«биология»
| Вид материала | Лекция |
- Курс Семестр Дисциплина Программа (раздел курса), 14.47kb.
- Бесплатные обучающие программы по биологии www history ru/freebie htm Открытый колледж, 114.73kb.
- Программы дисциплины молекулярная биология в составе модуля Модуль №3 Биология клетки, 22.39kb.
- Рабочая программа дисциплины Биология для студентов специальности 050607 Биология Павлодар, 375.28kb.
- Программа (рабочий вариант) для специальности: 1-31 01 01 Биология, 1-33 01 01 Биоэкология,, 307.03kb.
- 1. Биология как наука, ее достижения, связи с другими науками. Методы изучения живых, 864.83kb.
- Программа вступительного испытания (собеседования) в магистратуру направление 020400., 201.51kb.
- Методические рекомендации для практических занятий дисциплина «Биология с основами, 86.45kb.
- Биология и экология газета «Биология» и сайт для учителя «Я иду на урок биологии», 162.29kb.
- Ылым министрлігі с. Аманжолов атындағы шығыс қазақстан мемлекеттік университеті, 983.92kb.
Лекция №9. Человек и биосфера. Медико-биологичесакие аспекты охраны окружающей среды
1. Организм и среда. Экология – наука о взаимоотноениях живых организмов друг с другом и окружающей средой. Термин экология (oikos –дом, logos - наука) был предложен Э.Геккелем (1869), но как самостоятельная дисциплина экология выделилась в начале ХХ века. Современная экология развивается на стыке естественных и общественных наук
Возрастание роли экологии в современном обществе связаны с воздействием человека на природу. Многочисленные примеры нерационального использования природных ресурсов привели к разрушению экосистем и нарушению равновесия в экосистемах. Сокращение пахотных и пастбищных земель, сокращение ресурсов питьевой воды, загрязнение океанов и атмосферы, повышение уровня содержания мутагенов и канцерогенов в окружающей среде – все это создает угрозу здоровью и жизни человека.
2. Формы адаптаций организмов к действию экологичсеких факторов.
Живые организмы можно изучать на разных уровнях их организации. Предметом экологических исследований являются организмы, популяции, биоценозы, экосистемы.
Биоценозы – сообщества организмов разных видов, существующих на одной территории и взаимодействующих друг с другом посредством трофических и пространственных связей.
Экосистема – сообщества организмов (биотический компонент) в совокупности с окружающей средой (абиотический фактор), взаимодействующих между собой и связанных круговоротом веществ и энергии. Экосистема – структурная и функциональная единица биосферы, в которой осуществляется круговорот веществ и энергии.
Биосфера. Совокупность всех экосистем составляют биосферу – живую оболочку Земли.
Экологические факторы – элементы среды, влияющие на функции организма. Экологические факторы делятся на:
Абиотические – факторы неживой природы (темепература, влажность и т.д.).
Биотические – факторы живой природы.
Антропогенные – связаны с деятельностью человека.
Воздействие фактора зависит то его интенсивности. Для каждого организма, популяции, вида существует оптимальное значение фактора и уменьшение или увеличение его интенсивности угнетает жизнедеятельность организма. Жизненно важные факторы называются лимитирующими. Максимальное и минимальное значение фактора, при которых жизнедеятельность возможна, называется пределами выносливости.
Каждый организм обладает способностью реагировать на окружающую среду в соответствии со своей генетической программой. Эта экологическая потенция определяется нормой реакции, генетически обусловленной по отношению к каждому фактору.
Норма реакции к определенному фактору у каждого вида характеризуется определенным диапазоном на щкале интенсивности данного фактора, что определяет экологическую валентность. Виды имеют разную экологическую валентность:
Стенотопные организмы – имеют узкие пределы колебаний внешних условий. Например, муха це-це при t<8º C неподвижна, при t=10º C – бегает, при t>21º C – летает.
Эвритопные организмы – имеют широкие пределы колебаний внешних условий. Например, некоторые виды актиний живут и в тропиках и в Арктике.
Пути изменения экологической потенции вида:
Модификации (незначительные приспособления, не изменяют норму реакции).
Мутации – генетические приспособления (значительные, изменяют норму реакции).
Формы адаптаций организмов к действию экологических факторов.
Адаптации – приспособления организмов к среде обитания, от биохимических особенностей клеток до строения и функционирования экосистем. Границы экологичекой потенции сдвигаются либо незначительно в результате модификаций или мутации, т.е. генетического приспособления. Адаптации вырабатываются в процессе етественного отбора и обеспечивают выживание вида.
Формы адаптаций организмов:
Переход в состояние покоя: анабиоз, инцистирование, спячка – замедление процессов метаболизма, прекращение активности и развития при неблагоприятных условиях. Анабиоз – устоичивость организма к действию ядов, излучения, недостатку кислорода, тепла, влаги и другим неблагоприятным воздействиям среды. Многие беспозвоночные выдерживают высушивание (ракообразные, простейшие) или замораживание (циклопы, дафнии вмерзают в лед, гусеницы выдерживают температуру -79º C, некоторые нематоды -183º C). Возможность перехода от анабиоза к жизни обеспечивает тканевая жидкость, которая не образует кристаллов, а переходит в аморфную массу с высоким коэффициентом вязкости. Образование цист обеспечивает длительное сохранение жизнеспособности при неблагоприятных условиях. Инцистированные инфузории сохраняют жизнеспособность 6 лет.
