль анфельция  является незаменимым источником агара, и ее даже разводят на искусственно созданных морских плантациях.

К бурым водорослям, обитающим  в морях и океанах, относятся  наиболее крупные и сложно построенные  формы (ламинария, фукус). Их вегетативное тело расчленено на подошву или ризоиды, служащие органами прикрепления, на простую  или рассеченную пластину, соединяющуюся  с подошвой черешком. Пигменты, придающие  им буро-коричневый цвет, сосредоточены  только в поверхностных слоях  клеток, внутренние клетки пластины бесцветные. Это свидетельствует о появлении  у бурых водорослей разных по функциям групп клеток: фотосинтетических  и запасающих. Опорную функцию  выполняют толстостенные клетки черешка. У бурых нет настоящей  проводящей системы, хотя в центре слоевища имеются ткани, по которым передвигаются  продукты ассимиляции, но они весьма примитивны по строению. Всасывание минеральных веществ происходит по всей поверхности слоевища.

Морские зеленые водоросли-макрофиты представлены как нитчатыми, так и пластинчатыми формами и ведут прикрепленный образ жизни. Из пластинчатых зеленых водорослей наиболее известна ульва или морской салат. Она имеет вид овальной или круглой пластины диаметром в несколько десятков сантиметров, неразветвленной, с небольшим расширением в нижней части - подошвой, с помощью которой ульва прикрепляется к субстрату. Ульва растет неглубоко, но образует обширные подводные луга в прибрежной зоне морей и океанов.

Практически все морские  водоросли-макрофиты съедобны и обладают очень высокой пищевой ценностью. В приморских странах их культивируют, но главным образом добывают из моря. В Китае и Японии особенно популярны ламинария (морская капуста), ульва (морской салат) и порфира, которые составляют существенную часть пищевого рациона жителей этих стран. Водоросли богаты углеводами, витаминами и содержат большое количество разнообразных биологически активных веществ, благотворно действующих на организм человека. Благодаря способности большинства морских водорослей накапливать в своих слоевищах йод в концентрациях, намного превышающих их в мбрской воде, препараты из морских водорослей широко используются для лечения болезней щитовидной железы, а сами водоросли служат сырьем для получения йода. В бурых водорослях синтезируются органические соединения -альгинаты, которые используются в качестве эмульгаторов в пищевой, текстильной и других отраслях.

В водных экосистемах водоросли  являются единственным источником кислорода, необходимого для дыхания всех гидробионтов, а также органического вещества, обеспечивающего все трофические  уровни.

 

Экологические факторы. Классификация. Незаменимые, лимитирующие факторы, факторы-ресурсы, факторы-условия.

Любой организм в природе  испытывает на себе воздействие самых  разнообразных компонентов внешней  среды. Любые свойства или компоненты окружающей среды, оказывающие влияние  на организмы, называют экологическими факторами.

Классификация экологических  факторов. Факторы среды (экологические  факторы) разнообразны, имеют разную природу и специфику действия. Выделяют следующие группы экологических  факторов:

1. Абиотические (факторы  неживой природы):

а) климатические - условия  освещенности, температурный режим  и т. п.;

б) эдафические (местные) - водоснабжение, тип почвы, рельеф местности;

в) орографические - воздушные (ветер) и водные течения.

2. Биотические факторы  - это все формы воздействия  живых организмов друг на друга: 

Растения  Растения. Растения  Животные. Растения  Грибы. Растения  Микроорганизмы. Животные  Животные. Животные  Грибы. Животные  Микроорганизмы. Грибы Грибы. Грибы Микроорганизмы. Микроорганизмы  Микроорганизмы.

3. Антропогенные факторы  - это все формы деятельности  человеческого общества, приводящие  к изменению среды обитания  других видов или непосредственно  сказывающиеся на их жизни.  Воздействие этой группы экологических  факторов стремительно возрастает  из года в год.