Поведенческие реакции – миграции, линька.
Изменеие физиологических иморфологических признаков – приводит к образованию экотипов, рас, подвидов. Образование экологических рас (экотипов) по краям ареала вида при ограниченной изоляции может приводить к симпатрическому видообразованию. Здесь накапливаются аллели, которые имеют селективное преимущество к измененным факторам среды на периферии ареала. Экотипы могут стать подвидами или видами при достаточной изоляции от общего генофонда популяции.
Биотические факторы среды. Динамика популяций. На структуру и динамику популяций, прежде всего, влияют биотические факторы. Биотические факторы среды - определяются воздействием на организм других живых организмов. Биотические элементы экосистем представлены не отдельными особями, а популяциями.
Динамика популяций определяется основными экологическими параметрами популяций – плотностью, возрастным составом и генофондом. Плотность популяции определяется отношением числа (биомассы) особей к единице площади (объема). Плотность популяции максимальна, когда большая плотность не может поддерживаться экосистемой, и минимальна, когда при меньшей плотности особи не имеют шансов на размножение (встречу партнера). Плотность популяции зависит от внутренних (конструктивных) факторов – рождаемости и смертности, а также внешних (регуляторных) факторов – абиотических и биотических. Плотность популяции зависит от баланса между рождаемостью и смертностью. Врожденная скорость роста численности популяции зависит от скорости размножения особей. В природных условиях рост популяции прекращается в результате сопротивления среды.
Способы поддержания максимальной плотности популяции. По способности поддерживать максимальную плотность популяции все организмы делят на r –виды и K-виды. r –виды обладают большим репродуктивным потенциалом (скоростью размножения) и рост популяций не зависит от плотности. Например, паразиты (сосальщики) откладывают миллионы яиц, личинки на каждой стадии размножаются партеногенетически. K-виды обладают малым репродуктивным потенциалом (обычно, 1 потомок в год) и рост популяций зависит от плотности. Эти виды живут в стабильных местообитаниях, у них развита забота о потомстве.
Генетический мониторинг в популяциях человека.
Являясь компонентом биосферы, человек адаптировался к окружающим факторам среды социально, но не биологически. В результате активной преобразующей деятельности человека возникли новые противоречия между его биологическими особенностями и созданными им в результате трудовой деятельности антропогенеыми факторами среды, которые оказались опасными для его здоровья, обладая мутагенным и канцерогенным действием. Возможности социального прогресса безграничны, но его важнейшим условием является сохранение генетической программы вида H. sapiens. Она достаточно консервативна и создана в процессе эволюции вида H. sapiens на протяжении нескольких миллионов лет.
Генетический мониторинг в популяциях человека заключается в эффективном слежении за генетическими процессами в популяциях человека. Среди проблем, связанных с охраной окружающей среды в условиях НТП, особое значение приобретают вопросы оценки, прогнозирования и предотвращения генетических последствий загрязнения среды обитания. Задачи генетического мониторинга заключаются в определении ущерба, нанесенного генофонду человека и поиска механизмов защиты генетического материала человека от антропогенных факторов, распространенных им в биосфере.
Причины увеличения темпа мутирования в популяциях человека в эпоху НТР:
Увеличение радиационного фона. Исключительной генетической активностью обладает радиация. 25% спонтанных мутаций обусловлено энергией естественного фона радиации. С открытием и использованием ядерной энергии возникла угроза возрастания уровня радиации и, как следствие, возрастание темпа мутаций.
Нарастание количества химических загрязнений. В настоящее время при нарастающих количествах химических загрязнителей биосферы большое значение придается скринингу на мутагенность имеющихся в обращении химических соединений. По современным оценкам в мире используется более 500 тыс. химических соединений и более 10 тыс. ежегодно производятся.
Увеличение числа вирусных пандемий контингента вакцинируемого населения.
Генетические последствия загрязнения среды мутагенами – увеличение генетического груза в популяциях человека. Возрастание генетического груза в популяциях человека – результат уклонения от действия естественного отбора - приводит к росту числа наследственных болезней человека.
Понятие о генетическом грузе популяции.
Генетический груз – совокупность особей в популяции, чья приспособленность ниже средней приспособленности гетерозигот на 2 стандартных отклонения (Добжанский, 1964). Генетический груз включает два основных понятия:
Сегрегационный груз – старые мутации, полученные от предыдущих поколений и
Мутационный груз – мутации, возникающие заново в каждом поколении.
Известно, что, 53% генофонда человечества не воспроизводится в следующих поколениях:
15% эмбрионов погибает до рождения, 3% составляют мертворожденные, 2% составляет неонатальная смертность, 3% - смертность до достижения репродуктивного периода, 20% всего населения не вступают в брак, 10% всех браков бесплодны.